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第三章 电池 Batteries 3.1 化学电源基本概念 Q1基本术语 化学电源：电池 Batteries ，将氧化还原反应的化学能直接转变为电能的装置。 放电 discharge：化学电源对外电路供给能量的过程 充电 charge ：放电的反过程。 化学电源按其工作性质和储存方式可分四类： 一次电池或原电池（primary battery ）：不能重复使用 二次电池：可充电电池、蓄电池（secondary battery or rechargeable battery ） 储备电池 storage battery ： 燃料电池：fuel cell ：连续电池：是一种以电化学方法将燃料的化学能直接转化成电能的高效率，无污染的装置。按电解液的状态分： 湿电池wet cell ：有过剩的电解液，液体处于流动状态 干电池 dry cell ：向电解液中添加明胶或淀粉等物质将其糊状化。 Q2 化学电源的历史与发展 a 1800年意大利科学家伏打教授发明伏打电源。 b 1859年法国科学家普朗特研制成功铅酸蓄电池、化学电源的发展开始进入萌芽时期。 c 1868年法国勒克朗谢发明了以 为电解液的原电池。 d 1899年，瑞典人杨格纳发明了蓄电池。 进入20世纪以后，人们除不断对以上电池进行改进外，同时又研制成功了许多新型化学电源。 尤其是50年代以后 科学技术水平的进步 对化学电源的性能指出了越来越多和越来越高的要求， 人们生活水平的提高 促使化学电源不断向小型化，高能量、长寿命， 能源危机 无污染方向发展。 环境保护认识 如：e 60年代美国的航天技术崛起，其中成功使用的氢氧燃料电池激起了科学家的兴趣 70年代全球出现的能源危机又进一步推动了该类电池的发展。 f 80年代末，由储氢合金取代蓄电池的的镉负板而诞生的电池以及高能量、无污染、无记忆效应等优势引起关注，至今仍风靡全球。 g 90年代的日本索尼公司率先推出商品化锂离子电池，该技术又开始在世界范围内以惊人的速度向规模化和产业化的方向，甚至在某些应用领域已大有取代电池的趋势。 Q3 化学电源的主要性能指标 电动势和开路电压 a 电动势（electromotive force E）：理论电压 指没有电流流过外电路时电池正负两极之间的电极电势差，其值由 由于Gibbs 化学能的减小等于化学反应的最大有用功，故电池的电动势就是放电的极限电压。 b 开路电压：（open circuit Voltage ,OCV） 无负荷情况下的电池电压 只有可逆电池的开路电压才等于电池电动势，一般电池的开路电压总小于电池电压，只有可逆电池的电压才等于电池电动势。 工作电压和电池的内阻 工作电压：有电流流过时的端电压， 工作电压低于开路电势（同有电流流过电池时，会产生电化学极化，浓差极化和欧姆极化） 电池放电时电压术语： 额定电压：指电池工作时的标准电压，如碱性锌锰为1.50V 中点电压：电池放电期间的平均电压 截止电压：电池放电结束时的电压值 电池的内阻： E：电动势，V：工作电压，I：工作电流。 化学电源的内阻由欧姆内阻和极化内阻组成。 极化内阻 是指电池工作时由于电化学极化和浓差极化引起。 3．电流和反应速率 4．电池的容量及影响因素 电池容量（ capacity , C）：一定放电条件下，电池放电电压时反放出的电量，单位为库仑（C）或安时（A.h） 理论容量：假定电池的活性物质全部参加成流反应。 电池容量 实际容量：指电池在某实际条件下所放出的容量。 额定容量：电池在指定的放电条件下所应保证放出的最低容量。 理论 n：活性物质的摩尔数 Z：摩尔反应电子得失数 F：法拉第常数 h/moL 实际 活性物质本身的性能 电扳的制造工艺 电活性物质利用率＜100％ 电池的装配工艺 放电技术：低温：电流放电容量较少 放电电流，放电深度，放电形式 放电深度（depth of discharge、DOD）：指电池放电量占其额定容量的数。 放电形式：连续放电，间隙放电 放电曲线：放电时工作电压——放电时的关系曲线。 5．比能量和比功率：为便于比较不同类型，不同大小的电池 电池的能量：一定放电