化學(xué)電源基礎(chǔ)：第1章 化學(xué)電源概論

1、化學(xué)電源基礎(chǔ)化學(xué)電源基礎(chǔ)基本信息 課程課程類型類型：專業(yè)核心課、專業(yè)核心課、學(xué)科學(xué)科拓展課程拓展課程 適用學(xué)科專業(yè)適用學(xué)科專業(yè)： 新能源材料與新能源材料與器件器件 先修課程：先修課程：普通普通化學(xué)化學(xué) 學(xué)時數(shù)學(xué)時數(shù) ：56 （授課（授課46+實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)10） 學(xué)分?jǐn)?shù)學(xué)分?jǐn)?shù)：3.5 考核方式：考核方式：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 20% + 作業(yè)作業(yè) 10% + 課程課程設(shè)計設(shè)計 10% + 期末考核期末考核 60%數(shù)理化數(shù)理化基礎(chǔ)基礎(chǔ)化學(xué)電化學(xué)電源基礎(chǔ)源基礎(chǔ)新型電新型電化學(xué)能化學(xué)能源器件源器件（大二上學(xué)期）（大二上學(xué)期）2化學(xué)電源基礎(chǔ)化學(xué)電源基礎(chǔ)教材及參考書教材及參考書教材教材化學(xué)電源化學(xué)電源程新群程新群 主編，

2、主編， 化學(xué)工業(yè)出版社，化學(xué)工業(yè)出版社， 2009參考書參考書1、化學(xué)電源測試原理與技術(shù)楊軍、化學(xué)電源測試原理與技術(shù)楊軍, 解晶瑩解晶瑩, 王久林著，化學(xué)工業(yè)出版社，王久林著，化學(xué)工業(yè)出版社， 20062、鋰離子電池原理與關(guān)鍵技術(shù)吳宇平，、鋰離子電池原理與關(guān)鍵技術(shù)吳宇平， 化學(xué)工業(yè)出版社，化學(xué)工業(yè)出版社，20123、燃料電池基礎(chǔ)、燃料電池基礎(chǔ)Whitney Colella,等等,王曉紅王曉紅,黃宏黃宏 譯，譯， 電子工業(yè)出版社，電子工業(yè)出版社，20074、電化學(xué)電容器電化學(xué)電容器 袁國輝袁國輝 主編，主編， 化學(xué)工業(yè)出版社，化學(xué)工業(yè)出版社， 20065、ATKINS PHYSICAL CHEM

3、ISTRY，Peter Atkins，Julio de Paula, W. H. Freeman and Company New York，2006.3化學(xué)電源基礎(chǔ)化學(xué)電源基礎(chǔ)內(nèi)容體系內(nèi)容體系電化學(xué)基電化學(xué)基本原理本原理一次電池一次電池鋅錳干電鋅錳干電池池鋅鋅-氧化銀氧化銀電池電池二次電池二次電池鎳氫電池鎳氫電池鉛酸蓄電鉛酸蓄電池池鋰離子電鋰離子電池池電化學(xué)電電化學(xué)電容器容器燃料電池燃料電池電池測試電池測試技術(shù)技術(shù)電極材料電極材料測試技術(shù)測試技術(shù)電池性能電池性能測試方法測試方法4化學(xué)電源基礎(chǔ)化學(xué)電源基礎(chǔ)教學(xué)大綱（教學(xué)大綱（1 1） 化學(xué)電源的發(fā)展和分類化學(xué)電源的發(fā)展和分類 化學(xué)電源的工作原理與

4、組成化學(xué)電源的工作原理與組成 化學(xué)電源的電性能概述化學(xué)電源的電性能概述第一章：第一章：化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論（2學(xué)時）學(xué)時） 電極電勢與電池電動勢電極電勢與電池電動勢 電極過程動力學(xué)電極過程動力學(xué) 液相傳質(zhì)過程動力學(xué)液相傳質(zhì)過程動力學(xué)第二章：第二章：電化學(xué)理論基礎(chǔ)電化學(xué)理論基礎(chǔ)（8學(xué)時）學(xué)時） 一次電池：鋅一次電池：鋅-二氧化錳、鋅二氧化錳、鋅-氧化銀電池氧化銀電池 二次電池：二次電池：鎘鎳電池鎘鎳電池、鎳氫電池、鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鉛酸蓄電池第三章：第三章：一次電池和二次一次電池和二次電池電池 （6學(xué)時）學(xué)時）第四章：燃料電池第四章：燃料電池 （8學(xué)時）學(xué)時）5化學(xué)電源基礎(chǔ)化學(xué)電源基礎(chǔ)教

5、學(xué)大綱（教學(xué)大綱（2 2） 鋰離子電池工作原理和基本性能鋰離子電池工作原理和基本性能 鋰離子電池正負(fù)極材料和電解質(zhì)材料鋰離子電池正負(fù)極材料和電解質(zhì)材料 鋰離子電池制造工藝鋰離子電池制造工藝第五章：第五章：鋰離子電池鋰離子電池 （8學(xué)時）學(xué)時） 電化學(xué)電容器工作原理和性能特性電化學(xué)電容器工作原理和性能特性 電化學(xué)電容器電極材料和電解質(zhì)材料電化學(xué)電容器電極材料和電解質(zhì)材料 電化學(xué)電容器電化學(xué)電容器制備技術(shù)及評價方法制備技術(shù)及評價方法第六章：第六章：電化學(xué)電化學(xué)電容器電容器（6學(xué)時）學(xué)時） 電極材料的電化學(xué)測試：循環(huán)伏安法、交流阻電極材料的電化學(xué)測試：循環(huán)伏安法、交流阻抗法等抗法等 電池性能測試：充

6、放電與容量、穩(wěn)定性測試電池性能測試：充放電與容量、穩(wěn)定性測試第七章：第七章：電極材料與電電極材料與電池性能測試池性能測試（6學(xué)時）學(xué)時）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) （10學(xué)時）學(xué)時）6第一章第一章 化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論 1.1 化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源的發(fā)展 1.2 化學(xué)電源化學(xué)電源的組成的組成 1.3 化學(xué)電源化學(xué)電源的的工作原理工作原理 1.4 化學(xué)電源的電性能化學(xué)電源的電性能71.1.1 1.1.1 化學(xué)電源定義化學(xué)電源定義 將化學(xué)能將化學(xué)能直接直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，轉(zhuǎn)換為電能的裝置，又稱為電池。又稱為電池。8思考題思考題：太陽能電：太陽能電池是不是化學(xué)電源？池是不是化學(xué)電源？ 各式各樣各式各樣的電池的

7、電池9各種形式的電池各種形式的電池10各式各樣各式各樣的電池的電池鉛蓄電池鉛蓄電池11各式各樣各式各樣的電池的電池燃料燃料電池電池121.1.2 1.1.2 化學(xué)電源化學(xué)電源的的發(fā)展發(fā)展1752Benjamin Franklin1791Luigi Aloisio Glavani1800AlessandroVolta1831MichaelFaraday1860GeorgeLeciancheToday1813Sir HumphreyDavyClay Vase1320002000多年前多年前巴格達(dá)電池巴格達(dá)電池 鋅錳電池鋅錳電池電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)電解電解伏打電堆伏打電堆伏打電堆伏打電堆萊頓瓶萊頓瓶巴格

8、達(dá)電池巴格達(dá)電池 化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源的發(fā)展20002000多年前多年前巴格達(dá)電池巴格達(dá)電池 14化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源的發(fā)展17911791年年生物電現(xiàn)象生物電現(xiàn)象Galvani15思考題思考題：是否存在：是否存在生物電？生物電？ 化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源的發(fā)展18001800年年 伏伏打電堆打電堆 Copper DiscZinc DiscSalt impregnated clothVolta第一個真正意義化學(xué)電源第一個真正意義化學(xué)電源16化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源的發(fā)展18001800年年 伏伏打電堆打電堆 Volta第一個真正意義化學(xué)電源第一個真正意義化學(xué)電源17化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源的發(fā)展

9、18361836年年 丹尼爾電池丹尼爾電池 第一個實(shí)用性化學(xué)電源第一個實(shí)用性化學(xué)電源負(fù)極：負(fù)極：ZnZn2+ + 2e-正極：正極：Cu2+ + 2e- CuDaniel18化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源的發(fā)展19HellesenLeclancheDaniel化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源的發(fā)展雍格納雍格納20化學(xué)電源的發(fā)展化學(xué)電源的發(fā)展90年代年代80年代年代70年代年代60年代年代2000年后的燃料年后的燃料電池，太陽能電電池，太陽能電池成為全世界矚池成為全世界矚目的新能源發(fā)展目的新能源發(fā)展問題的焦點(diǎn)問題的焦點(diǎn)Sony company21化學(xué)電源的化學(xué)電源的應(yīng)用應(yīng)用電子通訊產(chǎn)品電子通訊產(chǎn)品22化學(xué)電源的化

10、學(xué)電源的應(yīng)用應(yīng)用工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)23化學(xué)電源的化學(xué)電源的應(yīng)用應(yīng)用交通工具交通工具奔馳鋰離子電池雙座微型車奔馳鋰離子電池雙座微型車吉利吉利EK-2鋰離子電池電動汽車鋰離子電池電動汽車用于汽車用于汽車的鉛蓄電的鉛蓄電池和燃料池和燃料電池電池24化學(xué)電源的化學(xué)電源的應(yīng)用應(yīng)用用于用于“神六神六”的太陽能電池的太陽能電池筆記本用鋰離子電池筆記本用鋰離子電池手機(jī)專用電池手機(jī)專用電池攝像機(jī)栓用電池攝像機(jī)栓用電池各式各樣的扣式電池各式各樣的扣式電池25化學(xué)電源的發(fā)展規(guī)律化學(xué)電源的發(fā)展規(guī)律 電池的發(fā)展與新型電器的開發(fā)和應(yīng)用密切相關(guān)。電池的發(fā)展與新型電器的開發(fā)和應(yīng)用密切相關(guān)。 20世紀(jì)世紀(jì)50年代后各種低壓電

11、器的普及，特別是半導(dǎo)體年代后各種低壓電器的普及，特別是半導(dǎo)體收音機(jī)收音機(jī)的出現(xiàn)帶動了的出現(xiàn)帶動了干電池的發(fā)展。干電池的發(fā)展。60年代半導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用，年代半導(dǎo)體的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)促進(jìn)了紙板電池的發(fā)展。了紙板電池的發(fā)展。70年代年代以后，液晶顯示器和計算機(jī)的以后，液晶顯示器和計算機(jī)的出現(xiàn)出現(xiàn)，促進(jìn)了電池的微型化。，促進(jìn)了電池的微型化。90年代以后，隨年代以后，隨著移動電話的著移動電話的出現(xiàn)，出現(xiàn)，MH-Ni電池逐漸完善和商品化，并出現(xiàn)了高能量密度鋰電池逐漸完善和商品化，并出現(xiàn)了高能量密度鋰離子離子電池電池。 材料材料的開發(fā)利用大大促進(jìn)了電池的的開發(fā)利用大大促進(jìn)了電池的進(jìn)步進(jìn)步。 堿堿錳電池的改進(jìn)得

12、益于電解二氧化錳，而儲氫材料促進(jìn)錳電池的改進(jìn)得益于電解二氧化錳，而儲氫材料促進(jìn)了了MH-Ni電池的電池的興起興起。鋰離子電池的開發(fā)有賴于碳素的研究，而導(dǎo)電聚合物材料的研究很有鋰離子電池的開發(fā)有賴于碳素的研究，而導(dǎo)電聚合物材料的研究很有可能大大改變固態(tài)電解質(zhì)電池的面貌。可能大大改變固態(tài)電解質(zhì)電池的面貌。26化學(xué)電源的發(fā)展規(guī)律化學(xué)電源的發(fā)展規(guī)律 環(huán)保環(huán)保問題為電池的發(fā)展提出了新的要求。問題為電池的發(fā)展提出了新的要求。 一次電池的大量使用造成了資源的浪費(fèi)，為了節(jié)約資源，世紀(jì)一次電池的大量使用造成了資源的浪費(fèi)，為了節(jié)約資源，世紀(jì)年代研究的重點(diǎn)是可重復(fù)使用的二次電池，原有的一次電池也向二年代研究的重點(diǎn)是

13、可重復(fù)使用的二次電池，原有的一次電池也向二次電池轉(zhuǎn)向。為了保護(hù)環(huán)境及人體的健康，禁止在電池中使用有害元素，盡次電池轉(zhuǎn)向。為了保護(hù)環(huán)境及人體的健康，禁止在電池中使用有害元素，盡管管-電池性能優(yōu)異，而且技術(shù)不斷成熟，卻開發(fā)了取代它的電池性能優(yōu)異，而且技術(shù)不斷成熟，卻開發(fā)了取代它的-電池。汽車工業(yè)中大量使用的鉛酸電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了密閉化和免維護(hù)。電池。汽車工業(yè)中大量使用的鉛酸電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了密閉化和免維護(hù)。 為了應(yīng)對未來可預(yù)料的能源危機(jī)和減少汽車尾氣污染，新型清潔電動汽為了應(yīng)對未來可預(yù)料的能源危機(jī)和減少汽車尾氣污染，新型清潔電動汽車的研究成為全世界科學(xué)工作者注目的焦點(diǎn)，目前已取得很大的進(jìn)展。車的研究成為全

14、世界科學(xué)工作者注目的焦點(diǎn)，目前已取得很大的進(jìn)展。27化學(xué)電源的發(fā)展規(guī)律化學(xué)電源的發(fā)展規(guī)律 世紀(jì)年代，工業(yè)（計算機(jī)、移動電話、攝像機(jī)和無線世紀(jì)年代，工業(yè)（計算機(jī)、移動電話、攝像機(jī)和無線電動工具）的普及，日常生活對電池的需要已經(jīng)到了須臾不可分離的地電動工具）的普及，日常生活對電池的需要已經(jīng)到了須臾不可分離的地步。因此有人預(yù)測，高性能電池工業(yè)將是世紀(jì)最有前景的產(chǎn)業(yè)，因步。因此有人預(yù)測，高性能電池工業(yè)將是世紀(jì)最有前景的產(chǎn)業(yè)，因此電池的發(fā)展必須能趕上電器用具的發(fā)展?，F(xiàn)在各種形狀、各種規(guī)格、此電池的發(fā)展必須能趕上電器用具的發(fā)展?，F(xiàn)在各種形狀、各種規(guī)格、性能各異的電池在日常生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代

15、的作用。性能各異的電池在日常生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。 隨著隨著各種便攜電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電池的各種便攜電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電池的需求量需求量正正在飛速增長，同時電池的性能也不斷地提高在飛速增長，同時電池的性能也不斷地提高和完善和完善。281.2 1.2 化學(xué)電源的組成化學(xué)電源的組成化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) 化學(xué)電源化學(xué)電源？ 銅鋅原電池（丹尼爾電池）銅鋅原電池（丹尼爾電池） 29 陽極陽極（anode）：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極，即能接受反應(yīng)物所給出電子的電極）：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極，即能接受反應(yīng)物所給出電子的電極 陰極陰極（cathode）：發(fā)生還原反應(yīng)的電極，即反應(yīng)物于其上獲得電子的電

16、極）：發(fā)生還原反應(yīng)的電極，即反應(yīng)物于其上獲得電子的電極 負(fù)極負(fù)極（negative electrode）：電勢低的電極）：電勢低的電極 正極正極（positive electrode）：電勢高的電極）：電勢高的電極 放電過程：電池反應(yīng)發(fā)生時，外電路中電子由陽極經(jīng)導(dǎo)線向陰極移動，同時在放電過程：電池反應(yīng)發(fā)生時，外電路中電子由陽極經(jīng)導(dǎo)線向陰極移動，同時在電池內(nèi)電解質(zhì)溶液中的陰離子向陽極遷移，陽離子向陰極遷移電池內(nèi)電解質(zhì)溶液中的陰離子向陽極遷移，陽離子向陰極遷移。 1.2.1 1.2.1 構(gòu)成電池的必要條件構(gòu)成電池的必要條件1. 存在氧化還原反應(yīng)，即存在電荷轉(zhuǎn)移的成流反應(yīng)。存在氧化還原反應(yīng)，即存在電

17、荷轉(zhuǎn)移的成流反應(yīng)。 思考題：銅鋅電池思考題：銅鋅電池中，陰極是負(fù)極還中，陰極是負(fù)極還是正極？是正極？ 30 成流成流反應(yīng)：反應(yīng)：電池中同時發(fā)生的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)電池中同時發(fā)生的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng) 活性物質(zhì)活性物質(zhì)（作用物質(zhì)）（作用物質(zhì)）：電池：電池中發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生能量的物質(zhì)，例如：鋅錳干中發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生能量的物質(zhì)，例如：鋅錳干電池中的電池中的 Zn 是負(fù)極活性物質(zhì)，是負(fù)極活性物質(zhì)，MnO2 是正極活性物質(zhì)；鉛酸蓄電池中的是正極活性物質(zhì)；鉛酸蓄電池中的 Pb 和和 PbO2 分別為負(fù)極和正極活性物質(zhì)分別為負(fù)極和正極活性物質(zhì) 正極正極活性物質(zhì)是氧化劑，負(fù)極活性物質(zhì)是還原劑活性物質(zhì)是氧化劑，負(fù)

18、極活性物質(zhì)是還原劑 無論無論是固體、液體、還是氣體，只要能構(gòu)成氧化還原電對，理論上均可作為電是固體、液體、還是氣體，只要能構(gòu)成氧化還原電對，理論上均可作為電極活性物質(zhì)，若電極活性物質(zhì)不是導(dǎo)體，則須借助于其他物質(zhì)的導(dǎo)電極活性物質(zhì)，若電極活性物質(zhì)不是導(dǎo)體，則須借助于其他物質(zhì)的導(dǎo)電作用。作用。2. 兩兩電極的活性物質(zhì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)時，電子只能通過外線路傳遞，而不電極的活性物質(zhì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)時，電子只能通過外線路傳遞，而不能在電池內(nèi)部進(jìn)行，否則電池內(nèi)形成閉合回路，變成短路狀態(tài)能在電池內(nèi)部進(jìn)行，否則電池內(nèi)形成閉合回路，變成短路狀態(tài)1.2.1 1.2.1 構(gòu)成電池的必要條件構(gòu)成電池的必要條件31E：電

19、池的可逆電動勢：電池的可逆電動勢，V GT,p：等溫等壓下體系的吉布斯自由能降低值，：等溫等壓下體系的吉布斯自由能降低值，Jmol-1 n：電池反應(yīng)輸出基元電荷的物質(zhì)的量，：電池反應(yīng)輸出基元電荷的物質(zhì)的量，mol F：法拉第常數(shù)，：法拉第常數(shù)，1 mol 質(zhì)子的電量，其值約為質(zhì)子的電量，其值約為 96500Cmol-1 3. 電池反應(yīng)必須是自發(fā)電池反應(yīng)必須是自發(fā)進(jìn)行。進(jìn)行。1.2.1 1.2.1 構(gòu)成電池的必要條件構(gòu)成電池的必要條件32只有反應(yīng)體系的只有反應(yīng)體系的 GT,p 為負(fù)值時，反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行；減少的為負(fù)值時，反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行；減少的吉布斯自由能吉布斯自由能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化為電能，電池

20、的電動勢為正值，才能產(chǎn)生持續(xù)的電流電池的電動勢為正值，才能產(chǎn)生持續(xù)的電流；為了為了提高電池的電動勢，吉布斯自由能降低值越大越好；提高電池的電動勢，吉布斯自由能降低值越大越好；陽極陽極電勢越低，陰極電勢越高，電池的電動勢越大；電勢越低，陰極電勢越高，電池的電動勢越大；兩兩電極間必須有離子導(dǎo)電性的物質(zhì)即電解質(zhì)，提供電池內(nèi)部離子導(dǎo)電電極間必須有離子導(dǎo)電性的物質(zhì)即電解質(zhì)，提供電池內(nèi)部離子導(dǎo)電實(shí)際實(shí)際使用的電池還應(yīng)滿足：電動勢高；比容量大；放電時電壓降低使用的電池還應(yīng)滿足：電動勢高；比容量大；放電時電壓降低隨時隨時間變化??；維間變化小；維護(hù)方便、貯存性及耐久性優(yōu)異；價格低廉等護(hù)方便、貯存性及耐久性優(yōu)異；

21、價格低廉等1.2.1 1.2.1 構(gòu)成電池的必要條件構(gòu)成電池的必要條件33只有反應(yīng)體系的只有反應(yīng)體系的 GT,p 為負(fù)值時，反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行為負(fù)值時，反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行；減少的；減少的吉布斯自由能吉布斯自由能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化為電能，電池的電動勢為正值，才能產(chǎn)生持續(xù)的電流電池的電動勢為正值，才能產(chǎn)生持續(xù)的電流；為了為了提高電池的電動勢，吉布斯自由能降低值越大越好；提高電池的電動勢，吉布斯自由能降低值越大越好；陽極陽極電勢越低，陰極電勢越高，電池的電動勢越大；電勢越低，陰極電勢越高，電池的電動勢越大；兩兩電極間必須有離子導(dǎo)電性的物質(zhì)即電解質(zhì)，提供電池內(nèi)部離子導(dǎo)電電極間必須有離子導(dǎo)電性的物質(zhì)即電解質(zhì)，

22、提供電池內(nèi)部離子導(dǎo)電實(shí)際實(shí)際使用的電池還應(yīng)滿足：電動勢高；比容量大；放電時電壓降低使用的電池還應(yīng)滿足：電動勢高；比容量大；放電時電壓降低隨時隨時間變化小；維間變化??；維護(hù)方便、貯存性及耐久性優(yōu)異；價格低廉等護(hù)方便、貯存性及耐久性優(yōu)異；價格低廉等1.2.1 1.2.1 構(gòu)成電池的必要條件構(gòu)成電池的必要條件34（1）電極的構(gòu)成）電極的構(gòu)成：活性物質(zhì)和骨架：活性物質(zhì)和骨架等輔助成分，也可能含有一些等輔助成分，也可能含有一些添加劑。添加劑。 a) 活性物質(zhì)活性物質(zhì)：正、負(fù)極中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，具體要求如下：正、負(fù)極中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，具體要求如下： 在在電解液中的化學(xué)穩(wěn)定性高電解液中的化學(xué)穩(wěn)定性高

23、 組成組成電池的電動勢高電池的電動勢高 電化學(xué)電化學(xué)活性高，即自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)的能力強(qiáng)活性高，即自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)的能力強(qiáng) 具有具有高的電子導(dǎo)電性高的電子導(dǎo)電性 質(zhì)量質(zhì)量比容量和體積比容量大比容量和體積比容量大 資源資源豐富，價格便宜豐富，價格便宜 1.2.2 1.2.2 化學(xué)電源的組成化學(xué)電源的組成1. 電極電極 351.2.2 1.2.2 化學(xué)電源的組成化學(xué)電源的組成兩級活性物質(zhì)的質(zhì)量比容量兩級活性物質(zhì)的質(zhì)量比容量/Ah g-1兩級活性物質(zhì)的兩級活性物質(zhì)的體積體積比容量比容量/Ah cm-336 b)輔助成分：構(gòu)成電極的必要部分，但不參與電極反應(yīng)。例如作為輔助成分：構(gòu)成電極的必要部分，但不參與電極反

24、應(yīng)。例如作為支撐活性物質(zhì)的導(dǎo)電網(wǎng)、極板柵等，它兼做集流支撐活性物質(zhì)的導(dǎo)電網(wǎng)、極板柵等，它兼做集流體。體。 c） 添加劑：這類物質(zhì)的加入量很少，但有重要的特定作用。主要包添加劑：這類物質(zhì)的加入量很少，但有重要的特定作用。主要包括阻化劑、去鈍化劑、電催化劑。括阻化劑、去鈍化劑、電催化劑。1.2.2 1.2.2 化學(xué)電源的組成化學(xué)電源的組成1. 電極電極 37 （a）第一類電極）第一類電極：若是若是金屬，則由金屬浸在含有該金屬離子的溶液中構(gòu)成，金屬，則由金屬浸在含有該金屬離子的溶液中構(gòu)成，如如Zn2+/Zn、Cu2+/Cu等。等。1.2.2 1.2.2 化學(xué)電源的組成化學(xué)電源的組成1. 電極的類型：

25、根據(jù)電極反應(yīng)的性質(zhì)區(qū)分電極的類型：根據(jù)電極反應(yīng)的性質(zhì)區(qū)分 電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式： Nerst Equation 能斯特方程能斯特方程 純純固體的活度在給定固體的活度在給定溫度下是常數(shù)，等于溫度下是常數(shù)，等于1金屬金屬正離子的活度決定正離子的活度決定電極電勢電極電勢38 （a）第一類電極）第一類電極：若是若是非金屬，則由非金屬浸入該非金屬負(fù)離子的溶液中非金屬，則由非金屬浸入該非金屬負(fù)離子的溶液中構(gòu)成，如構(gòu)成，如Se2-/ Se.1.2.2 1.2.2 化學(xué)電源的組成化學(xué)電源的組成1. 電極的類型：根據(jù)電極反應(yīng)的性質(zhì)區(qū)分電極的類型：根據(jù)電極反應(yīng)的性質(zhì)區(qū)分 電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式： 純純固體的活度

26、在給定固體的活度在給定溫度下是常數(shù)，等于溫度下是常數(shù)，等于1非金屬負(fù)離子非金屬負(fù)離子的活度決定的活度決定電極電勢電極電勢電極電勢表達(dá)式：電極電勢表達(dá)式：39 （b）第二）第二類電極類電極：由由金屬上覆蓋一薄層該金屬的難溶化合物（鹽、氧化物金屬上覆蓋一薄層該金屬的難溶化合物（鹽、氧化物和氫氧化物），然后浸在含有該難溶化合物相同陰離子的溶液中所構(gòu)成，例如和氫氧化物），然后浸在含有該難溶化合物相同陰離子的溶液中所構(gòu)成，例如銀氯化銀電極和銀氯化銀電極和甘汞電極甘汞電極。1.2.2 1.2.2 化學(xué)電源的組成化學(xué)電源的組成1. 電極的類型：根據(jù)電極反應(yīng)的性質(zhì)區(qū)分電極的類型：根據(jù)電極反應(yīng)的性質(zhì)區(qū)分 電極電勢電極電勢表達(dá)式：表達(dá)式：Nerst Equation 能斯特方程能斯特方程 負(fù)離子負(fù)離子的活度決定的活度決定電極電勢電極電勢電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式： 40 （b）第二）第二類類電極：電極：金屬金屬/難溶金屬氧化物電極，即在金屬表面覆蓋一薄層該難溶金屬氧化物電極，即在金屬表面覆蓋一薄層該金屬的氧化物，然后浸在含有金屬的氧化物，然后浸在含有 H+ 或或 OH- 的溶液中構(gòu)成電極，例如銀氧化銀電極，的溶液中構(gòu)成電極，例如銀氧化銀電極，1.2.2 1.2.2 化學(xué)電源的組成化學(xué)電源的組成1. 電極的類型：根據(jù)電