第25讲 化学电源（word讲义）-【帮课堂】2022-2023学年高二化学同步精品讲义（人教2019选择性必修1）

微信公众号：杨 sir 化学 小杨老师 15521324728 第25讲 化学电源 知识导航 小杨老师 15521324728 侵权必究 知识精讲 小杨老师 15521324728 侵权必究 一、化学电源的分类与优劣判断 1. 分类：化学电源可以分为一次电池、二次电池和燃料电池等。 2. 优劣判断杨sir化学，侵权必究 （1）比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)/kg或(W·h)/L。 （2）比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W/kg或W/L。 （3）电池可储存时间的长短。 二、一次电池（干电池） 一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。 1. 普通锌锰干电池 常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。杨sir化学，侵权必究 总反应 Zn + 2MnO2 + 2 === Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑ 负极 Zn﹣2e- === Zn2+ 正极 2MnO2 + 2 + 2e- === 2MnO(OH) + 2NH3↑ 2. 碱性锌锰干电池 用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。杨sir化学，侵权必究 总反应 Zn + 2MnO2 + 2H2O == 2MnO(OH) + Zn(OH)2 负极 Zn + 2OH-﹣2e-==Zn(OH)2 正极 2MnO2 + 2H2O + 2e- ==2MnO(OH) + 2OH- 3. 纽扣式锌银电池 锌银扣式电池，以锌为负极,银的氧化物为正极,氢氧化钾（或钠）溶液为电解液的纽扣状微型原电池 总反应 Zn + Ag2O + H2O === Zn(OH)2 + 2Ag 负极 Zn + 2OH- - 2e- === Zn(OH)2 正极 Ag2O + 2e- + H2O === 2Ag + 2OH- 三、二次电池 有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使活性物质获得再生，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池，也叫充电电池或蓄电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅蓄电池。 1. 铅蓄电池杨sir化学，侵权必究 工作原理 Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O 放电 总反应 Pb + PbO2 + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O 负极 正极 充电 总反应 2PbSO4 + 2H2O === Pb + PbO2 +4H+ + 2 阴极 PbSO4＋2e－===Pb＋ 阳极 PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋ 2. 锂离子电池 锂离子电池正极材料多采用磷酸铁锂（LiFePO4，也称磷酸亚铁锂）或钻酸锂（LiCoO2）等，一般是具有可供锂离子嵌入或脱嵌（即可逆嵌脱）结构的化合物。负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。电解质溶液是锂离子的载体，是将锂盐溶解在一定的非水、非质子性的有机溶剂中制成的，其作用是在电池内部正、负极之间形成良好的离子导电通道。杨sir化学，侵权必究 在放电过程中，锂离子从负极脱出，嵌入到正极。在充电过程中，锂离子从正极材料晶格间脱离出来，嵌入到负极材料里。在充放电过程中，锂离子在正、负极间不断地进行可逆嵌脱。 以钻酸锂-石墨锂电池为例： 工作原理 Li1-xCoO2 + LixC6 LiCoO2 + 6C 放电 总反应 Li1-xCoO2 + LixC6 === LiCoO2 + 6C 负极 正极 充电 总反应 LiCoO2 + 6C === Li1-xCoO2 + LixC6 阴极 阳极 三、燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。 1．氢氧燃料电池杨sir化学，侵权必究 电解质 H2SO4溶液 KOH溶液 总反应 2H2 + O2 === 2H2O 负极 反应式 正极 反应式 2．甲烷燃料电池 甲烷