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一、化学电源的基本概念 1. 化学电源的组成和工作原理 组成：电极、电解质、隔膜、外壳。 工作原理：化学电源就是一个能量转换的装置。放电时，电池是将化学能转变为电能，充电时则是将电能转换成化学能贮存起来。以丹尼尔电池为例讨论化学电源的工作原理： 丹尼尔电池：（－）Zn│ZnSO4│|CuSO4│Cu(+) 负极： Zn－2e→ Zn2＋ 氧化 Cu2＋＋2e→Cu 还原 电池反应：Zn＋Cu2＋→Zn2＋＋Cu 成流反应 2. 化学电源的基本组成部分及其作用 电极：在电池充放电过程中参与电极反应，是直接决定电池容量和电化学性能。 电解质：电池的主要组成之一，在电池内部担负着传递正负极之间电荷的作用。 隔膜：将电池正负极隔开防止两极直接接触而短路。 外壳：电池的容器。 3. 化学电源的主要性能指标 （1）电池的开路电压与电动势： 电动势E：电池两极断路时，处于热力学平衡状态下，两极的平衡电位之差。 开路电压U：电池断路时，两极的稳定电位之差。 电动势E是可逆电极，可逆电池，可逆过程；开路电压U是可逆电极，不可逆过程。 电动势E与开路电压U二者关系：可逆电池U=E；不可逆电池：U＜E。 工作电压V：电池工作时两端的电压即电池中有电流通过时的端电压，随输出电流的大小、放电深度、温度等变化而变化。 开路电压U和工作电压V之间的关系：有电流通过时，会产生电化学极化、浓差极化、欧姆极化等，故V＜U （2）电池的容量C：电池在一定的放电制度下，所放出的电量C，单位为库仑（C）或安培.小时（A·h)。 电池的比容量：单位质量或单位体积电池所给出的容量，称为重量比容量Cm’或体积比容量CV’ 放电时率t：用放电时间的长短来表示放电速率，即在规定的放电时间内，电池放出全部的额定容量，以一定的放电电流I放放完额定容量C额所需小时数。 放电倍率χ： 放电电流为电池额定容量的倍数。 （3）化学电源的自放电及其影响因素 自放电：一次电池或充电后的二次电池在贮存一段时间后，容量发生自动降低的现象，称为电池的自放电。对于蓄电池，又叫充电保持能力。 电池存在的自放电，将直接影响到电池的储存性能，电池自放电越小，电池的储存性能越好。 4. 一个化学电源必备条件：①化学反应中的两个过程必须分隔在两个区域进行；②物质在发生氧化还原反应时，电子必须经过外电路。 5. 电池和电池容量的计算： 理论容量C0: 实际容量C: 6. 电池自放电大小计算 自放电前电池容量减去自放电后电池容量。 二、锌—二氧化锰电池 1. 锌—二氧化锰电池中二氧化锰（正极）的反应机理： MnO2电极的电化学行为：质子－电子机理 MnO2阴极还原的初级过程：MnOOH的生成（水锰石） 反应：MnO2 ＋ H＋ ＋ e → MnOOH MnO2阴极还原的次级过程：MnOOH的转移 ①歧化反应： 2MnOOH＋2H＋→MnO2＋Mn2＋＋2H2O ②固相质子扩散 2. 锌—二氧化锰电池中锌负极的自放电原因：①氢离子的阴极还原引起锌的自放电（析氢腐蚀）；②氧的阴极还原引起锌电极的自放电；③电解液中的杂质引起的锌电极的自放电，引起锌电极自放电的主要原因是氢的阴极析出所引起的锌的腐蚀，即析氢腐蚀。 降低自放电的措施：①加添加剂—在金属锌中加入添加剂或在电解液中加入缓蚀剂。②保证原材料的质量达到要求。③对电液进行净化。④贮存电池的温度低于25℃。⑤电池要严格密封。 3. 中性锌锰电池：正极：天然MnO2或电解MnO2 负极： 锌筒 电解质溶液：NH4Cl(ZnCl2)型或ZnCl2 (NH4Cl)型 隔膜：浆层纸 外壳：锌筒负极 特点：容量增大，电池内阻减小，放电电流增大 碱性锌锰电池：正极：电解MnO2（EMD） 负极：汞齐化锌粉（多孔锌电极，汞的添加量为锌粉的6%~10%（质量百分数）目的：提高析氢过电位，减少锌负极腐蚀） 电解质溶液：KOH溶液 隔膜：隔膜纸 外壳：镀铝钢外套 特点：放电性能好，容量高，可大电流连放，放电曲线平稳 低温性能好3.储存性能好4.防漏液性能好 4. 锌锰电池为什么只适合小电流放电? 高电流密度下，锌负极会发生钝化：Zn2＋＋4OH－→ZnO2 2- ＋2H2O ＋ 2e－ ZnO2 2-转变成Zn(OH)2↓，阻止电极反应继续进行 三、铅酸电池 1. 简述铅酸电池的工作原理： 2. 简述铅酸电池正极板栅的腐蚀和变形现象： 正极板栅腐蚀的原因：正极板栅中的Pb和其他成分如Sb处于热力学不稳定状态，在充电时可发生阳极溶解导致板栅的腐,从而破坏了极板栅与活性物质的接触。 正极板栅的变形现象：①正极板栅的长大是