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课件网) 化学电源 第四章 化学反应与电能 1. 掌握常见化学电源的工作原理， 明确电极反应及电池总反应。 2. 能准确书写各类化学电源的电极反应式和总反应式，理解其充放电过程中的能量转化关系。 化学电源 概述 （1）概念: 将化学能变成电能的装置 （2）优点: ①能量转换效率高，供能稳定可靠 ②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 ③易维护，可在各种环境下工作。 (3) 电池优劣的判断标准: ① 比能量 ［单位：(w·h/kg)，(w·h/L)］ ② 比功率 [单位：（W/kg，W/L)] ③ 电池的可储存时间的长短 化学电源 化学电池 一次电池 二次电池 燃料电池 碱性锌锰电池 铅蓄电池 氢氧燃料电池等 锂离子电池 银锌蓄电池 普通锌锰干电池 锌银纽扣电池 放电后不可再充电的电池，也叫干电池。 放电后可以再充电而反复使用的电池，又称可充电电池或蓄电池。 连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。 一次电池 普通锌锰干电池 锌筒 石墨棒 MnO2和C 普通锌-锰干电池的结构 NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等 Zn、MnO2/NH4Cl溶液（糊状） 负极 正极 电极 还原剂 氧化产物 电极 氧化剂 还原产物 金属 MnO2 Mn2O3 Zn Zn Zn2+ 总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O 负极： Zn - 2e- = Zn2+ 正极：2MnO2+2NH4++2e- =Mn2O3+ 2NH3+H2O 优点：制作简单、价格便宜 缺点：放电时间短，电压下降快 一次电池 碱性锌锰电池构造示意图 碱性锌锰电池 Zn、MnO2/KOH溶液（胶状） 负极 正极 电极 还原剂 氧化产物 电极 氧化剂 还原产物 黄铜棒 Zn ZnO 金属 MnO2 MnOOH 负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O 正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 总反应：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH 优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电(电流稳定，放电容量、时间增大几倍,不会气涨或漏液) 缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 一次电池 锌银纽扣电池 Zn、Ag2O/KOH溶液 负极 正极 电极 还原剂 氧化产物 电极 氧化剂 还原产物 负极：Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2 正极：Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－ 总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2 金属 Zn Zn(OH)2 金属 Ag2O Ag 二次电池 铅蓄电池 其电池反应可以正向和逆向进行。蓄电池放电时为自发电池，充电时为电解池。充电后电池容量得到恢复,充放电次数可达千百次。 二次电池 （1）正负极材料 正极：PbO2 负极：Pb 电解质溶液：H2SO4(aq) 化学能 电能 放电 充电 （2）工作机制 充电电池中能量的转化关系： （3）放电时电极反应式: 总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4＝2PbSO4 + 2H2O 负极: Pb + SO42- -2e-＝PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O 铅蓄电池 二次电池 （4）(充放电)反应式: 充电时电极反应式与放电时电极反应式相反,所以可以 把上述反应写成一个反应式： Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。 优点：电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉。 缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境。 二次电池 锂离子电池 铜集流板 铝集流板 锂导电有机电解液 LixCy Li1-xCoO2 石墨钴酸锂锂离子电池结构 ①放电过程 负极： 正极： LixCy － xe－＝ Cy+xLi+ ②充电过程 阴极： 阳极： Cy +xe－+xLi+＝LixCy Li1-xCoO2+xe－+ xLi+ ＝LiCoO2 LiCoO2－xe－＝Li1-xCoO2 + xLi+ LixCy +Li1-xCoO2 LiCoO2＋ Cy 燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能转化为电能的化学电源。 缺点：体积较大、附属设备较多 优点：能量转换率高、清洁、对环境好 氢氧燃料电池 燃料电池 负极：2H2 + 4OH- - 4e- ＝ 4H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4OH- （1） (-)H2 | H+ | O2(+) 酸性介质 负极：2H2 - 4e- ＝ 4H+ 正极：O2 + ... ...
