普通干电池普通干电池手机电池手机电池钮扣电池钮扣电池笔记本电脑笔记本电脑专用电池专用电池摄像机摄像机专用电池专用电池“神六神六”用用太阳能电池太阳能电池电池电池1780年，伽伐尼年，伽伐尼(Galvani,L.) 青蛙抽搐实验。青蛙抽搐实验。原电池的雏形原电池的雏形理论解释理论解释 ：生物电观点生物电观点 伏打对生物电观点的质疑伏打对生物电观点的质疑 （Volta,A.1745-1827） 1800年建立伏打电堆模型。年建立伏打电堆模型。 伏打电池是伏打电池是实用电池的开端。实用电池的开端。化学电池一次电池燃料电池二次电池活性物质消耗到一定程度就不能再用了。也叫干电池放电后可以再充电使活性物质获得再生。又称充电电池或蓄电池。连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的电池种类种类优点优点:能量转换效率高，供能稳定可靠。能量转换效率高，供能稳定可靠。可以制成各种形状和大小、不同容量可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。和电压的电池和电池组，使用方便。易维护，可在各种环境下工作。易维护，可在各种环境下工作。电池优劣的判断标准电池优劣的判断标准:符号符号(Ah/kg)，(Ah/L)指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比功率比功率 符号是符号是W/kg，W/L)电池的储存时间的长短电池的储存时间的长短比能量比能量指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小1 1、干电池、干电池( (普通锌锰电池）普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充墨周围填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉作电解质溶液，还和淀粉作电解质溶液，还填充填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正极放出的的黑色粉末吸收正极放出的H H2 2，防止产生极化，防止产生极化现象。电极总的反应式为：现象。电极总的反应式为：Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O请写出各电极的电极反应。请写出各电极的电极反应。一、一、 一次电池一次电池练：写出练：写出锌锰干电池锌锰干电池的电极反应和总化学反的电极反应和总化学反应方程式。应方程式。负极负极正极正极总反应总反应通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？化判断它已经不能正常供电了？_我们在我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4+2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O锌筒变软，电池表面变得不平整锌筒变软，电池表面变得不平整MnO2Zn+2MnOZn+2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4Cl = ZnClCl = ZnCl2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+H+H2 2O O一、一次一、一次电池池(干干电池池)2.碱性锌锰电池锌粉和KOH的混合物MnO2金属外壳负极是Zn：Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极是MnO2：2MnO2+ 2H2O+ 2e- = 2MnOOH +2OH-电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O= 2MnOOH+Zn(OH)2干电池干电池负极负极: Zn2e-Zn2 普通锌锰干电池：普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状）（糊状） 石墨石墨(nO2)(+） 正极正极: 2NH4+2e-2NH3H2 总电池反应方程式总电池反应方程式 ：2NH4ClZnZnCl22NH3H2 缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液 改进后碱性锌锰电池的优点：改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。 二氧化锰的用途二氧化锰的用途Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2一、一次一、一次电池池(干干电池池)3.锌银电池负极是Zn：Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极是Ag2O：Ag2O +H2O + 2e- = 2Ag +2OH-电池总反应：Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2教材上的写法Zn+2OH- - 2e- = ZnO+H2OAg2O +H2O + 2e- = 2Ag +2OH-Zn+Ag2O=2Ag+ZnO3 3、锂电池、锂电池锂电池：锂电池：（- -）LiLi（S S） LiILiI（晶片）（晶片） I I2 2(+(+） 锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2) )：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S负极：负极： ；正极：；正极： 。用途：质轻、高能用途：质轻、高能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高稳定电压、工、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。8Li-8e8Li-8e- -=8Li=8Li+ +3SOCl3SOCl2 2+8e+8e- -=6Cl=6Cl- -+SO+SO3 32-2-+2S+2S铅蓄电池、铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池1.铅蓄电池铅蓄电池1)正负极材料正负极材料正极：正极：PbO2负极：负极：Pb2)工作机制工作机制电解质：电解质：H2SO4溶液溶液铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程分为放电和充电两个过程二、二次电池二、二次电池放电过程总反应：放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2OPb(s)+SO42-2e-=PbSO4(s)正极：正极：PbO2(s)+4H+SO42-+2e-=PbSO4(s)+2H2O氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极：负极：放电过程放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程逆过程Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO42PbSO4(s)+2H2O(l)充电过程充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-还原反应还原反应阴极：阴极：阳极：阳极：PbSO4(s)+2H2O-2e-=PbO2(s)+4H+SO42-氧化反应氧化反应接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极充电过程总反应：充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：放电放电充电充电3)优缺点简析优缺点简析缺点：缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境比能量低、笨重、废弃电池污染环境优点：优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉价格低廉其它二次电池其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池离子蓄电池2 2、银锌蓄电池、银锌蓄电池 正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液金，电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电1970-1975, 1970-1975, 1970-1975, 1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 1975-1983, 1975-1983, 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,1979-1987,1979-1987,1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 1998-1992, 1998-1992, 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。银银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放电放电充电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD电极反应：电极反应：负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-3 3、镉镍电池、镉镍电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2放放电电充电充电负极材料：负极材料：CdCd；正极材料：正极材料：涂有涂有NiONiO2 2，电解质：电解质：KOHKOH溶液。溶液。反应式如下：反应式如下：写出电极反应式。写出电极反应式。 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。 镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A.Cd（A）B.NiO(OH)D.Ni(OH)2C.Cd(OH)2电极反应：电极反应：负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-二、二次二、二次电池池(充充电电池、蓄池、蓄电池池)3.锂电池 锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生。 由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。 随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。 二、二次二、二次电池池(充充电电池、蓄池、蓄电池池)4.锂电池锂电池也叫锂离子电池锂离子电池目前由液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中，液态锂离子电池是指 Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。锂离子离子电池池发展展简史史 锂电池和池和锂离子离子电池是池是20世世纪开开发成功的新型高能成功的新型高能电池。池。这种种电池的池的负极是金属极是金属锂，正极用，正极用MnO2，SOCl2，(CFx)n等。等。70年代年代进入入实用化。因用化。因其具有能量高、其具有能量高、电池池电压高、工作温度范高、工作温度范围宽、贮存寿命存寿命长等等优点，已广泛点，已广泛应用于用于军事和民用小型事和民用小型电器中，如移器中，如移动电话、便携式、便携式计算机、算机、摄像机、照相像机、照相机等、部分代替了机等、部分代替了传统电池。池。 大有发展前景的燃料电池大有发展前景的燃料电池 燃料电池燃料电池是利用是利用氢气、天然气、甲醇氢气、天然气、甲醇等燃等燃料与料与氧气或空气氧气或空气进行电化学反应时释放出来的进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃燃料电池的能量转化率可达近料电池的能量转化率可达近80%80%，约为火力发，约为火力发电的电的2 2倍倍。这是因为火力发电中放出的废热太。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的多。燃料电池的噪声噪声及硫氧化物、氮氧化物等及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零废气污染都接近零；燃料电池发明于燃料电池发明于1919世纪世纪3030年代年代末，经反复试验、改进，到末，经反复试验、改进，到2020世纪世纪6060年代才开始进入年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下：大致情况如下： ( (三三) )燃料电池燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池新型燃料电池新型燃料电池燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池三、燃料三、燃料电池池以磷酸为电解质溶液时：负极：2H2 4e- = 4H+正极：O2+ 4H+ +4e- =2H2O总反应：2H2 +O2 =2H2O三、燃料三、燃料电池池以KOH为电解质溶液时：负极：2H2 +4OH- 4e- = 2H2O正极：O2+ 2H2O +4e- =4OH-总反应：2H2 +O2 =2H2O燃燃 料料 电电 池池介质电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性负极正极中性负极 正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH-4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-固体燃料电池固体燃料电池介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2-4e-+2O2=2H2OO2+4e-=2O22H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O将铂丝插入将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为通入甲烷的一极为_，这一极的电极反应，这一极的电极反应为为_；通入氧气的一极；通入氧气的一极为为_，电极反应为，电极反应为_，总，总反应为反应为_。负极负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极正极O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应电极反应式电极反应式书写书写应注意以下几点：应注意以下几点：1 1电极反应一般写成离子反应。电极反应一般写成离子反应。2 2正极反应正极反应 + + 负极反应负极反应 = = 总反应式总反应式3 3氧化产物、还原产物的确定与电解质溶液氧化产物、还原产物的确定与电解质溶液有关。例如：在有关。例如：在碱性溶液中，碱性溶液中，COCO2 2以以CO32形式存在）形式存在）. .电极反应式书写电极反应式书写步骤：步骤：1.1.找物质，标得失；找物质，标得失；2.2.选离子，平电荷；选离子，平电荷；3.3.配个数，巧用水配个数，巧用水1 1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：仅有一个电极材料参与反应的原电池：负极：负极：M-xe=MM-xe=Mx+x+正极：析氢或正极：析氢或吸氧吸氧或析出不活泼金属或析出不活泼金属2 2、两个电极均参与反应的原电池、两个电极均参与反应的原电池 （如蓄电池，纽扣电池）（如蓄电池，纽扣电池）电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电子得失均由两电极本身发生电子得失均由两电极本身发生电极反应需考虑电解质溶液的参与电极反应需考虑电解质溶液的参与小结小结3 3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）两电极材料均为惰性电极两电极材料均为惰性电极负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得 电子电子电极反应考虑电解质溶液电极反应考虑电解质溶液1 1、在含有、在含有H H2 2S S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了气体的空气中，银器表面易变黑（生成了AgAg2 2S S），为了除去银器表面），为了除去银器表面AgAg2 2S S，可采用如下方法：在一，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程请用电极反应式和离子方程式表示上述过程巩固练习Al-3e-=Al3+Ag2S+2e-=2Ag+S2-2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S 3.3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为电池，某种锂电池的总反应为Li + MnOLi + MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2, ,下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A A、 LiLi是正极，电极反应为是正极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ +B B、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li e e- - = Li= Li+ +C C、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnOMnO2 2 + e+ e- - = MnO= MnO2 2 D D、 LiLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li Li 2e2e- - = Li= Li2+2+B4 4、19911991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2020到到5050倍。运倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。极反应。负极负极 正极正极4Al-12e=4Al3+3O2+6H2O+12e=12OH-不活泼金属或碳不活泼金属或碳Cu5 5已知：已知：Cu+2FeClCu+2FeCl3 3=2FeCl=2FeCl2 2+CuCl+CuCl2 2利用这一反应，试利用这一反应，试设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解质溶液，然后填空：质溶液，然后填空：正极正极 ，电极反应，电极反应 负极负极 ，电极反应，电极反应2Fe3+2e=2Fe2+Cu-2e=Cu2+