三、 化学电池
1、 概念:化学电池是将化学能转变成电能的装置
2、 分类:
3、化学电池的优点
(1)化学电池的能量转换效率较高,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及电池组。
(3)使用方便,易于维护。
4、判断电池优劣的主要标准
(1)比能量:即单位质量或单位体积所能输出电能的多少,单位(W•h)/kg或(W•h)/L。
(2)比功率:即单位质量或单位体积所能输出功率的大小,单位W/kg或W/L。
(3)电池的可储存时间的长短。
四、 一次电池
1、锌锰干电池
(1)普通干电池
电极材料:石墨、锌
电解质:氯化铵、氯化锌
电池反应:Zn 2NH4Cl 2MnO2 = ZnCl2 Mn2O3 2NH3 H20
电极反应:负极:Zn — 2e- = Zn2
正极:2NH4 2MnO2 2e- = Mn2O3 2NH3 H20
特点:制作简单,价格便宜,存放时间短,放电后电流下降较快,可能发生气涨或漏液
(2)碱性锌锰电池
电极材料:二氧化锰、锌
电解质:氢氧化钾
电池反应:Zn H2O 2MnO2 = Zn(OH)2 2MnOOH
电极反应:负极:Zn 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极:2MnO2 2H2O 2e- = 2MnOOH 2OH-
特点:比能量和可储存时间均比普通锌锰电池有所提高
2、 锌银电池
电极材料:锌、氧化银
电解质:氢氧化钾
电池反应:Zn Ag2O H2O = Zn(OH)2 2Ag
电极反应:负极:Zn 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极:Ag2O H2O 2e- = 2Ag 2OH-
特点:使用过程中,电极负极区溶液pH减小。电池比能量大、电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电
3、 锂电池
电极材料:锂(负极)、二氧化锰、氧化铜、二硫化铁等(正极)
电解质:四氯化铝锂(LiAlCl4)溶液在亚硫酰氯(SOCl2)中组成
电池反应:8Li 3SOCl2 = 6LiCl Li2SO3 2S
电极反应:负极:8Li - 2e- = 8Li
正极:3SOCl2 8e- = SO32- 2S 6Cl-
特点:比能量高、放电电压高,工作温度宽,可储存时间长
五、二次电池
1、铅蓄电池
(1)放电时的电极反应:
电极材料:Pb、PbO2
电解质:H2SO4(aq)
电池反应:Pb(s) PbO2(s) 2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s) 2H2O(l)
电极反应:负极:Pb(s) SO42-(aq) -2e- = PbSO4(s)
正极:PbO2(s) 4H (aq) SO42-(aq) 2e- = PbSO4(s) 2H2O(l)
(2)充电时的电极反应
电池反应:2PbSO4(s) 2H2O(l) = Pb(s) PbO2(s) 2H2SO4(aq)
电极反应:阴极:PbSO4(s) 2e- = Pb(s) SO42-(aq)
阳极:PbSO4(s) 2H2O(l) - 2e- = PbO2(s) 4H (aq) SO42-(aq)
充电过程和放电过程可用方程式表示:
Pb(s) PbO2(s) 2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) 2H2O(l)
2、锌银蓄电池
电极材料:Zn、Ag2O
电解质:KOH(aq)
(1)放电时的电极反应
负极(锌片):Zn 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极(氧化银):Ag2O H2O 2e- = 2Ag 2OH-
(2)充电时的电极反应
阴极:Zn(OH)2 2e- = Zn 2OH-
阳极:2Ag 2OH- - 2e- = Ag2O H2O
充电过程和放电过程可用方程式表示:
Zn Ag2O H2O Zn(OH)2 2Ag
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