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1、化学电源基础1将化学反应产生的能量直接直接转变为电能的装置叫做化学电源（电池）Electrochemical power source, battery, cell手电筒中用的干电池和汽车蓄电池是两种在外形上和使用上都不相同的电池，可是它们都靠各自内部的化学变化向外提供电能，所以我们称它为化学电源。研究化学电源工作原理和制造技术的一门学科称为化学电源工艺学化学电源工艺学。化学电源电池2生活中的电池锌锰电池（Zn-MnO2）镉镍电池（Cd-NiOOH）铅酸电池（Pb-acid）金属氢化物-镍电池(MH-NiOOH)氢镍电池（H2-NiOOH）锌镍电池（Zn-NiOOH）锌氧化银电池锂电池锂离子电
2、池金属-空气电池燃料电池 Fuel Cell3其他电池Zn(Cd)-HgO电池：聚合物电池钠硫电池：1.782.08V。比能量高，300，电力调峰热电池：储存寿命长、激活时间短，400600oC锌溴电池液流电池：大规模储能其他新型电池4化学电源特点1. 既能释放能量，又能贮存能量 能量贮存器能量贮存器，能量转换器能量转换器2. 能量转换效率高，无噪音 21世纪全新的高效、节能、环境友好的发电方式之一3. 电流、电压、容量和几何尺寸可调 扣式电池几个毫安时，潜艇电池288块大型铅酸电池，每只8000安时，重1吨。微型电池可制作在电路板上54. 便于携带，使用简便太阳能电池对使用环境也有要求：光线
3、5. 能经受各种环境的考验(如冲击、震动、旋转)。导弹发射，车辆振动，耐高加速度、耐振动、耐旋转，真空环境中也可工作6. 工作温度范围宽 -40607. 维护方便6电池应用应用于国民经济的各个部门海：潜艇、航标、鱼雷、轮船。陆：电信、电站、车辆起动与照明、家用电器、玩具、应急灯、收录音机、计算器、手机、UPS、新能源储能。空：飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、制导武器、智能武器地下：矿灯、地下应急设施71 化学电源发展历史化学电源发展历史巴格达电池（2000年前）1936年巴格达考古发现向陶瓶内倒入一些酸或碱水，便可以发电，推测为电池在巴格达近郊，继发现古电池之后，还陆续发现许多电镀物品8
4、1786年 伽伐尼现象“动物电”17371798意大利医生和动物学家9伏打序列与伏打电堆意大利著名物理学家, 174518271793年，提出“金属电”两种金属1796年，第一类导体与第二类导体1797年，根据各种金属接触的实验结果，伏打列出了“锌铅锡铁铜银金”的次序，这就是著名的伏打序列。其中两种金属相接触时，位于序列前面的都带负电、后面的带正电。1800年，伏打电堆10伏打电堆的促进了电学的发展：欧姆定律，电磁学，电动机，发电机1800年，利用电池电解水实验：氢气和氧气1834年， 法拉第电解定律：电与化学反应的定量关系1836年， 丹尼尔电池第一种实用性电池第一种实用性电池11200多年
5、中，化学电源的重要进展1859年法国科学家Plante发明了铅酸蓄电池(这是世界上第一个可充电池)1868年法国科学家勒克朗谢(Leclanche)研制成功锌锰干电池。1889年瑞典的Junghet(雍格纳)：镉镍蓄电池1901年美国爱迪生：Fe-Ni蓄电池。12发电机的出现使得电池的发展受到抑制， 20世纪四十年代以后，化学电源工业得到迅速发展。40年代，中性锌-空气电池、锌-银电池(法国安德烈)、锌-汞(美国茹滨)50年代：碱性锌锰电池60年代：燃料电池 阿波罗飞船70年代：各种锂电池80年代：氢镍蓄电池90年代：锂离子电池二十一世纪：新型绿色环保电池(金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池、无
6、汞碱性锌锰电池和可充碱锰电池、燃料电池、聚合物锂电池或锂离子蓄电池。13电池发展的推动力量：电池发展的推动力量：1）电池的发展和军事工业的发展密不可分u航天技术：Ni-Cd，Ni-H，燃料电池u卫星火箭：锌银电池，航天部有两个厂：贵州，上海u潜艇：铅酸电池，481，德国212潜艇：燃料电池u地雷：感应式地雷，贮存寿命长u单兵系统2）20世纪90年代的发展主要是电子通讯工业的推动：手机、通讯基站、MP3、MP4等3）电动汽车与新能源储能对电池是一个巨大的推动。EV，HEV，863节能与新能源汽车重大专项，十城千辆工程，财政补贴144）新材料的发展也促进了电池的发展：MH，LiC6、SOFC中的高
7、温密封材料等5）资源6）环境用户对化学电源的要求：高比能量，高可靠性，长寿命，无污染15酸性电解液电池 acid battery碱性电解液电池 alkaline battery中性电解液电池neutral battery有机电解质溶液电池organic electrolyte battery固体电解质电池solid electrolyte battery熔融盐电解质电池melton electrolyte battery聚合物电解质电池polymer electrolyte battery2 电池的分类（电解液类型）16电池的分类（电池形状）圆柱式电池 cylindrical/ round b
8、attery扣式电池 button/coin battery方形电池 prismatic battery纸式电池 paper battery微电池 microbattery 微电池与微芯片、微电子机械系统集成设计。纸纸电电池池17223 化学电源的工作原理 化学电源是化学能直接转换成电能的装置。化学电源是化学能直接转换成电能的装置。2223双电层双电层负极正极化学电源内部的电势变化dischargeCharge2324化学电源要实现将化学能直接转化为电能必须具备的条件:(1)化学反应必须是氧化还原反应，而且氧化和还原过程必须分隔在两个空间进行(2)氧化还原反应发生时电子必须经过外线路腐蚀腐蚀2
9、425几个概念：成流反应：Current Producing Reaction电池工作时，电极上发生的产生电能的电化学反应活性物质：Active Material / Mass电极上能够参加电化学反应、释放电能的物质2526几个概念：正极：Positive Electrode负极：Negative Electrode阴极：Cathode阳极：Anode电池电极 放电充电正极阴极阳极负极阳极阴极26274 电池的组成2728电池的组成正极负极隔 膜电解液（电解质） 外壳电极离子导体，传递正负极间电荷防止正负极活性物质接触造成内部短路，对离子运动阻力小，电子绝缘体组成：2829（1）电极）电极 （
10、electrode)电池的核心电池的核心 电电极极中中参参加加成成流流反应、产生电能的物质。反应、产生电能的物质。 传传导导电电子子，使使电电流流分分布布均均匀匀；支支撑撑活活性性物物质。质。活性物质：活性物质：导电骨架导电骨架:2930活性物质活性物质 (active material / mass)对活性物质的要求对活性物质的要求:电化学活性高；电化学活性高；G0，i0大组成电池电动势高：组成电池电动势高： 正极活性物质电势尽可能正正极活性物质电势尽可能正 负极活性物质电势尽可能负负极活性物质电势尽可能负质量比容量和体积比容量大质量比容量和体积比容量大 电化当量，密度电化当量，密度在电解液
11、中化学稳定性好在电解液中化学稳定性好电子导电性好电子导电性好资源丰富，价格便宜资源丰富，价格便宜环境友好环境友好3031常用活性物质常用活性物质活性物质存在形式：活性物质存在形式：一般为固体（一般为固体（Zn、PbO2等），也有气体（等），也有气体（H2、O2）、液体）、液体（SO2）或浆料（）或浆料（ZnO）常用活性物质种类：常用活性物质种类：正极活性物质：正极活性物质： 一般为电极电势较高的金属氧化物、氯化物、氟化物、硫化物一般为电极电势较高的金属氧化物、氯化物、氟化物、硫化物等。等。 如：如：MnO2, PbO2, O2, AgO, NiOOH负极活性物质：负极活性物质：一般为电位较低的
12、金属如：一般为电位较低的金属如：Zn, Pb, H2, Li, Cd3132集流体集流体/导电骨架导电骨架 current collector /conducting matrix对导电骨架的要求对导电骨架的要求:导电性好导电性好机械强度高机械强度高加工性好加工性好化学稳定性和电化学稳定性好化学稳定性和电化学稳定性好成本、资源、环保成本、资源、环保常用导电骨架材料：Pb、Ni、钢、Al、Cu、Ag3233（2）电解质）电解质 (electrolyte)电解质的作用电解质的作用：正负极间传递电荷，溶液导电；正负极间传递电荷，溶液导电；正极：正极：2NiOOH+2H2NiOOH+2H2 2O+2e
13、O+2e- -Ni(OH)Ni(OH)2 2+2OH+2OH- -负极：负极：Cd+2OHCd+2OH- -Cd(OH)Cd(OH)2 2+2e+2e- -参加电极反应。参加电极反应。正极：正极：PbOPbO2 2+3H+3H+ +HSO+HSO4 4- -+2e+2e- -PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O O负极：负极：Pb+HSOPb+HSO4 4- -PbSOPbSO4 4+ +H H+ +2e+2e- -反应需要大量电解液离子导电,可减少用量3334电解质的要求电解质的要求：电导率高，溶液欧姆压降小；（对固体电解质，电导率高，溶液欧姆压降小；（对固体电解质，离子导电性好，电子
14、绝缘；）离子导电性好，电子绝缘；）化学性质稳定，不与活性物质发生反应；化学性质稳定，不与活性物质发生反应；电化学稳定窗口范围宽；电化学稳定窗口范围宽；沸点高、冰点低，使用温度范围宽。沸点高、冰点低，使用温度范围宽。无毒无污染、成本无毒无污染、成本3435电解质分类电解质分类按形态可分为按形态可分为液态、固态、胶态电解质液态、固态、胶态电解质。液体电解质可分为液体电解质可分为水溶液水溶液和和非水溶液非水溶液。液体电解质：液体电解质：溶质和溶剂溶质和溶剂。溶质作用为无机盐，在溶剂中电离出阴阳离子溶质作用为无机盐，在溶剂中电离出阴阳离子在正负极之间起传递电荷的作用。在正负极之间起传递电荷的作用。溶剂
15、起到使溶质电离的作用溶剂起到使溶质电离的作用。3536（3）隔离物）隔离物 (separator)：隔膜、隔板：隔膜、隔板形状形状：薄膜、板材、棒材等薄膜、板材、棒材等作用作用：防止电池正负极接触，内部短路，同时吸蓄电解液。防止电池正负极接触，内部短路，同时吸蓄电解液。要求要求：孔径、孔隙率，孔隙的均匀分布孔径、孔隙率，孔隙的均匀分布电解质离子运动阻力小；电解质离子运动阻力小； 电子的良好绝缘体；电子的良好绝缘体；良好的机械强度和抗弯曲能力：良好的机械强度和抗弯曲能力：抗拉、阻止电极上脱落的活性抗拉、阻止电极上脱落的活性物质微粒；阻止枝晶的生长穿透；物质微粒；阻止枝晶的生长穿透；化学稳定性好：
16、耐电解液腐蚀，耐氧化、耐还原化学稳定性好：耐电解液腐蚀，耐氧化、耐还原胀缩率胀缩率资源、成本、环保资源、成本、环保3637化学电源用隔膜化学电源用隔膜3738（4）外壳）外壳 (case / can / container)外壳：外壳：电池的容器。电池的容器。外壳的要求：外壳的要求：机械强度高机械强度高耐振动耐振动耐冲击耐冲击耐腐蚀耐腐蚀耐温差耐温差l只有锌只有锌-锰干电池是锌电极兼作外壳。锰干电池是锌电极兼作外壳。38395 化学电源的电性能化学电源的电性能 5.1电池的池的电动势 electromotive force电池在开路条件下，正、负两极间的平衡电极电位之差a A + b B =
17、e E + f Fl不同体系电池具有不同的特征值不同体系电池具有不同的特征值l电电池池的的电电动动势势只只和和参参与与化化学学反反应应的的物物质质本本性性、电电池池的的反反应应条条件件(即即温温度度)及及反反应应物物与与产产物物的的活活度度有有关关，而而与与电电池池的的几几何何结结构构、尺尺寸大小无关。寸大小无关。G=-nFEEquilibrium Electrode Potential3940吉布斯-亥姆霍兹方程式：电池电动势 与反应焓变的关系：结合G=H-TS ， G=-nFE，可以得到电动势温度系数： mV/ 等温条件下，可逆反应的热效应为：温度系数：铅酸电池+0.3 mV/ ，镉镍电池
18、-0.5 mV/ 40415.2 电池的开路电压 open circuit voltage电池的开路电压是两极间所联接的外线路处于开路时，两极间的电极电势之差 如果电池的正、负极都处于热力学平衡状态，那么开路电压就应等于电动势开路电压总小于电动势, 锌-空气电池的电动势1.646V，实际的开路电压为1.4 1.5 V开路电压与电动势区别： 平衡电极电势与外界没有电子交换；电极上氧化还应和还原反应是可逆的，反应速率相等41425.3标称电压标称电压nominal voltage用以表示或识别一种电池或一个电化学体系的适当的电压近似值。电池的特征值, 也叫额定电压424343445.4电池的内阻池
19、的内阻(internal resistance)电池的内阻电池的内阻R内内又称全内阻，是指电流流又称全内阻，是指电流流过电池时所受到的阻力过电池时所受到的阻力 欧姆内阻欧姆内阻(ohmic resistance)(ohmic resistance) 极化电阻极化电阻(polarization resistance)(polarization resistance)R内=R+Rf4445电池欧姆内阻池欧姆内阻(ohmic resistanceohmic resistance)欧欧姆姆电电阻阻包包括括电电极极本本身身的的电电阻阻，电电解解质质溶溶液液的的电电阻和隔膜电阻阻和隔膜电阻( (离子通过隔
20、膜微孔时受到的阻力离子通过隔膜微孔时受到的阻力) )欧欧姆姆电电阻阻造造成成的的电电压压损损失失与与通通过过电电池池的的电电流流强强度度成正比，符合欧姆定律的关系成正比，符合欧姆定律的关系45欧姆内阻的影响因素：欧姆内阻的影响因素：物质特性物质特性: :颗粒大小、形状、晶型颗粒大小、形状、晶型 电极物料组成电极物料组成：导电剂、添加剂、粘接剂：导电剂、添加剂、粘接剂电极结构电极结构：尺寸、基体、活性物质与电极结合：尺寸、基体、活性物质与电极结合电解液电解液：种类、浓度：种类、浓度隔膜隔膜：种类、孔率、孔径：种类、孔率、孔径电池结构电池结构：卷绕、叠片，正负极间距离、电池尺寸：卷绕、叠片，正负极
21、间距离、电池尺寸制造工艺制造工艺：荷电状态荷电状态：温度温度：464647极化电阻：polarization resistance电化学反应中电极极化所相当的电阻，电化学反应中电极极化所相当的电阻，包括电化学极化和浓差极化所引起的电阻。一个电极的极化电阻随通过该电极的电流密度的增加而增加，并不遵守欧姆定律。极化内阻不是常数，既随放电时间的变化而变化，也随放电制度的变化而变化。在同样电流密度下，不同电极的极化值可以有很大的差别，这取决于电极的特性、电极结构，而且与温度，电解液温度、电极结构等多种因素有关。4748电池内阻的测量方法电池内阻的测量方法锌锰电池内阻表示方法：锌锰电池内阻表示方法： 短
22、路电流法短路电流法short circuit currentshort circuit current国家标准中规定的电池内阻测量方法国家标准中规定的电池内阻测量方法1.1.交交流流法法：对电池施加频率为1.0kHZ0.1kHz的交流电流Ia时间1s5s，测量此时间内的交流电压Ua，则Rac=Ua/Ia2.2.直直流流法法：电电池池以以电电流流I I1 1恒恒流流放放电电，测测量量放放电电至至10s10s末末时时的的负负载载电电压压U U1 1。然然后后立立即即将将放放电电电电流流增增加加电电流流I I2 2，测测量量和和记记录录放放电电至至3s3s末末时时的的负载电压负载电压U U2 2。电
23、池的直流内阻。电池的直流内阻RdcRdc按下式计算：按下式计算：R Rdcdc=(U=(U1 1-U-U2 2)/(I)/(I2 2-I-I1 1) )欧欧姆姆内内阻阻测测量量常常用用交交流流法法：交交流流阻阻抗抗方方法法、方方波波电电流流方方法法48495.5 电池的工作池的工作电压 (working/operating/on-load/discharge voltage)电电池池的的工工作作电电压压又又称称负负载载电电压压、放放电电电电压压。是是指指有有电电流流过外电路时，电池两极之间的电势差流流过外电路时，电池两极之间的电势差。V = E - IR内= E (R+Rf) 放电电压随时间变
24、化： 放电曲线discharge curve4950放电制度：（1）放电方式）放电方式恒电阻放电恒电阻放电 (constant load/resistance)恒电流放电恒电流放电 (constant current)恒功率放电恒功率放电 (constant power)50*51（2）放电电流放电率，放电速率放电电流：A时率(Hourly Rate)：t以一定的放电电流，放完额定容量所需的小时(t) ，t=C/I是以放电时间的长短，来表示电池放电速度。 放电时率越大，放电电流越小倍率(C rate)：x指电池放电电流的数值为额定容量数值的倍数。 xC放电倍率越大，放电电流越大时率与倍率关系：
25、x=1/t如果电池容量为3Ah，实际放电电流为6A，则用时率形式和用倍率形式如何表示？5152不同放电体系，放电性能有很大差别,高倍率电池Zn/AgO,低倍率电池锌锰干电池同一电池体系，不同电极和电池结构，适用不同倍率区分原则：低倍率放电：I0.5C中倍率放电:0.5CI3.5C高倍率放电:3.5CI7C量纲性错误量纲性错误C是容量，单位是容量，单位Ah I 是电流，单位是电流，单位A It=C/1 I=nIt5253电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压称为终止电压。规定值：考虑电池充分利用，考虑用电设备需求，并且根据放电温度、放电电流而变化(3)终止电压end-of-discharge v
26、oltage; final voltage; cut-off voltage; end-point voltage5354（4）放电温度温度越低，工作电压下降越快，原因：温度越低，离子运动速度越慢，欧姆电阻增加，同时温度降低，电化学极化和浓差极化也将增大，所以放电曲线下降变化较快54555.6电池的容量池的容量capacity与比容量与比容量specific capacity 电池的容量是指在一定的放电条件下可以从电池的容量是指在一定的放电条件下可以从电池获得的电量电池获得的电量, 单位常用安培小时单位常用安培小时(Ah)表示。表示。必须指明放电制度：必须指明放电制度：电流电流、终止电压、温度
27、、终止电压、温度1A1Ah=1000mAh=1000mAh=3600Ah=3600As=3600s=3600库仑库仑 理论容量理论容量 实际容量实际容量 额定容量额定容量5556理论容量理论容量(C0)：theoretical capacity5657电化当量电化当量 electrochemical equivalent电极的理论容量与活性物质质量和电化当量有关。电极的理论容量与活性物质质量和电化当量有关。理论容量的大小与活性物质的质量成正比，与该物质的电化当量成反比。常用电池物质的电化当量：常用电池物质的电化当量：Pb3.87，Li0.259, Cd2.10, Zn1.22，PbO24.45
28、, MnO23.22, NiOOH3.42, K = ( g/Ah ) 每放出每放出1 Ah 电量所需要的活性物质质量电量所需要的活性物质质量5758实际容量实际容量(C实实) Measured capacity电池的实际容量是指在电池的实际容量是指在一定放电制度一定放电制度下，电池实际下，电池实际输出的电量输出的电量 恒电流放电时恒电流放电时 C实实 = I t 恒电阻放电时恒电阻放电时=C实实 = 恒功率放电时恒功率放电时5859活性物质的利用率活性物质的利用率 utilization (ratio/rate/percent)利用率的计算方法利用率的计算方法m 活性物质的实际质量活性物质的
29、实际质量,gm0按按电电池池的的实实际际容容量量根根据据法法拉拉第第定定律律计算出的物质量计算出的物质量,gC实实 活性物质的实际容量活性物质的实际容量,mAh/gC0 按按电电池池的的实实际际容容量量根根据据法法拉拉第第定定律律计算出的容量计算出的容量,mAh/g5960活性物质利用率的影响因素物质形态物质形态: :颗粒大小、形状、晶型颗粒大小、形状、晶型 电极物料组成电极物料组成：导电剂、添加剂、粘接剂：导电剂、添加剂、粘接剂电极结构电极结构：尺寸、基体、活性物质与电极结合，孔隙：尺寸、基体、活性物质与电极结合，孔隙电池结构电池结构：卷绕、叠片，极间距、电池尺寸：卷绕、叠片，极间距、电池尺
30、寸电解液电解液：种类、浓度、数量：种类、浓度、数量隔膜隔膜：种类、孔率、孔径：种类、孔率、孔径制造工艺制造工艺：放电制度放电制度：电流、终止电压、温度：电流、终止电压、温度6061额定容量额定容量(C额额) rated capacity国家标准或行业标准规定，设计和制造电池时，保证电池在一定的放电条件下(温度、放电制度)应该放出的最低容量。C理C实C额容量控制电极三个容量值之间的关系？如果电池正极容量3Ah，负极容量3.3Ah，电池容量是多少？6162比容量比容量specific capacityspecific capacity单位质量或单位体积电池所给出的容量称为质单位质量或单位体积电池所
31、给出的容量称为质量比容量或体积比容量量比容量或体积比容量用于比较不同电池用于比较不同电池质量比容量：质量比容量：Cm=C/m (Ah/Kg)Specific capacity by weight / massGravimetric capacity体积比容量：体积比容量：Cv=C/V (Ah/L)Specific capacity by volumeVolumetric capacityCapacity density62635.7电池的能量池的能量energy 与比能量与比能量specific energy能能量量是是指指电电池池在在一一定定的的放放电电制制度度下下，对对外外做做功功所所输输
32、出的出的( (电电) )能量，通常用能量，通常用W W表示，其单位为表示，其单位为WhWh理理论论能能量量：假假设设电电池池在在放放电电过过程程中中始始终终处处于于平平衡衡状状态态，其其放放电电电电压压始始终终保保持持其其电电动动势势的的数数值值。电电池池活活性性物物质质的的利利用用率率为为100 ，则则此此时时电电池池应应该该给给出出的的能能量为理论能量量为理论能量W0 W0 = C0E 可逆电池在恒温恒压下所作的最大有用功。可逆电池在恒温恒压下所作的最大有用功。 W0 = -G = -nFE = C0E 6364实际能量实际能量(W)电池在一定的放电条件下所实际给出的电能量电池在一定的放电
33、条件下所实际给出的电能量在数值上它等于在数值上它等于实际容量和平均工作电压的乘积实际容量和平均工作电压的乘积。W = CU平平实际电池放电时，实际电池放电时，UE，100%，所以，所以WW06465比能量比能量比能量比能量是指单位质量或单位体积的电池所放出的能量是指单位质量或单位体积的电池所放出的能量 体积比能量(能量密度energy density) ：单位体积电池所给出的(电)能量 Wh/m3质量比能量：单位质量电池所给出的(电)能量 Wh/kg6566理论比能量：只包含所有参加反应的物质,电池的理论比能量没有包括电池中的惰性物质电化当量：K正极物质,K负极物质,K电解液,通常只说质量比能
34、量通常只说质量比能量 Wh/kg6667例子： 电化当量：3.866+4.463+3.659=11.988 g/Ah电池的标准电动势 E=2.044V6768实际质量比能量实际电池中：非活性物质过剩的活性物质质量工作电压小于电动势6869几种电池的实际比能量与理论比能量电池体系实际比能量W/（Wh/kg）理论比能量W0/（Wh/kg）W/W0铅酸电池1050170.30.060.29镉镍电池1540214.30.070.19铁镍电池1025272.50.040.09锌银电池60160487.50.120.33锌锰干电池1015251.30.040.06碱性锌锰电池30100274.00.110
35、.36锌空气电池10025013500.070.1969705.8电池的池的功率功率power与与比功率比功率power density 电电池池的的功功率率：指指在在一一定定放放电电制制度度下下,单单位位时时间间内内电电池池所输出的能量所输出的能量,单位为瓦单位为瓦(W)或千瓦或千瓦(kW)。比功率比功率：单位质量或单位体积电池输出的功率。：单位质量或单位体积电池输出的功率。质量比功率质量比功率W/kg，体积比功率，体积比功率W/L。功功率率、比比功功率率是是化化学学电电源源的的重重要要性性能能之之一一。它它表表示示电电池池放放电电速速率率的的大大小小，电电池池的的功功率率越越大大，意意味味
36、着着电电池池可可以在大电流或高速率下放电。以在大电流或高速率下放电。7071实际功率：实际功率：P= IU = I(E IR内内) = IE - I2R内内对对I微分微分: dP/dI=E - 2IR内内= 0并令并令dP/dI=0 E = I(R内内 + R外外) 当当R内内=R外外时，电池输出功率最大。时，电池输出功率最大。717272735.9电池的池的储存性能与自放存性能与自放电self discharge储储存存性性能能是是指指电电池池开开路路时时，在在一一定定的的条条件件下下(如如温温度度、湿湿度度等等)贮贮存存时时容容量量自自行行降降低低的的性性能能。也也称称自自放放电电。容容量
37、下降率越低，即贮存性能越好。量下降率越低，即贮存性能越好。储存性能指存放时间，自放电指容量降低储存性能指存放时间，自放电指容量降低锂离子电池：锂离子电池：5%/月月镍氢电池：镍氢电池：30%/月月7374自放电主要发生在负极：腐蚀微电池正极上也存在自放电正极物质从电极上溶解，会在负极还原引起自放电。锌银电池中：AgO在7mol/L的KOH溶液中溶解度2.410-4mol/L杂质的氧化还原反应引起正负极活性物质的消耗。自放电的原因：7475自放电的表示方法1.自放电速率：单位时间内容量降低的百分数2.搁置(储存)寿命shelf life：电池搁置到容量降低至某规定容量时的时间干搁置寿命：电池在生
38、产时不注入电液而贮存的，如贮备电池湿搁置寿命：电池在制造时已加入电液而贮存，如锌锰干电池对于蓄电池：荷电保持能力7576降低电池自放电的措施降低电池自放电的措施1 采用高纯度原材料。采用高纯度原材料。2 在负极中加入高氢过电位金属，如在负极中加入高氢过电位金属，如Hg、Cd、Pb等。等。3 在电极或电解液中加入缓蚀剂，减少自放电反应发在电极或电解液中加入缓蚀剂，减少自放电反应发生。生。4 低温贮存。低温贮存。76775.10 二次电池的循环寿命二次电池的循环寿命cycle life蓄电池经历一次充电和放电，称一个循环蓄电池经历一次充电和放电，称一个循环cycle(周期周期)在一定的放电制度下，
39、电池容量降至规定值之前，电在一定的放电制度下，电池容量降至规定值之前，电池所经受的循环次数，称为循环寿命池所经受的循环次数，称为循环寿命。循环寿命最长的是镉镍蓄电池：1000几千次启动型铅酸： 300500次氢-镍蓄电池 5001000次二次锂离子电池 1200次锌银 40100次7778影响蓄电池循环使用寿命的主要因素有影响蓄电池循环使用寿命的主要因素有：1 活性物质晶型改变，活性降低。活性物质晶型改变，活性降低。2 充放电过程中，电极活性表面积减小，使真充放电过程中，电极活性表面积减小，使真实电流增大，极化增大。实电流增大，极化增大。3 电极上活性物质的脱落或转移。电极上活性物质的脱落或转移。4 电极材料与骨架发生腐蚀。电极材料与骨架发生腐蚀。 5 电池内部短路。电池内部短路。6 隔膜损坏。隔膜损坏。 78
