化学电源(上课2013.4.24)

锂电池是新一代高能电池， 目前已研究成功多种锂电 池
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极， 跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用 寿 命大大延Байду номын сангаас。 由于锂电池性能优异，广泛应用于军事和空间 领域，民用领域以微小功率为主，例如用作手表、 照相机、心脏起搏器等的电源. 缺点：易爆炸
警告 ！
用普通电池或仿制的伪劣充电 电池是不能充电的，也不能将电 池投入火中，否则可能会引起爆 炸事故。 爆炸
池产量约300亿只,而我国电池产量和消费量 就高达140亿只，人均10只多。
减少污染
节约资源
电池的回收
可回收标记
三、电池的污染和回收
1.电池中含有大量的重金属，如铅、汞、镉等， 酸、碱等物质
汞的毒性
汞即我们俗称的“水银”，是一种常温下为
液体的物质，可以阻止电池中阴极金属锌的氧化，这一作 法提高了电池的贮存寿命。因此，早在以前采用的锌做阴 极的电池几乎都有一定量的汞做防腐剂。但是汞和汞的化
• 特点：锂离子电
池的贮能密度较高， 可以减轻重量。 • 缺点：成本较高。
上图为德国的氢燃料电池汽车
利用燃料电池的 电动车
燃料电池汽车
这种类型的燃料电池曾在1967年首次被用作阿波 罗宇宙飞船的电源。
燃料电池
氢氧燃料电池是将氢和氧的化学能通过电极 反应直接转换成电能。最大特点是反应过程中不
铅蓄电池
镍镉电池
二次电池
镍氢电池
银锌蓄电池
锂离子电池
……
1、铅蓄电池:--汽车或者电动车上常用.
是由两组平行排列的栅状铅合金极板作为主架， 正极板上覆盖PbO2,负极板上覆盖Pb
负极（ Pb ） Pb(s) + SO42-(aq) - 2e- = PbSO4 (s) 正极（PbO2） PbO2 (s) +4H+ (aq) + SO42-(aq) + 2e- = PbSO4 (s) +2H2O (l)
①放电过程（是原电池反应，化学能转化为电能）
人们常根据硫酸密度的大小来判断铅蓄电池是否需要充电
②充电过程（是电解池反应，电能转化为化学能）
缺点：比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点： 可重复使用、电压稳定、使用方便、 安全可靠、价格低廉
其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……
2、镍氢电池(Nimb)
物质，可污染60万升水，相当于1个人一生的 用水量；一节一号电池烂在地里，能吞噬一平方米 土地，并可造成永久性危害。
废电池的 “出路”？
目前已经初步具备废电池无公害处理技术，但目前只 能做到无公害化，而不能像国外那样做到处理之后再利用。 虽然具有公益性，但赔本的生意没有企业感兴趣，缺乏资 金支持，就很难开展。 据了解，要建立一个“回收—处理—再利用”的高标 准废电池处理厂，大约需要1亿元。这个数目一般企业难 以承受。即使有足够的资金建成废电池无害化处理厂，要 产生效益也必须达到每天处理8吨废电池的规模，而这一 供应量是否能够保证也是个难题。 目前电池的回收率2%，回收的废旧电池遇到尴尬。
合都具有神经毒性，对内分泌系统，免疫系统等也有 不良影响，它会引发人的口齿不清、步态不稳、四肢麻痹， 最后导致全身痉挛，精神失常而死。
汞的毒性
随着科技的进步，电池开始逐渐实行低汞化和无汞化， 汞的代替品是表面活性剂氟化聚合物，在防止锌的腐蚀上 取得了良好的效果。全国每年用于生产干电池的汞就达几 十吨之多。
3、银锌电池—纽扣电池
(-) Zn│KOH│Ag2O (+)
银锌电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣， 故称纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组 成的活性材料，另一端填充锌汞合金组成的活 性材料。 电解液：KOH
纽扣电池结构图
银 锌 电 池
缺点：是价格昂贵，使用寿命较短 优点：
电池比能量大、电压稳定，储存时间长， 适宜小电流和连续放电
优点：制作简单、价格便宜。
缺点：电容量低，放电时间短，电压下降快。不适
合需要大电流和较长期连续工作的场合。还会漏液 损坏电器
：
碱性电池
体积小、性能好的碱性锌锰电池。这类电池的 重要特征是电解液是碱性的，负极也由锌片改为锌 粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。
缺点： 多数只能一次使用，不能充电；价格较贵 优点： 耐久的电量，连续放电一般是普通电池的 七倍，适用于大电流，输出稳定，不会漏液 。
银锌蓄电池
锂离子电池
燃料电池
氢氧燃料电池
普通锌锰干电池
一次电池
碱性锌锰电池
银锌电池
锂电池
按规格分类
①1号 ②3号 ③5号 ④7号 ⑤2、4、6号
主要有： • ①1.5V • ② 1.2V
• ③3.6V • ④ 9.0V等
按电压分类
(-) Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2,C (+)
(-) Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2,C (+) 负极（锌筒）Zn-2e- = Zn2+ 正极（石墨） 2NH4++ 2e- = 2NH3+H2 总反应： Zn+ 2NH4+ = Zn2++2NH3+H2
2、重金属进入土壤或水源，就会通过各种途径进入人的食物链。重金
属对人体的危害是渐进的，不是一下子就能表现出来，它的最大特点 是在自然界不能降解，只能通过净化作用消除污染。所以说，一节节 废电池是一颗颗隐形“炸弹”。它的“杀伤力”既看不到，也不发生， 可其产生的后果却是严重的。
据科学家测定：一粒小小的纽扣电池所产生的有害
燃料电池与前几种电池的差别：
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充； ②反应产物不断排出； ③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有 利于节约能源。
缺点：体积较大、附属设备较多
优点： 能量转换率高、噪音低、清洁、对环境友好
其它电池：海水电池
日本产海水电池
以海水电池为能源的 航海标志灯
电池的能量比普通干电池高20---50倍！
涉及到燃烧，其能量转换率高达60%－80%，普
通的只有30%.即效率是普通内燃机的2－3倍。
另外，它还具有燃料多样化、排气干净、噪音低、
对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。
可燃性物质 与氧气在催 化剂的作用 下反应，直 接将化学能 转化为电能
电池总反应：
2H2 +Ｏ２ = 2H2O
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极 ②电极材料一般不参加化学反应， 只起传导电子的作用。
• 特点：内阻稍大，价格较高，电容量较
高（镍镉电池的1.5-2倍） • 电容量：900mAh——1800mAh甚至 2100mAh等. • 镍氢电池不含镉、铅、汞等金属，被业 内人士称为“环保电池”。它质量优良、 安全可靠，且有利于环保的电池，应用 广泛。
3、锂离子电池(Li-ion)
锂离子电池标记：Li-ion
1、一次电池
化 学 2、二次电池 ——铅蓄电池 电 源
3、燃料电池
——锌锰干电池
了解每一类典型 的电池；优 缺点；对其它电 池有初步的认识
——氢氧燃料电池
交流与讨论
• 我国是世界上干电池生产和消费大国，目前
全国拥有干电池生产厂家200多家。统计资料 表明，1980年我国干电池量就已超过美国而
居世界第一。据报道，仅2000年，世界干电
我们对待电池的几点建议：
•
1.我国应加大电池制造领域的科技投资，研制出环保性的各种 电池。电池生产厂家也要以长远利益为重，多生产环保电池， 切不可急功近利，破坏环境。 2．新闻媒体、环保部门应加大电池环保的宣传力度，增强公民 的环保意识，不乱扔废电池，多买那些能重复使用的电池。各 地多多设立废电池回收点，使废电池集中起来，以免流向自然 界。学校也要加强这方面的教育。 3．政府应出台一系列的电池环保的政策、条例和法规，把废电 池的回收利用纳入规范化、法制化的轨道，并真正落实到位。 4．废电池的回收和利用这两个环节一定要配合好。 5．也可与国际上联手共同开发电池环保的项目，让全世界都行 动起来。
各 种 干 电 池
纽各 扣式 电各 池样 的
用于“神六”的太阳能电池 摄 电像 池机 专 用
笔记本电脑 专用电 池
手机专用电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
将化学能转换成电能的装置 将太阳能转换成电能的装置
将放射性同位素自然衰变时产 生的热能通过热电转换器转变 为电能的装置
一次电池 化 学 电 池
电池中的反应物质进行一次氧化 还原反应并放电之后，就不能再 次利用。
又称充电电池或蓄电池。放电后 经充电可再用，可多次重复使用。 是一种连续地将燃料和氧化剂 的化学能直接转化成电能的化学 电源，又称连续电池。
二次电池
燃料电池
普通锌锰干电池 一次电池 碱性锌锰电池 银锌纽扣电池 铅蓄电池 化学电池 二次电池
让我们共同 好好保护我们的家园──
!!!
本课时学习了哪几种电池？ 如何对待废旧电池呢？
你记住了吗？ 理解了吗
作业
1、化学电池分为哪几类？
2、你是如何对待自己及身边的废电池的？ 如何能减少废电池对环境的危害？
谢谢！