电池材料(关于电池的知识)
1.关于电池的知识
传统电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。 [编辑本段]电池简介 电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时，电池非静电力（化学力）所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质，与电池的大小无关。电池所能输出的总电荷量为电池的容量，通常用安培小时作单位。在电池反应中，1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。电池的实际比能量要比理论比能量小。因为电池中的反应物并不全按电池反应进行，同时电池内阻也要引起电动势降，因此常把比能量高的电池称做高能电池。电池的面积越大，其内阻越小。
电池的能量储存有限，电池所能输出的总电荷量叫做它的容量，通常用安培小时作单位，它也是电池的一个性能参数。电池的容量与电极物质的数量有关，即与电极的体积有关。
实用的化学电池可以分成两个基本类型：原电池与蓄电池[1]。原电池制成后即可以产生电流，但在放电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，使用前须先进行充电，充电后可放电使用，放电完毕后还可以充电再用。蓄电池充电时，电能转换成化学能；放电时，化学能转换成电能的。
2.蓄电池的基础知识
蓄电池[3]是电池中的一种，它的作用是能把有限的电能储存起来，在合适的地方使用。它的工作原理就是把化学能转化为电能。
它用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用22~28%的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。汽车上用的是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有22~28%的稀硫酸。
放电时，电极反应为：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
负极反应： Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
总反应： PbO2 + Pb + 2H2SO4 === 2PbSO4 + 2H2O （向右反应是放电，向左反应是充电）
3.电池知识
电池（Battery）指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。
具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。
如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。
利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。
4.请教一下有关电池的一些知识
电池的分类有不同的方法其分类方法大体上可分为三大类
第一类：按电解液种类划分包括：碱性电池，电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的电池，如：碱性锌锰电池（俗称碱锰电池或碱性电池）、镉镍电池、氢镍电池等；酸性电池，主要以硫酸水溶液为介质，如铅酸蓄电池；中性电池，以盐溶液为介质，如锌锰干电池（有的消费者也称之为酸性电池）、海水激活电池等；有机电解液电池，主要以有机溶液为介质的电池，如锂电池、锂离子电池待。
第二类：按工作性质和贮存方式划分包括：一次电池，又称原电池，即不能再充电的电池，如锌锰干电池、锂原电池等；二次电池，即可充电电池，如氢镍电池、锂离子电池、镉镍电池等；蓄电池习惯上指铅酸蓄电池，也是二次电池；燃料电池，即活性材料在电池工作时才连续不断地 从外部加入电池，如氢氧燃料电池等；贮备电池，即电池贮存时不直接接触电解液，直到电池使用时，才加入电解液，如镁-氯化银电池又称海水激活电池等。
第三类：按电池所用正、负有为材料划分包括：锌系列电池，如锌锰电池、锌银电池等；镍系列电池，如镉镍电池、氢镍电池等；铅系列电池，如铅酸电池等；锂系列电池、锂镁电池；二氧化锰系列电池，如锌锰电池、碱锰电池等；空气（氧气）系列电池，如锌空电池等
5.锂电原理知识
锂电池原理
锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成，负极则是特殊分子结构的碳.常见的正极材料主要成分为 LiCoO2 ，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中.放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合.锂离子的移动产生了电流.
化学反应原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问题要多得多：正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性，负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子；填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良好导电性，减小电池内阻.
虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应，记忆效应的原理是结晶化，在锂电池中几乎不会产生这种反应.但是，锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降，其原因是复杂而多样的.主要是正负极材料本身的变化，从分子层面来看，正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞；从化学角度来看，是正负极材料活性钝化，出现副反应生成稳定的其他化合物.物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况，总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目.
过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，可以直观的理解，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来.这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因.
不适合的温度，将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物，所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂.在电池升温到一定的情况下，复合膜膜孔闭合或电解质变性，电池内阻增大直到断路，电池不再升温，确保电池充电温度正常.
而深充放能提升锂离子电池的实际容量吗？专家明确地告诉我，这是没有意义的.他们甚至说，所谓使用前三次全充放的“激活”也同样没有什么必要.然而为什么很多人深充放以后 Battery Information 里标示容量会发生改变呢 ？ 后面将会提到.
锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片.其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、温度、ID 、充电状态、放电次数等数值.这些数值在使用中会逐渐变化.我个人认为，使用说明中的“使用一个月左右应该全充放一次”的做法主要的作用应该就是修正这些寄存器里不当的值，使得电池的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况.
充电控制芯片主要控制电池的充电过程.锂离子电池的充电过程分为两个阶段，恒流快充阶段（电池指示灯呈黄色时）和恒压电流递减阶段 （ 电池指示灯呈绿色闪烁.恒流快充阶段，电池电压逐步升高到电池的标准电压，随后在控制芯片下转入恒压阶段，电压不再升高以确保不会过充，电流则随着电池电量的上升逐步减弱到 0 ，而最终完成充电.
电量统计芯片通过记录放电曲线（电压，电流，时间）可以抽样计算出电池的电量，这就是我们在 Battery Information 里读到的 wh. 值.而锂离子电池在多次使用后，放电曲线是会改变的，如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个放电曲线，其计算出来的电量也就是不准确的.所以我们需要深充放来校准电池的芯片.
6.充电电池所用材料有什么
铅酸蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅，极板上的活性物质为海绵状纯铅，电解液为一定浓度的硫酸溶液，极板间的电动势约2V. 镍镉电池正极板上的活性物为氧化镍粉，负极板上的活性物质为氧化镉粉，活性物质分别包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。
电解液通常用氢氧钾溶液.电池的开路电压为1.2V. 镍金属氢电池正极板材料为氧化镍粉，负极板材料为吸氢合金，电解液氢氧钾溶液。，电池的开路电压为1.2V.锂离子电池用LiCoO2复合金属氧化物在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂.开路电压为3.6V. 锂聚合物电是锂离子电池的改良型，没有电池液，改用聚合物电解质，比离子电池稳定.开路电压3.6V.。
7.电池的原理以及自制电池的方法和材料
自制电池简介： 利用氧化还原反应装置成一个电池，并且使 call 机发生声响。
实验步骤： 1。 取约25公分的镁带，折成三折并叠成约8公分长，然后用约20公分的铜线缠于上头。
2。 用一透明玻璃纸做成容器状，用橡皮圈绑住上头（不用绑紧，只要束着就好），然后插入一根约30公分的铜线，插入的一端最好先把它折成环状以防刺破玻璃纸，如图一所示。
3。 将50mL硫酸铜溶液加入100mL的烧杯内，将250mL硫酸钾溶液加入500mL的烧杯内。
4。 把步骤3。
50mL的硫酸铜溶液倒入做好的玻璃纸袋内，并将它置于另一个500mL的烧杯中，然后将步骤 1 之镁带也放入烧杯中，如图二所示。 5。
然后将步骤3。250mL的硫酸钾溶液徐徐倒入500mL的烧杯中（注1），如图三所示。
6。 将call机接上，立即有哔哔叫的声音（注2），如图四所示。
注1。 不可将绑有镁带的铜线浸到硫酸钾的溶液中，进行步骤5之前，须事先让同学听听已装1。
5V电池的BBcal叫的声音大小及响了几声，以作为比较之用。 注2。
正负极接错，声音不会响。溶液和器材： 1。
0。5M的硫酸铜溶液：约6。
3g硫酸铜（CuSO4·5H2O，）晶体溶于50mL的水中。 2。
0。 5M的硫酸钾溶液：约21。
8g硫酸钾（K2SO4）固体溶于250mL的水中）。 3。
铜线一条（约30公分长）。 4。
玻璃纸一张（约625平方公分）。 5。
铜线一条（约20公分长）。 6。
镁带（约25公分长）。 7。
100mL的烧杯一个。 8。
500mL的烧杯2个。 9。
橡皮圈一条。 10。
BBcall机一只。 原理和概念： 1。
本实验的半反应式分别为： Mg(s) → Mg2 (aq) 2e- Cu2 (aq) 2e- → Cu(s) 全反应式为： Mg(aq) Cu2 → Mg2 Cu(s) 2。 电化电池的阳极：发生氧化，电子流出，氧化电位大者（还原电位小者）。
电化电池的阴极：发生还原，电子流入，还原电位大者（氧化电位小者）。 3。
氧化电位：失去电子的倾向，以伏特为单位表示；氧化电位愈大，表示失去电子的倾向愈大。 还原电位：获得电子的倾向，以伏特为单位表示；还原电位愈大，表示获得电子的倾向愈大。
4。 盐桥的功用：使电流畅通，让阴阳离子能够流通，保持电中性，防止任一个半电池积存净电荷。
盐桥的组成：为盐类的饱和溶液，且不与两半电池之溶液发生反应者。 本实验系利用玻璃纸当作半透膜，可让阴阳离子能够流通亦有盐桥的功能。
注意事项 1。 铜线最好先用磨砂纸磨过，再进行反应。
2。 镁带反应前先用1MHCl浸洗一会儿，然后迅速取出再使用。
3。 若时间许可的话，可将多个自制电池串联或并联，驱动需要更大功率的负载。
8.锂电池的基本原理和特性
一、发展及分类 “锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
锂电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低，放电电压平缓等优点，使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。
锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算器，数码相机、手表中。
为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究，从而制造出前所未有的产品。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。
20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。1992年Sony成功开发锂离子电池。
它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。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。
随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。
锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。
由于其自身的高技术要求限制，只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。二、工作原理1. 锂金属电池 一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
放电反应：Li+MnO2=LiMnO2 2.锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。充电正极上发生的反应为 LiCoO2=Li(1-x)CoO2+xLi++xe-（电子） 充电负极上发生的反应为6C+xLi++xe- = LixC6 充电电池总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6 三、特征 高能量密度锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。
高电压一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V（平均值），相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。无污染锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。
不含金属锂锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。循环寿命高在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂则可以达到2000次。
无记忆效应记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。
快速充电使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在1.5-2.5个小时内就充满电；而新开发的磷铁锂电池，已经可以在35分钟内充满电。三、优缺点分析1.优点 （1）能量比较高。
具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；（2）使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100%DOD)充放电，有可以使用10,000次的记录；（3）额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术，将电压调至3.0V，以适合小电器的使用。（4）具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；（5）自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20;(6)重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5;(7)高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；（8）绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。
（9）生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。比能量指的是单位重量或单位体积的能量。
比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时；kg是千克（重量单位），L是升（体积单位）。
2.缺点1.锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。2.钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，价格昂贵，安全性较差。
3.锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。4.生产要求条件高，成本高。
5.使用条件有限制，高低温使用危险大。
9.原电池的知识点
原电池：
1.原电池形成三条件： “三看”。
先看电极：两极为导体且活泼性不同；
再看溶液：两极插入电解质溶液中；
三看回路：形成闭合回路或两极接触。
2.原理三要点：
(1)？相对活泼金属作负极，失去电子，发生氧化反应.
(2) 相对不活泼金属（或碳）作正极，得到电子，发生还原反应.
(3)？导线中（接触）有电流通过，使化学能转变为电能
3.原电池：把化学能转变为电能的装置
4.原电池与电解池的比较
原电池 电解池
(1)定义 化学能转变成电能的装置 ；电能转变成化学能的装置
(2)形成条件 合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路 ；电极、电解质溶液（或熔融的电解质）、外接电源、形成回路
(3)电极名称 负极 正极 ；阳极 阴极
(4)反应类型 氧化 还原 ；氧化 还原
(5)外电路电子流向 负极流出、正极流入 ；阳极流出、阴极流入
