（1）电极反应速度足够快（避免放电时产生严重的电压
学 损失），对二次电池而言，充电反应也要足够快。 化 （2）正负极的平衡电位相差足够大：保证使用的开路电 电 压。 学 （3）电极的活性组分只能在外电路连通时才发生反应： 大 不能有“自放电”现象。 江 （4）尽可能高的能量密度（wh/kg, wh/L）。 浙 （5）廉价、无毒。
Zn/MnO2干电池
电 Cd/Ni蓄电池 学 Fe/Ni蓄电池
1910年
大 可充电的铁镍电池商业化生产
1914年Edison
碱性电池.
江 1954年Gerald Pearson 太阳能电池.
浙 1976年Philips Research 镍氢电池
电 池 的 发 展 历 程
1991年Sony
可充电锂离子电池商业化
Mg
NaCl；海水
1.40 1.30
气象气球用电池 碱性锌锰电池 军用碱性电池
锌汞电池 铟汞电池
PbO2
Mg
电 MnO2
Zn
MnO2
Mg
学 HgO
Zn
大HgO
In/Bi
NaCl 或 KCl KOH KOH KOH KOH
1.80 1.50 1.65 1.30 1.16
江 碱性锌空气电池
O2
锌铜电池
CuO
学 这就是为什么传统Zn-MnO2电池是污染性电池的 大 原因，因为在Zn电极中掺杂了Hg。
江 浙 碱性锌锰电池加汞后可增加四年的储存时间。电池会
自动吸气、放电、鼓包、腐蚀。
(3). 在电池的电解液中加入被称之为“缓蚀剂”的添
学 加剂。抑制电极的自放电反应。 化
电 学 大 江 浙
组成电池体系的基本条件
1799年 Volta Zn/吸水纸（H2SO4）/Cu 1836年 Daniell Zn/ZnSO4//CuSO4/Cu 1839年 Grove 试制了燃料电池
1859年 Plante 1868年 Leclanche
学 Pb/H2SO4/PbO2 蓄电池 化 Zn/NH4Cl/MnO2
1888年 Gassner 1895年 Jungner 1900年 Edison
0
化
电
学 - 阳极极化
大
江 log I
浙输出电流越大，输出电压越小。
电池的放电曲线
学 化 电 学 大 江 浙
Q1: 恒 电 流 放电时，电 池的输出电 压为何不断 下降?
Q2：为何放 电电流越大， 电池的使用 时间越短？
学 化 电 学 大 江 浙
新的电化学 反应
新的电 化学反
应
电池充放电时的正、负极电位变化趋势
学
Zn Electron acceptor
电化 H+ + e- → （1/2）H2 学4H+ + O2+ 4 e- → 2H2O
大 e-
江Zn2+
浙
如何解决？
(1) 将金属单质制成合金，以降低电极的活性，减小自
放电程度。
学
(2) 在电极中加入析氢过电位高的组元，阻碍H+ + e- →
化 （1/2）H2反应的发生，即降低电子的接受能力， 电 最终抑制失电子的自放电反应。
电化学界面
1.2.基本概念:
学 ①正极的电位比负极高； 化 ②电池中电子从负极通过外电路流向正极； 学电 ③电池中正极发生还原反应、负极发生氧化
大 反应。
④电池内电解液中正离子从负极往正极运动，
浙江 负离子从正极向负极运动。
电解液中离子的运动
学
化
电
学
大
江
浙
+
-
1.3. 电池的极化
+
学 阴极极化
第二部分：电化学的应用
《电化学》化第学25讲 第P9大o章w学e化r电s学ou电rc源e 江9.1. 化学电源的基本原理
浙Principles of power source
1. 原理概述
学 化学电源：化学能直接转化为电能的装置
化
电
学 大
从物理学原理看，电子 总是从电位负的一方流 向电位正的一方！
……
2. 一次电池(primary battery)
2.1. 一次电池的类型 Table 1 Primary batteries
名称（或用度） “乾”电池
学 正极（阴极） 负极（阳极） 电解质 开路电压（V）
MnO2
Zn
NH4Cl/ZnCl2
1.50
锌空气电池
O2
镁银电池（鱼雷用）
AgCl
化Zn
NH4Cl/ZnCl2
江
浙
Daniel 电池
1.1. 电池反应
学 正极反应：Cu2+ +2e- →Cu
1
电化 负极反应：Zn -2e- →Zn2+
2
学 电池反应： Cu2++Zn→Zn2++Cu
大 正极的电位1 > 负极的电位2
江
浙 电池符号：
(-)Zn｜ZnSO4(c1) || CuSO4(c2)｜Cu(+)电化学界面 盐桥源自ZnKOH1.40
Zn
NaOH
1.10
浙 锂电池
固体电解质电池
多种 多种
Li
非水介质
～1.5
Na
-Alumina 1.85-3.77
Li/C 固体电解质电池
I2/C
Li
LiI
～3
例1：锌-锰干电池
反应不可逆，
学不能连续充放电
化 电池符号： 电 (-)Zn∣ZnCl2 ,NH4Cl(糊)|MnO2(C)(+)
学电极反应: (-) Zn（s）→Zn2++2e-
大 江
(+)2MnO2（s）+2NH4++2e-→ Mn2O3（s） +2NH3（g）+2H2O
浙
例2：碱性Zn-Mn电池
学 化 电 学 大 江 浙
电动势1.5V。它携带方便。但反应不可逆，寿命有限。
2.2. 电极材料的自放电
电池材料在不工作（段路、开路）时发生电化学损耗。