化學(xué)電源復(fù)習(xí)提綱

1、 化學(xué)電源復(fù)習(xí)提綱第二章 化學(xué)電源概論1、化學(xué)電源按電解液類型分類：酸性電池、堿性電池、中性電池、有機電解質(zhì)溶液電池、固體電解質(zhì)電池、熔融鹽電解質(zhì)電池 按工作性質(zhì)及儲存方式：一次電池（鋅錳電池、鋅銀電池、鋰二氧化錳電池）、二次電池（鎘鎳電池、鉛酸電池、金屬氫化物鎳電池、鋰離子電池）、儲備電池（鋅銀電池、熱電池、鎂氯化銅電池）、燃料電池（質(zhì)子交換膜燃料電池、堿性燃料電池） 物理電源？2、化學(xué)電源的工作原理： 放電時：負極氧化陽極 正極還原陰極（電流方向分外電路和內(nèi)電路） 充電時：負極-還原陰極 正極-氧化陽極（充電電壓高于電動勢） 化學(xué)電源的組成：（1）電極：活性物質(zhì)（決定了電池的基本特性）：正

2、極電極電勢大于零，負極電極電勢小于零；電化學(xué)活性高； 重量比容量和體積比容量大；于電解液中化學(xué)穩(wěn)定性好；有高的電子導(dǎo)電性；豐富便宜導(dǎo)電骨架（能把活性物質(zhì)與外線路接通并使電流分布均勻，且起支撐性物質(zhì)的作用）：機械強度好；化學(xué)穩(wěn)定性好；電阻率低；易于加工 （2）電解質(zhì)（保證正負極間的離子導(dǎo)電作用，有的還參與成流反應(yīng)）：化學(xué)穩(wěn)定性好，減小電池自放電；電導(dǎo)率高 （3）隔離物（防止電池正極與負極接觸而導(dǎo)致短路）：電子的良好絕緣體，防止電池內(nèi)部短路；隔膜對電解質(zhì)離子遷移的阻力??；有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；有一定機械強度及抗彎曲能力；豐富低廉 （4）外殼：良好的機械強度、耐震動、耐沖擊、耐高低溫變化、耐電解液腐蝕

3、 只有鋅錳干電池是鋅電極兼做外殼3、化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的實現(xiàn)條件：失e與得e必須分在兩個區(qū)域中進行（與一般氧化還原反應(yīng)不同） 物質(zhì)在進行轉(zhuǎn)變時電子必須通過外電路（與電化學(xué)腐蝕的微電池不同）4、電池反應(yīng)的特點：反應(yīng)在界面進行，有電荷和物質(zhì)轉(zhuǎn)移反應(yīng)總是“共軛”，兩個反應(yīng)分隔電池極性反應(yīng)（充放電時陽極陰極，同上2）電子必須經(jīng)過外電路5、電池材料選擇原則：電動勢高；電化當(dāng)量低；電化學(xué)活性高 提高比表面；電解質(zhì)穩(wěn)定性高；環(huán)境友好；活性物質(zhì)導(dǎo)電性好；來源豐富 價格便宜6、電池的電動勢和開路電壓： 電動勢開路電壓開路電壓:電池在斷路時電池兩極的電壓差電動勢:根據(jù)電池反應(yīng)，應(yīng)用熱力學(xué)方法的計算值（look P5

4、） G= -nFE Red1+Ox2 Red2+Ox1G= G0+RTln( Red2Ox1 / Red1Ox2)E=E0-(RT/nF)ln( Red2 Ox1 / Red1Ox2)7、電池的內(nèi)阻：電流通過電池內(nèi)部受到的阻力（包括歐姆電阻 極化電阻）極化電阻包括電化學(xué)極化和濃差極化 VEI（R+Rp )V：工作電壓 E：開路電壓I：電流 R：歐姆電阻 Rp：極化電阻8、電池的放電電壓和充電電壓：放電電壓：電池在放電時電池兩端的電壓（結(jié)冰）；放電初始電壓：開始幾秒種；放電平臺電壓；放電終止電壓；過放電放電方式：恒阻放電、恒流放電、連續(xù)放電、間歇放電充電電壓：電池在充電時電池兩端的電壓（冰融化）

5、；充電初始電壓：開始幾秒種；充電平臺電壓；充電終止電壓；過充電；充電方式：恒壓、恒流、脈沖充電9、電池的容量和比容量 電池的容量：在一定放電條件下可以從電池獲得的電量。單位庫侖（C） A·h理論容量：C0 （m為活性物質(zhì)完全反應(yīng)時的質(zhì)量；n為成流反應(yīng)時的得失電子數(shù);M為活性物質(zhì)的摩爾質(zhì)量） 1A.h電量理論上所需活性物質(zhì)質(zhì)量，越小越好實際容量C：電池在一定放電制度下放出的容量 恒流放電：C實 =It 恒阻放電：C實 =（V平均*t）/R 額定容量：指電池在設(shè)計的放電條件下，電池保證給出的最低電量。電池容量=負極容量=正極容量 實際放出容量=容量較小的電極容量 比容量：單位質(zhì)量或單位體

6、積電池所給出的容量稱為質(zhì)量比容量（A.h/kg）或體積比容量（A.h/L）10、放電時率與放電倍率 放電時率：以放電時間(h)的長短來表示電池放電的速率，在規(guī)定的時間內(nèi)放出全部額定容量(A h) 幾個小時放完就是幾小時率 例：Cr10A h。1小時率放電 Id10A放電倍率（x): 放電電流(A)為電池額定容量(A h)的倍數(shù) Id=x Cr 例：額定容量10 A h 1小時率放電t，Id 10A，放電倍率x為1， 1倍率放電，1C放電 5小時率放電t，Id 2A， 放電倍率x為0.2，0.2倍率放電，0.2C放電 10小時率放電t，Id 1A，放電倍率x為0.1，0.1倍率放電，0.1C放電

7、放電倍率越大，放電容量越小低倍率放電Id <1Cr；中倍率放電Id =(13) Cr；高倍率放電Id =(37)Cr；超高倍率放電Id >7Cr11、電池的能量和比能量電池的能量：在一定放電條件下對外做功所輸出的電能，用瓦時（W·h）表示電池的理論能量：W0= C0E = -G = nFE電池的實際能量：W= C V平均工作電壓電池的比能量：單位質(zhì)量或單位體積的電池所放出的能量、單位為（W·h/kg）或（W·h/L）（同一只電池的比能量大小與放電制度有關(guān)） 體積比能量W/V=C ·Ea/V 質(zhì)量比能量W/m=C ·Ea/m 12、電

8、池的功率和比功率電池的功率：一定條件下，單位時間內(nèi)電池輸出的能量，單位W或kW。電池的比功率：單位質(zhì)量或單位體積電池輸出的功率對外作功所輸出的電能，單位W/m3或W /kg, kW/m3或kW /kg 電池的理論功率：P0 = W0/t =IE 電池的實際功率：P = W/t =CV/t= IV= I(E-I R內(nèi)) R內(nèi) =R外 是電池功率達到極大值的條件13、各種電池庫倫效率和能量效率的比較庫倫效率: 能量效率： Ucharge>Udischarge 能量效率(qwh)<庫侖效率(qAh) 鎘鎳電池qAh 0.65-0.7 qwh 0.55-0.65 鋰離子電池qAh 1 qw

9、h 114、電池壽命 一次電池（原電池）：用來衡量電池給出額定容量的工作時間 影響因素：放電倍率；自放電 二次電池（蓄電池）：一次充放電，一個周期。在一定條件下，電池容量降低至某一較低水平（一般為理論容量的80），電池所經(jīng)歷的充放電循環(huán)次數(shù) 影響因素：1.電極材料的變化；2.內(nèi)部短路 自放電；3.充放電制度各種電池的比較蓄電池性能比較比能量Wh/kg比功率W/kg深循環(huán)壽命（次）快速充電（h）電池價格（元/Wh)傳統(tǒng)免維護鉛酸蓄電池VRLA33150150-30040.8Cd/Ni鎘鎳電池50160200-4001.56MH/Ni鎳氫電池75180200-7001.58Li-ion鋰離子電池1

10、001005001.515Zn/Ni鋅空氣電池20010020042第三章：鋅錳電池1、鋅錳電池的分類 中性電解液（微酸性）：糊式干電池（普通型）；銨型紙板干電池；薄膜電池（高容量）；鋅型紙板干電池（高功率）堿性電解液：一次堿性鋅錳電池；二次堿性鋅錳電池2、命名與型號R 圓柱形 Round F扁形flat S 方形square 數(shù)字大?。篟20 大號電池 R14 二號電池 R06 AA 5號電池 R03 AAA 7號電池LR 堿性電池 C ：capacity高容量 P ：power 高功率 例如：R06P3、糊式鋅錳電池（制備工藝簡單，成本低廉，隔離層太厚，比容量降低）電池材料電池反應(yīng)： （變

11、成幾價）負極：鋅筒 正極：天然MnO2 或電解MnO2 隔膜：淀粉漿糊隔離層+電解質(zhì)開路電壓： 1.5-1.8V 通常 1.5VNH4Cl 導(dǎo)電能力強，缺點：冰點高；影響低溫性能；酸性強；電解液沿鋅筒上爬；容易造成鋅皮腐蝕ZnCl2 間接參加電池反應(yīng)，可降低冰點，良好的吸濕性，可以保持電解液的水分，防止電液上爬4、紙板鋅錳電池（電解液參與反應(yīng)）電池反應(yīng)：負極：鋅筒 正極：天然MnO2 或電解MnO2隔膜：紙板漿層隔膜 電解質(zhì)：氯化銨 氯化鋅5、堿性鋅錳電池（酸性電池，弱酸，導(dǎo)電性能不好。用鋅皮，活性不高）負極：鋅粉 正極：電解二氧化錳 電解液：KOH 開路電壓：1.5-1.8V 通常1.5V比

12、普通干電池略低6、二氧化錳分類 天然二氧化錳(NMD) 糊式鋅錳電池 化學(xué)二氧化錳(CMD) 電解二氧化錳(EMD) 堿性鋅錳電池 按來源分類硬錳礦(-MnO2 ) 軟錳礦 (-MnO2) 斜方錳礦 (-MnO2) 水錳礦 (MnOOH) 菱錳礦(MnCO3)電解二氧化錳的晶型為型7、鋅的腐蝕原理及防護酸性（中性）一次電池電池結(jié)構(gòu)：外到內(nèi) 鋅皮 隔膜 MnO2 比表面小 導(dǎo)致放電電流小鋅的腐蝕 漏液 He H2 腐蝕反應(yīng)減小腐蝕：1、加入汞Hg形成汞齊增加析氫過電位 2加入Pb Cd In Tl Bi堿性一次電池電池結(jié)構(gòu)：內(nèi)到外 鋅粉 隔膜 MnO2鋅粉：提高比表面， 活性提高，提高大電流放電

13、能力堿性Zn的電極電位更負，更易腐蝕減小腐蝕：1、加入更多汞Hg環(huán)境污染 2代汞緩蝕劑Al In Tl Cd 3有機緩蝕劑8、幾種鋅錳電池隔膜 糊式電池：電糊?！倦娊赓|(zhì)(氯化銨和氯化鋅)、稠化劑（面粉、淀粉）緩蝕劑（HgCl2）】 鋅型、銨型電池：漿層紙 堿性電池：復(fù)合膜第五章：鎘鎳電池1、鎘鎳電池優(yōu)缺點優(yōu)點：1. 循環(huán)壽命長 20004000次 2.結(jié)構(gòu)緊湊、牢固 3. 自放電小 4. 大電流放電5.使用溫度寬 4040度缺點：1. 電流效率，能量效率，活性物質(zhì)利用率低 2.有記憶效應(yīng) 3.環(huán)境污染2、正極負極電極反應(yīng) 正極：NiOOH 負極：海綿狀金屬Cd 電解液KOH、NaOH 正極：

14、2NiOOH+2e+2H2O=2Ni(OH)2+2OH- 負極：Cd+2OH- =Cd(OH)2+2e（正向為放電 逆向為充電）3、鎘電極的反應(yīng)機理即為溶解沉積機理。放電時Cd陽極氧化后以Cd(OH)3-的形式進入溶液，再形成Cd(OH)2沉積在電極上。鎘電極在放電過程中，其過電勢逐漸增大，因此放電電勢逐漸變正。極化的產(chǎn)生主要是由于中間產(chǎn)物的積累而造成的，也就是由于Cd2+2的遷移阻力造成的。4、密封原理鎘鎳電池中鎘電極在堿液中不發(fā)生自溶解而析出氫氣，同時由于氫氣在鎘上析出的過電勢較高，在充電過程中，只要適當(dāng)控制充電電流密度和溫度等條件，鎘電極上就不會析出氫氣，充電效率高。另外，負極海綿狀金屬

15、鎘具有很強的氧化合能力，正極充電或自放電產(chǎn)生的氧氣，只要擴散到負極，就很容易與鎘進行化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)而被吸收掉?；瘜W(xué)反應(yīng)：2Cd+O2+2H2O-2Cd(OH)2或電化學(xué)反應(yīng)：2Cd+4OH- -2Cd(OH)2+4e- O2+2H2O+4e- -4OH-5、密封措施1.負極容量過量 2.控制電解液量3.采用透氣隔膜 便于氧氣遷移 4.減小正負極間距 便于氧氣遷移5. 反極保護 正極中加入反極物質(zhì)Cd（OH）2 6. 安全閥 7. 正確使用與維護6、充電曲線先升后降的原因？7、記憶效應(yīng)鎘鎳電池長期進行淺充放循環(huán)后再進行深放電時，表現(xiàn)出明顯的容量損失和放電電壓的下降，經(jīng)數(shù)次全充放電循環(huán)后，電

16、性能還可以得到恢復(fù)，這種現(xiàn)象稱為記憶效應(yīng)。有板極盒式電池很少發(fā)生記憶效應(yīng)?？刹捎迷僬{(diào)節(jié)法消除記憶效應(yīng)。（如電池充電后，可以先用較大電流放電至電池電壓1.0V，再用小電流使電池完全放電，然后進行全充電，電池放電電壓和放電容量可以提高）8、高密度球型Ni(OH)2的制備氨催化液相沉淀法 混合沉淀成化過濾洗滌烘干球形Ni(OH)2 反應(yīng)：NiSO4、NaOH、氨水 一定PH和溫度下 工藝過程影響因素：PH、鎳鹽和堿的濃度、溫度、反應(yīng)時間、加料方式、攪拌強度高壓合成法9、鎘鎳蓄電池電極的制備有極板盒式電極的制造（不適合大電流放電）燒結(jié)式電極的制造（適合大電流放電）1.多孔鎳基板的制造（1）極板成型模壓

17、成型輥壓成型濕法成型：和漿（鎳粉、CMC水溶液制成鎳漿。消泡劑可除空氣。草酸銨、碳酸鎳等造孔劑可提高孔率）、刮漿、烘干（爐溫逐漸升高，CMC才不會失去粘性。造成基板厚度不均，烘干后的少量水分可使基板有一定柔軟性經(jīng)導(dǎo)向輪時不會產(chǎn)生裂紋）（）燒結(jié)（應(yīng)在惰性氣體或還原性氣體中進行，防止鎳氧化）用立式燒結(jié)爐。多孔鎳基板的浸漬及堿化（以鎳為例，鎘類似）（1）化學(xué)浸漬（正極為Ni(NO3)2水溶液 負極為Cd(NO3)或CdCl2溶液）（2）電化學(xué)浸漬(鎳作陽極，基板作陰極，在微酸性Ni(NO3)2溶液中電解)3.極板的化成：經(jīng)幾次充放電過程，使正負極上的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為具有電化學(xué)活性的物質(zhì) 化成時的電解液一般

18、為KOH水溶液 黏結(jié)式電極的制造（大電流放電及快充性能差） 黏結(jié)鎳電極：用高活性的Ni(OH)2，導(dǎo)電劑用鎳粉、石墨、乙炔黑等，添加劑用Co Ba Zn等，黏結(jié)劑用PTFE、PE、PVA、CMC等，黏結(jié)劑不同，有成膜法、熱擠壓法、刮漿法等添加劑的作用 1.提高鎳電極活性物質(zhì)利用率 2.提高鎳電極放電電位3.抑制鎳電極膨脹，提高使用壽命 4.改善鎳電極在寬溫度范圍的性能添加方法：1.化學(xué)共沉淀 2.電化學(xué)共沉積 3.表面沉積法（化學(xué)鍍）4.機械混合黏結(jié)鎘電極：活性物質(zhì)是CdO、海綿狀Cd混合使用 有模壓法和拉漿法 發(fā)泡式電極的制造（生產(chǎn)效率高，電極容量大）（1） 粗化 （2）敏化 （3）活化 （

19、4）化學(xué)鍍鎳 （5） 熱處理 纖維式電極的制造（容量高，體積小，質(zhì)量輕，但易電極正負極微放電，導(dǎo)致自放電大） 電沉積鎘電極的制造（采用網(wǎng)狀基體，在金屬鹽溶液中進行恒電流沉積） 電沉積鎘電極用CdCl2溶液，鎘球作陽極，沖孔鍍鎳鋼帶作陰極10、負極活性物質(zhì)的制備（書里哪里？）升華法 電解法第六章 金屬氫鎳電池1、高壓氫鎳電池正極采用燒結(jié)式鎳電極；負極以鎳網(wǎng)為骨架；Pt、Pd等貴金屬為催化劑；負極活性物質(zhì)是電池內(nèi)預(yù)先充入的高壓氫氣；電解液：KOH少量LiOH優(yōu)點：較高的比能量，循環(huán)壽命長，耐過充、過放能力強，以及可以通過氫壓來指示電池荷電狀態(tài)等缺點：使用貴金屬催化劑，電池成本高；電池內(nèi)部氫壓高，增

20、加了電池密封的難度；殼體需要用較重的耐壓容器，降低了電池的比能量；電池自放電大；可能因氫氣泄漏而出現(xiàn)安全問題；目前僅應(yīng)用于空間技術(shù)等特定的場合 2、高壓氫-鎳電池的工作原理負極： 正極： 電池反應(yīng)： 3、高壓氫鎳電池失效的主要因素1. 鎳電極膨脹 2密封殼體泄漏 3電解液再分配 4、低壓氫鎳電池（金屬氫化物鎳電池，即MH-Ni電池）負極：金屬氫化物 正極：氧化鎳電極 電解液：氫氧化鉀優(yōu)點：能量密度高；與鎘鎳電池具有互換性；可大電流快速充放電；低溫性能好；可做成密封電池；耐過充、過放電能力強；環(huán)境相容性好，無毒，無環(huán)境污染，是綠色環(huán)保電池；無記憶效應(yīng)缺點：自放電較大，壽命也比鎘鎳電池稍差5、儲氫

21、合金分類 按儲氫合金組分分類：稀土類（CaCu5型六方晶體）；鈦系類（正方晶系）；鎂系類（四方晶系）；鋯系類(Laves相晶體)（稀土類和鈦系類有實際應(yīng)用） 按儲氫合金中各組分配比分類：AB5型；AB2型；A2B型；AB型6、 MH/Ni電池的儲氫合金應(yīng)當(dāng)滿足條件 儲氫量大 對氫的陽極氧化有電催化作用 抗氧化能力 在堿性電解液中穩(wěn)定 溫度寬的范圍，電化學(xué)容量變化小 來源豐富，價格低7、儲氫合金的制備1.電弧爐熔煉法規(guī)模小(幾克):樣品配好放入水冷紫銅坩堝, W-1.5%Ce電極, 真空或氬氣保護下熔煉優(yōu)點:材料類型多樣,熔煉期間反應(yīng)活性低缺點: 效率低,制備環(huán)境有害,對多成分合金,為保證成分均

22、勻,多次熔煉或延長熔煉時間2.中頻感應(yīng)爐熔煉法真空感應(yīng)中頻爐有電磁攪拌作用,有利于成分均勻.熔煉條件:壓力小于0.1Pa, 溫度1700度.溫度太高:某些成分揮發(fā),成分偏離 溫度太低:不利于成分均勻優(yōu)點:成分易于控制,操作簡單缺點:坩堝要求嚴格, Al2O3,MgO,ZrO2陶瓷坩堝3.快速冷凝氣流霧化法冷凝速度越快,合金循環(huán)穩(wěn)定越好 常規(guī)方法 10100K/s氣體霧化法:高壓Ar氣將液態(tài)合金分散為細小顆粒冷凝速度:103104K/s 3040微米的球形合金粉末晶粒細化,消除的沸點元素偏析,穩(wěn)定性提高.如MmNi3.5Co0.75Mn0.4Al0.3 普通方法: 300次循環(huán) 容量70%氣流霧

23、化法: 300次循環(huán) 容量90%單輥快淬法: 將氣霧合金熔體在高速旋轉(zhuǎn)的水冷銅輥上進行快速冷卻 105106K/s 3050微米8、儲氫合金電極的制備方法拉漿法：儲氫合金粉、導(dǎo)電劑（鎳粉或石墨粉）、黏結(jié)劑（PTFF、CMC、PVA、SBR）、添加劑泡沫電極法：最近發(fā)展出新的 叫 干粉填充工藝燒結(jié)法：真空中燒結(jié)，冷卻過程通入氫氣，這種電極電導(dǎo)性好，內(nèi)阻小，可大電流放電9、儲氫合金表面改性法1.化學(xué)處理法酸 堿 氟化物處理HNO3 KOH 處理：表面富鎳還原性羧酸：除去電極表面稀土濃縮層，表面多孔，增加活化中心，提高電極容量、循環(huán)壽命含還原劑（NaH2PO2、KBH4）熱堿：表面氧化鎳被還原，Mn

24、、Al溶解，形成富鎳層，提高電極催化性能，提高放電倍率，改善低溫性能氟化物：表面富鎳，容量增加，循環(huán)壽命延長,提高放電倍率，改善低溫性能2.微包覆處理法化學(xué)鍍、電鍍、化學(xué)置換沉積多種金屬、機械合金化作用： 作為表面保護層防止表面氧化及鈍化，提高循環(huán)壽命 作為集流體改善導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，提高活性物質(zhì)利用率 有助于氫原子擴散，提高充電效率，降低內(nèi)壓 減少合金粉末脫落，抑制析氫反應(yīng)如包銅：甲醛水溶液作還原劑 包鎳：次亞磷酸鈉作還原劑3.表面活性劑處理法表面浸漬陰離子表面活性劑，增加表面OH，提高表面堿性，抑制氫氣析出，改善自放電特性。10、 MH/Ni電池循環(huán)壽命終結(jié)原因儲氫合金逐漸被氧化，從而喪失儲

25、氫能力；電池內(nèi)壓（尤其是氫分壓）逐漸升高，氣體泄漏，電解液減少，電池容量下降；正極活性物質(zhì)反復(fù)膨脹、收縮造成軟化脫落11、P-C-T曲線（P為壓力 C為組成 T為溫度）Look P112-113第四章：鉛酸蓄電池1、鉛酸蓄電池主要構(gòu)件正極：二氧化鉛+板柵 負極：海綿狀金屬鉛+板柵 電解液：稀硫酸水溶液 many隔板2、鉛酸蓄電池按用途可分為哪幾類起動用鉛酸蓄電池固定型鉛酸蓄電池電動車用電池便攜設(shè)備及其他設(shè)備用鉛酸蓄電池3、鉛酸蓄電池優(yōu)缺點優(yōu)點：原料易得價格低廉；高倍率放電性能良好；高低溫性能良好；適合于浮沖使用，使用壽命長無記憶效應(yīng)；廢舊電池容易回收缺點：比能量低；使用壽命沒有鎘鎳電池和鋰離子

26、電池長；制造過程易污染環(huán)境4、鉛酸蓄電池電池反應(yīng)正極（+）：PbO2 + 2H+ + HSO4- + 2e-PbSO4 + 2H2O （1)負極（-）：Pb + HSO4-PbSO4 + H+ + e- （2）5、閥控密封鉛酸蓄電池的工作原理通過內(nèi)部氧循環(huán)的方式實現(xiàn)密封（look P6768）6、鉛酸蓄電池板柵的作用是活性物質(zhì)的載體是傳導(dǎo)電流，使電流均勻分布在活性物質(zhì)的每一部分，形成均勻內(nèi)電路。7、鉛酸蓄電池板柵目前最廣泛使用的合金是板柵合金8、鉛酸蓄電池制造工藝過程板柵制造：鑄造板柵：合金配制模具加溫噴脫模劑重力澆鑄時效硬化拉網(wǎng)板柵 鋁粉的制造：球磨法（島津式鉛粉機）；氣相氧化法（巴頓式鉛粉

27、機）鉛膏:正極板的鉛膏是鉛粉、硫酸、短纖維和水組成 負極板的鉛膏多個添加劑和膏的順序：加入鋁粉和添加劑，開動攪拌后，再加短纖維和水，慢慢加入硫酸，最后繼續(xù)攪拌后將鉛膏排出和膏機生極板的制造：（對于涂膏式極板）涂板淋酸壓板表面干燥固化板極化成：用通入直流電的方法，使正極的活性物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)氧化，生成二氧化鉛，同時在負極板上發(fā)生電化學(xué)還原，生成海綿狀鉛 化成分槽式化成和電池化成兩種形式 電池裝配：配組極板群焊極群裝槽穿壁焊接熱封蓋焊端子灌注封口膠第九章 鋰離子電池1、鋰離子電池的優(yōu)點高能量密度；高電壓；無污染；不含金屬鋰；循環(huán)壽命高；無記憶效應(yīng)   2、鋰離子電池的工

28、作原理正極： 負極： 電池： 3、鋰離子電池對正極材料的要求 較高的氧化還原電勢，電壓高；在鋰離子進行嵌脫時，電極反應(yīng)的自由能變化應(yīng)較小，以使電池有較平穩(wěn)的充放電電壓，以利于鋰離子電池的廣泛應(yīng)用; 充放電過程中，應(yīng)有盡可能多的鋰離子嵌入和脫出，使電極具有較高的電化學(xué)容量; 應(yīng)有充分的離子通道，允許足夠多的鋰離子可逆的嵌入和脫嵌，從而保證電極過程的可逆性（層狀結(jié)構(gòu)化合物是最理想的正極材料） 離子和電子的嵌入和脫嵌過程，對正極材料結(jié)構(gòu)的影響盡可能小，以保證電池性能的穩(wěn)定 要有較高的電子導(dǎo)電率和離子導(dǎo)電率，減小極化和提高充放電電流 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與電解液發(fā)生反應(yīng)。4、常用的鋰離子電池正極材料有哪幾

29、個 鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、菱酸亞鐵鋰5、氧化鈷鋰的穩(wěn)定性主要包括 熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性6、LiNiO2的優(yōu)缺點優(yōu)點：v 1.較高的可逆容量,可逆容量一般大于150 mAh/g。v 2.較大的電解液包容度。v 3.較好的熱穩(wěn)定性。v 4.較低的自放電率。v 5.較低的價格。缺點:1.制備困難：鋰鹽在高溫容易揮發(fā),制備電化學(xué)性能良好且具有化學(xué)計量結(jié)構(gòu)的LiNiO2條件非?？量?.制備的LiNiO2一般表示為Li2xNi2-2xO2，x在0.30.5范圍內(nèi)變化3.改性主要有摻雜和包覆處理,較為成功的是Co的摻雜7、尖晶石型LiMn2O4的優(yōu)缺點優(yōu)點： 價格便宜，來源豐富 合成方法簡單 Mn毒性較小

30、，對環(huán)境污染小缺點：高溫循環(huán)性能不好8、三種最常用鋰離子正極活性材料性能比較材料名稱理論比容量(mAh/g)實際比容量(mAh/g)密度(g/cm3)價格比特點LiCoO2275130-1405.003性能穩(wěn)定，體積比能量高，放電平臺平穩(wěn)LiNiO2274170-1804.782高比容量，熱穩(wěn)定性較差，價格較低LiMn2O4148100-1204.281低成本，比容量較低，高溫循環(huán)和存放性能較差，安全性好9、LiFePO4的優(yōu)缺點優(yōu)點：動力電池理想電極材料 不含貴重元素，原料來源豐富 超長壽命 使用安全 耐過充電,耐高溫 平臺平缺點：）導(dǎo)電性能不好包覆導(dǎo)致價格貴）平臺太平了，容量指示不易10、

31、鋰離子材料負極應(yīng)具備的特性v （1）當(dāng)量重量輕；v （2）鋰嵌入/脫出時自由能變化?。籿 （3）鋰在其中擴散系數(shù)大；v （4）嵌入/脫出過程可逆性好。v （5）具有良好的電子導(dǎo)電性。v （6）跟電解液化學(xué)相容且熱力學(xué)穩(wěn)定；v （7）機械性能好11、主要的鋰離子材料負極有哪些碳素材料（石墨、軟碳、硬碳） 合金負極材料（Sn基、Sb基、Si基、Al基） 金屬氧化物（SnO是研究重點） 氮化物 其他新型負極材料（薄膜負極材料、納米負極材料）12、石墨類炭材科具有哪些嵌鋰特性1）嵌鋰容量高。結(jié)構(gòu)完整的石墨，其嵌鋰化合物可以達到LiC6，其鋰論容量為372mAh/g。2）嵌鋰電位低且平坦。3）容量受溶劑

32、的影響程度較大，與有機溶劑的相容能力差。除了與PC不相容外，與THF、DMSO、DME的相容能力差。原因是在這些溶劑體系中，不能在炭負極表面形成一層很好的保護層，導(dǎo)致溶劑插入石墨層間并可能在石墨結(jié)構(gòu)層內(nèi)還原，最終使石墨結(jié)構(gòu)層離。解決的方法是加入第二種、甚至第三種溶劑。13、對鋰離子電池電解液的要求 鋰離子電導(dǎo)率高。在一般穩(wěn)定范圍內(nèi)，電導(dǎo)率要達到3×10-32×10-2S/cm。 電化學(xué)窗口大。即電化學(xué)性能在較寬的范圍內(nèi)不發(fā)生分解反應(yīng)。 電解質(zhì)的可用液態(tài)范圍寬，在4070范圍內(nèi)均為液態(tài)。 熱性能穩(wěn)定，在較寬的范圍內(nèi)不發(fā)生分解反應(yīng)。 化學(xué)性能穩(wěn)定 安全低毒，環(huán)境污染小14、對鋰

33、離子電池電解質(zhì)鹽的要求 化學(xué)性能、電化學(xué)穩(wěn)定性好 溶解度大，保證電導(dǎo)率 熱穩(wěn)定性好15、鋰離子電池隔膜材料基本特性1. 電絕緣2. 電解質(zhì)離子有很好的透過性，電阻低3. 化學(xué)性質(zhì) 電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定4. 對電解質(zhì)潤濕性好5. 有一定的機械強度，厚度盡可能小16、聚合物鋰離子電池的優(yōu)缺點優(yōu)點：1. 超薄，電池能夠組裝進信用卡中-采用熱復(fù)合2. 外形靈活：制造商不用局限于標準外形，能夠經(jīng)濟地做成合適的大小。3. 質(zhì)量輕：采用聚合物電解質(zhì)的電池?zé)o需金屬殼來作為保護外包裝。4. 改進了安全：過充更穩(wěn)定，電解液泄漏的幾率更低。缺點：1. 和鋰離子電池相比能量密度和循環(huán)次數(shù)都有下降2. 制造工藝復(fù)雜，價格高3

34、. 沒有標準外形，大多數(shù)電池為高容量消費市場而制造17、目前已開發(fā)的聚合物電解質(zhì)主要有哪幾種聚環(huán)氧乙烯(PEO)基、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基、聚偏氟乙烯(PVDF)基、聚丙烯腈(PAN)基和聚氯乙烯(PVC)基等，并在此基礎(chǔ)上形成各種共聚物電解質(zhì)第十章：燃料電池1、燃料電池原理在酸性溶液中負極：H2-2e2H+ 正極： 1/2O2+2H+2e H2O 在堿性溶液中 負極：H2+2OH-2e2H2O 正極：1/2O2+ H2O+2e 2OH-無論采用酸性還是堿性電解液，氫氧燃料電池的總反應(yīng)可表示為： 2H2+O2-H2O+heat +electric energy2、燃料電池種類及其特點種

35、類：質(zhì)子交換膜PEMFC、堿性AFC 、磷酸PAFC 、熔融鹽MCFC、固體氧化物SOFC、直接甲醇DMFC特點：燃料電池和常規(guī)電池的比較：Fuel cell battery燃料電池和熱機的比較：沒有卡諾循環(huán)，效率高3、燃料電池的優(yōu)點優(yōu)點：1.能量轉(zhuǎn)化效率高 2.無污染，零排放 3.運行噪聲低，可靠性高4.構(gòu)造簡單，便于維護 5.燃料（氫氣）來源廣泛，可再生 6.燃料補充方便4、膜電極組件MEA的組成？（no answer）5、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)結(jié)構(gòu)與組件以全氟磺酸型固體聚合物為電解質(zhì)，以鉑或鉑合金作為正負極催化劑，采用氫氣或凈化重整氣為燃料，空氣或純氧器為氧化劑，陽極氫氣失電子

36、，陰極氧氣變成水6、質(zhì)子交換電解質(zhì)膜必要條件作用：傳導(dǎo)氫離子，隔絕電子必要條件：質(zhì)子導(dǎo)電率> 0.1 S/cm；薄膜成型能力及機械強度高；價廉；在強酸和燃料電池工作條件下穩(wěn)定；低氣體滲透；低甲醇滲透. (DMFC)；無污染和易回收利用.7、Nafion膜的特點v 結(jié)構(gòu)：全氟結(jié)構(gòu)，脂肪族v 性能穩(wěn)定；導(dǎo)電率高；無貴重元素；價格昂貴，制備工藝復(fù)雜，環(huán)保要求高8、燃料電池氣體擴散電極層材料碳紙 碳布.9、質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板材料有哪些石墨雙極板、金屬雙極板（壽命、腐蝕、延展性問題）10、對雙極板的要求是什么耐腐蝕(小于16 uA/cm2)；導(dǎo)電性能好(大于100 S/cm)；有一定的機械強

37、度；易加工；氣體不穿透；價廉；不易燃燒；易回收11、直接甲醇燃料(DMFC)電池的特點體積??；添加燃料方便；常溫下使用；儲運安全方便；有高的能量密度12、直接甲醇燃料電池存在的問題v 貴金屬催化劑中毒問題（中間產(chǎn)物CO對其有害） v 甲醇滲透問題，降低燃料利用效率v 安全問題. 甲醇有毒v 價格.13、固體氧化物燃料電池的優(yōu)點1. 使用全固體組件，不存在對漏液、腐蝕管理問題；2. 可以用天然氣作燃料，通過內(nèi)部或外部重整利用石化燃料，有利于環(huán)境保護；3. 不需要使用貴金屬催化劑，從而節(jié)約了貴金屬；4. 余熱溫度較高，可以直接利用；5. 可忽略正負極極化損失，極化損失集中在電解質(zhì)電阻上;6. 電解

38、質(zhì)的性能較穩(wěn)定，抗毒性較好；7. 連續(xù)供給燃料、氧化物，電池就可連續(xù)發(fā)電。超級電容器：1、超級電容器的特性比功率高；大電流快速充電特性好；電壓與容量的模塊化；使用溫度范圍寬，為40C70C；循環(huán)使用壽命長，可達10萬次；無污染，真正免維護；價格低；2、超級電容器與電池比較的優(yōu)缺點· 功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數(shù)十倍以上，適合大電流放電，（一枚4.7F電容能釋放瞬間電流18A以上）· 超長壽命，充放電大于50萬次，是Li-Ion電池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍，如果對超級電容每天充放電20次，連續(xù)使用可達68年· 可以大電流充電，充放電時間短，對充電電路要求簡單，無記憶效應(yīng)，免維護，可密封· 溫度范圍寬-40+70，一般電池是-2060· 充放電曲線的區(qū)別3、超級電容器的兩種儲能方式是什么基于贗電容的（化學(xué)）超級電容器：其儲能容量來自材料表面的電化學(xué)過程基于界面雙電層的（物理）超級電容器：其儲能容量來自靜電（物理）作用4、超級電容器材料主要有哪些&比較 5、用于超級電容器的炭材料有哪些活性炭；炭凝膠；玻態(tài)炭；碳納米管；碳化物衍生炭；納米門炭6、用于超級電容器的金屬氧化物有哪些MnO2、Ni