化学电源原理.ppt

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1、构成化学电源的必要条件化学电源涉及到的化学反应为氧化还原反应，或者在整个反应过程中经历了氧化还原作用。进行氧化还原反应时，电子只能通过外线路传递，而不能在化学电源内部进行。否则在电源内形成闭合回路，变成短路状态。化学电源中进行的反应必须是自发进行的。电池反应能否进行，以及进行的趋势如何，取决于反应体系的吉布斯自由能变化。两电极间必须要有离子导电性的电解质，提供电池内部离子导电化学电源组成■化学电源都由五个部分组成，即正极、负极、电解质、隔膜和外壳。■电极：电极（包括正极和负极）是电池的核心部分，它的主要成分是活性物质，其次是导电骨架等辅助成分，也可能含有一些添加

2、剂。■电解质：在电池内部担负着在正负极之间传递电荷的作用，所以通常选用具有高离子导电性的物质。■隔膜：置于电池两极之间，其作用是防止正负极活性物质直接接触而造成电池内部短路，并使正负极之间尽可能保持小的距离,使电池具有较小内阻。■外壳：电池的容器，电池的外壳需要有良好的机械强度，抗震动，耐冲击，并能耐高低温变化和电解液的腐蚀等。化学电源分类化学电源的工作性质及使用特征，可分为一次电池、二次电池、贮备电池和燃料电池四种类型：◆一次电池：即原电池，是一种随着化学变化体系的自由能减少，并将这些减少的自由能直接转换成电能输出的装置。◆二次电池：也称为蓄电池或贮能电池电池

3、在工作时，在两极上进行的反应均为可逆反应。因此可用充电的方法使两极活性物质恢复到初始状态，使电池得以再生，充电和放电能够反复多次，循环使用。◆贮备电池：一种特殊的一次电池，其正负极活性物质和电解质在贮存期间不直接接触，直到使用时才借助动力源作用于电解质，使电池激活，所以这种电池也称为激活电池。◆燃料电池：又称为连续电池，它的特点是正负极本身不包含活性物质，其活性物质贮存在电池体系之外，只要将活性物质连续地注入电池，电池就能够持续不断地放电。主要内容第一章化学电源概述第二章电池性能参数第三章锂离子电池第四章燃料电池第五章浓差电池电动势■电池在断路条件下，正负极间的

4、平衡电势之差，即为电池的电动势。若电池中所有物质都处于标准状态，则电池的电动势就是标准电动势，其值等于正、负极标准电极电势之差。电池电动势的大小由电池中进行的反应性质和条件决定，与电池的形状、尺寸无关。电动势是电池产生电能的推动力，电动势愈高的电池。理论上输出的能量就愈大。■电动势计算方法有两种：◆直接由电池反应计算电池的电动势：E=ΔG/nF，其中ΔG为反应的吉布斯自由能。◆电极电势计算电池电动势：E=Ф+—Ф-，其中Ф+为正极电势，Ф-为负极电势。容量和比能量理论容量。系指根据参加电化学反应的活性物质电化当量数计算得到的电量。额定容量。系指在设计和生产电池时

5、，规定或保证在指定的放电条件下电池应该放出的最低限度的量。实际容量。系指在一定的放电条件下，即在一定的放电电流和温度下，电池在终止电压前所能放出的电量。电池的输出能量是指在一定的放电条件下电池所能做出的电功，它等于电池的放电容量和电池平均工作电压的乘积。开路电压、充放电电压和内阻■开路电压：无负荷情况下的电池电压。开路电压不等于电池的电动势，它通常接近电池的电动势，但总是小于电动势。■充电电压：仅对二次电池充电而言：为充电时该二次电池的端电压。■放电电压：电池处于工作状态时的端电压。■内阻：为欧姆内阻和极化内阻之和。欧姆内阻，它包括电解液的欧姆电阻、电极上的固相

6、欧姆电阻和隔膜的电阻。极化内阻，是指电池工作时正极和负极的极化引起的阻力所相当的欧姆阻抗。放电曲线■电池的容量与电池的放电条件有极大的关系。所谓放电条件，主要是指放电电流强度（放电倍率）、放电形式、放电终压和放电温度。■电池的工作电压随时间变化的曲线。电压下降到不宜继续放电的最低工作电压称为终止电压。放电方法主要有恒流放电和恒阻放电两种，还分为连续放电和间歇放电。■根据电池的放电曲线，通常可以确定电池的放电性能和电池的容量。通常电池的放电曲线越平坦、稳定、电池的性能就越好。影响电池容量的因素温度和放电电流对电池容量的影响放电时率和放电倍率循环寿命影响循环寿命的因

7、素电池贮存性能和自放电发生自放电的原因主要内容第一章化学电源概述第二章电池性能参数第三章锂离子电池第四章燃料电池第五章浓差电池锂离子电池特点锂离子电池组成工作原理锂离子电池电压正极材料负极材料电解液应用前景♥♥主要内容第一章化学电源概述第二章电池性能参数第三章锂离子电池第四章燃料电池第五章浓差电池燃料电池特点燃料电池类型燃料电池工作原理燃料电池系统碱性燃料电池（AFC）磷酸型燃料电池（PAFC）熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）固体氧化物燃料电池（SOFC）主要内容第一章化学电源概述第二章电池性能参数第三章锂离子电池第四章燃料电池第五章浓差电池浓差电池的形成浓差电池

8、的应用-氧传感器45随着