化学电源第3讲-一次化学电源备课.pptxVIP

能器专业选修课化学电源基础与应用周向阳 博士，教授Phone:0731O);E-mail:zx163.com主要参考书(1)化学电源-电池原理及制造技术， 郭炳坤等,中南大学出版社，2003；(2)化学电源, 程新群编著，化学工业出版社，2010；(3)化学电源工艺学, 史鹏飞,哈尔滨工业大学出版社，2006；(4)Advanced Batteries，Robert A. Huggins，Springer,2008;(5)Energy Storage，Robert A. Huggins, ，Springer,2008;(6)先进电池——电化学电源导，(英)文森特//(意)斯克罗沙廷， 屠海令等编译,冶金工业出版社，2006第三讲 一次化学电源■ 一次化学电源概述■ 锌负极系列原电池■ 锂原电池■ 一次化学电源概述ZnZnCuCu 稀硫酸 稀硫酸【问题1】将锌片、铜片插入稀硫酸，有何现象？现象:锌片上有气泡产生2e-原理:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑【问题2】锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中铜片上有气泡产生现象:原理:-----------H+SO42-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+【问题2-1】溶液中阴阳离子分别向哪一个电极运动？负极Zn正极Cu静电作用Zn2+-----------H+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+【问题2-2】为什么H+在铜片上得到电子？负极正极CuZn静电斥力静电引力Zn2+【问题2】原因解释失去电子氧化还原反应氧化反应负极：Zn－2e－=Zn2+原电池得到电子还原反应 2H++2e－=H2↑ 正极：总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑(离子方程式)Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑(化学方程式)1) 原电池的构成条件与原电池反应的本质原电池的构成条件两种活泼性不同的电极（或一种金属与非金属）插入电解质溶液里用导线相连（或直接接触）形成闭合回路自发的氧化还原反应—放热反应（金属能与电解质溶液）原电池反应的本质：课堂问题:④ ⑥ ⑦ 在如下图所示的8个装置中，属于原电池的有 .e--- 2) 原电池的工作原理负极较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。 电子沿导线传递，产生电流不活泼金属或石墨较活泼金属ZnCu失去电子溶液中阳离子得到电子氧化反应还原反应Zn－2e－=Zn2+2H++2e－=H2↑ Zn2+H+H+SO42-正极阳离子负极阴离子 3) 一次电池的主要类型■ 锌负极一次电池 1) 锌负极电池的共性特点具有共同的负极反应：酸性环境中，Zn2+以离子形式存在。碱性环境中，生成Zn(OH)2沉淀， Zn(OH)2 不稳定，又分解生成ZnO。碱性很强时生成锌酸盐。正极反应各不相同：锌锰电池：正极为氧化锰锌氧化汞电池：石墨粉和氧化汞为正极锌银电池：正极为氧化银锌空气电池：空气中的氧为正极。所有锌负极电池的标称电压均为1.5V，具体电压略有偏差■ 锌负极一次电池——锌锰电池1) 锌锰电池的分类传统的勒克朗谢电池；纸板电池；碱性锌锰电池；无汞锌锰电池。传统的勒克朗谢电池课堂问题:正极、负极以及全电池的理论容量怎么计算？ C0=26800 × n ÷ M(mAh/g) 那么：负极的C0=26800×2÷65=825mAh/g 正极的C0=26800×2÷(2×87)=308mAh/g 全电池的C0=26800×2÷(2×87+65)=224mAh/g纸板电池纸板电池是用纸板浆层隔膜代替传统电池用板糊式隔膜。电解质有氯化铵型与氯化锌型，其容量较传统勒克朗谢高。问题:请计算正极、负极以及全电池的理论容量。碱性锌锰电池导电剂采用KOH或NaOH，电解液的导电性能更佳。放电时，负极反应更加讯速，从而提高大电流性能。正极反应生成MnOOH。负极采用Zn粉可以增加反应面积，从而改善大电流性能。Zn做成锌粉，可以提高Zn的利用率。具有良好的大电流性能最大的难题：Zn在强碱性环境中钝化Zn的高纯化，颗粒均匀化，表面改性，各类钝化剂研究无汞锌锰电池 原来的碱性锌锰电池中都会添加一定数量的汞，来提高锌的析氢过电位，减少锌的腐蚀，通常添加量为锌粉质量的6%-10%。 但由于汞的危害，各国要求采用无汞锌粉取代原有工艺。 无汞锌锰电池的实质是碱性锌锰电池。问题:添加汞来提高锌的析氢过电位的理论依据是什么？eMnO2ZnO2eeMnO2ZnMnO2ZnMn2O3Zn2+Zn2+NH4+NH4+2) 锌锰电池的工作原理eMnO2ZnMn2O3Mn2O3Zn2+NH4+二氧化锰池电极(1) MnO2的阴极还原过程※ MnO2的电化学还原分两步进行：