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贮氢合金的在电池上原理是什么

发布时间:2022-02-15 04:37:53

❶ 电池的电是怎样来的

镍镉电池:
正极为氧化镍,负极为金属镉,电解液多为氢氧化钾,氢氧化钠碱性水溶液。
充放电是相反的反应
镍氢电池:
以Ni(OH)2作为正极,以贮氢合金作为负极,氢氧化钾碱性水溶液为电解液。
锂离子电池:
锂离子电池的阳极采用能吸藏锂离子的碳极,放电时,锂变成锂离子,脱离电池阳极,到达锂离子电池阴极。充电时,阴极中锂原子电离成锂离子和电子,并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。电解液一般是有机电解液

日常使用的干电池是一种锌锰电池,也叫碳锌电池。
它的构造是:负极为锌做的圆筒,做成筒状的目的是用来储存电解液等化学药品。正极是一根碳棒,它的周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵水的混合剂所包围,总称为“碳包”。碳包和锌筒之间充填着氯化铵、氯化锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物,称为电糊。电池口上用沥青、松香等配成的封口剂封牢。

干电池的锌筒、碳包和氯化铵溶液的作用,分别相当于伏打电池的锌片、铜片和稀硫酸溶液。

干电池工作时,锌和氯化铵发生变化,产生氢气,附着在碳棒上面。由于氢的电阻很大,电池工作时,在电极附近产生相当大的电压降,使路端电压降低(这种现象称作“极化”)。所以在干电池中加入二氧化锰作为“退极化剂”。二氧化锰是不良导体,如果用得太多,电池的内电阻就要增大,用得大少,退极化作用太慢。为了解决这个问题,通常就加入了一些导电本领较好的碳粉,它的作用主要是导电,其次是吸收反应过程中生成的部分气体。

电糊中的主要成分是氯化铵,它相当于伏打电池的稀硫酸溶液。电糊中的氯化锌的作用是增加溶液中的锌离子浓度,缓和氯化铵对锌筒的腐蚀,延长电池的使用时间。

封口的目的是防止电池内部的水分散发和外部水分侵入,避免电液外流,使干电池便于携带,以及防止碳包和锌简短路。

电池基本原理

锂离子电池的电化学原理是什么?
锂离子电池正极主要成分为LiCoO2负极主要为C,充电时
正极反应:LiCoO2 -> Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
负极反应:C + xLi+ + xe- -> CLix
电池总反应:LiCoO2 + C -> Li1-xCoO2 + CLix
放电时发生上述反应的逆反应。

镍氢电池的电化学原理是什么?
镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni氧化物作为正极,储氢金属作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液,镍氢电池充电时,正极发生反应如下:
Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O
负极反应:MHn + ne → M + n/2H2
放电时,正极:NiOOH + H2O + e → Ni(OH)2 + OH-
负极:M + n/2H2 → MHn + ne 。

镍镉电池的电化学原理是什么?
镍镉电池采用Ni(OH)2作为正极,CdO作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液,镍镉电池充电时,正极发生如下反应
Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O
负极发生的反应:
Cd(OH)2 + 2e → Cd + 2OH-
总反应为:2Ni(OH)2 + Cd(OH)2→ 2NiOOH+ Cd+ 2H2O
放电时,反应逆向进行NiOOH + H2O + e→ Ni(OH)2 + OH-
Cd + 2OH- + 2e→ Cd(OH)2
充电时,随着NiOOH浓度的增大,Ni(OH)2浓度的减小,正极的电势逐渐上升,而随着Cd的增多,Cd(OH)2的减小,负极的电势逐渐降低,当电池充满电时,正极、负极电位均达到一个平衡值,二者电势之差即为电池之充电电压

❷ 电池的原理

镍镉电池:
正极为氧化镍,负极为金属镉,电解液多为氢氧化钾,氢氧化钠碱性水溶液。
充放电是相反的反应
镍氢电池:
以Ni(OH)2作为正极,以贮氢合金作为负极,氢氧化钾碱性水溶液为电解液。
锂离子电池:
锂离子电池的阳极采用能吸藏锂离子的碳极,放电时,锂变成锂离子,脱离电池阳极,到达锂离子电池阴极。充电时,阴极中锂原子电离成锂离子和电子,并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。电解液一般是有机电解液

日常使用的干电池是一种锌锰电池,也叫碳锌电池。
它的构造是:负极为锌做的圆筒,做成筒状的目的是用来储存电解液等化学药品。正极是一根碳棒,它的周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵水的混合剂所包围,总称为“碳包”。碳包和锌筒之间充填着氯化铵、氯化锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物,称为电糊。电池口上用沥青、松香等配成的封口剂封牢。

干电池的锌筒、碳包和氯化铵溶液的作用,分别相当于伏打电池的锌片、铜片和稀硫酸溶液。

干电池工作时,锌和氯化铵发生变化,产生氢气,附着在碳棒上面。由于氢的电阻很大,电池工作时,在电极附近产生相当大的电压降,使路端电压降低(这种现象称作“极化”)。所以在干电池中加入二氧化锰作为“退极化剂”。二氧化锰是不良导体,如果用得太多,电池的内电阻就要增大,用得大少,退极化作用太慢。为了解决这个问题,通常就加入了一些导电本领较好的碳粉,它的作用主要是导电,其次是吸收反应过程中生成的部分气体。

电糊中的主要成分是氯化铵,它相当于伏打电池的稀硫酸溶液。电糊中的氯化锌的作用是增加溶液中的锌离子浓度,缓和氯化铵对锌筒的腐蚀,延长电池的使用时间。

封口的目的是防止电池内部的水分散发和外部水分侵入,避免电液外流,使干电池便于携带,以及防止碳包和锌简短路。

电池基本原理

什么叫电池?
电池是一种能量转化与储存的装置,它主要通过化学反应将化学能或物理能转化为电能。电池是一种化学电源,它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供电能。

一次电池与二次电池的有哪些异同点?
一次电池只能放电一次,二次电池(也叫可充电电池)可反复充放电循环使用,可充电电池在放电时电极体积和结构之间发生可逆变化,因此设计时必须调节这些变化,而一次电池内部则简单得多,因为它不需要调节这些可逆性变化,一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池,但内阻远比二次电池大,因此负载能力较低,另外,一次电池的自放电远小于二次电池。

什么是IEC标准?
IEC标准即国际电工委员会(International Electrical Commission),是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织,其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化。其中关于镍镉电池的标准为IEC60285,关于镍氢电池的标准是IEC61436,锂离子电池的标准是IEC61960,一般电池行业依据的是SANYO或Panasonic公司的标准。

电池常用标准有哪些?
电池常用IEC标准有:
镍镉电池的标准为IEC602851999;
镍氢电池的标准为IEC614361998.1;
锂电池的标准为 IEC619602000.11。
电池常用国家标准有:
镍镉电池的标准为GB/T 11013_1996,GB/T 18289_2000;
镍氢电池的标准为GB/T 15100_1994,GB/T 18288_2000;
锂电池的标准为 GB/T 10077_1998,YD/T 998_1999,
GB/T 18287_2000。
另外电池常用标准也有日本工业标准JIS C 关于电池的标准
及SANYO和PANASONIC公司制定的关于电池企业标准。

镍镉电池的电化学原理是什么?
镍镉电池采用Ni(OH)2作为正极,CdO作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液,镍镉电池充电时,正极发生如下反应
Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O
负极发生的反应:
Cd(OH)2 + 2e → Cd + 2OH-
总反应为:2Ni(OH)2 + Cd(OH)2→ 2NiOOH+ Cd+ 2H2O
放电时,反应逆向进行NiOOH + H2O + e→ Ni(OH)2 + OH-
Cd + 2OH- + 2e→ Cd(OH)2
充电时,随着NiOOH浓度的增大,Ni(OH)2浓度的减小,正极的电势逐渐上升,而随着Cd的增多,Cd(OH)2的减小,负极的电势逐渐降低,当电池充满电时,正极、负极电位均达到一个平衡值,二者电势之差即为电池之充电电压。

镍氢电池的电化学原理是什么?
镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni氧化物作为正极,储氢金属作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液,镍氢电池充电时,正极发生反应如下:
Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O
负极反应:MHn + ne → M + n/2H2
放电时,正极:NiOOH + H2O + e → Ni(OH)2 + OH-
负极:M + n/2H2 → MHn + ne 。

锂离子电池的电化学原理是什么?
锂离子电池正极主要成分为LiCoO2负极主要为C,充电时
正极反应:LiCoO2 -> Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
负极反应:C + xLi+ + xe- -> CLix
电池总反应:LiCoO2 + C -> Li1-xCoO2 + CLix
放电时发生上述反应的逆反应。

电池的主要结构组成是什么?
电池的主要组成部分为:正极片、负极片、隔膜纸、盖帽、外壳、绝缘层。

手机锂电池由哪些部分组成及各部分的功能是什么?
手机锂电池主要由塑胶壳上下盖、.锂电芯、保护线路板(PCB)和可恢复保险丝(polyswitch)组成。有的厂家还配置了NTC、识别电阻、震动马达或充电电路等元件。
各部分功能如下:
(1) 锂电芯:提供可充放电源。
(2) 保护线路板(PCB):防止电池过充过放短路。
(3) 可恢复保险丝(PTC): 正热敏电阻起到高温保护作用同时又是保护线路板失效后的二重保护。
(4) 可恢复保险丝(NTC): 负热敏电阻,感应电池内部温度起到低温保护作用。
(5) 识别电阻:识别原装电池非原装电池不能使用。

电池的包装材料有哪些?
(1) 不干介子纸(如纤维纸双面胶)
(2) PVC膜商标管
(3) 连接片(不锈钢片、纯镍片、镀镍钢片 )
(4) 引出片(不锈钢片---易于焊锡、纯镍片---点焊牢)
(5) 插头类
(6) 保护元器件类(如温控开关过流保护器限流电阻)
(7) 纸箱纸盒
(8) 塑料壳类

电池包装组合及设计的目的是什么?
(1) 美观品牌印字商标的设计
(2) 电池电压的限制(要获得较高电压需串联多只电池)
(3) 保护电池,防止短路,延长电池使用寿命
(4) 尺寸的限制
(5) 便于运输(如纸箱.纸盒的设计等)
(6) 特殊功能的设计(如防水、特殊外型设计等)

电池使用时有哪些注意事项?
(1) 仔细阅读电池说明书,使用所推荐的电池
(2) 检查电器及电池的接触件是否清洁,必要时用湿布擦干净,干燥后按正确极性方向装入
(3) 无成人监护时,不要让儿童更换电池,小型电池如AAA应放在儿童不能拿到的地方
(4) 不要将新、旧电池或不同型号电池混用
(5) 不要试图用加热,充电或其它方法使一次电池再生
(6) 不要将电池短路
(7) 不要加热电池或将电池丢入水中
(8) 不要拆卸电池
(9) 用电器使用后应断开开关
(10) 应当从长期不使用的用电器具中取出电池
(11) 电池应保存在阴凉,干燥无阳光直射处

电池对环境有什么影响?
现今几乎所有电池均不含汞,但重金属仍然是汞电池,可充电镍镉电池,铅酸电池的必要组成部分。如果处置不当,且数量较多的话,这些重金属将对环境产生有害的影响。目前,国际上已有专门机构回收氧化锰镍镉和铅酸电池。例如非盈利机构RBRC公司http://www.rbrc.com 。
海太阳一直致力于生产环保电池(镍氢,锂离子)来代替镍镉电池。

环境温度对电池性能有何影响?
在所有的环境因素中,温度对电池的充放电性能影响最大,在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关,电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降,电极的反应率也下降,假设电池电压保持恒定,放电电流降低,电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反,即电池输出功率会上升,温度也影响电解液的传送速度温度上升则加快,传送温度下降,传送减慢,电池充放电性能也会受到影响。但温度太高,超过45℃,会破坏电池内的化学平衡,导致副反应。
镍镉镍氢电池的放电效率在低温会有显著的降低(如低于-15℃),而在-20℃时,碱液达到起凝固点,电池充电速度也将大大降低。在低温充电低于0℃会增大电池内压并可能使安全阀开启。为了有效充电,环境温度范围应在5-30℃之间,一般充电效率会随温度的升高而升高,但当温度升到45℃以上,高温下充电电池材料的性能会退化,电池的循环寿命也将大大缩短。

充电的控制方法有哪些?
为了防止电池过充,需要对充电终点进行控制,当电池充满时,会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点。一般有以下六种方法来防止电池被过充:
(1) 峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点
(2) dT/dt控制:通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点
(3) T控制:电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大
(4) -V控制:当电池充满电达到一峰值电压后,电压会下降一定的值
(5) 计时控制:通过设置一定的充电时间来控制充电终点,一般设定要充进130%标称容量所需的时间来控制
(6) TCO控制:考虑电池的安全和特性应当避免高温(高温电池除外)充电,因此当电池温度升高60℃时应当停止充电。

什么是过充电对电池性能有何影响?
过充电是指电池经一定充电过程充满电后,再继续充电的行为,对Ni-Cd电池,过充电产生如下反应:
正极:4OH- - 4e → 2H2O + O2↑
负极:2Cd + O2 → 2CdO
由于在设计时,负极容量比正极容量要高,因此,正极产生的氧气透过隔膜纸与负极产生的镉复合。故一般情况下,电池的内压不会有明显升高,但如果充电电流过大,或充电时间过长,产生的氧气来不及被消耗,就可能造成内压升高,电池变形,漏液等不良现象。同时,其电性能也会显著降低。

什么是过放电对电池性能有何影响?
电池放完内部储存的电量,电压达到一定值后,继续放电就会造成过放电,通常根据放电电流来确定放电截止电压。0.2C-2C放电一般设定1.0V/支,3C以上如5C或10C放电设定为0.8V/支,电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大。一般而言,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到破坏,即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰减。

电池电池组放电时间短的可能原因有哪些?
(1) 电池未被充满电,如充电时间不够,充电效率较低等
(2) 放电电流过大,致使放电效率降低从而使放电时间缩短
(3) 电池放电时环境温度过低,放电效率下降

电池使用寿命短的可能原因是什么?
(1) 充电器或充电电路与电池类型不匹配
(2) 过充,过放
(3) 电池类型与用电器要求不一致

不同容量的电池组合在一起使用会出现什么问题?
如果将不同容量或新旧电池混在一起使用,有可能出现漏液,零电压等现象。这是由于充电过程中,容量差异导致充电时有些电池被过充,有些电池未充满电,放电时有容量高的电池未放完电,而容量低的则被过放。如此恶性循环,电池受到损害而漏液或低(零)电压。

电池使用完后或长期不使用是否可以保存在用电器内?
如果用电器较长时期内不再使用,最好将电池取出并放于低温,干燥的地方,如果不这样,即使用电器被关掉,系统仍会使电池有一个低电流输出,这会缩短电池的使用寿命。

每次使用完后无绳电话都应放回机座吗?
按照惯例及无绳电话的设计,每次使用后都应放回机座上。这样可以激活电池,补充放掉的容量及有于自放电的容量损失。不过我们建议间或将电池完全放电,以便恢复电池的初始容量及放电性能。当然如果长期不使用电话,最好还是要将无绳电话取下来,避免电池长期被过充电。另外,由于无绳电话即使在关机后,系统仍有一小电流在放电,因此,长期不用时应拆下电池,使其置于开路,使用时再充电。

电池储存在什么样的条件较好?
根据IEC标准规定,电池应在温度为20±5℃,湿度为(65±20)%的条件下储存。一般而言,电池储存温度越高,容量的剩余率越低。反之,也是一样。冰箱温度在0℃-10℃时储存电池的最好地方。尤其是对一次电池,而二次电池即使储存后损失了容量,但只要重新充放电几次既可恢复。

电池能储存多久?
就理论上讲,电池储存时总有能量损失。电池本身固有的电化学结构决定了电池容量不可避免地要损失,主要是由于自放电造成的。通常自放电大小与正极材料在电解液中的溶解性和它受热后的不稳定性(易自我分解)有关。可充电电池的自放电远比一次电池高。而且电池类型不同,电池每月的自放电率也不一样。一般在10-35%变动。一次电池的自放电明显要低得多,在室温下每年不超过2%,储存过程中与自放电伴随的是电池内阻上升,这会造成电池负荷力的降低,而在放电电流较大的情况下,能量的损失变化非常明显,下表列出了正常储存条件下自放电的近似值:
类型 自放电
碱锰MnO2/Zn圆形电池 2%
锌碳MnO2/Zn圆形电池 〈4%
锂离子锂MnO2圆形电池和纽扣电池约 1%
镍镉/镍氢电池 〈35%

什么是短路?对电池性能有何影响?
电池外两端连接在任何导体上都会造成外部短路。
电池类型不同,短路有可能带来不同程度的后果。如:电解液温度升,内部气压升高,等气压值如果超过电池盖帽耐压值,电池将漏液。这种情况严重损坏电池。如果安全阀失效,甚至会引起爆炸。因此切勿将电池外部短路。

什么是记忆效应?怎样消除记忆效应?
记忆效应是针对镍镉电池而言的,由于传统工艺中负极为烧结式,镉晶粒较粗,如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电,镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点,尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中,任何一次不完全的放电都将加深这一效应,使电池的容量变得更低。
要消除这种效应,有两种方法,一是采用小电流深度放电(如用0.1C放至0V);一是采用大电流充放电(如1C)几次。
电池出现零电压或低电压的可能原因是什么?
(1) 电池遭受外部短路,过充或反充(强制过放)
(2) 电池受高倍率大电流连续过充,导致电池极芯膨胀,正极直接接触短路
(3) 电池内部短路或微短路,如:正负极片有毛刺穿透隔膜纸接触短路,正负极片放置不当,造成极片接触短路,或正极片接触钢壳短路,负极掉料进隔膜纸,隔膜纸本身有缺陷,正极极耳接触负极片短路。

电池组零电压或低电压的可能原因有哪些?
(1) 是否单支电池零电压
(2) 插头短路,断路或与插头连接不好
(3) 引线与电池脱焊或虚焊
(4) 电池内部连接错误,连接片与电池之间漏焊,虚焊,脱焊等
(5) 电池内部电子组件连接不正确或损坏

电池电池组充不进电的可能原因是什么?
(1) 电池零电压或电池组中有零电压电池
(2) 电池组连接错误,内部电子组件,保护电路出现异常
(3) 充电设备故障,无输出电流
(4) 外部因素导致充电效率太低(如极低或极高温度)

电池电池组无法放电的可能原因是什么?
(1) 电池经储存,使用后,寿命衰减
(2) 充电不足或未充电
(3) 环境温度过低
(4) 放电效率较低(如大电流放电时普通电池由于内部物质扩散速度跟不上反应速度,造成电压急剧下降而无法放出电)。

电池充满电时温度为什么会急升?电压为什么会突降?
当镍镉电池充满电后再继续充电属于过充,由于正极Ni(OH)2已基本全部转化为NiOOH,电池电位在此一温度达到平衡值(最大值),此时外部的恒定电流过充使OH-氧化而产生氧气。
化学反应:4OH- - e →O2 + 2H2O + 热量
生产的氧气透过隔膜纸与负极产生的镉复合:
2Cd + O2 →2CdO + 热量
该化合反应产生的热量很多,只是电池整个体系温度升高。故此时温度存在急剧上升的现象。而由于温度越高,电池平衡电位越低,故温升必然导致电池平衡电位下降,故此时电池电压存在突降现象。

电池鼓底凸肚甚至漏液的可能原因时什么?
(1) 电池被过充,特别是高倍率大电流连续过充
(2) 电池被强制过放

什么是电池的爆炸怎样预防电池爆炸?
电池内的任何部分的固态物质瞬间排出,被推至离电池25cm以上的距离,称为爆炸。判别电池爆炸与否,采用下述条件实验。将一网罩住实验电池,电池居于正中,距网罩任何一边为25cm。网的密度为6-7根/cm,网线采用直径为0.25mm的软铝线,如果实验无固体部分通过网罩,证明该电池未发生爆炸。

❸ 镍氢电池原理

镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极),负极活性物质为金属氧化物,也称贮氢合金(电极称贮氢电极),电解液为6N氢氧化钾,在电池充放电过程中的电池反应为:
NiOOH+MH═Ni(OH)2+M

其中,M表示贮氢合金材料。

电池的开路电压为: 1.2V~1.3V、因贮氢材料和制备工艺不同而有所不同。

过充电时,两极上的反应为:

氧化镍电极上: 4OH`- 4e — 2H2O十O2

贮氢电极上; 2H2O+O2+4e —4 OH`

电池在设计中一般采米用负极过量的办法,氧化镍电极全充电态时产生氧 气,经过扩散在负极重新化合成水,这样,既保持了电池内压的恒定,同时
易使电解液浓度不致发生巨人变化。

当电池过放电时,电极反应为:

氧化镍电极上: 2H2O + 2e — H2+2OH`

贮氢电极上; H2 + 2OH`-2e — 2H2O

虽然过放电时,电池总反应的净结果为零,但要出现反极现象。由于 在正极上产生的氢气会在负极上新化合,同样也保持了体系的稳定。

另外,负极活性物质氢以氢原子态能以相当高的密度吸附干贮氢合金 中,在这样的电极上,吸放氢反应能平稳地进行,放电性能较镉-镍电池而言 得以提高。

❹ 二次电池种类及反应原理

什么叫电池?

电池是一种能量转化与储存的装置,它主要通过化学反应将化学能或物理能转化为电能。电池是一种化学电源,它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供电能。

一次电池和二次电池

一次电池,又叫不可充电电池或原电池,从电池单向化学反应中产生电能。原电池放电导致电池化学成分永久和不可逆的改变。但可充电电池,又叫二次电池,可在应用中放电,也可由充电器充电。所以,二次电池储存能量,而不是产生能量。

电池由哪几部分构成?

任何一种电池由四个基本部件组成,四个主要部件是两个不同材料的电极、电解质、隔膜和外壳。

电池有多少种类?

化学电池按工作性质可分为:一次电池(原电池);二次电池(可充电电池)铅酸蓄电池。其中:一次电池可分为:糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。二次电池可分为:镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为:开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。

什么是锌-锰干电池?

锌-锰电池又称勒兰社(Leclanche)电池,是法国科学家勒兰社(Leclanche)于1868年发明的由锌(Zn)作负极,二氧化锰(MnO 2 )为正极,电解质溶液采用中性氯化铵(NH 4 C1)、氧化锌(ZnC1 2 )的水溶液,面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池,由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态,故又称锌锰干电池。按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种,板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。

什么是碱性锌锰电池?

指20世纪中期在锌锰电池基础上发展起来的,是锌锰电池的改进型。电池使用氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)的水溶液做电解质液,采用了与锌锰电池相反的负极结构,负极在内为膏状胶体,用铜钉做集流体,正极在外,活性物质和导电材料压成环状与电池外壳连接,正、负极用专用隔膜隔开制成的电池。

什么是铅酸蓄电池?

1859年法国普兰特(Plante)发现,由正极板、负极板、电解液、隔板、容器(电池槽)等5个基本部分组成。用二氧化铅作正极活性物质,铅作负极活性物质,硫酸作电解液,微孔橡胶、烧结式聚氯乙烯、玻璃纤维、聚丙烯等作隔板制成的电池。

什么是镉镍电池和金属氢化物电池?

二者均采用氧化镍或氢氧化镍作正极,以氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液作电解质溶液,金属镉或金属氢化物作负极。金属氢化物电池为20世纪80年代末,利用吸氢合金和释放氢反应的电化学可逆性发明制成,是小型二次电池主导产品。

什么是锂电池?

指以金属锂或锂的化合物作活性物质的电池通称锂电池,分为一次锂电池和二次锂电池。

什么是锂离子电池?

指能使锂离子嵌入和脱嵌的碳材料代替纯锂作负极,锂的化合物作正极,混合电解液作电解质液制成的电池。

什么是燃料电池?

指一种利用燃料(如氢气或含氢燃料)和氧化剂(如纯氧或空气中的氧)直接连接发电的装置。它具有效率高、电化学反应转换效率可达40%以上,且无污染气体排出的特点。

酸性锌锰干电池

锌-锰电池又称勒兰社(Leclanche)电池,是法国科学家勒兰社(Leclanche)于1868年发明的由锌(Zn)作负极,二氧化锰(MnO2)为正极,电解质溶液采用中性氯化铵(NH4C1)、氧化锌(ZnC12)的水溶液,面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池,由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态,故又称锌锰干电池。按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种,板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。

酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极,并经汞齐化处理,使表面性质更为均匀,以减少锌的腐蚀,提高电池的储藏性能,正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物。正极材料中间插入一根碳棒,作为引出电流的导体。在正极和负极之间有一层增强的隔离纸,该纸浸透了含有氯化铵和氯化锌的电解质溶液,金属锌的上部被密封。这种电池是19世纪60年代法国的勒克兰谢(Leclanche)发明的,故又称为勒克兰谢电池或炭锌干电池,可表示为:(-)Zn|NH4Cl(20%)ZnCl2|MnO2,C(+)
��尽管这种电池的历史悠久,但对它的电化学过程尚未完全了解,通常认为放电时,电池中的反应如下:正极为阴极,锰由四价还原为三价
2MnO2+2H2O+2e-→2MnO(OH)+2OH-
负极为阳极,锌氧化为二价锌离子:
Zn+2NH4Cl-→Zn(NH3)2Cl2+2H++2e-
总的电池反应为:
2MnO2+Zn+2NH4Cl-→2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2
实践经验表明,该电池的电流-电压特性和二氧化锰的来源有关,也直接地依赖于锰的氧化价态、晶粒的大小及水化程度等。目前已全部以ZnCl2电解液代替NH4Cl,充分说明Zn2+与Cl-配合〔ZnCl2〕2-,而不必有NH4+存在,放电前pH=5,放电后pH上升到pH=7为中性。
该电池的特点:(1)开路电压为1.55V~1.70V;(2)原材料丰富,价格低廉;(3)型号多样1号~5号;(4)携带方便,适用于间歇式放电场合。缺点是:在使用过程中电压不断下降,不能提供稳定电压,且放电功率低,比能量小,低温性能差,在-20℃即不能工作。在高寒地区只可使用碱性锌锰干电池。

碱性锌锰干电池

碱性锌锰干电池指20世纪中期在锌锰电池基础上发展起来的,是锌锰电池的改进型。电池使用氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)的水溶液做电解质溶液,采用了与锌锰电池不同的负极结构,负极由锌片改为锌粉,外壳改用钢皮,正极仍用石墨和二氧化锰。它是在1882年研制成功,1912年就已开发,到了1949年才投产问世。人们发现,当用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时,无论是电解质还是结构上都有较大变化,电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。

负极:Zn+2OH-=ZnO+H2O+2e-

正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-

总反应为: Zn + 2MnO2 +H2O= ZnO+ 2MnO(OH)

碱性锌-锰干电池的优点
这类电池的电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性,负极也由锌片改为锌粉,反应面积成倍增长,使放电电流大幅度提高。据测试,这类电池的容量和放电时间比普通锌锰干电池增加几倍。优越的性能使这类电池获得了迅速发展。
我国目前主要生产酸性锌锰电池、碱性锌锰电池,前者如大公、牡丹、中华、天鹅、555,后者如南孚、双鹿、白象等。仅根据1995年统计资料表明,全世界干电池总产量为250亿只,其中碱锰电池为70亿只。5年来,美国、欧洲和日本的碱锰电池年增长率超过12%,美、欧、日国内碱锰电池所占市场比例分别为72%、52%和29%。我国碱锰电也总产量近3亿只,仅占干电池总产量的3%,预计5年内将提高到10%~15%。从目前发展现况来看,南孚"、"双鹿"、"白象"等品牌已达到国际标准,生产速率最高200只/min,美国、日本已达300只/min以上。

镍镉电池

镍镉电池采用Ni(OH)2作为正极,CdO作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液,镍镉电池充电时,正极发生如下反应
Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O
负极发生的反应:
Cd(OH)2 + 2e → Cd + 2OH-
总反应为:2Ni(OH)2 + Cd(OH)2→ 2NiOOH+ Cd+ 2H2O
放电时,反应逆向进行NiOOH + H2O + e→ Ni(OH)2 + OH-
Cd + 2OH- + 2e→ Cd(OH)2
充电时,随着NiOOH浓度的增大,Ni(OH)2浓度的减小,正极的电势逐渐上升,而随着Cd的增多,Cd(OH)2的减小,负极的电势逐渐降低,当电池充满电时,正极、负极电位均达到一个平衡值,二者电势之差即为电池之充电电压。

镍氢电池

镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池,具有高能量、长寿命、无污染等特点,因而成为世界各国竞相发展的高科技产品之一。

镍氢电池的诞生应该归功于储氢合金的发现。早在20世纪六十年代末,人们就发现了一种新型功能材料储氢合金,储氢合金在一定的温度和压力条件下可吸放大量的氢,因此被人们形象地称为“吸氢海绵”。 其中有些储氢合金可以在强碱性电解质溶液中,反复冲放电并长期稳定存在,从而为我们提供了一种新型负极材料,并在此基础上发明了镍氢电池。

镍氢电池中的储氢合金实际上是金属互化物。许多种类的金属互化物都已被运用在镍氢电池的制造上,它们主要分为两大类。最常见的是AB5一类,A是稀土元素的混合物(或者)再加上钛(Ti);B则是镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn),(或者)还有铝(Al)。而一些高容量电池的“含多种成分”的电极则主要由AB2构成,这里的A则是钛(Ti)或者钒(V),B则是锆(Zr)或镍(Ni),再加上一些铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)和(或)锰(Mn)。

所有这些化合物扮演的都是相同的角色:可逆地形成金属氢化物。电池充电时,氢氧化钾(KOH)电解液中的氢离子(H+)会被释放出来,由这些化合物将它吸收,避免形成氢气(H2),以保持电池内部的压力和体积。当电池放电时,这些氢离子便会经由相反的过程而回到原来的地方。

镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极),负极活性物质为金属氧化物,也称贮氢合金(电极称贮氢电极),电解液为6N氢氧化钾,在电池充放电过程中的电池反应为:

其中,M表示贮氢合金材料。

电池的开路电压为: 1.2V~1.3V、因贮氢材料和制备工艺不同而有所不同。

常见的镍氢电池
SANYO公司所生产的镍氢电池

铅酸蓄电池

1859年法国普兰特(Plante)发明,由正极板、负极板、电解液、隔板、容器(电池槽)等5个基本部分组成。用二氧化铅作正极活性物质,铅作负极活性物质,硫酸作电解液,微孔橡胶、烧结式聚氯乙烯、玻璃纤维、聚丙烯等作隔板制成的电池。我们应用的铅蓄电池是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳,用含锑5%~8%的铅锑合金铸成格板,在正极格板上附着一层PbO2,负极格板上附着海绵状金属铅,两极均浸在一定浓度的硫酸溶液(密度为1.25—1.28g/cm3)中,且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。铅蓄电池的电压正常情况下保持2.0 V,当电压下降到1.85 V时,即当放电进行到硫酸浓度降低,溶液密度达1.18g/cm3时即停止放电,而需要将蓄电池进行充电;当密度增加至1.28g/cm3时,应停止充电。由于铅蓄电池的性能良好,价格低廉,目前汽车上使用的电池,有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定,使用方便、安全、可靠,又可以循环使用,因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中。这种电池缺点是比较笨重。

负极: Pb 正极: PbO2 电解质溶液: 30%H2SO4

总反应: Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4↓+ 2H2O

负极反应:Pb + SO42-–+ 2e- = PbSO4

正极反应:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- =PbSO4 + 2H2O

应急灯用铅酸蓄电池

锂离子电池

锂离子电池的核心部分是锂离子及锂嵌合物。锂电池主要由阴极、阳极、能传导锂离子的电解质以及把阴阳极隔开的隔膜组成。锂电池的实质是一种浓差电池,其正负电极材料由两种不同的锂离子嵌入化合物组成,正极为不同类型的含锂化合物,负极则由石墨一类的物质形成层状结构,Li+可填充于其中。如图3,在充电时,阴极部分的锂离子脱嵌,离开含锂化合物,透过隔膜向阳极移动,并嵌入到阳极的层状结构中;反之在放电时,锂离子在负极脱嵌,移向正极并结合于正极的化合物之中。与传统锂电池不同的是,被氧化还原的物质不再是Li 和Li+,Li+只是伴随着两极材料本身发生放电而产生的氧化态的变化而反复脱嵌与嵌入,往返于两极之间,所以锂电池又被称作摇椅电池(Rocking chair battery)。

此种电池的一个典型放电原理为:
正 极:CoO2+Li++e-=LiCoO2
负 极:LiC6-e-=6C+Li+
总反应:CoO2+LiC6=LiCoO2+6C

根据锂离子电池所用电解质材料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的,电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的。

由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池相比,聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点,也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题,因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳,从而可以提高整个电池的比容量;聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料,其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50%以上。此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提高。基于以上优点,聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。

锂电池

❺ 充电电池的原理

说说电池的放电过程先,电池就是把化学能转化为电能的装置。
以锌铜原电池电池为例:

┏ 锌片:Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应(负极)
e-
┗铜片:2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应(正极)

总式:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

这就是电池的放电过程(活性不同的两种物质之间电子的转移)。
发生的条件:
①活泼性不同的两个电极(金属与金属或石墨或不溶性的金属氧化物);

②两电极浸入电解质溶液且导线连接或直接接触;

粒子的放电顺序:
阳离子:
K + 、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+
Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+
(得e能力依次增强)
阳离子:
除Au 、Pt外的金属做电极放电能力>阴离子。即:
Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2-、I - 、
Br -、 Cl -、OH -(水)、 NO3 -、SO4 2-

现在再来说说充电,
充电就是让在上边的充电过程逆转

以铅蓄电池为例:
铅蓄电池是首先制造出的实用蓄电池。其原理如下:

把A、B两块铅板插入硫酸溶液中,铅于硫酸作用的结果,使A、B两块铅板上形成硫酸铅,溶液中也被硫酸铅饱和,这是还没有电势,给蓄电池充电时,在两极上发生的化学反应如下:

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出,充电后,A板上的PbO2成为正极, B板上Pb成为负极。放电时,两极发生的反应如下:

正极:PbO2+H2SO4+2H+ -2e-→PbSO4+2H2O-2e-;

负极:Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放电时发生反应恰为充电的逆过程。充电时,最高电动势为2.2V。放电时,电动势逐渐降低,低到1.8V时必须充电,否则会损坏极板 .

❻ 镍氢电池的化学反应过程

镍氢电池正极材料为氢氧化镍Ni(OH)2。在传统的烧结式镍电极中,以硝酸镍和氢氧化钠为原料,经过多次浸渍,在多孔基板中生成氢氧化镍,然后经洗涤干燥而成。这种工艺复杂,成本高,容量低。后采用泡沫镍为基体的涂膏式电极,直接以氢氧化镍为原料,经和浆填充进网孔中。现在一般采用球形氢氧化镍,它具有球形颗粒形态,有一定的粒度大小和分布范围,物料密度明显高于普通的Ni(OH)2,提高了放电容量。
负极活性物质为贮氢合金,或称金属氢化物。按照结构不同,可以分为AB5型、AB2型等。并且成本较高。通常采用混合稀土取代单一的稀土元素,制备成贮氢合金,提高了材料性能,而价格则降低了,使镍氢电池实现了实用化,其比容量可达300~320mA·h/g。AB2型合金贮氢容量高,循环寿命长,但电极表面催化活性差,原材料价格高,目前仍处于研发阶段。
镍氢电池在充放电过程中的电化学反应:
正极:
(3-4)
负极:
(3-5)
总的电池反应为:
(3-6)
电池理论电压=正极电位-负极电位=0.418-(-0.9)=1.318(V)
Ni/MH电池在正常工作条件下的电压为1.2V左右,所以其标称电压一般按1.2V来计算。图3-1所示的电池充放电机理会有助于了解电池通过质子转移所发生的有用的化学反应。
一般由于电动汽车电池本身各部分存在电阻以及极化内阻的存在,在充电过程中,电池电压要高于理论电压,放电过程中,电池电压要低于理论电压。
从式(3-4)、式(3-5)可以看出,在反应过程中,只有质子在正负极间转移,水参与正负极的单电极反应,但在整个反应过程中,不存在水的消耗,所以可以使电池实现免维护。
镍氢电池的充电反应是放热反应,即在充电过程中会产生热量,使电池温度逐渐上升。

❼ 什么是储氢合金电池

人们还利用储氢合金制作燃料电池和二次电池(蓄电池),这些电池具有安全、稳定和使用寿命长等优点。日本夏普公司研制的储氢合金二次电池,与一般的镍镉蓄电池相比,在相同的1.2伏电压下,其能量密度是后者的1.5~2倍。

这种储氢合金二次电池,以储氢合金作为负极,而以镍板作正极,并在正负极间充填含有碱溶液(电解液)的聚酷胺纤维。在电池中,储氢合金一方面进行氧化还原反应,另一方面进行氢离子的吸收和释放。与此同时,由于电子的得失在两电极上产生一定的电动势,将两极用导线接通,就会出现电流。

目前,制作二次电池较好的储氢合金是镧镍锌、钛镍硼、钒钛镍等。五、不锈钢

❽ 贮氢合金的原理

金属贮氢的原理在于金属(M)与氢生成金属氢化物(MHx) :
M + xH2 → MHx + H(生成热)
金属与氢的反应,是一个可逆过程。正向反应,吸氢、放热;逆向反应,释氢、吸热。改变温度与压力条件可使反应按正向、逆向反复进行,实现材料的吸释氢功能。
目前在研和已投入使用的合金成分有:Mg, Ti, Nb, V, Zr和稀土类金属,添加成分有:Cr, Fe, Mn, Co, Ni, Cu等。

❾ 镍氢电池的主要特点,正负极材料是什么,镍氢电池原理

镍氢电池具有充电快、安全可靠、环保污染、寿命长等特点。镍氢电池无记忆效应。
镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极),负极活性物质为金属氧化物,也称贮氢合金(电极称贮氢电极),电解液为6N氢氧化钾。
镍氢电池正极的活性物质为NiOOH(放电时)和Ni(OH)2(充电时),负极板的活性物质为H2(放电时)和H2O(充电时),电解液采用30%的氢氧化钾溶液。
充电时,负极析出氢气,贮存在容器中,正极由氢氧化亚镍变成氢氧化镍(NiOOH)和H2O;放电时氢气在负极上被消耗掉,正极由氢氧化镍变成氢氧化亚镍。

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