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型電池材料ppt課件-在線(xiàn)瀏覽

2025-06-24 22:02本頁(yè)面
  

【正文】 電時(shí)電池兩端的電壓 結(jié)冰 ? 放電初始電壓 開(kāi)始幾秒種 ? 放電平臺(tái)電壓 ? 放電終止電壓 ? 過(guò)放電 ? 放電方式:恒阻 恒流放電 ? 連續(xù)放電 間歇放電 10 0 10 20 30 40 50 60 70 E/VTim e/m in45 2022/5/31 電池的充電電壓 ? 充電電壓:電池在充電時(shí)電池兩端的電壓 冰融化 ? 充電初始電壓 開(kāi)始幾秒種 ? 充電平臺(tái)電壓 ? 充電終止電壓 ? 過(guò)充電 ? 充電方式 恒壓 恒流 脈沖充電 10 0 10 20 30 40 50 60 70 E/VTim e/Mi n46 2022/5/31 END 202231 2nd Begin 202238 3rd 47 2022/5/31 Review1 ? 陰極 陽(yáng)極 正極 負(fù)極 ? 按電解質(zhì)性質(zhì)分類(lèi) ,電池可分為: 1. 酸性電池 2. 堿性電池 3. 中性電池 4. 有機(jī)電解質(zhì)電池 5. 固體電解質(zhì)電池 48 2022/5/31 四 .電池的容量和比容量 ? 電池的容量 ( Capacity, C) 在一定放電制度下(在一定 I放 、 T放 、 V終 )電池所給出的電量,單位庫(kù)侖( C) A ? 電池容量 =負(fù)極容量 =正極容量 電池容量 ≠負(fù)極容量 +正極容量 實(shí)際放出容量 =容量較小的電極容量 51 2022/5/31 四 .電池的容量和比容量 3 ? 放電時(shí)率與放電倍率 放電時(shí)率:以放電時(shí)間 (h)的長(zhǎng)短來(lái)表示電池放電的速率,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出全部額定容量(A h) 幾個(gè)小時(shí)放完就是幾小時(shí)率 ? 如: Cr= 10A h。mCCV?39。 W ? Wth= I t E ? = Cth ? Wth= C h/m3 W Ea/V 體積比能量 ? W’m=W/m=C ? 電池的比功率,單位體積或單位體積電池輸出的功率對(duì)外作功所輸出的電能,單位W/m3或 W /kg, kW/m3或 kW /kg 。在一定條件下,電池容量降低至某一較低水平(一般為理論容量的 80%),電池所經(jīng)歷的充放電循環(huán)次數(shù) ? 影響因素: ? ? 自放電 ? 62 2022/5/31 九 .各種電池比較 蓄電池性能比較 比能量 比功率 深循環(huán) 快速 電池 壽命 充電 價(jià)格 Wh/kg) ( W/kg) (次) ( h) (元 /Wh) 傳統(tǒng)免維護(hù)鉛酸蓄電池VRLA 33 150 150300 4 Cd/Ni鎘鎳電池 50 160 200400 6 MH/Ni鎳氫電池 75 180 200700 8 Liion鋰離子電池 100 100 500 15 Zn/Ni鋅空氣電池 200 100 200 4 2 超級(jí)電容器 5 700 100000 *備注頁(yè) 63 2022/5/31 九 .各種電池比較 見(jiàn) P37頁(yè)圖 25 64 2022/5/31 九 .各種電池比較 65 2022/5/31 Break END 202238 3nd Begin 2022315 4rd 下節(jié)課內(nèi)容偏少,需加幾個(gè)片子 66 2022/5/31 Review2 ? 電池容量 =負(fù)極容量 =正極容量 電池容量 = 負(fù)極容量 +正極容量 67 2022/5/31 Review3 ? 放電倍率( x):放電電流 (A)為電池額定容量 (A h)的倍數(shù) ? Id=x Cr ? 例:額定容量 15 A h 放電時(shí)率 2 , Id ? A,放電倍率 x為 ? Id 5A,放電時(shí)率 ? 放電倍率 x為 ? 放電倍率 x為 ,放電時(shí)率 ? Id ? rCt?dI 1x t?68 2022/5/31 第二章 鋅錳電池-分類(lèi) 鋅錳電池 中性電解液(微酸性) 糊式干電池(普通型) 堿性電解液 銨型紙板干電池 一次堿性鋅錳電池 二次堿性鋅錳電池 薄膜電池(高容量) 鋅型紙板干電池(高功率) 69 2022/5/31 第二章 鋅錳電池-命名與型號(hào) R 圓柱形 Round F扁形 flat S 方形 square數(shù)字大小 R20 大號(hào)電池 R14 二號(hào)電池 R06 AA 5號(hào)電池 R03 AAA 7號(hào)電池 LR 堿性電池 C capacity高容量 P power 高功率 例如: R06P 70 2022/5/31 4 2 2) , (Zn NH Cl ZnCl M nO C? ? ?負(fù)極:鋅筒 正極:天然 MnO2 或電解 MnO2 隔膜:淀粉漿糊隔離層 +電解質(zhì) 開(kāi)路電壓: 通常 NH4Cl 導(dǎo)電能力強(qiáng),缺點(diǎn):冰點(diǎn)高,影響低溫性能,酸性強(qiáng),電解液沿鋅筒上爬,容易造成鋅皮腐蝕 ZnCl2 間接參加電池反應(yīng),可降低冰點(diǎn),良好的吸濕性,可以保持電解液的水分,防止電液上爬 糊式鋅錳電池 71 2022/5/31 4 2 2) , (Zn NH Cl ZnCl M nO C? ? ?負(fù)極: 22Z n e Z n ???正極: 222 2 2 2 2M nO H O e M nO O H O H ?? ? ? ?電池反應(yīng): 2 4 3 2 22 2 2 ( )Z n M nO NH Cl M nO O H Z n NH Cl? ? ? ?糊式鋅錳電池反應(yīng) 制備工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,隔離層太厚,比容量降低 72 2022/5/31 負(fù)極:鋅筒 正極:天然 MnO2 或電解 MnO2 隔膜:紙板漿層隔膜 電解質(zhì):氯化銨 氯化鋅 紙板鋅錳電池 73 2022/5/31 22) , (Z n Z nC l Mn O C??負(fù)極: 22Z n e Z n ???正極: 228 8 8 8 8M nO H O e M nOOH OH ?? ? ? ?電池反應(yīng): 2 2 2 2 24 8 9 8 4 5Z n MnO Z nC l H O MnOOH Z nC l Z nO H O? ? ? ? ? ? ?紙板鋅錳電池電池反應(yīng) 2 2 2 2 24 8 4 5Z n H O OH Z nC l Z nC l Z nO H O??? ? ? ? ? ?電解液參與反應(yīng): 74 2022/5/31 ?兩種類(lèi)型電池的比較 銨型電池 Zn+ 2NH4Cl+ 2MnO2→Zn( NH3) 2Cl2↓+ 2 MnOOH 鋅型電池 4Zn+ 9H2O+ ZnCl2+ 8MnO2 → 8MnOOH+ ZnCl25 H2O 電液類(lèi)型 電導(dǎo)率/ S?m1 pH值 水蒸氣壓/ Pa Zn2+ 離子狀態(tài) 氯化鋅型 氯化銨型 15 43 2933 2340 [Zn(H2O)]2+ [ZnCl4]2— 差異 氯化銨型 氯化鋅型 反應(yīng)式不同 無(wú)水生成和消耗 消耗大量的水 防漏性能好,不容易漏液 蒸氣壓 低 高 密封要求高 產(chǎn)物不同 Zn( NH3) 2Cl2, 致密而堅(jiān)硬的沉淀 ZnCl25 H2O, 水泥效應(yīng) 小電流間放 大電流連放 鋅離子的存在形式 負(fù)離子 正離子 負(fù)極極化大 負(fù)極極化小 pH值 大 小 正極極化大 正極極化小 電液導(dǎo)電能力 好 不好 結(jié)論 小電流間放 大電流連放、防漏性能好 75 2022/5/31 紙板電池結(jié)構(gòu)示意圖 76 2022/5/31 紙帶 正極粉 碳棒 紙圈 封口膠 組合膠 漿層紙入筒 紙帶入筒 注蕊 插碳棒 上紙圈 注封口膠 上組合膠 卷邊封口 貯存 檢驗(yàn) 套商標(biāo) 加底 熱縮 組合熱縮 裝盒裝箱 入庫(kù) 紙板電池制作過(guò)程 77 2022/5/31 堿性鋅錳電池 ? 特點(diǎn) – 放電性能好: 容量高,可大電流連放,放電曲線(xiàn)平穩(wěn) 1. 正極全部采用電解錳; 2. 負(fù)極為多孔鋅電極 ; 3. 電解液 KOH溶液的導(dǎo)電能力好; 4. 反應(yīng)產(chǎn)物疏松且部分可溶 . 78 2022/5/31 – 低溫性能好: 可以在- 40℃ 的溫度下工作 1. KOH水溶液的冰點(diǎn)低; 2. 兩極的極化較??; 3. 負(fù)極多孔鋅電極,防止了鋅電極的鈍化。 79 2022/5/31 堿性鋅錳電池結(jié)構(gòu)圖 80 2022/5/31 鋼殼 成環(huán) 正集環(huán)入筒 涂封膠口 插隔膜管 加電液 儲(chǔ)存 在線(xiàn)測(cè)試 卷邊 扎線(xiàn) 插集流體 注鋅膏 吸電液 測(cè)試 貼標(biāo) 成品電池 堿性鋅錳電池制作過(guò)程 81 2022/5/31 二氧化錳概述 ? Manganese dioxide MnO2 ? 黑色無(wú)定形粉末,或黑色斜方晶體 ? 分類(lèi) ? 天然二氧化錳 (NMD) 糊式鋅錳電池 化學(xué)二氧化錳 (CMD) 電解二氧化錳 (EMD) 堿性鋅錳電池 ? 按來(lái)源分類(lèi) ? 硬錳礦 (α MnO2 ) 軟錳礦 (β MnO2)斜方錳礦 (γ MnO2) 水錳礦 (γ - MnOOH)菱錳礦 (MnCO3) 82 2022/5/31 二氧化錳晶體結(jié)構(gòu) γMnO2 ( 1 2隧道) αMnO2 ( 2 2隧道) βMnO2 ( 1 1隧道) 結(jié)構(gòu)單元 MnO6 83 2022/5/31 化學(xué)二氧化錳 ? 化學(xué) MnO2的制備方法 ? MnO2礦石 →還原焙燒 →歧化活化 →過(guò)濾水洗 →中和 →干燥 →活化二氧化錳 ? 還原焙燒 4MnO2 700℃ 2Mn2O3+ O2 ? 歧化活化 Mn2O3+ H2SO4 →MnO2+ MnSO4+ H2O 化學(xué)二氧化錳密度較小, MnO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般低于70% 84 2022/5/31 化學(xué)二氧化錳 1 ? 化學(xué) MnO2的制備方法 ? 重質(zhì)化氧化 氧化劑 氯 酸鈉 ? MnSO4+ 2NaClO3 → MnO2+ 2ClO2+ Na2SO4 5MnSO4+ 2NaClO3+ H2O → 5MnO2+ Na2SO4 +4H2SO4 + MnSO4+ Cl2 所得活性二氧錳質(zhì)量分?jǐn)?shù) 75%,密度較大,相當(dāng)于電解二氧化錳一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn) 85 2022/5/31 電解二氧化錳 ? 原料:菱錳礦( MnCO3) 天然二氧化錳 ? ? MnCO3+ H2SO4 →MnSO4+ CO2+ H2O ? MnO2 煅燒 1000度 →MnO + H2SO4 → MnSO4 ? 電解條件: 陽(yáng)極鈦板 碳電極 陰極碳電極 電解液 MnSO4 110~ 140 g L- 1 H2SO4 2842 g L- 1 溫度 85~ 95度 槽電壓 2~ 3V 86 2022/5/31 電解二氧化錳 1 ? 電解反應(yīng) ? 陽(yáng)極: Mn2+ + 2H2O → MnO2+4H++2e ? 陰極 2H+ + 2e → H 2 ? 沉積二氧化錳剝離,研磨,水洗,酸洗,中和,過(guò)濾,干燥,包裝 ? 電解二氧化錳的晶型為 γ型 87 2022/5/31 負(fù)極 陽(yáng)極材料 Zn 1 ? 酸性條件下: Zn- 2e →Zn 2+ E= ? 堿性條件下 : Zn- 2e +2OH→ZnO+H 2O E= ? 酸性(中性) 一次電池 ? 材料狀態(tài):鋅片 鋅皮 ? 電池結(jié)構(gòu):外到內(nèi) 鋅皮 → 隔膜 → MnO2 ? 比表面小 導(dǎo)致放電電流小 ? 鋅的腐蝕 漏液 ? Zn- 2e →Zn 2+ ? MnO2+ e → MnOOH 電池反應(yīng) ? H+ + e →H 2 腐蝕反應(yīng) 88 2022/5/31 負(fù)極 陽(yáng)極材料 Zn 2 ? 減小腐蝕--加入汞 Hg--形成汞齊--增加析氫過(guò)電位 ? 減小腐蝕--加入 Pb Cd In Tl Bi ? 堿性一次電池 ? 電池結(jié)構(gòu):內(nèi)到外 鋅粉 → 隔膜 → MnO2 ? 鋅粉:提高比表面, 活性提高,提高大電流放電能力 ? 堿性 Zn的電極電位更負(fù),更易腐蝕
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