化学电源的基本组成及各部作用

化学电源的基本组成及各部作用1.电极（包括正极和负极）是电池的核心部件，它是由活性物质和导电骨架组成的。活性物质决定了电池的基本特性，导电骨架的作用是能把活性物质与外线路接通并使电流分布均匀，另外还起到支撑活性物质的作用。2.电解质，保证正负极间的离子导电作用。3.隔离物，又称隔膜，隔板，置于电池两级之间，主要作用是防止正极与负极接触而导致短路。4.外壳，是电池容器燃料电池与常规电池的异同点1.相似性：燃料电池和常规电池都是电化学装置；都通过电化学反应将反应物质的化学能直接转化为电能；电池结构类似，都由阴阳极和电解质的基本结构组成。2.常规电池本质上是一种能量存储装置，所能获得的最大能量取决于电池本身所含的活性物质数量，当反应物质被全部消耗时，电池就不再产生电能；工作过程中电池的活性物质不断消耗变化，因此电极不稳定，无论单次放电寿命或循环寿命都有限。燃料电池本质上是一种能量转换装置，只要外部不断供给燃料和氧化剂并将反应物移除，燃料电池就可以不断产生电能，所以其电极稳定，原则上寿命是无限的，事实上，由于电池部件的老化和失效，燃料电池的使用寿命也有一定限制，但仍比常规电池长。影响蓄电池循环寿命的因素1.活性表面积在充放电过程中不断减少，使工作电流密度上升，极化增大；2.电极上活性物质脱落或转移；3.在电池工作过程中，某些电极材料发生腐蚀；4.在循环过程中电极上产生支晶，造成电池内部短路；5.隔离物的损坏；6.活性物质晶形在充放电过程中发生改变，因而使活性降低锂电池电解液对有机溶剂的要求1.有机溶剂对锂电极应是惰性的，在电池放电时不与正负极发生电化学反应；2.有机溶剂应具有较高的介电常数和较小的黏度；3.要求有机溶剂的沸点要高，例如在150以上，而熔点要低，例如在--40以下，这样可以使锂电池有较宽的工作温度范围储氢合金应满足的条件1.有效析氢量大，较宽温度范围内，电化学容量稳定；2.平台压力合适；3.抗阳极氧化；4.在碱性电解质溶液中，合金化学性能稳定；5.充放电过程中，电极不变形，不脱落。记忆效应及其消除方法1.记忆效应：电池长期进行深放电时，表现出明显的容量损失和放电电压下降，经数次全充放电循环后，电性能还可以恢复，这种现象称为记忆效应。2.消除方法（再调节法）：可以用2~3小时率放电至电池电压为1.0，然后进行全充放电，电池放电电压放电容量可以提高。如果定期通过一个电阻以100小时率或更小电流放电至较低的终止电压，则几乎可以恢复到全容量。锂离子负极材料应满足的要求1.锂储氢量高；2.锂在碳中的嵌入脱嵌反应快，即锂离子在固相内扩散系数大，在电极/电解液界面的移动阻力小；3.锂离子在电极材料中的存在状态稳定；4.在电池的充放电循环中，碳负极材料体积变化小；5.电子导电性高；6.碳材料在电解液中不溶解。减小锌负极自放电的措施1.提高氢析出的过电势，较低自放电速度；2.保证原材料的质量达到要求；3.对电液进行净化，除去危害较大的杂质；4.储存电池的温度低于25；5.电池要严格密封。锂电池能不能用水作电解液，为什么？不能。锂电压是3.9远大于水的分解电压1.6，锂会与水剧烈反应发生爆炸。化学电源按电解液分类，并举例1.电解液为酸性水溶液的称为酸性电池，铅酸蓄电池；2.电解液为碱性水溶液的电池称为碱性电池，碱锰电池；3.电解液为中性水溶液的电池称为中性电池，中性锌锰电池；4.电解液为有机电解质溶液的电池称为有机电解质电池，锂电池；5.采用固体电解质的电池称为固体电解质电池，固体氧化物燃料电池；6.采用熔融盐电解质的电池称为熔融盐电解质电池，熔融碳酸盐燃料电池。铅酸蓄电池板栅的作用一是活性物质的载体；二是传导电流和使电流分布均匀。铅酸蓄电池极板制造的基本步骤对于涂膏式极板，生极板的制造大致包括涂添，淋圈（浸酸）,压板，表面干燥，固化等工序。影响铅酸蓄电池循环寿命的因素1.放电深度；2.过充电程度；3.电解液的浓度及温度。什么是早期容量损失当用低锑或铅钙为板栅合金时，电池的循环寿命明显缩短，尤其在深循环时，在蓄电池使用的初期（大约20个循环）出现容量明显下降的现象，使电池失效。多孔电极在化学电源中使用的优点减小电极的真实电流密度；提高活性物质的利用率；降低电池的能量损失。自放电及产生自放电的原因电池储存性能是指电池开路时，在一定的条件下（如温度，湿度等）储存一段时间后，容量自行降低的性能，也叫自放电。其产生的原因是由于电极在电解液中处于热力学不稳定性，电池的两个电极自行发生了氧化还原反应的结果。（1）一次电池：也称原电池，是指放电后不能用充电方法使其恢复到放电前状态的一类电池。导致不能再充电的原因可能是电池反应本身不可逆，或是条件限制使可逆反应很难进行。（2）二次电池：也称蓄电池，电池放电后可用充电方法使活性物质恢复到放电以前状态，从而能够再次放电，充放电过程能反复进行。（3）储备电池：也称激活电池，在储存期间，电解质和电极活性物质分离或电解质处于惰性状态，使用前注入电解质或通过其他方式使电池激活，电池立即开始工作。（4）燃料电池：将反应物（包括燃料和氧化剂）的化学能直接转化为电能的一种高效，清洁的电化学发电装置。（5）液流电池：电池的正负极都是液态形成的氧化还原电对的一类电池的总称。（6）化学电源：将化学反应产生的能量直接转化为电能的装置称为化学电源。（7）电动势：在外电路开路时，即没有电流流过时，正负电极间的平衡电极电势之差。（8）开路电压：两极间所连接的外电路处于断路时两极间的电势差。（9）内阻：指电流流过电池时所受到的阻力，包括欧姆电阻和电化学反应中电极极化所相当的极化电阻。（10）工作电压：指有电流流过外电路时电池两极之间的电势差，又称负载电压，放电电压，总小于开路电压。（11）容量：指在一定的放电条件下可以从电池获得的电能比容量：单位质量或单位体积所给出的容量（12）能量：指电池在一定放电条件下对外做功所能输出的电能比能量：指单位质量或单位体积电池所放出的能量（13）功率：指在一定放电制度下，单位时间内电池所输出的能量比功率：单位质量或单位体积电池输出的功率（14）循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量降至某一规定值之前，电池所能承受的循环次数称为蓄电池的循环寿命，或称使用周期。（15）活性物质：是指电池放电时，通过化学反应能产生电能的电极材料，活性物质决定了电池电极的基本特性。（16）极板的化成：是活性物质制备的最后一步，就是用通入直流电的方法使正极板上的活性物质发生电化学氧化，生成二氧化铅，同时在负极板上发生电化学还原，生成海绵状铅，极板的化成。化成分槽式化成，电池化成。（17）不可逆硫酸盐化：所谓不可逆硫酸盐化是负极活性物质在一定条件下生成坚硬而粗大的硫酸铅，踏不同于铅在正常放电时产生的硫酸铅，几乎不溶解，所以在充电时很难或不能转化为活性物质--海绵铅，使电池容量大大降低。（这是使用和维护不当造成的）简单的方法：及时充电，不要过放电，将电解液的浓度调低，用比正常电流小很多的电流进行充电，然后放电，再充电，如此反复数次，达到恢复电池容量的目的。