化學(xué)電源概論課件

化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論本章重點：化學(xué)電源的工作原理及組成：構(gòu)成電池的必要條件；化學(xué)電源的基本組成部分及其作用?；瘜W(xué)電源的電性能：開路電壓和電動勢的意義及區(qū)別；內(nèi)阻及其對電池性能的影響；工作電壓及放電曲線的意義；容量、比容量、放電時率與放電倍率，利用率及其影響因素；能量，高比能量電池的條件；功率及其影響因素；自放電及其影響因素；循環(huán)壽命。22020/12/3化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論本章重點：1本章重點：化學(xué)電源的工作原理及組成：構(gòu)成電池的必要條件；化學(xué)電源的基本組成部分及其作用?；瘜W(xué)電源的電性能：開路電壓和電動勢的意義及區(qū)別；內(nèi)阻及其對電池性能的影響；工作電壓及放電曲線的意義；容量、比容量、放電時率與放電倍率，利用率及其影響因素；能量，高比能量電池的條件；功率及其影響因素；自放電及其影響因素；循環(huán)壽命。2020/12/32本章重點：2020/12/322按電解質(zhì)的性質(zhì)分：電解質(zhì)為堿性水溶液—堿性電池電解質(zhì)為中性水溶液—中性電池電解質(zhì)為酸性水溶液—酸性電池電解質(zhì)為有機(jī)電解質(zhì)溶液—有機(jī)電解質(zhì)電池電解質(zhì)為固體電解質(zhì)—固體電解質(zhì)電池2.2化學(xué)電源的分類2020/12/33按電解質(zhì)的性質(zhì)分：2.2化學(xué)電源的分類2020/12/333按正負(fù)極活性物質(zhì)的材料分：Zn-MnO2系列電池。Zn－AgO系列電池Cd-NiOOH電池鉛酸電池氫鎳電池鋰離子電池等等2.2化學(xué)電源的分類2020/12/34按正負(fù)極活性物質(zhì)的材料分：2.2化學(xué)電源的分類2020/142.2化學(xué)電源的分類2）二次電池又稱充電電池或蓄電池，放電后再充電可以使活性物質(zhì)再生，這類電池可多次重復(fù)使用。二次電池實際上是一個電化學(xué)能量儲存裝置。如鉛酸電池、鋰離子電池。1）一次電池也稱原電池，由于電池反應(yīng)本身不可逆或可逆反應(yīng)很難進(jìn)行，活性物質(zhì)消耗到一定程度就不能再用了，即電池放電后不能充電再用。如普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池?；瘜W(xué)電源按工作性質(zhì)和貯存方式分作四類：2020/12/352.2化學(xué)電源的分類2）二次電池又稱充電電池或蓄電52.2化學(xué)電源的分類4）燃料電池又稱“連續(xù)電池”，即將活性物質(zhì)連續(xù)注入電池，使其連續(xù)放電的電池。如堿性燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池。3）儲備電池也稱激活電池，這類電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)在貯存期不直接接觸，使用前臨時注入電解液或用其它方法使電池激活，電池立即開始工作。如鋅銀電池、熱電池、鎂氯化銅電池?；瘜W(xué)電源按工作性質(zhì)和貯存方式分作四類：2020/12/362.2化學(xué)電源的分類4）燃料電池又稱“連續(xù)電池”，即6構(gòu)成電池的必要條件：化學(xué)反應(yīng)中得失電子的兩個過程必須分隔在兩個區(qū)域進(jìn)行。（區(qū)別于一般的化學(xué)反應(yīng)）物質(zhì)在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，電子必須經(jīng)過外電路。（區(qū)別于腐蝕電池）

化學(xué)電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。放電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；充電時，電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能貯存起來。2.3化學(xué)電源的工作原理及組成2.3.1化學(xué)電源的工作原理2020/12/37構(gòu)成電池的必要條件：化學(xué)電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝7以丹尼爾電池為例討論化學(xué)電源的工作原理：丹尼爾電池：（－）Zn│ZnSO4│|CuSO4│Cu(+)負(fù)極：Zn－2e→Zn2＋氧化正極：

Cu2＋＋2e→Cu還原電池反應(yīng)：Zn＋Cu2＋→Zn2＋＋Cu—成流反應(yīng)2.3.1化學(xué)電源的工作原理2020/12/38以丹尼爾電池為例討論化學(xué)電源的工作原理：負(fù)極：2.82.3.2化學(xué)電源的組成化學(xué)電源由電極、電解質(zhì)、隔膜、外殼組成。1)電極電極是電池的核心部分，由活性物質(zhì)和導(dǎo)電骨架組成?；钚晕镔|(zhì)是指正、負(fù)極中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，是決定化學(xué)電源基本特性的重要部分。對活性物質(zhì)的要求是電化學(xué)活性高，組成電池的電動勢高，即自發(fā)反應(yīng)的能力強(qiáng)，質(zhì)量比容量和體積比容量大，在電解液中的化學(xué)穩(wěn)定性高，電子導(dǎo)電性好;資源豐富，價格便宜；環(huán)境友好。導(dǎo)電骨架的作用是能把活性物質(zhì)與外線路接通并使電流分布均勻，另外還起到支撐活性物質(zhì)的作用。導(dǎo)電骨架要求機(jī)械強(qiáng)度好、化學(xué)穩(wěn)定性好、電阻率低、易于加工。2020/12/392.3.2化學(xué)電源的組成化學(xué)電源由電極、電解質(zhì)、隔膜、外92.3.2化學(xué)電源的組成2）電解質(zhì)電解質(zhì)在電池內(nèi)部正負(fù)極之間擔(dān)負(fù)傳遞電荷的作用，要求電導(dǎo)率高，溶液歐姆電壓降小。對固體電解質(zhì)，要求具有離子導(dǎo)電性，而不具有電子導(dǎo)電性。電解質(zhì)必須化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使貯存期間電解質(zhì)與活性物質(zhì)界面間的電化學(xué)反應(yīng)速率小，這樣電池的自放電容量損失就小。3）隔膜隔膜的形狀有薄膜、板材、棒材等，其作用是防止正負(fù)極活性物質(zhì)直接接觸，防止電池內(nèi)部短路。對隔膜的要求是化學(xué)性能穩(wěn)定，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，隔膜對電解質(zhì)離子運動的阻力小，應(yīng)是電的良好絕緣體，并能阻擋從電極上脫落的活性物質(zhì)微粒和枝晶的生長。4）外殼外殼是電池的容器?；瘜W(xué)電源中，只有鋅錳干電池是鋅電極兼作外殼。外殼要求機(jī)械強(qiáng)度高、耐振動、耐沖擊、耐腐蝕、耐溫差的變化等。2020/12/3102.3.2化學(xué)電源的組成2）電解質(zhì)電解質(zhì)在電池內(nèi)部正102.4化學(xué)電源的電性能2.4.1電池的電動勢

在外電路開路時，即沒有電流流過電池時，正負(fù)電極之間的平衡電極電勢之差稱為電池的電動勢。電動勢的大小是標(biāo)志電池體系可輸出電能多少的標(biāo)志之一。

電池電動勢是電池本身的性質(zhì)，是強(qiáng)度性質(zhì)的量，其大小之與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)本性、電池的反應(yīng)條件（即溫度）及反應(yīng)物與產(chǎn)物的活度有關(guān)，而與電池的幾何結(jié)構(gòu)、尺寸大小無關(guān)。2020/12/3112.4化學(xué)電源的電性能2.4.1電池的電動勢在外11Qr的符號取決于溫度系數(shù)的符號：

2.4.1電池的電動勢

同時，可以看到，雖然是在等壓條件下，但ΔrHm≠Q(mào)R，這是因為系統(tǒng)作了非體積功——電功。2020/12/312Qr的符號取決于溫度系數(shù)的符號：2.4.1電池的電動勢122.4.2電池的開路電壓開路電壓V開：電池斷路時，兩極的穩(wěn)定電勢之差。電動勢E：

電池兩極斷路時，處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)下，兩極平衡電勢之差。正、負(fù)級在電解液中不一定處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，因此電池的開路電壓總是小于電動勢。V開<E

電池的電動勢是從熱力學(xué)函數(shù)計算得出，而開路電壓是實際測量出來的，兩者數(shù)值接近。測開路電壓時，測量儀表內(nèi)不能有電流通過。一般使用高阻電壓表。

額定電壓是電池在常溫下的典型工作電壓，又稱標(biāo)稱電壓，它是選用不同種類電池時的參考，可用來鑒別電池類型。例如鉛酸電池開路電壓接近2.1V，標(biāo)稱電壓為2.0V，鋅錳電池標(biāo)稱電壓為1.5V，鎘鎳電池、鎳氫電池標(biāo)稱電壓為1.2V。2020/12/3132.4.2電池的開路電壓開路電壓V開：電池斷路時，兩極132.4.3電池的內(nèi)阻

電池的內(nèi)阻：是指電流通過電池內(nèi)部時受到的阻力，也叫全內(nèi)阻。包括電池的歐姆內(nèi)阻和電化學(xué)反應(yīng)中電極極化所相當(dāng)?shù)臉O化內(nèi)阻。

歐姆內(nèi)阻的大小與電解液、電極材料、隔膜的性質(zhì)有關(guān)。電解液的歐姆內(nèi)阻與電解液的組成、濃度、溫度有關(guān)。隔膜電阻是當(dāng)電流流過電解液時，隔膜有效微孔中電解液所產(chǎn)生的電阻，與電解質(zhì)種類、隔膜的材料、孔率和孔的曲折程度有關(guān)。電極上的固體電阻包括活性物質(zhì)粉粒本身的電阻、粉粒之間的接觸電阻、活性物質(zhì)與導(dǎo)電骨架間的接觸電阻及骨架、導(dǎo)電排、端子的電阻總和。歐姆電阻還與電池的尺寸、裝配、結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。2020/12/3142.4.3電池的內(nèi)阻電池的內(nèi)阻：是指電流通過142.4.3電池的內(nèi)阻

極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。

由于內(nèi)阻的存在，電池的工作電壓總是小于電池的電動勢或開路電壓。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時間不斷變化（逐漸變大），這是因為活性物質(zhì)的組成，電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關(guān)系。常隨電流密度增大而增加。內(nèi)阻是決定電池性能的一個重要指標(biāo)，它直接影響電池的工作電壓，工作電流，輸出的能量和功率，對于電池來說，其內(nèi)阻越小越好。2020/12/3152.4.3電池的內(nèi)阻極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和152.4.4電池的工作電壓電池的工作電壓又稱負(fù)載電壓、放電電壓，是指有電流流過外電路時，電池兩極之間的電勢差。即電池工作時兩端的電壓。當(dāng)E=U開時，有由上式可見，電池的內(nèi)阻越大，工作電壓就越低，實際對外輸出的能量就越小，顯然內(nèi)阻越小越好。放電曲線：用繪圖的方式表示出電壓隨時間的變化曲線。放電制度：人為規(guī)定的放電條件，包括放電方式、放電電流、終止電壓、放電的環(huán)境溫度等。2020/12/3162.4.4電池的工作電壓電池的工作電壓又稱負(fù)載電壓、放電16一般總是希望放電曲線越平坦越好2020/12/317一般總是希望放電曲線越平坦越好2020/12/317172.4.4電池的工作電壓放電方式：1）恒電流放電；2）恒電阻放電；3）恒功率放電連續(xù)放電，間歇放電

電池的工作電壓隨著放電時間的延長而逐漸下降主要是由于兩個電極的極化造成的。在放電過程中由于傳質(zhì)條件變差，濃差極化逐漸加大；此外隨著活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)換，電極反應(yīng)的真實面積越來越小，造成電化學(xué)極化的增加，特別在放電后期，電化學(xué)極化的影響更為突出。電池的歐姆內(nèi)阻在電池放電時不斷增加，也是工作電壓逐漸下降的原因之一。2020/12/3182.4.4電池的工作電壓放電方式：1）恒電流放電；182.4.4電池的工作電壓倍率指電池在規(guī)定時間內(nèi)放出其額定容量時所輸出的電流值，數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)。例如2倍率放電，表示放電電流是電池容量數(shù)值的2倍，通常用2C表示。一只10A·h的電池，2C放電是指放電電流為2×10=20（A），對應(yīng)的時率為10A·h/20A=0.5h，即電池以0.5h小時率放電。放電電流：就是電池工作時的輸出電流。在談到電池容量或能量時，必須指出放電電流大小或放電條件，通常用放電率表示。放電率指放電時的速率，常用“時率”和倍率”表示。時率是以放電時間表示的放電速率，或講以一定的放電電流放完額定容量所需的小時數(shù)。例如額定容量為10A·h的電池，以2A電流放電時，時率為10A·h/2A=5h,即電池以5h小時率放電。放電率在0.5C以下稱為低倍率；0.5~3.5C稱為中倍率；3.5~7C稱為高倍率，大于7C稱為超高倍率。2020/12/3192.4.4電池的工作電壓倍率指電池在規(guī)定時間內(nèi)放出其額定19通常將電池放電剛開始的電壓稱為初始工作電壓，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓稱為終止電壓。一般在低溫或大電流放電時，終止電壓低些。因為這種情況下，電極極化大，活性物質(zhì)不能得到充分利用，電池電壓下降較快。小電流放電時，終止電壓規(guī)定高些。因小電流放電，電極極化小，活性物質(zhì)能得到充分利用。2.4.4電池的工作電壓2020/12/320通常將電池放電剛開始的電壓稱為初始工作電壓，電壓下降到20放電溫度較高時放電曲線較平坦2020/12/321放電溫度較高時放電曲線較平坦2020/12/321212.4.5電池的容量與比容量電池的容量是指在一定的放電條件下可以從電池獲得的電量，單位：安培小時（A·h）。理論容量是假設(shè)活性物質(zhì)全部參加電池的成流反應(yīng)時所給出的電量。它是根據(jù)活性物質(zhì)的質(zhì)量按照法拉第定律計算求得的。K稱為活性物質(zhì)的電化當(dāng)量

在活性物質(zhì)質(zhì)量相同的情況下，電化當(dāng)量越小的物質(zhì)，理論容量就越大。2020/12/3222.4.5電池的容量與比容量電池的容量是指在一定的放電條222.4.5電池的容量與比容量實際容量是指在一定放電條件下，電池實際能輸出的電量。電池實際容量除受理論容量的制約外，還與電池的放電條件有很大關(guān)系。電池在恒電流放電時：電池在恒電阻放電時：近似計算：額定容量是指設(shè)計和制造電池時，規(guī)定電池在一定放電條件下應(yīng)該放出的最低容量，也稱標(biāo)稱容量。2020/12/3232.4.5電池的容量與比容量實際容量是指在一定放電條件下232.4.5電池的容量與比容量由于活性物質(zhì)不能完全地被利用，因而電池的實際容量總是低于理論容量。實際容量決定于活性物質(zhì)的數(shù)量和利用率（k)影響電池容量的因素：活性物質(zhì)的量：活性物質(zhì)的利用率活性物質(zhì)的活性電池和電極的結(jié)構(gòu)電解液的量、濃度、質(zhì)量制造工藝放電制度2020/12/3242.4.5電池的容量與比容量由于活性物質(zhì)不能完全地被利用242.4.6電池的能量與比能量1、電池的能量是指電池在一定放電條件下對外做功所能輸出的電能，通常用瓦時（w﹒h）表示。（1）理論能量假設(shè)電池在放電過程中始終處于平衡狀態(tài)，其放電電壓始終保持電動勢的數(shù)值，而且活性物質(zhì)的利用率為100％，即放電容量為其理論容量，則在此條件下電池輸出的能量為理論能量。也就是可逆電池在恒溫恒壓下所做的最大非體積功：在電池設(shè)計時，選擇能給出高的電動勢和大的理論能量是電池實際給出能量大的基本保證。2020/12/3252.4.6電池的能量與比能量1、電池的能量是指電池在一定252.4.6電池的能量與比能量(2)實際能量是電池在放電時實際輸出的能量，它在數(shù)值上等于電池實際容量與平均工作電壓的乘積。

由于活性物質(zhì)不可能完全被利用，而且因各種極化作用使電池的工作電壓小于電動勢，所以電池的實際能量總是小于理論能量。提高電池的工作電壓是提高電池輸出實際能量的關(guān)鍵措施之一。二、比能量單位質(zhì)量或單位體積的電池所給出的能量叫質(zhì)量比能量或體積比能量，也稱能量密度，常用W·h／kg或W·h／L表示，比能量也分為理論比能量和實際比能量。1）電池的理論質(zhì)量比能量可以根據(jù)正負(fù)極兩種活性物質(zhì)的理論質(zhì)量比容量和電池的電動勢計算出來，如果電解質(zhì)參加電池的成流反應(yīng)，還需要加上電解質(zhì)的理論用量。2020/12/3262.4.6電池的能量與比能量(2)實際能量是電池262.4.6電池的能量與比能量例如：計算鉛酸蓄電池的理論質(zhì)量比能量2020/12/3272.4.6電池的能量與比能量例如：計算鉛酸蓄電池的理論質(zhì)27電池實際質(zhì)量比能量的影響因素出于各種因累的影響，電池的實際比能量遠(yuǎn)小于理論比能量。實際質(zhì)量比能量與理論質(zhì)量比能量的關(guān)系可表示如下：式中KE稱為電壓效率，

KC稱為活性物質(zhì)利用率,KG稱為質(zhì)量效率。ms為電池中不參加電池反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量，如過剩的活性物質(zhì)，電解質(zhì)溶液，電極的添加劑，電池的外殼、電極的板柵、骨架、隔膜等。2）電池的實際比能量是由電池實際輸出的能量與電池實際質(zhì)量或體積之比。2020/12/328電池實際質(zhì)量比能量的影響因素式中KE稱為電壓效率，KC282.4.6電池的能量與比能量

電池的比能量是電池性能的一個重要的綜合指標(biāo)。提高電池的比能量，始終是化學(xué)電源工作者的努力目標(biāo)。盡管有許多體系理論比能量很高，但電池的實際比能量卻小于理論比能量，較好的電池實際比能量可以達(dá)到理論值的1/3~1/5，因此，這個數(shù)值可以作為設(shè)計高能電源的參考依據(jù)。2020/12/3292.4.6電池的能量與比能量電池的比能量是292.4.7電池的功率與比功率

電池的功率是指在一定放電制度下，單位時間內(nèi)電池輸出的能量，單位為瓦(W)或干瓦(kW)。而單位質(zhì)量或單位體積的電池輸出的功率稱為比功率，單位為W/kg或W/L。

比功率是化學(xué)電源的重要性能指標(biāo)之一。比功率的大小，表征電池所能承受的工作電流的大小。例如，鋅銀電池在中等電流密度下放電時，比功率可達(dá)100W/kg以上，說明這種電池的內(nèi)阻小，高速率放電的性能好，而鋅錳干電池在小電流密度下工作時，比功率也只能達(dá)到10W/kg，說明電池的內(nèi)阻大，高速率放電的性能差。電池的理論功率表示為：電池的實際功率表示為：2020/12/3302.4.7電池的功率與比功率電池的功率是指在302.4.7電池的功率與比功率

放電制度對電池輸出功率有顯著影響。當(dāng)以高倍率放電時，電池的比功率增大，但由于極化增大，電池的電壓降低很快，因此能量必降低；反之，當(dāng)電池以低倍率放電時，電池的比功率降低而比能量卻增大。下圖給出各種電池系列的比功率與比能量的關(guān)系。通常在I不是很大時，P隨I增大而增大，但比能量下降I對P和V的影響2020/12/3312.4.7電池的功率與比功率放電制度對電池31從曲線可以看出：鋅銀電池，鈉硫電池，鋰氯電池，當(dāng)比功率增大時，比能量下降很小，說明這些電池適合于大電流工作。在所有干電池中，堿性鋅錳電池是在重負(fù)荷下性能最好的一種電池。而在低放電電流時，鋅汞電池性能較好。鋅錳電池隨比功率的增加，比能量下降較快，說明這些電池只適用于低倍率工作。2020/12/332從曲線可以看出：2020/12/332322.4.8電池的儲存性能與自放電

電池的儲存性能是指電池開路時，在一定條件下(如溫度、濕度等)儲存一段時間后，容量自行降低的性能，也稱自放電。容量降低率小即儲存性能好?；瘜W(xué)電源在儲存過程中引起容量下降的主要原因：1）電極的自放電自放電速率用單位時間內(nèi)容量降低的百分?jǐn)?shù)來表示：2）電極結(jié)構(gòu)的變化3）電極活性材料表面性質(zhì)的變化

電池儲存的環(huán)境溫度、濕度對自放電也有較大的影響，一般溫度、濕度越高自放電速率越大。2020/12/3332.4.8電池的儲存性能與自放電電池的儲存331）電極的自放電

克服此類因素引起電池自放電的措施，一般是采用純度較高的原材料或?qū)⒃牧项A(yù)處理，除去有害雜質(zhì)。在負(fù)極材料中加入析氫過電位較高的金屬，如汞、鎘、鉛等。也有在電極或電解液中加入緩蝕劑來抑制氫的析出。A、化學(xué)電源的負(fù)極活性物質(zhì)多為活潑的金屬，在水溶液中它們的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比氫電極還負(fù)，從熱力學(xué)的觀點來看就是不穩(wěn)定的，特別是當(dāng)有正電性的金屬雜質(zhì)存在時，這些雜質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)形成腐蝕微電油，發(fā)生負(fù)極金屬的溶解和氫氣的析出。

B、如果電解液中含有雜質(zhì)離子，這些雜質(zhì)離子能夠被負(fù)極金屬置換出來沉積在負(fù)極表面上，而且氫在這些雜質(zhì)上的過電位又較低的話，會加速負(fù)極的腐蝕。

C、在正極上，也會有各種副反應(yīng)發(fā)生，消耗正極活性物質(zhì)，而使電他的容量下降。2020/12/3341）電極的自放電克服此類因素引起電池自放電的措342.4.9電池的壽命

電池的壽命分為電池的儲存壽命，一次電池的使用壽命，二次電池的循環(huán)壽命。電池的儲存壽命是指在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或人為規(guī)定的條件下電池儲存的時間，一般地，待電池儲存結(jié)束后，電池仍具有所要求的容量值，否則，視為未達(dá)到儲存壽命的要求，或視為儲存壽命短，影響儲存壽命的主要因素是電池內(nèi)部發(fā)生物理的、化學(xué)的、電化學(xué)的變化等。一次電池的使用壽命是指電池在一定放電制度下連續(xù)的或間歇的放電，放電至止電壓的時間，影響使用壽命的因素主要是放電制度、電池的容量、活性物質(zhì)的利用率、內(nèi)阻等。2020/12/3352.4.9電池的壽命電池的壽命分為電池的352.4.9電池的壽命

二次電池的循環(huán)壽命是指在一定的充放電制度下，電池容量降低至規(guī)定值之前，所經(jīng)歷的充放電次數(shù)，或稱循環(huán)次數(shù)、循環(huán)周期。影響二次電池的循環(huán)壽命的主要因素有：電池內(nèi)部的雜質(zhì)、電池和電極結(jié)構(gòu)、電解液的性質(zhì)、活性物質(zhì)的穩(wěn)定性等。不同的電池其主要影響因素不盡相同。2020/12/3362.4.9電池的壽命二次電池的循環(huán)壽命是指362.5化學(xué)電源中的多孔電極2.5.1多孔電極的意義

化學(xué)電源大多采用粉末多孔電極。采用多孔電極的結(jié)構(gòu)是化學(xué)電源發(fā)展過程中的一個重要革新。因為它為研制高比能量和高比功率電池提供了可行性。

電極反應(yīng)是多相反應(yīng)，增加電極面積可加快反應(yīng)過程，而且又可以使各種極化降低。1）由于粉末電極的多孔性，可大大增加電極的真實表面積，降低真實電流密度，降低電化學(xué)極化。2）由于電極的多孔性，給活性物質(zhì)在充放電過程中體積的收縮和膨脹留有空間，減少了電極的變形和活性物質(zhì)的脫落或生成枝晶而引起短路。3）采用多孔電極，還可以減小擴(kuò)散層的厚度，提高活性材料的利用率。4）用粉末材料有利于在活性物質(zhì)中加入各種添加劑，得到成分均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的電極，因此，在化學(xué)電源中廣泛采用粉末多孔電極。2020/12/3372.5化學(xué)電源中的多孔電極2.5.1多孔電極372.5.1多孔電極的意義

根據(jù)電極反應(yīng)的特點，將多孔電極分為兩類：一類是由液體和固體構(gòu)成的兩相多孔電極，在這類電極中，活性物質(zhì)就是電極材料本身，如鋅-銀電池中的鋅電極、鉛-酸電池中的鉛電極和鋁-空氣電池中的鋁電極等。另一類是由氣體、液體和固體三相構(gòu)成的三相多孔電極。對于三相多孔電極，既有被電解質(zhì)充滿的液孔，也有被氣體充滿的氣孔，在氣-液界面上進(jìn)行氣體的溶解，而在液-固界面上進(jìn)行電極反應(yīng)。因此，固相同時還兼有催化劑的作用，即所謂的多孔催化電極。這類電極的活性物質(zhì)往往不是由電極材料本身提供，而是由電池外部連續(xù)提供，如鋁-空氣電池中的空氣電極、燃料電池中氫電極和氧電極等。2020/12/3382.5.1多孔電極的意義根據(jù)電極反應(yīng)382.5.1多孔電極的意義

采用多孔電極的主要目的是為了減小電極的實際電流密度，提高活性材料的利用率，降低電池的能量損耗。但是，這一目的并非在所有條件下都能達(dá)到同樣的效果，因為在多孔電極中，電極反應(yīng)在三維空間結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行，距離電極表面不同深度處的極化情況必然存在差別。因此，存在著一系列在平面電極上不存在的特殊問題，如整個電極厚度內(nèi)反應(yīng)速度(電流密度)的分布和極化性質(zhì)的變化等。也就是說，多孔電極內(nèi)部存在著濃度梯度和歐姆電阻引起的電位梯度，結(jié)果使多孔電極的內(nèi)表面不能被充分利用，多孔電極的有效性受到一定限制。

研究多孔電極的主要目的在于分析這種電極的基本電化學(xué)行為，及找出優(yōu)化電極性能的基本原則。為此，要首先建立多孔體及其中各種組分（反應(yīng)粒子、電荷等）傳輸過程的物理模型，然后將電極過程基本原理應(yīng)用于這些模型，求出多孔電極極化行為的各種參數(shù)。2020/12/3392.5.1多孔電極的意義采用多孔電39四、電極的組成、結(jié)構(gòu)和成型方法電極的組成：主要成分導(dǎo)電組分添加劑電極的結(jié)構(gòu)：整體電極多孔電極2020/12/340四、電極的組成、結(jié)構(gòu)和成型方法電極的組成：2020/12/340三相多孔電極：電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在固液氣三相界面上兩相多孔電極：電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在固液兩相界面上

多孔電極最大的貢獻(xiàn)實質(zhì)上就是增大了電極的面積，從而降低了電極的極化，提高了活性物質(zhì)的利用率。2020/12/341三相多孔電極：2020/12/34141電極的成型方法：涂膏式電極壓成式電極燒結(jié)式電極管（盒）式電極電沉積式電極粘結(jié)式電極發(fā)泡式電極纖維式電極2020/12/342電極的成型方法：2020/12/34242謝謝謝謝43化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論本章重點：化學(xué)電源的工作原理及組成：構(gòu)成電池的必要條件；化學(xué)電源的基本組成部分及其作用?；瘜W(xué)電源的電性能：開路電壓和電動勢的意義及區(qū)別；內(nèi)阻及其對電池性能的影響；工作電壓及放電曲線的意義；容量、比容量、放電時率與放電倍率，利用率及其影響因素；能量，高比能量電池的條件；功率及其影響因素；自放電及其影響因素；循環(huán)壽命。22020/12/3化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論化學(xué)電源概論本章重點：44本章重點：化學(xué)電源的工作原理及組成：構(gòu)成電池的必要條件；化學(xué)電源的基本組成部分及其作用?；瘜W(xué)電源的電性能：開路電壓和電動勢的意義及區(qū)別；內(nèi)阻及其對電池性能的影響；工作電壓及放電曲線的意義；容量、比容量、放電時率與放電倍率，利用率及其影響因素；能量，高比能量電池的條件；功率及其影響因素；自放電及其影響因素；循環(huán)壽命。2020/12/345本章重點：2020/12/3245按電解質(zhì)的性質(zhì)分：電解質(zhì)為堿性水溶液—堿性電池電解質(zhì)為中性水溶液—中性電池電解質(zhì)為酸性水溶液—酸性電池電解質(zhì)為有機(jī)電解質(zhì)溶液—有機(jī)電解質(zhì)電池電解質(zhì)為固體電解質(zhì)—固體電解質(zhì)電池2.2化學(xué)電源的分類2020/12/346按電解質(zhì)的性質(zhì)分：2.2化學(xué)電源的分類2020/12/3346按正負(fù)極活性物質(zhì)的材料分：Zn-MnO2系列電池。Zn－AgO系列電池Cd-NiOOH電池鉛酸電池氫鎳電池鋰離子電池等等2.2化學(xué)電源的分類2020/12/347按正負(fù)極活性物質(zhì)的材料分：2.2化學(xué)電源的分類2020/1472.2化學(xué)電源的分類2）二次電池又稱充電電池或蓄電池，放電后再充電可以使活性物質(zhì)再生，這類電池可多次重復(fù)使用。二次電池實際上是一個電化學(xué)能量儲存裝置。如鉛酸電池、鋰離子電池。1）一次電池也稱原電池，由于電池反應(yīng)本身不可逆或可逆反應(yīng)很難進(jìn)行，活性物質(zhì)消耗到一定程度就不能再用了，即電池放電后不能充電再用。如普通鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池?；瘜W(xué)電源按工作性質(zhì)和貯存方式分作四類：2020/12/3482.2化學(xué)電源的分類2）二次電池又稱充電電池或蓄電482.2化學(xué)電源的分類4）燃料電池又稱“連續(xù)電池”，即將活性物質(zhì)連續(xù)注入電池，使其連續(xù)放電的電池。如堿性燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池。3）儲備電池也稱激活電池，這類電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)在貯存期不直接接觸，使用前臨時注入電解液或用其它方法使電池激活，電池立即開始工作。如鋅銀電池、熱電池、鎂氯化銅電池。化學(xué)電源按工作性質(zhì)和貯存方式分作四類：2020/12/3492.2化學(xué)電源的分類4）燃料電池又稱“連續(xù)電池”，即49構(gòu)成電池的必要條件：化學(xué)反應(yīng)中得失電子的兩個過程必須分隔在兩個區(qū)域進(jìn)行。（區(qū)別于一般的化學(xué)反應(yīng)）物質(zhì)在發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，電子必須經(jīng)過外電路。（區(qū)別于腐蝕電池）

化學(xué)電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。放電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；充電時，電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能貯存起來。2.3化學(xué)電源的工作原理及組成2.3.1化學(xué)電源的工作原理2020/12/350構(gòu)成電池的必要條件：化學(xué)電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝50以丹尼爾電池為例討論化學(xué)電源的工作原理：丹尼爾電池：（－）Zn│ZnSO4│|CuSO4│Cu(+)負(fù)極：Zn－2e→Zn2＋氧化正極：

Cu2＋＋2e→Cu還原電池反應(yīng)：Zn＋Cu2＋→Zn2＋＋Cu—成流反應(yīng)2.3.1化學(xué)電源的工作原理2020/12/351以丹尼爾電池為例討論化學(xué)電源的工作原理：負(fù)極：2.512.3.2化學(xué)電源的組成化學(xué)電源由電極、電解質(zhì)、隔膜、外殼組成。1)電極電極是電池的核心部分，由活性物質(zhì)和導(dǎo)電骨架組成。活性物質(zhì)是指正、負(fù)極中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，是決定化學(xué)電源基本特性的重要部分。對活性物質(zhì)的要求是電化學(xué)活性高，組成電池的電動勢高，即自發(fā)反應(yīng)的能力強(qiáng)，質(zhì)量比容量和體積比容量大，在電解液中的化學(xué)穩(wěn)定性高，電子導(dǎo)電性好;資源豐富，價格便宜；環(huán)境友好。導(dǎo)電骨架的作用是能把活性物質(zhì)與外線路接通并使電流分布均勻，另外還起到支撐活性物質(zhì)的作用。導(dǎo)電骨架要求機(jī)械強(qiáng)度好、化學(xué)穩(wěn)定性好、電阻率低、易于加工。2020/12/3522.3.2化學(xué)電源的組成化學(xué)電源由電極、電解質(zhì)、隔膜、外522.3.2化學(xué)電源的組成2）電解質(zhì)電解質(zhì)在電池內(nèi)部正負(fù)極之間擔(dān)負(fù)傳遞電荷的作用，要求電導(dǎo)率高，溶液歐姆電壓降小。對固體電解質(zhì)，要求具有離子導(dǎo)電性，而不具有電子導(dǎo)電性。電解質(zhì)必須化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使貯存期間電解質(zhì)與活性物質(zhì)界面間的電化學(xué)反應(yīng)速率小，這樣電池的自放電容量損失就小。3）隔膜隔膜的形狀有薄膜、板材、棒材等，其作用是防止正負(fù)極活性物質(zhì)直接接觸，防止電池內(nèi)部短路。對隔膜的要求是化學(xué)性能穩(wěn)定，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，隔膜對電解質(zhì)離子運動的阻力小，應(yīng)是電的良好絕緣體，并能阻擋從電極上脫落的活性物質(zhì)微粒和枝晶的生長。4）外殼外殼是電池的容器?；瘜W(xué)電源中，只有鋅錳干電池是鋅電極兼作外殼。外殼要求機(jī)械強(qiáng)度高、耐振動、耐沖擊、耐腐蝕、耐溫差的變化等。2020/12/3532.3.2化學(xué)電源的組成2）電解質(zhì)電解質(zhì)在電池內(nèi)部正532.4化學(xué)電源的電性能2.4.1電池的電動勢

在外電路開路時，即沒有電流流過電池時，正負(fù)電極之間的平衡電極電勢之差稱為電池的電動勢。電動勢的大小是標(biāo)志電池體系可輸出電能多少的標(biāo)志之一。

電池電動勢是電池本身的性質(zhì)，是強(qiáng)度性質(zhì)的量，其大小之與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)本性、電池的反應(yīng)條件（即溫度）及反應(yīng)物與產(chǎn)物的活度有關(guān)，而與電池的幾何結(jié)構(gòu)、尺寸大小無關(guān)。2020/12/3542.4化學(xué)電源的電性能2.4.1電池的電動勢在外54Qr的符號取決于溫度系數(shù)的符號：

2.4.1電池的電動勢

同時，可以看到，雖然是在等壓條件下，但ΔrHm≠Q(mào)R，這是因為系統(tǒng)作了非體積功——電功。2020/12/355Qr的符號取決于溫度系數(shù)的符號：2.4.1電池的電動勢552.4.2電池的開路電壓開路電壓V開：電池斷路時，兩極的穩(wěn)定電勢之差。電動勢E：

電池兩極斷路時，處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)下，兩極平衡電勢之差。正、負(fù)級在電解液中不一定處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，因此電池的開路電壓總是小于電動勢。V開<E

電池的電動勢是從熱力學(xué)函數(shù)計算得出，而開路電壓是實際測量出來的，兩者數(shù)值接近。測開路電壓時，測量儀表內(nèi)不能有電流通過。一般使用高阻電壓表。

額定電壓是電池在常溫下的典型工作電壓，又稱標(biāo)稱電壓，它是選用不同種類電池時的參考，可用來鑒別電池類型。例如鉛酸電池開路電壓接近2.1V，標(biāo)稱電壓為2.0V，鋅錳電池標(biāo)稱電壓為1.5V，鎘鎳電池、鎳氫電池標(biāo)稱電壓為1.2V。2020/12/3562.4.2電池的開路電壓開路電壓V開：電池斷路時，兩極562.4.3電池的內(nèi)阻

電池的內(nèi)阻：是指電流通過電池內(nèi)部時受到的阻力，也叫全內(nèi)阻。包括電池的歐姆內(nèi)阻和電化學(xué)反應(yīng)中電極極化所相當(dāng)?shù)臉O化內(nèi)阻。

歐姆內(nèi)阻的大小與電解液、電極材料、隔膜的性質(zhì)有關(guān)。電解液的歐姆內(nèi)阻與電解液的組成、濃度、溫度有關(guān)。隔膜電阻是當(dāng)電流流過電解液時，隔膜有效微孔中電解液所產(chǎn)生的電阻，與電解質(zhì)種類、隔膜的材料、孔率和孔的曲折程度有關(guān)。電極上的固體電阻包括活性物質(zhì)粉粒本身的電阻、粉粒之間的接觸電阻、活性物質(zhì)與導(dǎo)電骨架間的接觸電阻及骨架、導(dǎo)電排、端子的電阻總和。歐姆電阻還與電池的尺寸、裝配、結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。2020/12/3572.4.3電池的內(nèi)阻電池的內(nèi)阻：是指電流通過572.4.3電池的內(nèi)阻

極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。

由于內(nèi)阻的存在，電池的工作電壓總是小于電池的電動勢或開路電壓。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時間不斷變化（逐漸變大），這是因為活性物質(zhì)的組成，電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關(guān)系。常隨電流密度增大而增加。內(nèi)阻是決定電池性能的一個重要指標(biāo)，它直接影響電池的工作電壓，工作電流，輸出的能量和功率，對于電池來說，其內(nèi)阻越小越好。2020/12/3582.4.3電池的內(nèi)阻極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和582.4.4電池的工作電壓電池的工作電壓又稱負(fù)載電壓、放電電壓，是指有電流流過外電路時，電池兩極之間的電勢差。即電池工作時兩端的電壓。當(dāng)E=U開時，有由上式可見，電池的內(nèi)阻越大，工作電壓就越低，實際對外輸出的能量就越小，顯然內(nèi)阻越小越好。放電曲線：用繪圖的方式表示出電壓隨時間的變化曲線。放電制度：人為規(guī)定的放電條件，包括放電方式、放電電流、終止電壓、放電的環(huán)境溫度等。2020/12/3592.4.4電池的工作電壓電池的工作電壓又稱負(fù)載電壓、放電59一般總是希望放電曲線越平坦越好2020/12/360一般總是希望放電曲線越平坦越好2020/12/317602.4.4電池的工作電壓放電方式：1）恒電流放電；2）恒電阻放電；3）恒功率放電連續(xù)放電，間歇放電

電池的工作電壓隨著放電時間的延長而逐漸下降主要是由于兩個電極的極化造成的。在放電過程中由于傳質(zhì)條件變差，濃差極化逐漸加大；此外隨著活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)換，電極反應(yīng)的真實面積越來越小，造成電化學(xué)極化的增加，特別在放電后期，電化學(xué)極化的影響更為突出。電池的歐姆內(nèi)阻在電池放電時不斷增加，也是工作電壓逐漸下降的原因之一。2020/12/3612.4.4電池的工作電壓放電方式：1）恒電流放電；612.4.4電池的工作電壓倍率指電池在規(guī)定時間內(nèi)放出其額定容量時所輸出的電流值，數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)。例如2倍率放電，表示放電電流是電池容量數(shù)值的2倍，通常用2C表示。一只10A·h的電池，2C放電是指放電電流為2×10=20（A），對應(yīng)的時率為10A·h/20A=0.5h，即電池以0.5h小時率放電。放電電流：就是電池工作時的輸出電流。在談到電池容量或能量時，必須指出放電電流大小或放電條件，通常用放電率表示。放電率指放電時的速率，常用“時率”和倍率”表示。時率是以放電時間表示的放電速率，或講以一定的放電電流放完額定容量所需的小時數(shù)。例如額定容量為10A·h的電池，以2A電流放電時，時率為10A·h/2A=5h,即電池以5h小時率放電。放電率在0.5C以下稱為低倍率；0.5~3.5C稱為中倍率；3.5~7C稱為高倍率，大于7C稱為超高倍率。2020/12/3622.4.4電池的工作電壓倍率指電池在規(guī)定時間內(nèi)放出其額定62通常將電池放電剛開始的電壓稱為初始工作電壓，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓稱為終止電壓。一般在低溫或大電流放電時，終止電壓低些。因為這種情況下，電極極化大，活性物質(zhì)不能得到充分利用，電池電壓下降較快。小電流放電時，終止電壓規(guī)定高些。因小電流放電，電極極化小，活性物質(zhì)能得到充分利用。2.4.4電池的工作電壓2020/12/363通常將電池放電剛開始的電壓稱為初始工作電壓，電壓下降到63放電溫度較高時放電曲線較平坦2020/12/364放電溫度較高時放電曲線較平坦2020/12/321642.4.5電池的容量與比容量電池的容量是指在一定的放電條件下可以從電池獲得的電量，單位：安培小時（A·h）。理論容量是假設(shè)活性物質(zhì)全部參加電池的成流反應(yīng)時所給出的電量。它是根據(jù)活性物質(zhì)的質(zhì)量按照法拉第定律計算求得的。K稱為活性物質(zhì)的電化當(dāng)量

在活性物質(zhì)質(zhì)量相同的情況下，電化當(dāng)量越小的物質(zhì)，理論容量就越大。2020/12/3652.4.5電池的容量與比容量電池的容量是指在一定的放電條652.4.5電池的容量與比容量實際容量是指在一定放電條件下，電池實際能輸出的電量。電池實際容量除受理論容量的制約外，還與電池的放電條件有很大關(guān)系。電池在恒電流放電時：電池在恒電阻放電時：近似計算：額定容量是指設(shè)計和制造電池時，規(guī)定電池在一定放電條件下應(yīng)該放出的最低容量，也稱標(biāo)稱容量。2020/12/3662.4.5電池的容量與比容量實際容量是指在一定放電條件下662.4.5電池的容量與比容量由于活性物質(zhì)不能完全地被利用，因而電池的實際容量總是低于理論容量。實際容量決定于活性物質(zhì)的數(shù)量和利用率（k)影響電池容量的因素：活性物質(zhì)的量：活性物質(zhì)的利用率活性物質(zhì)的活性電池和電極的結(jié)構(gòu)電解液的量、濃度、質(zhì)量制造工藝放電制度2020/12/3672.4.5電池的容量與比容量由于活性物質(zhì)不能完全地被利用672.4.6電池的能量與比能量1、電池的能量是指電池在一定放電條件下對外做功所能輸出的電能，通常用瓦時（w﹒h）表示。（1）理論能量假設(shè)電池在放電過程中始終處于平衡狀態(tài)，其放電電壓始終保持電動勢的數(shù)值，而且活性物質(zhì)的利用率為100％，即放電容量為其理論容量，則在此條件下電池輸出的能量為理論能量。也就是可逆電池在恒溫恒壓下所做的最大非體積功：在電池設(shè)計時，選擇能給出高的電動勢和大的理論能量是電池實際給出能量大的基本保證。2020/12/3682.4.6電池的能量與比能量1、電池的能量是指電池在一定682.4.6電池的能量與比能量(2)實際能量是電池在放電時實際輸出的能量，它在數(shù)值上等于電池實際容量與平均工作電壓的乘積。

由于活性物質(zhì)不可能完全被利用，而且因各種極化作用使電池的工作電壓小于電動勢，所以電池的實際能量總是小于理論能量。提高電池的工作電壓是提高電池輸出實際能量的關(guān)鍵措施之一。二、比能量單位質(zhì)量或單位體積的電池所給出的能量叫質(zhì)量比能量或體積比能量，也稱能量密度，常用W·h／kg或W·h／L表示，比能量也分為理論比能量和實際比能量。1）電池的理論質(zhì)量比能量可以根據(jù)正負(fù)極兩種活性物質(zhì)的理論質(zhì)量比容量和電池的電動勢計算出來，如果電解質(zhì)參加電池的成流反應(yīng)，還需要加上電解質(zhì)的理論用量。2020/12/3692.4.6電池的能量與比能量(2)實際能量是電池692.4.6電池的能量與比能量例如：計算鉛酸蓄電池的理論質(zhì)量比能量2020/12/3702.4.6電池的能量與比能量例如：計算鉛酸蓄電池的理論質(zhì)70電池實際質(zhì)量比能量的影響因素出于各種因累的影響，電池的實際比能量遠(yuǎn)小于理論比能量。實際質(zhì)量比能量與理論質(zhì)量比能量的關(guān)系可表示如下：式中KE稱為電壓效率，

KC稱為活性物質(zhì)利用率,KG稱為質(zhì)量效率。ms為電池中不參加電池反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量，如過剩的活性物質(zhì)，電解質(zhì)溶液，電極的添加劑，電池的外殼、電極的板柵、骨架、隔膜等。2）電池的實際比能量是由電池實際輸出的能量與電池實際質(zhì)量或體積之比。2020/12/371電池實際質(zhì)量比能量的影響因素式中KE稱為電壓效率，KC712.4.6電池的能量與比能量

電池的比能量是電池性能的一個重要的綜合指標(biāo)。提高電池的比能量，始終是化學(xué)電源工作者的努力目標(biāo)。盡管有許多體系理論比能量很高，但電池的實際比能量卻小于理論比能量，較好的電池實際比能量可以達(dá)到理論值的1/3~1/5，因此，這個數(shù)值可以作為設(shè)計高能電源的參考依據(jù)。2020/12/3722.4.6電池的能量與比能量電池的比能量是722.4.7電池的功率與比功率

電池的功率是指在一定放電制度下，單位時間內(nèi)電池輸出的能量，單位為瓦(W)或干瓦(kW)。而單位質(zhì)量或單位體積的電池輸出的功率稱為比功率，單位為W/kg或W/L。

比功率是化學(xué)電源的重要性能指標(biāo)之一。比功率的大小，表征電池所能承受的工作電流的大小。例如，鋅銀電池在中等電流密度下放電時，比功率可達(dá)100W/kg以上，說明這種電池的內(nèi)阻小，高速率放電的性能好，而鋅錳干電池在小電流密度下工作時，比功率也只能達(dá)到10W/kg，說明電池的內(nèi)阻大，高速率放電的性能差。電池的理論功率表示為：電池的實際功率表示為：2020/12/3732.4.7電池的功率與比功率電池的功率是指在732.4.7電池的功率與比功率

放電制度對電池輸出功率有顯著影響。當(dāng)以高倍率放電時，電池的比功率增大，但由于極化增大，電池的電壓降低很快，因此能量必降低；反之，當(dāng)電池以低倍率放電時，電池的比功率降低而比能量卻增大。下圖給出各種電池系列的比功率與比能量的關(guān)系。通常在I不是很大時，P隨I增大而增大，但比能量下降I對P和V的影響2020/12/3742.4.7電池的功率與比功率放電制度對電池74從曲線可以看出：鋅銀電池，鈉硫電池，鋰氯電池，當(dāng)比功率增大時，比能量下降很小，說明這些電池適合于大電流工作。在所有干電池中，堿性鋅錳電池是在重負(fù)荷下性能最好的一種電池。而在低放電電流時，鋅汞電池性能較好。鋅錳電池隨比功率的增加，比能量下降較快，說明這些電池只適用于低倍率工作。2020/12/375從曲線可以看出：2020/12/332752.4.8電池的儲存性能與自放電

電池的儲存性能是指電池開路時，在一定條件下(如溫度、濕度等)儲存一段時間后，容量自行降低的性能，也稱自放電。容量降低率小即儲存性能好?；瘜W(xué)電源在儲存過程中引起容量下降的主要原因：1）電極的自放電自放電速率用單位時間內(nèi)容量降低的百分?jǐn)?shù)來表示：2）電極結(jié)構(gòu)的變化3）電極活性材料表面性質(zhì)的變化

電池儲存的環(huán)境溫度、濕度對自放電也有較大的影響，一般溫度、濕度越高自放電速率越大。2020/12/3762.4.8電池的儲存性能與自放電電池的儲存761）電極的自放電

克服此類因素引起電池自放電的措施，一般是采用純度較高的原材料或?qū)⒃牧项A(yù)處理，除去有害雜質(zhì)。在負(fù)極材料中加入析氫過電位較高的金屬，如汞、鎘、鉛等。也有在電極或電解液中加入緩蝕劑來抑制氫的析出。A、化學(xué)電源的負(fù)極活性物質(zhì)多為活潑的金屬，在水溶液中它們的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比氫電極還負(fù)，從熱力學(xué)的觀點來看就是不穩(wěn)定的，特別是當(dāng)有正電性的金屬雜質(zhì)存在時，這些雜質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)形成腐蝕微電油，發(fā)生負(fù)極金屬的溶解和氫氣的析出。

B、如果電解液中含有雜質(zhì)離子，這些雜質(zhì)離子能夠被負(fù)極金屬置換出來沉積在負(fù)極表面上，而且氫在這些雜質(zhì)上的過電位又較低的話，會加速負(fù)極的腐蝕。

C、在正極上，也會有各種副反應(yīng)發(fā)生，消耗正極活性物質(zhì)，而使電他的容量下降。2020/12/3771）電極的自放電克服此類因素引起電池自放電