《电池的科学研究》PPT课件

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1、——化学研究性学习电池的科学研究在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。当外电路断开时，两极之间虽然有电位差(开路电压)，但没有电流，存储

2、在电池中的化学能并不转换为电能。当外电路闭合时，在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。同时在电池内部，由于电解质中不存在自由电子，电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应，以及反应物和反应产物的物质迁移。（1）电池的主要原理电池的主要原理（2）电池的发展历程1745年，普鲁士的克莱斯特利用导线将摩擦所起的电引向装有铁钉的玻璃瓶。当他用手触及铁钉时，受到猛烈的一击。在这个发现的启发下，莱顿大学的马森布罗克在1746年发明了收集电荷的“莱顿瓶”。1799年，意大利物理学家伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两

3、块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。它成为早期电学实验，电报机的电力来源。1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”。几乎在同时，法国的雷克兰士发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身，这就是“湿电池”。雷克兰士制造的电池虽然简陋但却便宜，因此一直到1880年才被改进的“干电池”所取代。干电池是英国人赫勒森在1887年发

4、明的。干电池的电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。1890年爱迪生发明了可充电的铁镍电池。1914年爱迪生发明碱性电池。1954年GeraldPearson,CalvinFullerandDarylChapin开发出太阳能电池。1970前后一次锂电池实用化。1976年PhilipsResearch的科学家发明镍氢电池。1980前后开发出稳定的用于镍氢电池的合金。1990前出现角型（口香糖型）电池，太阳能电池板1990前后镍氢电池商业化生产.。1991年Sony.可充电锂离子电池商业化生产。2000后燃料电池，太阳能电

5、池成为全世界瞩目的新能源发展问题的焦点。电池的发展历程（3）电池的类别电池的种类很多，常用电池主要是干电池、蓄电池，以及体积小的微型电池。此外，还有燃料电池以及其他能量转换电池如太阳电池、温差电池、核电池等。蓄电池微型电池燃料电池干电池温差电池太阳电池核电池电池的类别干电池常用的一种干电池是碳－锌干电池。负极是锌做的圆筒，内有氯化铵作为电解质，少量氯化锌、惰性填料及水调成的糊状电解质，正极是四周裹以掺有二氧化锰的糊状电解质的一根碳棒。随着科学技术的发展，干电池已经发展成为一个大的家族，到目前为止已经约有100多种。常见的有普通锌-锰干

6、电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等。微型电池随着电子元件的小型化，特别是晶体管和集成电路的出现而发展起来的体积小、比能高、工作电压平稳、密封性好、自放电小、可靠性高的电池。俗称纽扣电池。微型电池通常由正极、负极、电解质溶液、隔膜和密装零部件组成。微型电池种类很多，可分为两大类。一类是微型碱性电池，包括氧化银电池、汞电池、锌-空气电池、锌-镍电池、锌-锰电池、镉-镍电池、镉-汞电池等;另一类是微型锂电池。蓄电池蓄电池的种类很多，共同的特点是可以经历多次充电、放电循环，反复使用

7、。铅蓄电池是最为常用的一种电池，其极板是用铅合金制成的格栅，电解液为稀硫酸。两极板均覆盖有硫酸铅。但充电后，正极处极板上硫酸铅转变成二氧化铅，负极处硫酸铅转变成金属铅。放电时，则发生反方向的化学反应。它用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用1.28％的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电

8、池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。燃料电池燃料电池是一种把燃料在燃烧过程中释放的化学能直接转换成电能的装置。与蓄电池不同之处，是它可以从外部分