电池的应用 上课

1、AZnCuSO42H+H+电极反应式：电极反应式：负极：负极：Zn片：片： Zn 2e- = Zn2+（氧化反应）（氧化反应）正极：正极：Cu片：片：2H+2e- = H2 （还原反应）（还原反应）Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2电极反应总式：电极反应总式： 学与问学与问在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？道电池的其它应用吗？ 电池电池化学电池化学电池太阳能电池太阳能电池原子能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将

2、放射性同位素自然衰变时产生的热将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置能通过热能转换器转变为电能的装置化学电源化学电源问题讨论问题讨论1、通过日常生活的学习，你知道哪些电、通过日常生活的学习，你知道哪些电 池池?其中哪些属于化学电池？其中哪些属于化学电池？2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？、化学电池与其他能源相比有哪些优点？3、判断电池的优劣标准主要是什么？、判断电池的优劣标准主要是什么？4、目前化学电池主要分为哪几大类？产生电能、目前化学电池主要分为哪几大类？产生电能的基本原理是什么？各自有什么特点？的基本原理是什么？各自有什么特点？知识点知识点1：化学电池：化学

3、电池1)概念概念:将化学能变成电能的装置将化学能变成电能的装置2)分类分类:一次电池又称不可充电电池一次电池又称不可充电电池如：干电池如：干电池二次电池又称充电电池二次电池又称充电电池蓄电池蓄电池燃料电池燃料电池3)优点优点:4)电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准:能量转换效率高，供能稳定可靠。能量转换效率高，供能稳定可靠。可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。使用方便。易维护，可在各种环境下工作。易维护，可在各种环境下工作。比能量比能量符号符号(Wh/kg)，(Wh/L)指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多

4、少指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比功率比功率符号是符号是W/kg，W/L)指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小电池的储存时间的长短电池的储存时间的长短叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池各各类类电电池池知识点知识点2：各类电池：各类电池锂电池锂电池干电池干电池空气电池空气电池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 1 1、干电池、干电池 常用作手电筒照明、收音机等的电源。（1）普通锌锰干电池普通锌锰干电池锌锰干电池的结构特点负极（锌筒）：负极（锌筒）：正极（石墨）：正极（石墨）：总反应：总反应：电极反应：电极反应：Zn -2eZn -2e

5、= Zn = Zn2+2+2NH2NH4 4 + + + 2e+ 2e = = 2NH2NH3 3 + + H H2 2 Zn + Zn + 2NH2NH4 4 + + =Zn=Zn2+ 2+ + + + +2NH2NH3 3 + + H H2 2 优点：制作简单、价格便宜，携带方便。优点：制作简单、价格便宜，携带方便。缺点：放电时间短，电压下降快。缺点：放电时间短，电压下降快。锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等(2)碱性锌锰电池：电解液由碱性锌锰电池：电解液由NH4Cl换为换为KOH碱性电池碱性电池 负极：

6、负极：Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2正极：正极：2MnO2+2H2O+2e- = 2MnOOH+2OH-缺点：缺点：多数只能一次使用，不多数只能一次使用，不能充电；价格较贵能充电；价格较贵优点：优点：比能量和储存时间有所提比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。高，适用于大电流和连续放电。电池总反应：电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2(3)、锌银钮扣电池、锌银钮扣电池正极：正极：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH负极：负极：Zn +2OH-2e- =ZnO+H2O总反应：总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag电极分别

7、为电极分别为Ag2O和和Zn电解质溶液为电解质溶液为KOH（4 4）、锂电池、锂电池锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2) )： 8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S负极：负极： ；正极：；正极： 。用途：质轻、高能用途：质轻、高能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高稳定电、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。领域。8Li-8e8Li-8e- -=8Li=8Li+ +3SOCl3SOCl2 2+8e

8、+8e- -=6Cl=6Cl- -+SO+SO3 32-2-+2S+2S2 2、充电电池、充电电池手机专用电池手机专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池化学能化学能放电放电充电充电电能电能用途：用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。于国防、生产、生活等领域。（1）铅蓄电池）铅蓄电池特点：特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可 靠，可再次充电使用。靠，可再次充电使用。铅蓄电池工作原理铅蓄电池工作原理1)正负极材料正负极材料正极：正极：Pb

9、O2负极：负极：Pb2)工作机制工作机制电解质：电解质：H2SO4溶液溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程和充电两个过程放电过程总反应：放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s)正极：正极：PbO2(s) + 4H+SO42- +2e- =PbSO4 (s) +2H2O 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程Pb(s)+

10、PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)充电过程充电过程PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ SO42- 氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：放电放电充电充电3)优缺点简析优缺点简析缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：

11、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池( (2 2) )、银锌蓄电池、银锌蓄电池 正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液金，电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电银银-锌蓄电池广泛用作各种电子

12、仪器的电源，它的锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放电放电充电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD电极反应：电极反应：负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-( (3 3) )、镉镍电池、镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放电电充电充电负极材料：负极材料：CdCd；正极材料：正极材料：涂有涂

13、有NiONiO2 2，电解质：电解质：KOHKOH溶液溶液。反应式如下：反应式如下：写出电极反应式。写出电极反应式。 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。 镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电电池可发生如下反应：由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料是A. Cd A B. NiO(OH) D. Ni(OH)2C. Cd(OH)2电极反应：电极反应：负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2

14、放电放电充电充电（）锂离子电池（）锂离子电池特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。用途：用途：笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池总反应：总反应： Li MnO2 LiMnO2大有发展前景的燃料电池大有发展前景的燃料电池 燃料电池燃料电池是利用是利用氢气、天然气、甲醇氢气、天然气、甲醇等燃等燃料与料与氧气或空气氧气或空气进行电化学反应时释放出来的进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃燃料电池的能量转化率可达近料电池的能量转化率可达近80%80%，约为火力发，约为火力发电的电的

15、2 2倍倍。 3 3、燃料电池燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池正负极材料正负极材料正极：通正极：通氧气氧气（氧化剂）（氧化剂）负极：通负极：通氢气氢气（燃料）（燃料）电解质：电解质：H H2 2SOSO4 4溶液溶液/NaOH/NaOH溶液溶液/Na/Na2 2SOSO4 4溶液溶液电极电极：使用使用铂铂电极电极或者或者多孔性多孔性碳碳 总反应方程式总反应方程式 ：2H2O22H2O燃料通入负极，助燃剂通入正极燃料通入负极，助燃剂通入正极。KOH溶液溶液H2O2H2Oa b练习：练习：19691969年美国年美国“阿波罗阿波罗1111号号”登登月成功。飞船上使用的氢氧燃

16、料电池月成功。飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。放电。1 1、a a是是 极，极， b b是是 极极2、外电路电子流向：、外电路电子流向：负负正正 ab燃料电池燃料电池 优点：能量转化率高，可持续使用，优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好对环境友好。用途：宇宙飞船，应用前景广阔用途：宇宙飞船，应用前景广阔常见的燃料电池有哪些呢？常见的燃料电池有哪些呢？燃燃 料料 电电 池池介质电池反应： 2H2 + O

17、2 = 2H2O 酸性负极正极中性负极 正极碱性负极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-固体燃料电池固体燃料电池介质介质电池反应：电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2 - 4e- +2O2- = 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 将铂丝插入将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向

18、两个电溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为通入甲烷的一极为_，这一极的电极反，这一极的电极反应为应为_；通入氧气；通入氧气的一极为的一极为_，电极反应为，电极反应为，总反应为，总反应为_。负极负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极正极O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷

19、，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应书写电极反应式应注意以下几点：书写电极反应式应注意以下几点：1 1电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如所有规则（如“拆拆”、“平平”）；）；3 3负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的价的C在在酸性溶酸性溶液中液中以以CO2形式存在，在形式存在，在碱性溶液中碱性溶液中以以CO32形式存形式存在）；在）；2 2将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反将两极反应的电子得失数配平后，相加得到

20、总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；用途广泛的电池用途广泛的电池用于用于“神六神六”的太阳能电的太阳能电池池笔记本电脑专用电池笔记本电脑专用电池手机专用电池手机专用电池摄像机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池各式各样的纽扣电池近年来研制、开发和已投入使用的高性能、无污染电池。近年来研制、开发和已投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压与镉镍电池有相同的工作电压(12(12伏伏) )，但由，但由于采用了于采用了稀土合金或稀土合金或TiNiTiNi合金储氢材料作为合金储氢材料作为 负极活性物质负极

21、活性物质，取代了致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。取代了致癌物质镉，使其成为一种绿色环保电池。 锂离子蓄锂离子蓄电池电池系由系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构碳作负极，嵌锂的金属氧化物作正极和有机电解质构成成，其工作电压为，其工作电压为3636伏，因此一个锂离子电池相当三个镉镍或伏，因此一个锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。金属氢化物镍电池。可充电碱锰电池可充电碱锰电池是在是在碱性锌锰原电池碱性锌锰原电池基础基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池的电流放电特性，而且能充电使用几十次

22、至几百保持了原电池的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。次。太阳能电池太阳能电池利用利用P PN N结的结的光电效应光电效应，把太阳光能直接转换，把太阳光能直接转换成电能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无成电能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。间和无常规能源的地域广泛采用。绿色电池种种绿色电池种种电池的发展方向电池的发展方向n光电池使用方便光电池使用方便, ,特别是近年来特别是近年来 微小型半导体逆变器迅微小型半导体逆变

23、器迅速发展速发展, ,促使其应用更加快捷促使其应用更加快捷. .美美, ,日日, ,欧和发展中国家都欧和发展中国家都制定出庞大的制定出庞大的 光伏技术发展计划光伏技术发展计划, ,开发方向是大幅度提开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性高光电池转换效率和稳定性, ,降低成本降低成本, ,不断扩大产不断扩大产 业业. .目前已有目前已有8080多个国家和地区形成多个国家和地区形成n商业化商业化, ,半商业化半商业化n生产能力生产能力, , 市场开市场开n拓从空间转向地拓从空间转向地n面系统应用。面系统应用。课堂总结1 1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：、仅有一个电极材料参与反应的原电池：

24、负极：负极：M-xe=MM-xe=Mx+x+正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属2 2、两个电极均参与反应的原电池、两个电极均参与反应的原电池 （如蓄电池，纽扣电池）（如蓄电池，纽扣电池）电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电子得失均由两电极本身发生电子得失均由两电极本身发生电极反应需考虑电解质溶液的参与电极反应需考虑电解质溶液的参与 3 3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）两电极材料均为惰性电极两电极材料均为惰性电极负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得负极可燃性气体失电

25、子，正极助燃性气体得 电子电子电极反应考虑电解质溶液电极反应考虑电解质溶液1 1、在含有、在含有H H2 2S S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了气体的空气中，银器表面易变黑（生成了AgAg2 2S S），为了除去银器表面），为了除去银器表面AgAg2 2S S，可采用如下方法：在一，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀

26、生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程请用电极反应式和离子方程式表示上述过程巩 固 练 习Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S 2 2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用因而受到重视，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔的熔融盐混合物作电解质，融盐混合物作电解质，COCO为阳极燃气，空为阳极燃气，空气与气与COCO2 2的混合气为阴极燃气，制得在的混合气为阴极燃气，制得在6565下工作的燃料电池，完成有关的电池下工作的燃料

27、电池，完成有关的电池反应式：负极反应式：反应式：负极反应式：2CO+2CO2CO+2CO3 32-2-=4CO=4CO2 2+4e+4e正极反应式：正极反应式：总反应式：总反应式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO23.3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为电池，某种锂电池的总反应为Li + MnOLi + MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2, ,下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A A、 LiLi是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ +B B、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ +C C、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnOMnO2 2