第四章第二节 化学电源

1、第二节第二节 化学电源化学电源电极材料电子流向反应类型组 成 负 极 正 极 电解质相对活泼相对活泼的金属的金属流出电子流出电子氧化反应氧化反应酸酸、碱、碱或盐的或盐的溶液溶液相对不活泼的相对不活泼的金属金属（或能导（或能导电的非金属）电的非金属）流入电子流入电子还原反应还原反应原电池的组成原电池的组成 问题讨论1、通过日常生活的学习，你知道哪些电池？、通过日常生活的学习，你知道哪些电池？ 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

2、为哪几大类？产生电、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？能的基本原理是什么？各自有什么特点？普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 镍镍镉镉电电池池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 锂离子电池锂离子电池 镍氢电池镍氢电池 化学电源的分类化学电源的分类类 型一次电池二次电池燃料电池只能使用一次，不只能使用一次，不能充电复原继续使能充电复原继续使用的化学电池用的化学电池酸（或碱）性锌酸（或碱）性锌- -锰锰干电池、银干电池、银- -锌纽扣锌纽扣电池、电池、放电后能充电复原放电后能充电复原继续使用的化学电继续使用的化学电池池铅蓄电池、镍铅蓄电池、镍- -镉蓄

3、镉蓄电池、银电池、银- -锌蓄电池锌蓄电池将燃料燃烧的化学将燃料燃烧的化学能直接转变成电能能直接转变成电能的电池的电池氢氧燃料电池、铝氢氧燃料电池、铝- -空气燃料电池、熔空气燃料电池、熔融盐燃料电池融盐燃料电池 含 义示 例干电池负极：负极：Zn 2e- - = Zn2+（负极）（负极）（正极）（正极）2NH4 4+ 2e- = 2NH3+H2总反应：总反应：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2正极：正极：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、ZnCl

4、2 和和 H2O等等其他干电池：其他干电池： 碱性锌碱性锌- -锰干电池、锰干电池、银银- -锌纽扣电池等锌纽扣电池等优点：优点：携带方便携带方便缺点：缺点：电量小，污染大电量小，污染大铅蓄电池总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正极：正极：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O其他蓄电池：其他蓄电池：镍镍- -镉蓄电池、银镉蓄电池、银- -锌蓄电池等锌蓄电池等优点：优点：可反复使用可反复使用 缺点：缺点：污染大污染

5、大碱性镍镉电池：碱性镍镉电池：)(Cd KOH NiOOH负极：负极：222()CdOHeZn OH正极：正极：22()NiOOHH OeNi OHOH电池反应：电池反应：22222()()CdNiOOHH OCd OHNi OH特点：自放电小，贮存寿命长，耐过充放电能力强。特点：自放电小，贮存寿命长，耐过充放电能力强。镍氢电池：镍氢电池：)(xMH KOH NiOOH负极：负极：2xMHxOHxeMxH O正极：正极：22()NiOOHH OeNi OHOH电池反应：电池反应：2()xMHxNiOOHMxNi OH特点：比能量高，环保，无记忆效应，充放电循环特点：比能量高，环保，无记忆效应，

6、充放电循环寿命长，耐过充放电能力强寿命长，耐过充放电能力强锂离子电池锂离子电池20世纪世纪60年代开始研制锂电池年代开始研制锂电池1990年日本年日本Sony公司率先研制成功锂离子电池公司率先研制成功锂离子电池结构：结构：Li(C) 含锂盐的有机溶质含锂盐的有机溶质 嵌嵌Li的化合物的化合物电池反应：电池反应：(-) Li Li+ + e-(+) Li+ + e- Li嵌锂电极材料嵌锂电极材料正极材料：正极材料： 层状层状LiMO2化合物：化合物：LiCoO2 , LiVO2 , LiNiO2, LiMnO2尖晶石型尖晶石型 LiM2O4化合物：化合物： LiCo2O4, LiV2O4, Li

7、Mn2O4,。锂离子电池锂离子电池特点：特点：能量密度高，是镍镉电池的能量密度高，是镍镉电池的23倍，镍氢电池倍，镍氢电池 的的12倍倍工作电压高，是镍镉、镍氢电池的工作电压高，是镍镉、镍氢电池的3倍倍体积小，比镍氢电池小体积小，比镍氢电池小30%质量轻，比镍氢电池轻质量轻，比镍氢电池轻50%无记忆效应无记忆效应无环境污染无环境污染寿命长寿命长3 燃料电池燃料电池以氢氧燃料电池为例说明燃料电池的工作原理：以氢氧燃料电池为例说明燃料电池的工作原理：电池符号可用下式表示：电池符号可用下式表示： (-)C | H2(p) | KOH(aq) | O2(p) | C(+) 电极反应：电极反应： (-)

8、 2H2 (g) +4OH-(aq) = 4H2O(l)+4e- (+)O2(g)+ 2H2O(l) +4e-=4OH-(aq) 电池反应电池反应: 2H2 (g) + O2(g) = 2H2O(l) 燃料电池 把能源中燃料燃烧反应的化学把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器” 2H2 + O2 = 2H2O点燃点燃氢氧燃料电池氢氧燃料电池多孔性金属电极，具有催化性能多孔性金属电极，具有催化性能 常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝- -空气燃料电池、熔融盐燃料电池等空气燃料电池、熔融盐燃料电池等优点：优点：效率高、

9、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用重视，可用Li2CO3和和Na2CO3的熔融盐混合物作电解的熔融盐混合物作电解质，质，CO为阳极燃气，空气与为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极的混合气体为阴极助燃气，制得在助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：的电池反应式： 阳极反应式：阳极反应式：2CO+2CO32- - 4CO2+4e- - 阴极反应式：阴极反应式：_ 总电池反应式：总电池反应式：_练习与巩固2CO+O22CO2O2+2CO2+4e- -2CO32- - 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是行集中处理的问题被提到议事日程，