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二次电池：电池放电后，可以用充电方法使活性物质恢复到放点钱状态，从而能够再次放电的一类电池，充放电过程可以反复进行。储备电池：在储存期间，电解质和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通过其他方式使电池激活，电池立即开始工作。燃料电池：电池中的电极材料是惰性的，是活性物质进行电化学反应的场所，而政府及活性物质分别储存在电池体外，当活性物质连续不断的注入电池时，电池就能不断的输出电能。1.3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。两个必要条件：氧化还原反应、电子经过外线路成流反应：电池工作是，电极上发生的产生电能的电化学反应活性物质：电极上能够参加电化学反应、释放电能的物质（1）电极：电池的核心活性物质：电极中参加成流反应、产生电能的物质导电骨架：传导电子，使电流分布均匀；支撑活性物质活性物质：电化学活性高、组成电池电动势高(正极活性物质电势尽可能正、负极负)、质量比容量大和体积比容量大(电化当量，密度)、在电解液中化学稳定性好、电子导电性好、资源丰富、环境友好。正极常用金属氧化物、氯化物、氟化物、硫化物（MnO2、PbO2、O2、AgO、NiOOH）。负极一般为电位较低的金属（ZnPbH2LiCd）集流体/导电骨架：导电性好、机械强度高、加工性好、化学稳定性和电化学稳定性好、成本资源环保。Pb、Ni、钢、Al、Cu、Ag（2）电解质：正负极间传递电荷，溶液导电；参加电极反应电解质要求：电导率高，溶液欧姆压降小；对固体电解质，离子导电性好，电子绝缘；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；沸点高、冰点低，使用温度范围宽；无毒无污染、成本低电解质分类：按形态：液态（水溶液、非水溶液）、固态、胶态电解质（3）隔离物：隔膜、隔板（防止电池正负极接触，内部短路，同时吸蓄电解液）要求：孔径、孔隙率、孔隙的均匀分布；电解质粒子运动阻力小；电子的良好绝缘体；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物质微粒；阻止枝晶的生长穿透）；化学稳定性好（耐电解液腐蚀，耐氧化，耐还原）；涨缩率（4）外壳要求：机械强度高、耐振动冲击腐蚀温差（只有锌锰干电池是锌电极兼做外壳）（5）封口剂（环氧树脂、沥青、松香）1.5化学电源的电性能1.5.1电池的电动势：电池在开路条件下，正、负两极间的平衡电极电位之差1.5.2电池的开路电压：电池的开路电压是两极所联接的外线路处于开路时，两极间的电极电势之差开路电压与电动势区别：平衡电极电势1、与外界没有电子交换、2电极上氧化反应和还原反应是可逆的，反应速率相等1.5.3标称电压：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1.5.4电池的内阻：电池的内阻R内又称全内阻，是指电流流过电池时所受到的阻力。电池欧姆内阻：包括电极本身的电阻，电解质溶液的电阻和隔膜电阻（离子通过隔膜微孔时多收到的阻力）；欧姆电阻造成的电压损失与通过电池的电流强度成正比，符合欧姆定律的关系影响因素：物质特性、电极物料组成、电极结构、电解液、隔膜、电池结构、制造工艺、荷电状态、温度极化电阻：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。电池内阻的测量方法：锌锰电池内阻表示方法（短路电流法）国家标准中规定的电池内阻测量方法1.交流法：对电池施加1kHz左右的交流电流时间1s~5s，测量此时间内的交流电压Ua，则Rac=Ua/Ia2.直流法：电池以电流I恒流放电，测量放电至10s末时的负载电压U1.然后立即将放电电流增加电流I2，测量和记录放电至3s末时的负载电压U2.电池的直流内阻Rdc按下式计算：Rdc=(U1-U2)/(I2-I1)1.5.5电池的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放电制度：1.放电方式：恒电阻放电、恒电流放电、恒功率放电2.放电电流（放电率，放电速率）时率t：以一定的放电电流，放完额定容量所需的小时，t=C/I；以放电时间的长短来表示电池的放点速度；放电时率越大，放电电流越小。倍率x：指电池放电电流的数值为额定容量数值的倍数；放电倍率越大，放电电流越大时率与倍率的关系：x=1/t3.终止电压：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。4.放电温度：温度越低，工作电压下降越快。原因：温度降低，例子运动速度越慢，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。1.5.6电池容量与比容量电池的容量：在一定放电条件下可以从电池获得的电量，单位用安培小时Ah表示必须指明放电制度：电流、终止电压、温度法拉第定律：电极上参加反应的物质的质量与通过的电量成正比。电化当量：每放出1Ah电量所需要的活性物质质量，电化当量K;电极的理论容量与活性物质的质量成正比，与该物质的电话当量成反比实际容量：电池的实际容量是指在一定放电制度下，电池实际输出的电量活性物质利用率的影响因素：物质形态、电极物料组成、电极结构、电池结构、电解液、隔膜、制造工艺、放电制度比容量：单位质量或单位体积电池所给出的容量称为质量比容量或体积比容量（质量比容量:Cm=C/m(Ah/Kg)、体积比容量:Cv=C/V(Ah/L)）1.5.7电池的能量与比能量能量：电池在一定的放电制度下，对外做功所输出的能量，用W表示，单位Wh理论能量：假设电池在放电过程中始终处于平衡状态，其放电电压始终保持其电动势的数值。电池活性物质的利用率为100%，则此时电池应该给出的能量为理论能量W0实际能量：电池在一定的放电条件下所实际给出的电能量；在数值上它等于实际容量和平均工作电压的乘积W=C*U平比能量：单位质量或单位体积的电池所放出的能量体积比能量：单位体积电池所给出的电能量Wh/L质量比能量：单位质量电池所给出的电能量Wh/kg理论比能量：W0=C0E/G0实际质量比能量：W实际=C*U平均/G（实际比能量远小于理论比能量）1.5.8电池的功率与比功率电池的功率：在一定放电制度下，单位时间内电池所输出的能量，单位W或Kw比功率：单位质量或体积输出的功率1.5.9电池的储存性能与自放电储存性能：电池开路时，在一定的条件下储存时容量自行降低的性能。也称自放电。容量下降率越低，储存性能越好自放电速率：单位时间容量降低的百分数x%=(C前-C后)/（C前*t）*100%搁置（储存）寿命：电池搁置到容量降低至某规定容量的时间降低电池自放电的措施：采用高纯度原材料；在负极中加入高氢过电位金属；在电极或电解液中加入缓蚀剂，减少自放电反应发生；低温储存1.5.10二次电池的循环寿命：蓄电池经历一次充电和放电，称一个循环；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2.1电极电势与电池电动势2.1.1电极/溶液界面的结构电极/溶液界面是电化学反应发生的场所，它的结构和性质对电极反应速度和反应机理有显著的影响。2.1.1.1双电层的形成与结构阶层电势差（相间电势）的形成原因是电荷在界面分布不均匀，包括离子双层电势差、偶极双层电势差、西服双层电势差双电层的形成：1）离子双层电势差：带电粒子在两相间转移或外电源使两相中出现剩余电荷，用Øq表示2）吸附双层电势差：溶液中某种离子有可能被吸附在电极与溶液界面上，形成一层电荷。这层电荷又靠静电作用吸引溶液中同等数量带相反电荷的离子而形成双电层，这样的双电层称为吸附双层Øad3）偶极双层电势差：偶极子正负电荷分开而形成双电层Ødip双电层扩散理论：溶液一侧的剩余电荷是一部分排在电极表面形成紧密层，其余部分按照玻尔兹曼分布规律分散于表面附近一定距离的液层中形成分散层。双电层结构：在金属与溶液的界面上，由于正、负离子静电吸引和热运动两种效应的结果，溶液中的反离子只有一部分紧密地排在固体表面附近，相聚约一、二个离子厚度（0.1nm左右）称为紧密层另一部分离子按一定的浓度梯度扩散到本体溶液中，称为扩散层。紧密层和扩散层构成了双电层。金属表面与溶液本体之间的电势差既为界面电势差2.1.1.2有关紧密层问题外紧密层：由于水化自由能较高（水分子缔合强度较大），大多数阳离子不易脱出水化球并冲破水分子层。水化的正离子最终并不是与电极直接接触，两者之间存在着一层定向排布的水分子，这样形成的紧密层，d直比较大，称为外紧密层内紧密层：当电极表面荷正电，溶液一侧剩余电荷为水化阴离子时，阴离子与水的缔合强度较小，靠近电极表面时很容易脱掉部分H2O，甚至排挤开电极表面的水分子层直接靠在电极表面，这样形成的紧密层，d值较小，称为内紧密层超载吸附：如果阴离子是可以喝电极发生短程相互作用的，那么这时“短程”这一前提具备，就可以发生特性吸附了。超载吸附只能改变紧密层和分散层电势差的大小或符号，改变电势分布，但不能改变整个相间电势差2.1.1.3影响双电层结构的因素静电作用与热运动决定双电层结构1）浓度影响：溶液浓度越大，双电层紧密排布的趋势就越大，紧密层电势在ⱷ中所占比重将越大2）温度影响：温度升高，离子热运动加剧，导致双电层趋于分散排布；温度较低时，热运动则较平缓，这时稍有静电力就可以将离子吸引到电极表面，双电层趋于紧密排布3）电极电势的影响：电极电势远离零电荷电势时，电极表面与溶液中离子之间的静电作用增强，使双电层趋向紧密排布；电极电势在零电荷电势附近时，静电作用较小，双电层趋于分散排布。零电荷电势指电极表面剩余电荷为零时的电极电势，用ⱷ0表示4）溶液组分与电极间相互作用影响：如果溶液中含有可以在电极表面特性吸附的离子，则该离子易于和电极紧密结合，甚至脱掉水化膜，并穿透电极表面的水化层，直接靠在电极上，形成内紧密层2.1.2绝对电势与相对电极电势绝对电极电势：由于电荷在电极/溶液界面分布不均匀而形成的界层电势差（相间电势差）相对电极电势（WE的电极电势）只是约定俗成的称其为“某电极相对于某参比电极的电极电势”2.1.3电极电势和电池电动势当通过一个可逆电池中的电流为零时，电池两端的电视差称为电池的电动势，用E表示G吉布斯自由能的变化；n电子转移书；E电池电动势用标准氢电极作为负极与待测电极作为正极组成电池，这一电池电动势就是带车带年纪的相对电极电势。电极电势的大小电极电势越小，越容易失去电子，越容易氧化，是较强的还原剂电极电势越大，越容易得到电子，越容易还原，是较强的氧化剂利用标准电动序，在原电池中，可以判断哪个做正极，哪个为负极。电势小者氧化为负极在电解池中，可以判断电极上发生反应的次序，阳极上小者先氧化，阴极上大着先还原对消法测电动势电池电动势：通过原电池电流为零（电池反应达平衡）时的电池电势，用E表示，单位伏特。由于电动势的存在，当外接负载时，原电池就可对外输出电功电池与伏特计接通后有电流通过，在电池两极上会发生极化现象，使电极偏离平衡状态。另外电池本身有内阻，伏特计所量的仅是不可逆电池的端电压。因此电池电动势不能直接用福特表来测量。利用电位差计可在电池盒无电流（或极小电流）通过时测得其两极间的电势差，即为该电池的平衡电动势。对消法工作原理：在待测电池上并联一个大小相等，方向相反的外加电势，这样待测电池中就没有电流通过，外加电势差的大小就等于待测电池的电动势。2.1.4电池电动势与温度和压力的关系大多数电池电动势的温度系数是负值若电池反应中无气体参与，则电池电动势的温度系数一般是很小的，由此得到电池电压与温度的关系式为对于无气体参与的电池反应，电池的电动势基本上与压力无关。但当电池反应中气体的物质的量发生变化，则不能忽略压力的影响2.2电化学反应的特点及研究方法定义：电化学是研究第一类导体与