中国化学电源50年_4_锂电池_上_夏熙

作者简介:

夏　熙,男,1931年生,教授

·本刊专稿·

中国化学电源50年(4)

———锂电池(上)

夏　熙

(新疆大学应用化学研究所,新疆　乌鲁木齐830046)

摘要:介绍了中国锂电池的主要研究和进展,包括一次锂电池(Li /M nO 2,Li /SOCl 2及其它一次锂电池),二次锂电池的锂离子电池、锂金属二次电池以及各类电池使用的正极材料、负极材料,聚合物电解质,某些电池的反应机理的理论研究,以及某些有前景的锂电池。

关键词:一次锂电池　二次锂电池　电极材料　电解质

中图分类号:T M 911.1 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2000)06-258-05

The Fifty Years of Chemical Power Sources in China (IV )

———Lithium Batteries

XIA Xi

(Institute of Applied Chemistry ,Xinjiang University ,Urumqi ,Xinjiang 830046,China )

A bstract :T he research and achievements of chemical pow er sources —lithium batteries (primary and seco ndary lithium batter -ies )in China were summarized .T he theoretical w ork on the reaction mechanism of various lithium batteries ,the preparation and characteristics of the positive electrode materials including λ-M nO 2,LiCoO 2,LiNiO 2,LiNi x Co 1-x O 2,LiM n 2O 4et al ,the nega -tive electrode materials including various carbo ns ,Li -A l alloy et al ,the electro lyte including organic solvent electroly te ,poly mer and solid electrolyte and the prospectiv e lithium batteries were outlined .

Key words :

P rimary Lithium Ba tteries Secondary Lithium Batteries Electrode M aterials Electroly te 前言

我国锂电池的研制始于20世纪60年代,70年代初期已开始军用。锂二次电池在90年代初锂离子电池成功的出现。在30多年的时间里,显示了锂电池性能的优越性,并预示着将在新世纪里的发展前景。我国对锂电池的研究几乎与国际同步,但形成规模生产却落后许多。迄至目前,研究单位数以百计,但不少是重复的工作。有的虽然有所创新,但仍未能形成规模生产。实验室的研究做了不少工作,有些工作在当时还是相当出色的。

1　一次锂电池

1.1　Li /M nO 2电池

Li /M nO 2扣式电池早在80年代我国就实现了生产化。张习清等〔1〕用不同添加剂与高密聚乙烯共混,以提高扣式电池的防漏性能。张茂清〔2〕设计了正极片的成型机。柳瑞华等〔3〕根据ln t =A -1.15ln i ,先采用大电流,然后用额定小电流条件放电,以快速检测电池寿命。喻敬贤等〔4〕认为加入LiO H 可消除初始高电压,是由于形成了少量的锂锰嵌入化合物。1.2　Li /SOCl 2电池

80年代对Li /SOCl 2电池做了不少工作。李长鸣等〔5〕研究了SO Cl 2的还原机理;杨文治等〔6〕研究了SOCl 2在玻碳电极上的还原过程,认为扩散或简单钝化控制不能解释,而水分对电极过程影响甚大。Qiu Liu 等〔7〕研究了Li /SOCl 2电池的热平衡;肖以全等〔8〕研究了阴极限制性Li /SOCl 2电池放电产物的热分析;汪振道〔9～10〕根据反应熵和实验结果研究了Li /SOCl 2电池的热控制方程,并根据液相和蒸气相的平衡相图定义了临界温度与压力。张亚利等〔11〕研究了适用于高电流放电的碳电极表面膜,以及在LiAlO 4-SOCl 2中碳电极的钝化的现象〔12〕。同时还研究了LiA lCl 4-SOCl 2电液中Li 电极的表面膜〔13〕及表

第30卷　第6期 电 池 Vol .30,No .62000年　12月 BAT T ERY BIM ON T HLY Dec .2000

面膜层的转化,认为是一个连续复杂、不均匀和需相当长时间的过程。因而生产中应使用新鲜表面锂片〔14〕,而表面膜层生长分3个阶段,以LiCl为主〔15〕。田坚等〔16〕研究了Li/SOCl2电池热失效的问题,他们还研究了导致漏液的原因〔17～19〕。马永敬〔20〕研究了Li/SOCl2电压滞后问题,并提出减轻锂电极电压滞后使用一种涂料Poly{Bis-〔(methy tho xy)etho xy〕phospha-gene}-LiPF6〔21〕。电液中的水分对电池质量影响甚大,黄健厚等〔22～23〕提出用IR法测定水分量。H.Yang等〔24〕与Lin Q iu 等〔25〕对Li/SOCl2的安全问题作了研究。田坚等〔26〕还进行了高温失效观察。韩鹏飞〔27〕利用数理统计规律分析了鱼雷用锂电池小电流放电失效规律。

杨汉西等〔28〕研究了Li/SO2Cl2电池,认为与Li/SOCl2相比,有电压高,安全性好的优点。

1.3　其它一次锂电池

陈震研究Li/FeOCl电池〔29〕,其平均放电电压为2.2V,平台长;并讨论了FeO Cl的晶体结构〔30〕,在非水电液中,只能作一次电池材料,但在苯胺水溶液中改性后,却可作锂二次电池材料〔31〕,并研究了它的充放电行为〔32〕。

冯传启等分别研究了Li/VoCl3电池〔33〕,Li/S2Cl2-POCl3电池〔34〕和Li/K IBr2非水体系〔35〕,Li/PC-LiAlCl4/ICl3,Li/PC -A lCl3/ICl3体系〔36〕,Li/Bu(ClO4)或POCl3/IF6体系〔37〕,以及Li/ICl非水体系〔38〕。这些都是液态阴极组成的锂电池。而H. Yang等〔39〕初步研究了理论比能量和开路电压最高的Li/BrF5电池。

卢文斌等〔40〕研究Li/CuS电池及锂的嵌入机理为:

x Li+CuS Li x CuS (0.048

并求出了反应的■G与■S。邢雪坤等〔41〕则研究了锂-氧化铜电池,指出其反应机理为:

x Li+CuO(Cu2O)Li x CuO(Cu2O)+x1Li

x+x

1

Cu1-y O+y Cu

他们〔42〕还研究了锂在Li/T iO2电池中的嵌入反应,并得出锂的扩散系数为10-11～10-12cm2/S(x=0.10～0.20),其激活能为0.59eV〔43〕。沃柳〔44〕研究了Li/LiClO4,PC+乙二醇二甲醚/CuO扣式电池,指出FeS2加入CuO中可使电压达1.5V。

余爱水等〔45〕还研究了锂在〔M n2O4〕中的嵌入反应,通过库仑滴定曲线,求得嵌入熵,自由能和锂在CDM D中的放电机理〔46〕。李民等〔47〕研究了扣式Li/FeS和Li/FeS2电池,工作电压平稳。

2　锂二次电池

2.1　锂离子电池

2.1.1　正极材料

LiC oO2:郭鸣凤等〔48〕合成LiCoO2并研究了在充放过程中晶胞参数的变化规律。章福平〔49〕用酒石酸法合成了LiCoO2,研究了其结构,指出当0.451

LiNiO2:高虹等〔56～57〕以LiOH∶N i(OH)2=1.15∶1在600℃～750℃下制得有完整晶型的LiN iO2,并研究了其性能,放电容量可达140mAh/g。解晶莹等〔58〕指出只有在氧气氛中才能合成出LiNiO2和LiNi1-x M x O2。艾新平等〔59〕,研究了以Ni(O H)2∶LiOH·H2O=1∶1制备LiNiO2的反应机理系经过缩水,NiO x(OH)2-x晶型转变以及固溶体生成等变化,属三方晶系R3m。李泓等〔60〕研究了Li x Ni1-x O2体系,指出随x/(1-x)的增大,Li x Ni1-x O2从立方相向六方相转化。

在LiNi x Co1-x O2研究中,有刘人敏等〔61〕的Li x Co0.5N i0.5 O2,随x值增加,晶胞参数增大,他们还研究了合成Li-Co x Ni1-x O2的条件〔62〕,郭鸣凤等〔63〕也得出与刘人敏类似的结论,即x值增大,a0,c0均增大,而在x=1时为最大。进行该类研究的还有田彦文等〔64〕与王存国等〔65〕。鲁中华等〔66〕认为Co 只能以较少的量替代Ni进入LiNiO2晶格中;当Li x N i1-x O2为立方相时,不能替代N i进入LiNiO2晶格中。这类掺杂的,还有李晓干等〔67〕采用固相反应制备出Li x A l0.25N i0.75O2和Li1+x A l0.25N i0.75O2〔68〕。

LiMn2O4:马旭村等〔69〕用溶胶凝胶法制得Li x M n2O4(x> 1)。冯力等〔70〕用固相反应法制得LiM n2O4,吴晓梅等〔71〕研究了温度及材料对合成Li1+x M n2-x O4的影响,过量Li有利改善电极的可逆性。杨文胜等〔72〕用柠檬酸络合反应制得具完美尖晶石结构的LiM n2O4。狄英伟等〔73〕也用溶胶凝胶法在300℃下合成LiM n2O4。陈台勇等〔74〕以LiOH·H2O与EM D为原料的固相反应法合成LiM n2O4,认为煅烧温度以650℃为佳,连续煅烧36h为宜,他们还以LiN O3代LiOH·H2O分散在乙醇中再与M nO2混合制得LiM n2O4,认为以LiNO3为Li源为优〔75〕,又用柠檬酸络合法制备Li1+x M n2O4,认为煅烧温度以700℃为宜〔76〕。孙玉成等〔77〕以Li2CO3与M nO2为原料合成Li1+x M n2O4,煅烧温度为800℃。高海春等〔78〕以LiCO3和M n(Ac)2·4H2O为原料用溶胶凝胶法制得LiM n2O4。孙晓光等〔79〕用共沉淀法低温合成了Li1+x M n2O4。舒东等〔80〕制备了尖晶石LiM n2O4薄膜电极,用电化学石英晶体微天平(EQCM)技术研究了电极的电化学性质。

掺杂改性LiMn2O4:余仲宝等〔81〕湿法合成掺Co的LiCo x M n2-x O4(0.01≤x≤0.2),随Co增加晶胞体积减少,周震涛等〔82〕系采用高温固相反应掺钴制得LiCo x M n2-x O4,发现初始放电容量下降,但大电流放电性能明显提高,循环性能也有改善。唐致远等〔83〕用固相反应加入少量有机溶剂在750℃

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第6期夏熙:中国化学电源50年(4)

下制得LiCo0.05M n1.95O4,所发生的电化学反应经历两个阶段,具有比较稳定的电化学性能。王存国等〔84〕用固态法和溶胶凝胶法合成了掺Ni的LiNi x M n2-x O4。唐致远等〔85〕用固相法制得LiN i x M n2-x O4。余丹梅等〔86〕用高温固相法合成了掺钒的LiM n2O4(或用LiCO3,M n(Ac)2与钒酸盐也可用柠檬酸络合法制得)。唐致远等〔87〕用溶胶凝胶法制得LiCr x M n2-x O4,具有高容量和好的循环性能。H.T ao等〔88〕对Li-Cr-M n-O尖晶石进行了表征。

储炜等〔89〕研究了钡镁锰矿〔Ca2+,M g2+,Co2+,Ni2+, F e3+)M n5O12·x H2O〕与水羟锰矿〔M nO2·mH2O·n(R2O,RO, R2O3),式中R=Na,Ca,Co,K,M n,Fe〕复合作为锂离子电池的正极材料,初始容量可达129mA h/g,他们还研究了其结构〔90〕。杨勇等〔91～92〕研究了大隧道结构的钡镁锰矿作正极材料的电化学性能及材料合成。刘德尧等〔93〕用一种天然二氧化锰(钠水锰矿及水羟锰矿复合组成的纳米纤维M nO2),用水热法高压嵌锂,转变为钡镁锰矿,经过110次循环,比容量可达110mA h。尤金跨等〔94〕还研究了二氧化锰纳米纤维嵌锂行为。刘德尧等〔95〕研究了以海底锰结核在不破坏其微观结构及形貌的前提下除去杂质作为正极材料的嵌锂特性。

高分子聚合物:杨兰生等〔96～98〕研究了聚苯胺(PAn)的化学与电化学合成,探讨了其组成与分子结构。李长志等〔99〕用氧化剂使苯胺发生氧化聚合反应制得聚苯胺。王利群等〔100～101〕确定了本征态聚苯胺y值为0.5,并支持Mac.Dair-mid提出的聚苯胺的结构。穆绍林〔102〕用电位扫描现场测定了聚苯胺的电导率随电位的变化,XPS测定表明,聚苯胺还原后, Cl-从聚苯胺进入溶液中。周震涛等〔103〕用加压法提高聚苯胺的密堆密度至适宜值,混合溶剂(PC+DM E)以提高电池的比能量。

华寿南等〔104〕合成了Li6V5O15作为正极材料。

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收稿日期:2000-03-25

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电 池

BAT T ERY BIM ON T HLY 第30卷

原电池和化学电源专题复习

2018——2019学年高三化学一轮复习原电池和化学电源专题复习 1银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，其工作 示意图如下。下列说法不正确的是（） A.K＋向正极移动 B.Ag2O 电极发生还原反应 C.Zn 电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2 D.放电前后电解质溶液的碱性保持不变 答案 D 2.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是（） A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为：2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D.电池工作时OH－向正极迁移 答案 A 3.如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是（） A.①电子流动方向 B.②电流方向 C.③电极反应 D.④溶液中离子移动方向 答案 B 4.某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4） ＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有用饱和Na2SO4溶液浸泡过的琼脂。下列说法正3 确的是（）

A.b电极上发生的反应：Fe2＋－e－===Fe3＋ B.a电极上发生氧化反应：MnO－4＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O C.外电路电子的流向是从a到b D.电池工作时，盐桥中的SO2－4移向甲烧杯 答案 A 5.一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl（s）===Ag（s）＋Cl（AgCl）[Cl（AgCl）表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl（AgCl）＋e－―→Cl －（aq），若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。下列说法正确的是（） A.光照时，电流由铂流向银 B.光照时，Pt 电极发生的反应为2Cl－＋2e－===Cl2 C.光照时，Cl－向Ag电极移动 D.光照时，电池总反应：AgCl （s）＋Cu＋（aq）===Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq） 6.一种锂铜可充电电池，工作原理如下图。在该电池中，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片（Li＋交换膜）隔开。下列说法不正确的是（） A.陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过 B.放电时，N极为电池的正极 C.充电时，阳极反应为：Cu－2e－===Cu2＋ D.充电时，接线柱A应与外接电源的正极相连

《原电池化学电源》练习题

《原电池+化学电源》练习题 一、选择题 1. 下列关于原电池的叙述正确的是（） A．原电池将化学能转化为电能B．原电池负极发生的反应是还原反应 C．原电池在工作时其正极不断产生电子并经过外电路流向负极 D．原电池的电极只能由两种不同的金属构成 2．下列对碱性锌锰电池的叙述不正确的是() A．锌是正极，MnO2是负极B．电解质是KOH溶液 C．锌发生氧化反应，MnO2发生还原反应D．它的能量和储存时间比普通锌锰电池高3. 如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电 子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( ) A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y 4. 发生原电池的反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学反应的是（） A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+ H2(g) ；△H＞0 B．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)= BaCl2(aq)+ 2NH3·H2O(l)+ 8H2O(l) ；△H＞0 (s)+2H2O(l)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g) ；△H＜0 D．CH4(g)+2O2→CO2(g)+2H2O(l) ；△H＜0 5.下列各装置能够构成原电池的是（） 6.分析如图所示的四个原电池装置, 其中结论正确的是( ) A.①②中Mg作为负极,③④中Fe 作为负极 B.②中Mg作为正极,电极反应式 为6H2O+6e-==6OH-+3H2↑ C.③中Fe作为负极,电极反应式 为Fe-2e-==Fe2+ D.④中Cu作为正极,电极反应式 为2H++2e-==H2↑ 7. 目前人们正研究开发一种高能电池一—钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na+导 电的β，，——Al2O3陶瓷作固体电解质，反应如下：2Na+x S Na2S x，以下说法，正确的是( ) A．放电时，钠作正极，硫作负极

锂离子电池原理(基础篇)

锂离子电池原理及工艺流程 化学电源在实现能量的转换过程中，必须具有两个必要的条件： 一. 组成化学电源的两个电极上进行的氧化还原过程，必须分别在两个分开的区域进行，这一点区别于一般的氧化还原反应。 二. 两电极的活性物质进行氧化还原反应时所需电子必须由外线路传递，这一点区别于金属腐蚀过程的微电池反应。 为了满足以上的条件，任何一种化学电源均由以下四部分组成： 1、电极电池的核心部分，它是由活性物质和导电骨架所组成。活性物质是指正、负极中参加成流反应的物质，是化学电源产生电能的源泉，是决定化学电源基本特性的重要部分。对活性物质的要求是： 1）组成电池的电动势高； 2）电化学活性高，即自发进行反应的能力强； 3）重量比容量和体积比容量大； 4）在电解液中的化学稳定性高； 5）具有高的电子导电性； 6）资源丰富，价格便宜。 2、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，所以势一些具有高离子导电性的物质。对电解质的要求是： 1）稳定性强，因为电解质长期保存在电池内部，所以必须具有稳定的化学性质，使储藏期间电解质与活性物质界面的电化学反应速率小，从而使电池的自放电容量损失减小；2）比电导高，溶液的欧姆压降小，使电池的放电特性得以改善。对于固体电解质，则要求它只具有离子导电性，而不具有电子导电性。 3、隔膜也叫隔离物。置于电池两极之间。隔膜的形状有薄膜、板材、棒材等。其作用是防止正负极活性物质直接接触，造成电池内部短路。对于隔膜的要求是： 1）在电解液中具有良好的化学稳定性和一定的机械强度，并能承受电极活性物质的氧化还原作用； 2）离子通过隔膜的能力要大，也就是说隔膜对电解质离子运动的阻力要小。这样，电池内阻就相应减小，电池在大电流放电时的能量损耗减小； 3）应是电子的良好绝缘体，并能阻挡从电极上脱落活性物质微粒和枝晶的生长； 4）材料来源丰富，价格低廉。常用的隔膜材料有棉纸、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维、水化纤维素、接枝膜、尼龙、石棉等。可根据化学电源不同系列的要求而选取。 一、原理 1.0 正极构造 LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极2.0 负极构造 石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体（铜箔）负极3.0工作原理 3.1 充电过程 一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。 正极上发生的反应为 LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+XLi++Xe(电子)

原电池化学电源

原电池、化学电源跟踪测试 一、选择题 1．下列关于原电池的叙述正确的是 A. 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 B. 原电池是化学能转变为电能的装置 C. 在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原 D. 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极 2．镍镉（Ni —Cd ）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行： Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H 2O 由此可知，该电池放电时的负极材料是 A ．Cd(OH)2 B ．Ni(OH)2 C ．Cd D ．NiO(OH) 3．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A ．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B ．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C ．两烧杯中溶液的pH 均增大 D ．产生气泡的速度甲比乙慢 4．下列各变化中属于原电池反应的是 A ．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B ．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C ．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 D ．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜 5．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“—”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确．． 的是 A ．充电时作阳极，放电时作负极 B ．充电时作阳极，放电时作正极 C ．充电时作阴极，放电时作负极 D ．充电时作阴极，放电时作正极 6．下列事实能说明Al 的金属活动性比Cu 强的是 A ． 常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中 B ． 常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中 C ． 与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子 D ． 常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化 充电 放电

化学电源

化学电源 一、名词解释 1、自放电：电池开路时，在一定条件下，储存一段时间后，容量自行降低的性能。 2、不可逆硫酸盐化：是伏击活性物质在一定条件下生成坚硬而粗大的硫酸铅，它不同于铅在正常放电时生成的硫酸铅，几乎不溶解，所以在充电时很难或者不能转化为活性物质—海绵铅，是电池容量大大降低。 3、记忆效应：镉镍电池长期进行浅充放循环后再进行深放电时，表现出明显的容量损失和放电电压的下降，经数次全充放电循环后，电性能还可以得到恢复，这种现象称为记忆效应。 4、锌锰电池：锌锰电池是以锌为负极，二氧化锰为正极的电池系列。 5、燃料电池：燃料电池是等温地将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的一种电化学的发电装置。 6、锂电池：以锂作为负积的化学电源体系称为锂电池。 7、锂离子电池：是锂二次电池基础上发展起来的一种离子嵌入式电池。 8、一次电池：一次电池也称为原电池，是指放点后不能用充电方法是它恢复到放电以前的状态的一类电池。 9、二次电池：二次电池也称为蓄电池，电池放点后可用充电方法使活性物质恢复到放电以前的状态，从而能够再次放电，充放电过程能反复进行。 10、活性物质：活性物质是指电池放电时通过化学反应能产生电能的电极材料。 11、氢镍电池：MH-Ni电池以金属氢化物为负极，氢化镍电极为正极，氢氧化钾溶液为电解液。 12、工作电压：电池的工作电压又称负载电压，放电电压是指有电流流过外电路时电池两极之间的电势差。 13、开路电压：电池的开路电压是两极间所连接的外线路处于断路时两极间的电势差。 14、终止电压：指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。 15、镉镍电池：镉镍电池正极采用镍的氧化物，负极采用金属镉，电解质采用氢氧化钾溶液。 16、化学电源：将化学反应产生的能量直接转化为电能的装置称为化学电源。 17、激活电池：储备电池也称为激活电池，在储存期间电解质或电极活性物质分离或电解质处于惰性状态，使用前注入电解质或其他方式使电池激活，电池立即开始工作。 18、循环寿命：在一定的充放电制度下，电池容量降到某一规定值之前电池所能承受的循环次数称为蓄电池的循环寿命。 19、电化学电容器：电化学电容器作为一种新型的储能装置，存储电能的原理是利用电极表面的双电层或生成的二维或准二维法拉第反应。 20、碱锰电池：以锌为负极，以二氧化锰为正极以氢氧化钾为电解液的电池。 21、液流电池：指电池的正极和负极物质均为液态式的氧化还原电对的一类电池，正负极活性物质分别放在两个容器内，电池工作时，分别通过循环泵进入电堆内发生 22、铅酸蓄电池：铅酸蓄电池的正极活性物质是二氧化铅，负极活性物质是海绵状金属铅，电解液是稀硫酸水溶液。

高中化学学业水平专题原电池和化学电源(基础)

【巩固练习】 一、选择题：（每题只有1个选项符合题意） 1．下列反应不可用于设计成原电池的是（） A．CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O B．2CH3OH+3O2==2CO2+4H2O C．Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑ D．4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 2．下图中能组成原电池产生电流的是( ) 3．下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu电极上产生大量气泡的是（） 4．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( ) A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b .> d D．b > d > c > a 5．100 mL浓度为2 mol／L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成H2的总量，可采用的方法是（） A．加入适量6 mol／L的盐酸B．加入几滴CuCl2溶液 C．加入适量蒸馏水D．加入适量的NaCl溶液 6．将等质量的两份锌粒a、b，分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，下列各图为产生氢气体积V与时间t的关系，其中正确的是（） 7.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成甲烷燃料电池。已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH4+10OH――8e-=CO32－+7H2O；通入O2的另一极，其电极反应式是：O2+2H2O+4e=4OH－，下列叙述不正确 ．．．的是 A．通入CH4的电极为负极 B．正极发生氧化反应 C．此电池工作时溶液中阴离子向负极移动

内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析

锂离子电池得电化学阻抗谱分析 1、锂离子电池得特点 锂离子电池充电时,正极中得锂离子从基体脱出,嵌入负极;而放电时,锂离子会从负极中脱出,嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料得充放电容量、循环稳定性能与充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中得脱出与嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱(EIS)得测量与解析中体现出来。 2、电化学阻抗谱得解析 2、1、高频谱解析 嵌合物电极得EIS谱得高频区域就是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜得扩散迁移相关得半圆(高频区域半圆),可用一个并联电路R SEI/C SEI表示。 R SEI与C SEI就是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI膜扩散迁移过程得基本参数,如何理解R SEI与C SEI与SEI膜得厚度、时间、温度得关系,就是应用EIS研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI膜扩散过程得基础。 2、1、1、高频谱解析R SEI与C SEI与SEI膜厚度得关系 SEI膜得电阻R SEI与电容C SEI与SEI膜得电导率、介电常数ε得关系可用简单得金属导线得电阻公式与平行板电容器得电容公式表达出来 (1) (2) 以上两式中S为电极得表面积,l为SEI膜得厚度。倘若锂离子在嵌合物电极得嵌入与脱出过程中ρ、ε与S变化较小,那么R SEI得增大与C SEI得减小就意味着SEI 厚度得增加。 2、1、2、SEI膜得生长规律(R SEI与时间得关系) 嵌合物电极得SEI膜得生长规律源于对金属锂表面SEI膜得生长规律得分析而获得。对金属锂电极而言,SEI膜得生长过程可分为两种极端情况:(A)锂电极表面得SEI膜不就是完全均匀得,即锂电极表面存在着锂离子溶解得阳极区域与电子穿过SEI膜导致得溶剂还原得阴极区域;(B)锂电极表面得SEI膜就是完全均匀

内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析报告

锂离子电池的电化学阻抗谱分析 1. 锂离子电池的特点 锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。 2. 电化学阻抗谱的解析 2.1. 高频谱解析 嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。 R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。 2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系 SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数的关系可用简单 的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来 S l R SEI ρ= (1) l S C SEI ε = (2) 以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。倘若锂离子在嵌合物电极的嵌入和脱出过程中 、 和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着 SEI 厚度的增加。由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情况（这是理解高频容抗弧的关键）。 2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系） 嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分析而获得。对金属锂电极而言，SEI 膜的生长过程可分为两种极端情况：（A ）锂电

原电池和化学电源专题复习 (2)

2018——2019学年高二化学期末复习原电池和化学电源专题复习 1银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，其工作 示意图如下。下列说法不正确的是（） A.K＋向正极移动 B.Ag2O 电极发生还原反应 C.Zn 电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2 D.放电前后电解质溶液的碱性保持不变 答案 D 2.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是（） A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为：2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D.电池工作时OH－向正极迁移 答案 A 3.如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是（） A.①电子流动方向 B.②电流方向 C.③电极反应 D.④溶液中离子移动方向 答案 B 4.某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4） ＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有用饱和Na2SO4溶液浸泡过的琼脂。下列说法正3 确的是（）

A.b电极上发生的反应：Fe2＋－e－===Fe3＋ B.a电极上发生氧化反应：MnO－4＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O C.外电路电子的流向是从a到b D.电池工作时，盐桥中的SO2－4移向甲烧杯 答案 A 5.一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl（s）===Ag（s）＋Cl（AgCl）[Cl（AgCl）表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl（AgCl）＋e－―→Cl －（aq），若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。下列说法正确的是（） A.光照时，电流由铂流向银 B.光照时，Pt 电极发生的反应为2Cl－＋2e－===Cl2 C.光照时，Cl－向Ag电极移动 D.光照时，电池总反应：AgCl （s）＋Cu＋（aq）===Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq） 6.一种锂铜可充电电池，工作原理如下图。在该电池中，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片（Li＋交换膜）隔开。下列说法不正确的是（） A.陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过 B.放电时，N极为电池的正极 C.充电时，阳极反应为：Cu－2e－===Cu2＋ D.充电时，接线柱A应与外接电源的正极相连

《原电池+化学电源》练习题

《原电池+化学电源》练习题

《原电池+化学电源》练习题 一、选择题 1. 下列关于原电池的叙述正确的是（） A．原电池将化学能转化为电能B．原电池负极发生的反应是还原反应 C．原电池在工作时其正极不断产生电子并经过外电路流向负极 D．原电池的电极只能由两种不同的金属构成2．下列对碱性锌锰电池的叙述不正确的是() A．锌是正极，MnO2是负极B．电解质是KOH溶液 C．锌发生氧化反应，MnO2发生还原反应D．它的能量和储存时间比普通锌锰电池高 3. 如图，在盛有稀H 2SO 4 的烧杯中放入 用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( ) A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y 为Fe 第 - 2 - 页共 20 页

C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y 4. 发生原电池的反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学反应的是（） A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+ H2(g) ；△H＞0 B．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)= BaCl2(aq)+ 2NH3·H2O(l)+ 8H2O(l) ；△H＞0 C.CaC2(s)+2H2O(l)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g) ； △H＜0 D．CH4(g)+2O2→CO2(g)+2H2O(l) ；△H＜0 5.下列各装置能够构成原电池的是（） 6.分析如图所示 的四个原电池装 置,其中结论正确 的是( ) A.①②中Mg 作为 第 - 3 - 页共 20 页

化学原电池和化学电源 教案

化学原电池和化学电源教案 要点一原电池原理 1．原电池概念：利用________反应原理将________能转化为________能的装置。 2 ______ ，铜片上有② ______ 电极Cu ______ ⑤ 电子⑦____ 3.原电池形成的条件 (1)两个活泼性不同的电极： 相对活泼的金属作________， 较不活泼的金属或能导电的非金属作________； (2)________溶液； (3)形成________回路； (4)能自发发生氧化还原反应。 盐桥的作用是什么？ 1．(双选题)下列装置不可以组成原电池的是() 2．(2014·潮州市高二期末考)用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是() A．电子通过盐桥从乙池流向甲池 B．铜导线替换盐桥，原电池将不能继续工作 C．开始时，银片上发生的反应是：Ag－e－===Ag＋ D．将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同

3．下列反应可用于设计原电池的是() A．H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O B．2FeCl3＋Fe===3FeCl2 C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ D．NaCl＋AgNO3===NaNO3＋AgCl↓ 例2如右图装置，电流表G发生偏转，同时a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c可以是下列各组中的() A．a是Zn，b是Cu，c为稀H2SO4 B．a是Cu，b是Zn，c为稀H2SO4 C．a是Fe，b是Ag，c为AgNO3溶液 D．a是Ag，b是Fe，c为AgNO3溶液 4．将Al片和Cu片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池。在这两个原电池中，负极分别为() A．Al片、Cu片B．Cu片、Al片 C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片 例3利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图，并指出正极材料为________，电极反应式为____________________；负极材料为________，电极反应式为________________________________________________________________________。 5．选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应。 要点一化学电池 化学电池是将________能变成________能的装置。 1．化学电池的分类 化学电池 2．优点 (1)化学电池的______________较高，供能稳定可靠。 (2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。 例1碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列说法错误的是() A．电池工作时，锌失去电子 B．电池负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 1．(2013·海南卷)Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是() A．Mg为电池的正极 B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ C．不能被KCl溶液激活 D．可用于海上应急照明供电 要点二一次电池 一次电池的电解质溶液制成________，不流动，也叫做干电池。 1．特点 一次电池不能充电，不能反复使用。

内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析

内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析

锂离子电池的电化学阻抗谱分析 1. 锂离子电池的特点 锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。 2. 电化学阻抗谱的解析 2.1. 高频谱解析 嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。 R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。 2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系 SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数ε的关系可用简单的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来 S l R SEI ρ = (1) l S C SEI ε= (2) 以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。倘若锂离子在嵌合物电极的嵌入和脱出过程中ρ、ε和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着SEI 厚度的增加。由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情况（这是理解高频容抗弧的关键）。 2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系） 嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分

原电池和化学电源(实用)

原电池及化学电源 一、原电池：把能转化为能的装置。 1、基本原电池： 电池总反应 电极反应式： 负极（电极）：反应 正极（电极）：反应 2、盐桥原电池：将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成一个盐桥原电池 电池总反应 负极（电极）：反应 正极（电极）：反应 盐桥的作用是什么 3.原电池中的基本关系 负极: 电子、反应 （1）电极 正极: 电子、反应 （2）三个流向 电子由极流向极电流由极流向极阳离子移动向 阴离子移动向 4. （1）（2） （3）（4） 练习：书写如下电池反应的电池方程式和电极方程式 Al----Mg和稀硫酸 负极：正极： 总式 Fe----Cu和浓硝酸 负极：正极： 总式 Al----Mg氢氧化钠溶液 负极：正极： 总式 二、化学电源 1.二次电池(铅蓄电池) 正极：负极：电解质溶液为： 电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 负极：正极： 铅蓄电池的充电过程（电解池）总反应： 阳极：阴极：

2. 燃料电池(氢氧燃料电池) 总反应： 酸性电解质正极：负极： 碱性电解质正极：负极： 3.甲烷燃料电池 酸性电解质总反应： 正极：负极： 碱性电解质总反应： 正极：负极： 1、有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被 腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（） A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C 2、100mL浓度为2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成 氢气的总量，可采用的方法是（） A、加入适量的6mol·L-1的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液 3．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)＝Zn(OH)2(s)+2Mn2OOH (s)。下列说法错误的是（） A．电池负极的电极反应式为Zn－2e－+2 OH－＝Zn(OH)2 B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 C．电池工作时，锌失去电子 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 4．镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列说法正确的是()。 A．电池总反应为Mg＋H2O2===Mg(OH)2 B．正极发生的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O C．工作时，正极周围海水的pH减小 D．电池工作时，溶液中的H＋向负极移动 5．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I 2设计 成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

原电池化学电源

考纲要求 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 考点一原电池的工作原理 1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2．原电池的构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。 3．工作原理 以锌铜原电池为例

(1)反应原理 电极名称负极正极 电极材料锌片铜片 电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型氧化反应还原反应 电子流向由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 离子移向 (2) ①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。深度思考 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” (1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( ) (2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( ) (3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应( ) (4)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( ) (5)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动( ) (6)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极( )

原电池 化学电源 专题训练及答案

原电池化学电源专题训练及答案 一、选择题(本题包括6小题,每题7分,共42分) 1.如图为氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是( ) A.b处通入H2 B.该装置将化学能最终转化为电能 C.通入H2的电极发生反应:2H2-4e-4H+ D.a处为电池负极,发生氧化反应 【解析】选D。由电子流向可知a为负极通入H2, b为正极通入O2,发生还原反应,A错误、D正确;该装置将化学能最终转化为光能,B错误;电解质为KOH溶液,电极反应式中不能含有H+,C错误。 【加固训练】 各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的 叙述正确的是( ) A.手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液 B.锌锰干电池中,锌电极是负极 C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原 D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 【解析】选B。锂能与水反应,不能用水溶液作电解液,A错误;锌锰干电池中锌失去电子生成Zn2+为负极,B正确;氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化,C错误;太阳能电池的主要材料为硅,D错误。 2.(2018·哈尔滨模拟)“便携式乙醇测量仪”运用燃料电池的工作原理。在酸性环境中,理论上乙醇可以被完全氧化为CO2,但实际乙醇被氧化为X,其中一个电极的反应式为CH3CH2OH-2e-X+2H+。下列说法中正确的是( ) A.另一极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH- B.电池内部H+向负极移动 C.电池总反应为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O D.乙醇在正极发生反应,电子经过外电路流向负极 【解析】选C。在酸性环境中,正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,A错误;氢离子为阳离子,应由负极向正极移动,B错误;根据元素守恒,可确定X为CH3CHO,电池总反应为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,C正确;乙醇被氧化,应在负极发生氧化反应,D错误。 3.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2错误！未找到引用源。>Fe3+,设计了盐桥式的原电池,如图,盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是( ) A.甲烧杯的溶液中发生还原反应 B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3++7H2O-6e-Cr2错误！未找到引用源。+14H+ C.外电路的电流方向是从b到a D.电池工作时,盐桥中的S错误！未找到引用源。移向乙烧杯 【解析】选C。因为氧化性:Cr2错误！未找到引用源。>Fe3+,所以该原电池反应是Cr2错误！未找到引用源。将Fe2+氧化为Fe3+,所以甲烧杯发生氧化反应,A错误;乙烧杯发生还原反应,电极反应为Cr2错误！未找到引用源。 +6e-+14H+2Cr3++7H2O,B错误;根据以上分析,a是负极,b是正极,则电流方向是从正极向负极流动,C正确;原电池中的阴离子向负极移动,所以S错误！未找到引用源。向甲烧杯移动,D错误。 4.大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。镍氢电池(NiMH电池)正极板材料为NiOOH,负极板材料为吸氢合金,下列关于该电池的说法中正确的是( )

内容(十三)锂离子电池的电化学阻抗谱分析报告

锂离子电池的电化学阻抗谱分析 1. 锂离子电池的特点 锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。 2. 电化学阻抗谱的解析 2.1. 高频谱解析 嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。 R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。 2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系 SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数 的关系可用简单的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来 S l R SEI ρ= (1) l S C SEI ε= (2) 以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。倘若锂离子在嵌合物电极的

嵌入和脱出过程中、和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着SEI 厚度的增加。由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情况（这是理解高频容抗弧的关键）。 2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系） 嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分析而获得。对金属锂电极而言，SEI 膜的生长过程可分为两种极端情况：（A ）锂电极表面的SEI 膜不是完全均匀的，即锂电极表面存在着锂离子溶解的阳极区域和电子穿过SEI 膜导致的溶剂还原的阴极区域；（B ）锂电极表面的SEI 膜是完全均匀的，其表面不存在阴极区域，电子通过SEI 膜扩散至电解液一侧为速控步骤。这对于低电位极化下的炭负极和过渡金属氧化物负极以及过渡金属磷酸盐正极同样具有参考价值。下面分别讨论这两种情况。 （A ）锂电极的SEI 膜不完全均匀 电极过程的推动力源自金属锂与电解液组分之间的电位差 V M-S 。假设：（1）腐蚀电流服从欧姆定律；（2）SEI 膜的电子导电率（ e ）随时间变化保持不变，此时腐蚀电流密度可表示为： l V i e S M corr ρ/-?= (3) 式中导电率e 的量纲为 m ，SEI 膜的厚度l 的量纲为m 。通过比较（3）式两端的量纲，可以判断公式成立。 进一步假设腐蚀反应的全部产物都沉积到锂电极上，形成一个较为均匀的薄膜，那么 corr Ki dt dl = (4) K 为常数，其量纲为m 3A -1s -1。

高二化学上学期原电池化学电源练习题76(附答案)

2020年03月09日高二化学上学期原电池化学电源练习题学校：___________ 注意事项： 2、请将答案正确填写在答题卡上 第1卷 一、单选题 1.两种元素可以形成AB2型共价化合物的是( ) A.无中子的原子与最外层有6个电子的短周期元素的原子 B.核电荷数分别为12和17的元素 C.ⅣA族和ⅥA族原子半径最小的元素 D.最高正价都为奇数的两种短周期元素 2.已知X、Y为短周期元素,两元素形成化合物XY2,已知其原子序数分别为a和b,则a不可能为( ) A.b-4 B.b-5 C.b+6 D.b+8 3.最新报道:科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如下: 下列说法正确的是( ) A.CO和O生成 CO是吸热反应 2 B.在该过程中,CO断键形成C和O C.CO和O生成了具有极性共价键的 CO 2 D.状态I→状态III表示CO与 O反应的过程 2 4.大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是( ) A.燃烧煤炭供热 B.利用风力发电 C.增加植被面积 D.节约用电用水 5.一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中●和○代表不同元素的原子。关于此反应说法错误的是( )

A.一定属于吸热反应 B.一定属于可逆反应 C.一定属于氧化还原反应 D.一定属于分解反应 6.将编号为① ② ③ ④ 的四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可构成原电池,① ② 相连时,外电路电流从② 流向① ;① ③ 相连时,③为正极;② ④ 相连时,②上有气泡逸出;③ ④ 相连时,③的质量减少。 据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是( ) A.①③②④ B.①③④② C.③④②① D.③①②④ 7.Mg-AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( ) A.负极反应式为-2+=Mg e Mg -2 B.正极反应式为+-Ag +e =Ag C.电池放电时-Cl 由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应()222Mg+2H O =Mg OH +H ↑ 8.图1是铜锌原电池示意图。图2中,x 轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y 轴表示( ) A.铜棒的质量 B.c (Zn 2+) C.c (H +) D. () 2-4c SO 9.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是( ) A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后,甲池的24(SO )c - 减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡 10.下面的能源中属于二次能源的是( )

化学电源练习题标准答案

第二节化学电源练习题 一、选择题 1．下列有关电池的说法不正确的是() A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰干电池中，锌电极是负极 答案：B 点拨：二次电池，即可充电电池，所以A项对。B中，在原电池中，活泼金属Zn是负极，负极失电子发生氧化反应，因此电子的流向是由负极(锌电极)流向正极(铜电极)，B项错。 2．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是() A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 答案：C 点拨：因为锌锰干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变，A 错；原电池是将化学能直接转变为电能，B错；氢氧燃料电池负极反应为H2－2e－===2H＋，C正确；太阳能电池采用硅材料制作，D错。 3．利用生活中常见的材料可以制作出一些有实际应用价值的装

置来，如废铝罐和碳棒、食盐水等材料制作用于驱动玩具的电池。上述电池工作时，有关说法正确的是( ) A ．铝罐将逐渐被腐蚀 B ．碳棒上发生的反应为：O 2＋4e －===2O 2－ C ．碳棒应与玩具电机的负极相连 D ．该电池工作一段时间后碳棒的质量会减轻 答案：A 点拨：该电池的负极是Al ，工作时铝将被腐蚀，A 对；正极上O 2得电子，但不会形成O 2－，B 错；碳棒是该电池的正极，与玩具电机正极相连，C 错；碳棒不参与反应，质量不会减轻，D 错。 4．(2012·三明一中高二检测)氢镍电池的总反应式是H 2＋ 2NiO(OH) 放电 充电2Ni(OH)2。根据此反应判断，下列叙述中不正确的是( ) A ．电池放电时，镍元素被氧化 B ．电池充电时，氢元素被还原 C ．电池放电时，镍元素被还原 D ．电池放电时，H 2在负极放电 答案：A 点拨：电池放电时，Ni 元素化合价降低被还原，A 错，C 对；充电时，H 元素化合价从＋1→0，化合价降低，被还原，B 对；放电时，H 元素化合价升高，在负极被氧化，D 对。 5．微型锂碘电池可用于植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所