工业电化学课件-电化学工业基础

工业电化学第二章--电化学工业基础12课程考试方式及要求1、方式：开卷考试2、计分方式：平时上课计分40%，课程结束时考试60%3、缺课四次以上（含四次），视为自动放弃，取消参加

考试资格。第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业化学电源：是实现化学能与电能之间的转换的装置，俗称电池。化学电源制造工业：本身不是电化学过程，但产品的使用是电化学过程。（1）化学电源的主要用途<1>新能源应用领域3第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业（1）化学电源的主要用途<2>电动汽车动力电源4电动车发展历程5第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（1）化学电源的主要用途<2>电动汽车动力电源2010年已达到产销超过1800万辆的规模，跃居世界第一；a.汽车消耗的石油占到我国石油总消耗量的40%以上；b.我国年开采量石油量不足需求的50%，其余部分靠进口；c.能源战略的安全隐患。第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业<2>电动汽车动力电源汽车振兴规划：形成50万辆纯电动车、电能量自平衡型混合动力电动车和充电式混合动力电动车等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%。新能源汽车大规模示范推广：全国25个城市获批准，国家财政补贴。6（1）化学电源的主要用途7第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围<2>电动汽车动力电源

构成：车身电机蓄电池电池管理模块动力控制模块能量回馈系统充电器特点：纯电动汽车是零排放型车辆纯电动汽车的能量效率远高于燃油汽车成本高纯电动汽车（1）化学电源的主要用途8第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围<2>电动汽车动力电源动力裂变装置变换器电池燃油发动机电机发电机

连动齿轮

并联及混联式混合动力电动车动力系统（HEV）（1）化学电源的主要用途9第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围<2>电动汽车动力电源ICE发电机电机DC/AC转换蓄电池多能源管理电池管理电机管理发电机管理插电式HEV（1）化学电源的主要用途10第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业<2>电动汽车动力电源2.1电化学工业的范围●区域性零排放，环保●采用加燃料方式而非充电，速度快●能量效率高，节能●成本高●技术尚不成熟●辅助设施复杂，投资大●需采取电—电混合动力模式燃料电池电动车（1）化学电源的主要用途第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业<3>军事应用11（1）化学电源的主要用途第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业<4>航空航天12（1）化学电源的主要用途13第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围<5>通讯导航（1）化学电源的主要用途第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业<6>小型无绳用电器14（1）化学电源的主要用途第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业<7>医学应用15（1）化学电源的主要用途16第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（2）化学电源特性相关的基本概念a.材料的比容量b.电池的比容量c.电池的比能量和能量密度d.电池的比功率和功率密度e.电池的充放电倍率性能f.电池的温度性能电池的寿命电池自放电和自放电率----荷电保持率第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业（3）化学电源工业的主要类型<1>酸性电池工业----铅酸蓄电池171—接线端子；2—外盖；3—排气孔；4—密封材料；5—安全阀；6—半渗透膜；7—电池壳；8—极群；9—吸收隔膜；10—内盖；11—镶嵌密封。负极反应：Pb+H2SO4====PbSO4+2H++2e-

正极反应：PbO2+H2SO4+2H++2e-====PbSO4+2H2O电池反应：Pb+PbO2+H2SO4====2PbSO4+2H2O电解液：H2SO4

水溶液理论比能量：170Wh/kg，实际比能量：25—50Wh/kg额定电压：2V或其倍数主要应用：较大型和特大型用电器，用途最广。主要类型：开口式、阀控式（VRLA）、密封式免维护电池和胶体电池。18<2>碱性一次电池工业----碱性锌锰电池；第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（2）化学电源工业的主要类型负极反应：

Zn+2OH-====Zn2++2e-正极反应：

2MnO2+2H2O+2e-====2MnOOH+2OH-电池反应：

Zn+2MnO2+2H2O====2MnOOH+Zn(OH)2

电解液：

KOH水溶液(干电池采用中性电解液，含ZnCl2

和NH4Cl水性电解液，一般都加入淀粉制成糊状。理论比能量：274Wh/kg,实际比能量：30--100Wh/kg额定电压：1.5V主要应用：小型用电器问题：无汞化19第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（3）化学电源工业的主要类型<3>碱性二次电池工业----金属氢化物镍电池、镉—镍电池、铁—镍电池；

正极反应负极反应总反应主要副反应消除内压基本方案

20第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（3）化学电源工业的主要类型<3>碱性二次电池工业（A）比能量

40-----80Wh/kg

（B）比功率

≤1500W/kg

（C）寿命

>3000次

（D）高倍率放电性能

>30C5电流放电

（E）高温性能(45OC)1C5

100%充电效率>90%

（F）低温性能(-20OC)1C5

放电率>90%

（-30OC）0.5C放电率>90%（G）耐振动:满足相关国家标准/行业标准要求

（H）安全性:不爆炸不燃烧（I）不消耗水；气体内循环；可密封；免维护金属氢化物--镍电池21第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（3）化学电源工业的主要类型<4>有机电解质一次电池工业

锂电池是以金属锂为负极活性物质的电池的总称,为一次电池。依据正极材料的不同，主要有以下集中体系形成了产品：Li-I2，Li-Ag2CrO4，Li-(CFx)n，Li-MnO2，Li-SO2，和Li-SOCl2。Li/SO2电池：Li│LiBr，乙晴│SO2│C2Li+2SO2→Li2S2O4

Li/SOCl2电池：Li│LiAlCl4，SOCl2│C4Li+SOCl2→4LiCl+S+SO2

Li/MnO2电池：Li│LiClO4+PC+DME│MnO2，CLi+MnO2→LiMnO2

22第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（3）化学电源工业的主要类型<4>有机电解质一次电池工业以Li-SOCl2为例，额定电压3.7V，比能量:550Wh/kg

负极：金属锂正极：碳电极/SOCl2

电解液：LiAlCl4溶解在SOCl2的溶液隔膜：玻璃纤维膜电池反应：

4Li+2SOCl2====4LiCl+S+SO2特点：比能量高、工作温度范围宽、成本低。问题：电压滞后、不够安全。23第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（3）化学电源工业的主要类型<5>有机电解质二次电池----锂离子电池锂离子电池是指用Li+嵌入化合物作为正、负极活性材料的二次电池。负极反应：

6C+xLi++xe-====LixC6

正极反应：

LiCoO2

====Li1-xCoO2+xLi++xe-

电池反应：6C+LiCoO2====Li1-xCoO2+LixC6

电解质：

包括有机电解质溶液、聚合物电解质和固体电解质等。24第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业（3）化学电源工业的主要类型<5>有机电解质二次电池----锂离子电池特点工作电压高：额定电压达到3.6V

比能量高：实际使用的电池可以达到130Wh/kg，

研究型电池可达到200Wh/kg。安全性：尚未得到完全解决。应用在需要高比能的场合，目前正在向电动车应用推广。25第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（3）化学电源工业的主要类型<6>热电池定义：热电池是用电池本身的加热系统把不导电的固体状态盐类电解质加热熔融成离子导体而进入工作状态的一种热激活储备电池。主要特征：a.使用固体盐类电解质，在一般情况下不导电，因此电池在储存过程中自放电很小，便于长期储存。b.加热激活----激活时间短。c.高比能和高比功率26第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（3）化学电源工业的主要类型<6>热电池正极活性物质：二硫化铁、三氧化钨、五氧化二钒、重铬酸钾、铬酸铅等。负极活性物质：镁、钙、锂铝合金、锂硅合金、锂硼合金等。电解质：LiCl-KCl等主要分类：镁系热电池、锂系热电池、钙系热电池主要用途：各种战术导弹、战略导弹、巡航导弹、反导导弹、核武器；各种先进的炸弹、火炮、飞机、空间飞行器、水中兵器等。

现代先进武器的发展离不开热电池的发展！27第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（3）化学电源工业的主要类型<7>燃料电池airH2OH2gas第三次课结束点28第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业（3）化学电源工业的主要类型<7>燃料电池示例：质子交换膜燃料电池堆构成结构图（PEMFC）29第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业（3）化学电源工业的主要类型<7>燃料电池燃料电池的分类按工作温度划分：低温型（<200℃）、中温型（200℃--750℃）、高温型（>750℃）按燃料划分：直接型、间接型和再生型按电解质划分：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）、固体氧化物电解质燃料电池（SOFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。30第二章电化学工业基础2.1.1化学电源（电池）工业2.1电化学工业的范围（3）化学电源工业的主要类型<8>全钒液流电池31第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业（3）化学电源工业的主要类型<9>超级电容器32第二章电化学工业基础超级电容器：双电层电容器、法拉第电容器、超级电容电池2.1.1化学电源（电池）工业<9>超级电容器（3）化学电源工业的主要类型2.1电化学工业的范围33第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业（3）化学电源工业的主要类型各种化学电源特性比较第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（4）国内外化学电源工业的现状2.1.1化学电源（电池）工业国际方面：日企：Sanyo、Panasonic、Sony、日立Maxell、NEC、GS汤浅公司Sony公司召回事件：2008年10月----惠普、东芝、戴尔、联想、宏碁召回10万块由Sony公司生产的问题笔记本电脑电池；（发热、冒烟、起火！）2006年和2007年在全球召回了超过1300万块笔记本电脑电池。韩企：Sansung（三星）和LG公司（LuckyGoldstar）欧企：法国Saft公司，德国Valta公司美企：美国江森公司34国外的电池企业特点：综合实力强，企业数量不多。第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（4）国内外化学电源工业的现状国内方面：中国已成为电池制造大国，但不是强国。深圳BYD----综合型企业，产品涵盖碱性二次电池和有机电解质二次电池。

目前已涉足汽车产业。天津力神----产品主要涉及有机电解质二次电池、超级电容器等；深圳比克（BAK）----有机电解质二次电池（美国纳斯达克上市公司）；东莞新能源（ATL）----固体聚合物电解质二次电池；亿纬锂能----有机电解质一次电池（创业板上市公司）深圳邦凯----有机电解质二次电池352.1.1化学电源（电池）工业36哈尔滨光宇----有机电解质二次电池、铅酸蓄电池等浙江天能----铅酸蓄电池湖北骆驼----铅酸蓄电池和锂离子电池（国内创业板上市公司）深圳豪鹏----碱性二次电池（美国纳斯达克上市公司）武汉力兴----有机电解质一次、二次电池3401厂--------储备电池、有机电解质二次电池等481厂----------铅酸蓄电池755厂----------碱性二次电池756厂----------碱性二次电池，有机电解质二次电池第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（4）国内外化学电源工业的现状2.1.1化学电源（电池）工业国内方面：第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.1化学电源（电池）工业（5）化学电源工业涉及的主要内容

化学电源制造工业涉及的内容：

电池材料

生产工艺

制造设备

质量控制

产品特性检测等。

在后面章节将专门介绍。37第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.2电解与电合成电解与电合成工业是利用电解过程冶炼、精制金属，制备无机化合物、有机化合物等化工产品的工业体系。（1）无机化合物的电解制备<1>无机物的电极过程分类电还原：反应物可为阳离子、阴离子和中性分子。3839第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.2电解与电合成（1）无机化合物的电解制备<1>无机物的电极过程分类电氧化：反应物可以是阳离子、阴离子和中性分子、原子。第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.2电解与电合成（1）无机化合物的电解制备<2>无机电合成的优点(a)调节电势可改变反应速度。如改变超电势1V，反应速度增加107倍。(b)控制电势和选择电极、电解液，提高反应选择性、产物收率和纯度。(c)不需要采用氧化剂和还原剂，产物容易分离和收集，环境污染小。(d)电参数便于数据采集、过程自动化和控制，电解槽可连续运转。4041第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.2电解与电合成（1）无机化合物的电解制备<3>无机电合成的不足之处(a)消耗大量电能：每吨铝--------15000kWh每吨烧碱------3000kWh每吨锌--------6000kWh。(b)电解槽结构复杂，单台槽生产能力不高，电极活性不易维持。(a)氯碱工业：是一个与合成氨和硫酸制取相当的无机物基础工业。所

生产的NaOH、Cl2和H2都是重要的化工原料

氯气----合成盐酸、漂白粉、聚氯乙烯等；

氢气----还原剂、制备高纯硅和锗等材料、燃料电池燃料等；

烧碱----化工、造纸、纺织、肥皂、冶金、石油工业等。第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.2电解与电合成（1）无机化合物的电解制备<3>重要的无机电合成工业(b)电解水制氢(c)其他电解法生产的无机化合物主要有：高锰酸钾、过氧化氢、铬酸、

二氧化锰、氧化亚铜、臭氧、氟等。42第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.2电解与电合成（2）金属冶炼和精炼金属材料的电解冶金制取依据的是电沉积原理。<1>电解冶金的分类(a)水溶液电解：活泼性较低的金属材料制取，一般用氯化物或硫酸盐；(b)熔盐电解：碱金属、碱土金属、稀土金属、铝、钛等的制取。<2>电解冶金的优点(a)还原能力强，普通还原剂不能还原的金属均能采用电解冶金法制取；(b)不用还原剂，引入杂质少，可获取高纯度金属；(c)用水溶液电解释放至大气中的烟尘和废气少，有利于保护环境。43第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.2电解与电合成（2）金属冶炼和精炼<3>电解冶金的不足耗电量很大，电解工业的耗电量占总发电量的10%，被称为电老虎。<4>工业现状电解法已广泛应用于提炼和精炼有色金属和稀有金属，如Al、Na、Li等活泼金属的提炼；还包括铜、锌等金属的精炼。44第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（3）有机电合成2.1.2电解与电合成有机电化学：是有机化学与电化学之间的一门边缘学科。有机电合成：是有机电化学的一个部分。基本作用机制----自由基机理：<1>作用机理<2>有机电合成的特点（a）立体定向性（b）分布的特殊性45有机分子可变为阳离子自由基、阳离子、或阴离子自由基、阴离子。第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.2电解与电合成（3）有机电合成<3>有机电合成的分类按有机反应特点分类（a）加成反应；（b）取代反应；（c）消除反应；（d）官能团转换反应。按电极反应特点分类（a）阳极氧化反应；（b）阴极还原反应；（c）耦合反应；（d）间接电氧化还原反应。46第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（a）有机化合物的电合成；（b）高分子材料的电合成；（c）能量转换；（d）制作显示元件和敏感元件；（e）天然物质的电化学变换。<4>应用范围2.1.2电解与电合成（3）有机电合成47第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（1）电镀电镀是金属表面处理的重要方法之一。它是以被镀基体为阴极，通过电解作用，在基体上获得结合牢固的金属或合金膜的一种表面处理方法。2.1.3金属的电化学表面处理与加工<1>电镀的概念48金属、非金属<2>电镀的作用机理通过调整电解液的构成成分，使得在极化较大的情况下，电沉积电流仍然较小，这样可以充分利用电解液中的不同成分作用，使金属的沉积均匀而致密，从而形成具有对基底材料表面的包覆作用。常用电解液成分包括：整平剂、光亮剂、络合剂等。49第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围2.1.3金属的电化学表面处理与加工（1）电镀<3>电镀的主要作用(a)提高外观质量(b)提高耐蚀性(c)附加特殊功能耐磨电镀----硬铬镀层减磨镀层----锡铅镀层反光镀层----高锡青铜镀层导磁镀层----镍钴镀层热加工镀层----防渗碳铜镀层抗高温氧化镀层----转子发动机内腔的镀铬层修复镀层----修复机床主轴的镀铁层第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（2）电化学表面处理----电解抛光将金属工件作为阳极，置于适当的电解液中通电一段时间可获得平滑光亮的表面，这就是电解抛光。<1>电解抛光的机制在抛光液中，以工件为阳极，以铝或不锈钢为阴极，电解抛光过程中，工件表面微凸起处处于活化状态，而微凹处处于钝化状态，故凸起处溶解速度快而凹处溶解速度慢，经过一段时间后微凸处被整平。2.1.3金属的电化学表面处理与加工50第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（2）电化学表面处理----电解抛光<2>电解抛光的特点不受金属硬度和韧性的限制，在合适条件下可得到较高表面光洁度。在电解抛光过程中，因形成了钝化膜使表面的光泽维持较久。电化学抛光较适合形状较复杂的工件或较细小的工件（零件）。电解抛光不存在摩擦生热引起的表面性能改变。电解抛光表面质量较高，且环境污染较少。2.1.3金属的电化学表面处理与加工51第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（2）电化学表面处理----电解抛光<3>电解抛光的适应范围目前广泛采用电解抛光的材料是不锈钢、铝等，这些材料是单相固溶体或纯金属。对于两相共存型合金，因会产生选择性溶解，所以难以形成平滑表面。例如4·6黄铜含α、β两相，含锌量较大的β相优先溶解，抛光很困难。2.1.3金属的电化学表面处理与加工52第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（3）电化学加工----电解加工电解加工就是用阳极溶解的原理把加工件变成规定形状和尺寸。<1>基本原理图2-8模具腔电解加工示意图电解加工过程中，加工件和工具之间保持一定的间隙（0.02—1mm）。具有一定压力的电解液从两极之间快速流过，加工表面的金属按工具阴极的形状迅速溶解并立即被电解液带走。阴极工具不断向加工件进给，加工件的金属不断溶解，直至加工尺寸或形状达到要求为止。2.1.3金属的电化学表面处理与加工53第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（3）电化学加工----电解加工<2>电解加工的电解液电解加工所用的电解液要求具有以下特征：

不使加工件表面钝化；

阳离子不发生电沉积；

腐蚀性小；电解液的比热大、传热系数高、沸点高、电导率高。

电解液以NaCl、NaNO3、NaClO3等中性盐溶液较为合适。

2.1.3金属的电化学表面处理与加工54第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（4）电化学加工----电铸加工电铸是利用金属的电沉积实现铸造的一种成型方法。母模为阴极，金属在母模表面发生电沉积而逐步形成铸件，然后把电铸件从母模中脱下来。<1>电铸的母模非金属母模：如石膏、蜡、金属及塑料材料，要先在其表面进行化学镀或真空镀使之导电。金属母模：用不锈钢或镀铬的母模时，因有钝化膜存在，电铸件容易脱模；但若用铜、镍、铁做母模，则要先对模表面进行硫化物处理、铬酸盐处理或电解氧化处理使电铸件容易脱模。2.1.3金属的电化学表面处理与加工55第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围（4）电化学加工----电铸加工<2>电铸的特点：高度逼真性，可以复制出0.5μm以下的金属线，其他方法难以达到。能制造出各种形状的电铸产品。电铸中控制内应力很重要。内应力与电解液种类有关，还与电解液浓度、pH值、电流密度、温度、添加剂有关。2.1.3金属的电化学表面处理与加工56第二章电化学工业基础2.1电化学工业的范围<4>电铸的用途（4）电化学加工----电铸加工主要用于制造磨具、金属箔、金属网等，还可以用于制造复制品，如美术工艺品等。<3>电铸所用的电沉积材料：电铸用的沉积金属有镍、铜、铁、银及镍钴合金等。2.1.3金属的电化学表面处理与加工57第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素工业过程：由一定的人员组合借助适当的装备、场地条件不断重复地对特定物质群进行规定方式的操作，并在同步监控的作用下形成预期确定的产品，提供给社会使用。（一）生产过程不以电化学过程为主，但产品的使用完全是电化学工程，如化学电源产品；（二）生产过程以电化学过程为主，但产品的使用不是电化学过程，如电解冶金生产各种金属材料。完成不同的工业过程需要配置的资源虽然不同，但基本要素还是相同的，这些基本要素包括：人、技、机、料、资、环、能。电化学工业分类58第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.1人：人员匹配关系（1）管理人员高层经营管理人员中层管理人员基层管理人员（2）生产及保障人员技术型工人普通型工人保障人员特殊岗位人员（3）质量检验人员原材料检验人员过程产品检验人员终产品检验人员59六类必需的人员第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.1人：人员匹配关系（4）营销人员<1>负责了解市场、制定营销策略销售策略；<2>负责从事产品的销售；<3>回收销售货款。（5）财务人员负责企业的经济活动的财务管理，一般分为财务管理人员、会计和出纳三大类。工作目标就是实时了解企业的经营状况（盈亏状态）、资金流转状态、债权债务状态等。（6）行政人员包括了企业的行政事务管理人员、人事和人力资源管理、公共关系处理、企业策划、安全保卫等人员。60第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.2技：技术（1）产品技术<1>产品技术的概念产品技术：指所生产的产品需达到的技术指标。<2>产品标准产品技术先进性的评判是依据共同遵循的规定进行，这些规定就是产品标准。(a)国际标准：一般由国际性协会组织负责制定，例如IEC标准是由国际电工协会制定的标准，用“IECxxxxx-x”的编码方式确定。(b)国家标准：一个国家为了规范其产品的生产活动，都会制定国家相关标准。如中国的国家标准编码方式为“GB/T×××××—200×/IECxxxxx:200x”。国家标准由国家质量监督检验检疫总局组织起草并批准实施。61第二章电化学工业基础2.2.2技：技术2.2工业过程的基本要素（1）产品技术(c)行业标准：在国家标准尚未制定出来时，为了规范产品生产，需要由行业制定相关标准。行业标准由行业协会组织起草，报国家质量技术监督检验检疫总局备案。(d)企业标准：在没有国家标准和行业标准的情形下，由生产企业自行制定产品标准。企业标准由企业自行起草，报企业所在地的地方质量技术监督检验检疫局备案。<2>产品标准62第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.2技：技术（1）产品技术<2>产品标准(e)其他附加标准：CE认证标准：用CE缩写词为符号表示加贴CE标志的产品符合有关欧洲指令规定的主要要求（EssentialRequirement），并用以证实该产品已通过了相应的合格评定程序和制造商的合格申明，真正称为了产品被允许进入欧洲共同体市场的通行证。操作方法是认证+CE标志。UL认证标准：UL是美国保险商试验所（UnderwriterLaboratoriesInc.）的简写。UL认证就是采用科学的测试方法来研究确定各种材料、装置、产品、设备、建筑等对生命、财产有无危害和危害的程度。UL已成为具有世界知名度的认证机构。操作方式是认证+标志。63第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.2技：技术（1）产品技术<3>实施标准的作用制定和实施标准的作用：统一产品标准，规范市场、规范产品生产、体现公平竞争；为用户提供选用产品的依据，并为用户的权利提供保障。64没有任何参照标准的产品是不允许生产，更不允许销售的！第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.2技：技术（2）生产工艺技术

我们把一个完整的生产过程的技术途径称为生产工艺技术。原材料、生产设备、流程顺序等因素都可以导致生产工艺技术的不同，并使产品的某些经济或技术性质发生改变。<1>工艺技术的基本要素(a)原材料的技术指标(b)生产设备的技术指标（精度、自动化程度）(c)过程控制能力水平(d)技术指标的识别能力水平(e)生产性指标水平（如产品合格品率、能耗指标、成本指标等）(f)最终实现的产品的技术指标水平一个产品的生产，其工艺技术是否具有先进性和合理性就是由上述六大要素决定的。65第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素（2）生产工艺技术2.2.2技：技术<2>工艺技术的先进性(a)产品的技术水平高(b)生产设备的自动化程度高、精度高、生产效率高、可靠性高(c)过程控制设置合理，控制能力强(d)技术指标的识别手段先进，识别能力强6667第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.2技：技术（2）生产工艺技术<3>工艺技术的合理性(a)产品的技术指标满足一定规模市场的需求(b)设备投资合理，折旧成本具有竞争性(c)设备自动化和人工操作的组合合理，体现出产品的可靠性要求

和生产成本的要求(d)工艺技术具有可升级能力(e)综合成本满足市场承受能力要求先进性和合理性并不完全统一！第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.2技：技术（3）检验技术<1>原材料检验a.产品生产所涉及的原材料均需要进行检验，b.检验内容依据原材料特性的不同而不同，c.原材料检验可实行委托检验和内部检验。d.确定合格供应商6869第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.2技：技术（3）检验技术<2>过程产品检验指生产过程形成的半成品的检验。不合格半成品的及时识别对生产管理控制意义重大，可以及时把握生产过程是否正常，同时也及时识别出现问题的责任所在。合理的工艺流程，需要合理设置过程产品检验并确立合理检验指标和检验方法。既要满足检验的精度要求，又要满足现场检验的时效要求。第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.2技：技术（3）检验技术<3>终产品检验指整个生产活动导致的最后的产成品的检验。终产品检验一般按照企业选定的标准进行。通过批量性的产品检验，检测和确认生产的产品合格率等。企业应建立自己的原材料检验、过程产品检验和终产品检验的标准（标准内含有检测项目、检测方法、检测要求等）。（4）知识产权问题企业组织生产所依据的技术必须是自己所有，或获得了技术持有人的批准，方可使用，主要是专利类技术，否则构成侵权。70第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.3机：生产设备生产设备是提高生产效率、提高产品质量的基本保障，完全手工化操作是不可能完成任何一项电化学工业生产的。（1）电化学工业的设备<1>粉体材料的生产设备；<2>电池生产设备；<3>电池检测设备；<4>电解生产设备；<5>电沉积生产设备；<6>其他设备。（2）设备特点一般为阶段式自动化或半自动化，有的工作还需要靠人工为主，不太容易形成全自动化连线生产。（3）设备的选用要求需充分考虑设备的精度、成本、生产效率、可靠性、安全性、技术的先进性等因素，兼顾产品成本的承受能力和分解能力而定。71第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.4料：生产物资（1）生产物质的种类<1>主体材料<3>产品结构性材料<2>辅助材料<4>生产过程用耗材（2）工业过程的物料衡算物料衡算是指对一个生产过程或一个设备系统内所有进入、离去积累或消耗的物料进行质量和组成方面的衡算。进行物料衡算是为了合理利用生产物质以降低原材料成本、确定合理的物资供需关系以保障生产的有序进行而开展的衡算工作。物料衡算的理论基础是质量守恒定律。7273第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.4料：生产物资（2）工业过程的物料衡算物料衡算的基本步骤：<1>编制物料衡算清单

<2>选择衡算体系----分清工艺计算和设备计算<3>规定衡算标准----选取一个绝对数量作为各种物料衡算的共同依据，

如一批产品或单位时间的产量<4>组成衡算方程----注意选择合适的单位<5>数学运算求解结果

第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.4料：生产物资（2）工业过程的物料衡算

为体系中某一物质的积累量随时间的变化，N1和N2为单位时间内该物种流入体系和离开体系的物质量，G为该物种在体系中生成（正值）或消耗（负值）的速度（N和G的单位均为mol·s-1）衡算关系：在稳定条件下，对于电解过程，电解产物的生成速度G与通过的电流有关，根据法拉第电解定律，G可表示为：ν为物种的化学计量数，n为反应电子数，I为电流强度f为电流效率74第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.4料：生产物资（3）生产物资的供需关系<1>企业与外部供应链的供需关系<a>需求：生产所需各种物资品名、规格、质量要求、物资消耗速度；<b>供应：落实合格供应商、物资的生产周期和供应周期、价格及价格

变动等；所需物资的生产所依据的原材料的保障情况以及市场变动；<c>制定合理的供应体系，如首选供应商，备选供应商，供应方式、支

付关系确立等；<d>应急措施制定：备选供应商，技术替代方案。7576第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.4料：生产物资（3）生产物资的供需关系<2>企业内部生产过程的供需关系理顺内部生产流程各环节物质供需关系，注重生产作业现场的时空限制<3>物资检验及保障生产物质的检验问题是影响供需关系的十分重要的因素之一，要采取措施避免因某些物质的检验不合格而影响生产。第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.5资：资金（1）生产能力的建设----需要投资生产规模与市场需求相对应----投资方式解决。投资是提升公司自身资本实力，或为资本形式的改变。（2）生产过程的运转----流动资金<1>流动资金的概念用于满足生产过程循环运转所需的资金称为流动资金。<2>资金的周转和周转效率从资金投入到收回的一个完整过程称为资金的一个周转期。在一个生产年度里所投入的流动资金完成的周转次数称为周转效率。<3>资金问题的解决途径寻求投资、申请银行贷款、拆借等。77第四次课结束点第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.6环：环境关系任何形式的生产过程都是要与自然环境相关联的。从企业注册成立开始，就无时无刻不与环境问题打交道。（1）生产环境与生产效率<1>不存在污染，适合人员工作；<2>工作环境保持整洁，不存在乱堆原材料、过程产品、物流工具等；<3>不存在安全隐患，如电、水、气的使用安全，地面油污、腐蚀性液体、固体等，严重的不平整现象等，有可能造成人身安全事故的因素都得到周密考虑和防范，在显著位置安置了安全警示；<4>设置合理生产流程，与环境融洽。视觉环境--------声觉环境78第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.6环：环境关系（2）生产环境与环境保护

大部分的生产过程都会涉及对环境有污染作用的原材料、过程物质及生产废料，可以是固态、液态或气态。根据国家相关规定，任何有害物资向环境中的排放都是不允许的，生产过程产生的废弃物的排放必须达到国家规定的相关排放标准。因此需要很好地采取措施进行废弃物的处理，使生产过程与环境保护和谐共存。

电化学工业中常见的问题是电沉积、电镀等工业产生的废水中含有大量的不宜直接排放的金属离子，如铅、镍、钴等，需要进行处理。79环评工作：企业组建时必须进行的一项工作----对生产进行全方位的可能对环境造成影响的因素和应对措施进行评估。第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系

能源保障是实现生产过程的必要条件之一。电化学工业中有很多是高能耗生产过程，如电镀、电解冶金等，能耗在产品成本中占有较高的比重。因此，正确处理好生产和能耗的关系，提高节能效率十分重要。（1）生产过程所用的能源形式<1>电：电化学工业中使用得最多的能源形式。<2>气：高压气也是生产过程常用的动力之一，很多生产设备的自动

化都离不开高压气源作为驱动能源。<3>水：严格来讲，水的消耗只能称为资源消耗，但一般也归为能耗。8081第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系（2）生产性能源消耗一切与生产相关的能源消耗都归类于生产性能源消耗。生产性能耗需全部计入产品的成本中。（3）非生产性能源消耗非生产性能耗是指满足企业生产以外的需要所产生的能耗。例如员工生活，需根据不同情况确定是否计入生产成本。第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系（4）电解过程的直接能耗<1>电压衡算<a>槽电压的基本构成

电解过程的能量消耗与电流和电压有关，电流属于主动控制参数，而电压则涉及较多的因素。电压衡算也就是将影响电解电压（即槽压）的因素和影响的大小进行定量分析。【2-11】Ed为理论分解电压ΔU为槽电压与理论分解电压的差值ηa和ηc分别为阳极超电势和阴极超电势∑IR为电解槽内的欧姆电压降82第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系（4）电解过程的直接能耗<b>电极间距离对槽电压的影响平行板电极：l为电极件距离，A为电极面积，κ为电解液的电导率同心圆筒电极：L为圆筒长度，r0和ri分别为外圆筒和内圆筒的半径结论：减小电极间距离可以减小溶液电阻的电压降。<1>电压衡算83第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系（4）电解过程的直接能耗<c>电解析出气体对槽电压的影响

当电解过程有气体产生时，一方面气体会部分覆盖于电极表面，使电极的有效反应面积减小，另一方面，气泡分散于液体中，也会使电解液的表观电导率降低，都会引起槽电压的增加。气液混合物的电导率公式（Bruggemann）：【2-14】κ0是没有气泡时的溶液电导率ε是溶液中气体的体积分数。此式适合于当ε≤0.4时的场合。当ε=0.4时，κ=0.465κ0<1>电压衡算84第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系（4）电解过程的直接能耗<d>隔膜的影响隔膜是由绝缘材料构成，使用隔膜材料时会减少隔膜所处位置的电解液的电流导通能力，使电阻增大。<1>电压衡算<2>能量衡算<a>电解槽的能量平衡基本关系一个等温等压条件下的可逆过程的能量改变可用下式表示：【2-15】85第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系（4）电解过程的直接能耗<2>能量衡算<a>电解槽的能量平衡基本关系对于电解反应所需的最小电能，即环境对体系所做的最小电功W为：【2-16】即：体系的能量改变由两部分构成，一是环境对体系所做的电功ΔG，另一部分是为了保证电化学过程在等温条件下进行，还需要向电解槽提供数值上等于TΔS的能量。热中电压：如果通过输入额外的电能实现等温操作，由此所需施加的槽电压称为热中电压，用Um表示。【2-17】86第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系（4）电解过程的直接能耗<2>能量衡算<a>电解槽的能量平衡基本关系槽电压与热中电压之差所消耗的电能(UIt-UmIt)会变成热Q，需要把Q从电解槽中移出才能维持等温条件。在等温条件下：【2-18】热传出速率应为：【2-19】在没有传质对热平衡产生影响的情况下，体系所生成的热Q如果能以【2-19】式的传热速度传出电解槽，则体系可以达到热平衡。872.2.7能：能源供应关系第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素（4）电解过程的直接能耗<2>能量衡算<b>当传质对热平衡形成影响时的能量平衡当传质对热平衡形成影响时，进入和流出电解槽的热流量Q的总和为零：【2-20】∑Q入的计算a.槽电压与热中电压的差值消耗的电能转变而来的热：【2-21】88第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系（4）电解过程的直接能耗<2>能量衡算<b>当传质对热平衡形成影响时的能量平衡b.由传导、对流、辐射（高温时要考虑）产生的热流入量：【2-22】A为面积，λ为热导率，L为平壁传导体的厚度，（T1-T2）为温差。σ为热传递系数，T固和T液分别为固体表面温度和流体相温度。T体为辐射体温度，T环为环境温度，A体为辐射面积，ω为Stefen-Boltzmann常数，τ为发射率。89第二章电化学工业基础2.2工业过程的基本要素2.2.7能：能源供应关系（4）电解过程的直接能耗<2>能量衡算c.反应物、产物传质流动产生的热流量<b>当传质对热平衡形成影响时的能量平衡【2-26】A：物料流动的面积ni：组分i的摩尔流量Mi：组分i的摩尔质量Cpi：组分i的比热容T：反应物或产物的绝对温度9091