应用电化学-3-1-化学电源概述

应用电化学

第三章§3.1 概述

化学电源

§3.2 一次电池 §3.3 二次电池 §3.4 燃料电池

应用电化学

§3.1

概述

主要内容：化学电源的严格定义 化学电源的特点 化学电源的应用和意义 化学电源发展简史及前景 化学电源的组成 化学电源的分类 化学电源的主要性能 电极的组成、结构和成型方法

应用电化学

一、化学电源

化学能 直接 转换为 低压直流 电能的装置。

通常也称为电池。

应用电化学

二、化学电源的特点

便于携带、使用简单。 工作参数可在相当大的范围内人为地改变。 工作范围广、对环境适应性强。

能量转换效率高，工作时无噪音。蓄电池可贮存能量。

减少环境污染。

应用电化学

各种形状的电池

应用电化学

电池组

应用电化学

三、化学电源的应用 航空航天飞行器：飞机、人造卫星、宇宙飞船等； 机动车辆：启动、点火、照明、动力；

大型发电站：调解电站； 医院、邮电通讯部门：应急电源；

便携式电子产品：移动电话、摄像机、手提电脑等。

应用电化学

三、化学电源的应用

应用电化学

四、化学电源的发展简史及前景

1. 电池的发明: 1780年，意大利的解剖学家和医学教授伽伐 尼在解剖青蛙时偶然发现生物电现象，并于1791发表了“关于

电对肌肉运动的作用”的论文,伏打受到伽伐尼青蛙实验的启发而发明了电池，即两种不同的金属中间以导电的物质隔开， 再以导线连结，就会产生电流;1800年，他用铜、锌、食盐水

为材料成功地制造了伏打电池。现在，凡是将两种不同金属放入同一种电解质溶液所形成的电池均称为伏打电池。

2.1859年普兰特发明铅酸电池至今，已有近150年的历史 ,最

初开口式铅酸蓄电池需经常加硫酸和加水维护，腐蚀周围设备，并污染环境。1996年阀控铅酸蓄电池基本取代传统的开口式电 池。它是产量最大和应用最广的二次化学电源，在将来很长时 间内仍具有不可替代的作用。

应用电化学

3. 1868年由勒克郎谢研制锌锰电池成功，以氯化铵为电 解质溶液。锌锰电池在经过了锌锰湿电池、普通干电池和 碱性锌锰电池三个阶段后，逐步向着无汞电池和可充碱性 电池方向发展。

4. 镉镍电池最早是在1899年由瑞典科学家W.Jungner发明

的，又称碱性镉镍电池或镍镉电池。镉镍电池循环寿命长， 自放电较小，性能稳定，并可以大电流放电，但是存在记 忆效应。镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品，记忆效 应小。镍氢电池具有较大的能量密度，这意味着使用镍氢 电池能有效地延长设备的工作时间。

应用电化学

5. 锂离子电池是在锂电池基础上发展起来的，日本索尼 公司于20世纪80年代开始研究锂离子电池，90年代得到迅 速发展和应用

,广泛应用于医疗、电子、通信、航空和军 事等领域。6.聚合物锂离子电池以聚合物固体电解质代替液体

电解质来制造的电池，是锂离子电池的一个重大进 步，聚合物锂离子电池具有安全、易加工、比能量 高等独特优点，而且可以做成全塑结构，从而使制 造超薄及自由度大的电池的愿望得以实现。1999年， 聚合物锂离子蓄电池实现了商业生产，它标志着锂 离子蓄电池发展的一个新高潮的到来。

应用电化学

7. 燃料电池的概念是由蒙德(Mond)和莱格(Langer)于 1889年首先提出来的。就在这时内燃机问世了，内燃机的 发明使人们对燃料电池的兴趣推迟了60年。1959年培根研 制成功氢氧燃料电池，他对燃料电池的研究工作，奠定了

燃料电池发展的基础。20世纪60年代，随着航天技术的发展，美国对培根氢氧燃料电池进行了改进，并分别于1965 年和1966年成功的将其应用于双子星座和阿波罗飞船上，

为其提供电力，从此使人们对燃料电池的兴趣达到了顶点。

应用电化学

化学电源的发展方向 老产品要进一步提高其性能、延长使用寿命、 降低成本和降低原材料的消耗。 研制出更多新系列产品。

对电池的总体要求体积小、重量轻、容量大、使用寿命长、成 本低、便于使用维护、节约资源、环保。

应用电化学

五、化学电源的组成

构成电池的必要条件化学反应中的还原和氧化过程必须分隔在两个 区域进行。(区别于一般的化学反应) 物质在发生氧化还原反应时，电子必须经过外 电路。(区别于腐蚀电池 )

应用电化学

化学电源的基本组成部分及其作用①电极：

活性物质：正极电极电势尽可能正，负极电极电势尽可能负； 电化学活性高； 质量比容量和体积比容量大； 化学稳定性好；高的电子导电性；资源丰富、价格 便宜、环境友好。 导电骨架：机械强度好；化学稳定性好；电阻率 低；易于加工。

应用电化学

化学电源的基本组成部分及其作用化学稳定性好；电导率高。

② 电解质 ③ 隔膜 电子绝缘体；电解质离子迁移阻力小；化学稳定性好； 具有一定的机械强度和抗弯曲能力；来源丰富，价格低 廉。 常用隔膜：棉纸、浆层纸、微孔塑料、微孔橡胶、水化 纤维素、尼龙布、玻璃纤维等。

应用电化学

化学电源的基本组成部分及其作用

④ 外壳 良好的机械强度、耐振动、耐冲击、能耐受高低温 环境的变化和电解液的腐蚀。 常用外壳：金属、塑料、硬橡胶等。

应用电化学

六、 化学电源的分类

按工作性质分：原电池，又称一次电池 蓄电池，又称二次电池 储备电池，又称激活式电池 燃料电池，又称连续电池

应用电化学

按电解质的性质分：

电解

质为碱性水溶液—碱性电池 电解质为中性水溶液—中性电池 电解质为酸性水溶液—酸性电池 电解质为有机电解质溶液—有机电解质电池

电解质为固体电解质—固体电解质电池