4.3 化学电源
4.3.1.干电池
（ 1） 锌锰干电池负极,锌片 （ 锌皮 ）
正极,MnO2,石墨棒 （ 碳棒 ）
电解质,NH4Cl,ZnCl2,淀粉电极反应 负极,Zn - 2e- = Zn2+
正极,MnO2 + 2 NH4+ +2e- → Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O
总反应,Zn + MnO2 + 2 NH4+ → Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3↑ + H2
电池符号 Zn│ZnCl2,NH4Cl│MnO2,C
（ 2） 锌汞电池负极,Zn（ 汞齐 ）
正极,HgO,碳粉电解质,饱和 ZnO,KOH糊状物电极反应 负极,Zn (汞齐 ) + 2OH-→ ZnO + H2O + 2e-
正极,HgO + H2O +2e- → Hg +2OH-
总反应,Zn (汞齐 ) + HgO → ZnO + Hg
电池符号：
Zn (汞齐 )│KOH (糊状,含饱和 ZnO)│HgO（ C）
电压,1.34v
碱性锌锰电池：
Zn│ZnCl2,KOH│MnO2,C 电压,1.5v
Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- → Zn(OH)2-4 + 2MnO(OH)
4.3.2.蓄电池
(1) 铅蓄电池铅蓄电池的放电过程：
负极,Pb+SO42-=== PbSO4+2e-
正极,PbO2+SO42-+4H++2e - ==PbSO4+ 2H2O
电池总反应：
Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ === 2PbSO4+2H2O
铅蓄电池的充电过程：
阴极,PbSO4 +2e- ＝ Pb+SO42-
阳极,PbSO4+ 2H2O ＝ PbO2+SO42-+4H++2e-
电池总反应：
2PbSO4+2H2O＝ Pb+ PbO2+2SO42- +4H+
放电充电
2 PbSO4 + 2H2OPbO2 + Pb + 2H2SO4
充电、放电反应可写为：
铅蓄电池的性能和用途：
铅酸性蓄电池的电动势 2.1V，可逆性好，稳定，
放电电流大，价廉，笨重。
常用作汽车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源，以用变电站的备用电源。
(2) 碱性蓄电池（日常生活中使用的充电电池）
Cd— Ni电池 Cd │ KOH (20%) │NiO(OH)
电池反应,Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Cd (OH)2
Fe — Ni电池 Fe │ KOH (30%) │NiO(OH)
电池反应,Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Fe (OH)2
（ 3）金属氢化物镍电池（ MH—— Ni电池 ）
负极：储氢合金（金属氢化物），如,LaNi2.5Co2.5
正极,Ni
电解质,KOH
电池符号,MH │ KOH │ NiO(OH)
电池反应,NiO(OH)+MH === Ni(OH)2+M
4.3.3,新型燃料电池和高能电池
(1) 燃料电池还原剂 （ 燃料 ）,H2 联氨 （ NH2-NH2） CH3OH CH4
—— 负极氧化剂,O2 空气 —— 正极电极材料,多孔碳,多孔镍,Pt Pd Ag等贵金属 （ 催化剂 ）
电解质,碱性,酸性,固体电解质,高分子等负极 （ 燃料极 ） —— 多孔碳或多孔镍 （ 吸附 H2）
正极 （ 空气极 ） —— 多孔性银或碳电极 （ 吸附 O2）
电解液 —— 30%KOH溶液,置于正负极之间 。
电池符号,（ C） Ni│H2 │KOH (30%) │O2│Ag (C)
电池反应,负极 2H2 + 4OH- = 4H2O + 4e- （ 氧化 ）
正极 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- （ 还原 ）
总反应 2H2 + O2 = 2H2O
电动势,1.229v
碱性氢 — 氧燃料电池碱性氢 — 氧燃料电池结构
(2) 高能电池
—— 具有高,比能量,和高,比功率,的电池比能量、比功率 —— 按电池的单位质量或单位体积计算的电池所能提供的电能和功率。
1) 锂电池
Li— MnO2非水电解质电池,
负极 —— 片状金属 Li 正极 —— MnO2
电解质 —— LiClO4 + 混合有机溶剂 （ 碳酸丙烯脂 +二甲氧基乙烷 ）
隔膜 —— 聚丙烯电池符号,Li│LiClO4│MnO2 │C
电池反应,负极 Li = Li+ + e-
正极 MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2
总反应 Li + MnO2 = LiMnO2
电池的电动势,2.69v
Eθ(Li+/Li) = -3.04v
2）镍氢电池（高压镍氢电池）
正极,Ni电极 NiO（ OH） + H2O + e- == Ni(OH)2+OH-
负极：氢电极 1/2H2 + OH- == H2O + e-
总反应,1/2H2 + NiO(OH) == Ni(OH)2
电解质,KOH 电池内氢气的压力,0.3~4MPa
4.3.1.干电池
（ 1） 锌锰干电池负极,锌片 （ 锌皮 ）
正极,MnO2,石墨棒 （ 碳棒 ）
电解质,NH4Cl,ZnCl2,淀粉电极反应 负极,Zn - 2e- = Zn2+
正极,MnO2 + 2 NH4+ +2e- → Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O
总反应,Zn + MnO2 + 2 NH4+ → Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3↑ + H2
电池符号 Zn│ZnCl2,NH4Cl│MnO2,C
（ 2） 锌汞电池负极,Zn（ 汞齐 ）
正极,HgO,碳粉电解质,饱和 ZnO,KOH糊状物电极反应 负极,Zn (汞齐 ) + 2OH-→ ZnO + H2O + 2e-
正极,HgO + H2O +2e- → Hg +2OH-
总反应,Zn (汞齐 ) + HgO → ZnO + Hg
电池符号：
Zn (汞齐 )│KOH (糊状,含饱和 ZnO)│HgO（ C）
电压,1.34v
碱性锌锰电池：
Zn│ZnCl2,KOH│MnO2,C 电压,1.5v
Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- → Zn(OH)2-4 + 2MnO(OH)
4.3.2.蓄电池
(1) 铅蓄电池铅蓄电池的放电过程：
负极,Pb+SO42-=== PbSO4+2e-
正极,PbO2+SO42-+4H++2e - ==PbSO4+ 2H2O
电池总反应：
Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ === 2PbSO4+2H2O
铅蓄电池的充电过程：
阴极,PbSO4 +2e- ＝ Pb+SO42-
阳极,PbSO4+ 2H2O ＝ PbO2+SO42-+4H++2e-
电池总反应：
2PbSO4+2H2O＝ Pb+ PbO2+2SO42- +4H+
放电充电
2 PbSO4 + 2H2OPbO2 + Pb + 2H2SO4
充电、放电反应可写为：
铅蓄电池的性能和用途：
铅酸性蓄电池的电动势 2.1V，可逆性好，稳定，
放电电流大，价廉，笨重。
常用作汽车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源，以用变电站的备用电源。
(2) 碱性蓄电池（日常生活中使用的充电电池）
Cd— Ni电池 Cd │ KOH (20%) │NiO(OH)
电池反应,Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Cd (OH)2
Fe — Ni电池 Fe │ KOH (30%) │NiO(OH)
电池反应,Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Fe (OH)2
（ 3）金属氢化物镍电池（ MH—— Ni电池 ）
负极：储氢合金（金属氢化物），如,LaNi2.5Co2.5
正极,Ni
电解质,KOH
电池符号,MH │ KOH │ NiO(OH)
电池反应,NiO(OH)+MH === Ni(OH)2+M
4.3.3,新型燃料电池和高能电池
(1) 燃料电池还原剂 （ 燃料 ）,H2 联氨 （ NH2-NH2） CH3OH CH4
—— 负极氧化剂,O2 空气 —— 正极电极材料,多孔碳,多孔镍,Pt Pd Ag等贵金属 （ 催化剂 ）
电解质,碱性,酸性,固体电解质,高分子等负极 （ 燃料极 ） —— 多孔碳或多孔镍 （ 吸附 H2）
正极 （ 空气极 ） —— 多孔性银或碳电极 （ 吸附 O2）
电解液 —— 30%KOH溶液,置于正负极之间 。
电池符号,（ C） Ni│H2 │KOH (30%) │O2│Ag (C)
电池反应,负极 2H2 + 4OH- = 4H2O + 4e- （ 氧化 ）
正极 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- （ 还原 ）
总反应 2H2 + O2 = 2H2O
电动势,1.229v
碱性氢 — 氧燃料电池碱性氢 — 氧燃料电池结构
(2) 高能电池
—— 具有高,比能量,和高,比功率,的电池比能量、比功率 —— 按电池的单位质量或单位体积计算的电池所能提供的电能和功率。
1) 锂电池
Li— MnO2非水电解质电池,
负极 —— 片状金属 Li 正极 —— MnO2
电解质 —— LiClO4 + 混合有机溶剂 （ 碳酸丙烯脂 +二甲氧基乙烷 ）
隔膜 —— 聚丙烯电池符号,Li│LiClO4│MnO2 │C
电池反应,负极 Li = Li+ + e-
正极 MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2
总反应 Li + MnO2 = LiMnO2
电池的电动势,2.69v
Eθ(Li+/Li) = -3.04v
2）镍氢电池（高压镍氢电池）
正极,Ni电极 NiO（ OH） + H2O + e- == Ni(OH)2+OH-
负极：氢电极 1/2H2 + OH- == H2O + e-
总反应,1/2H2 + NiO(OH) == Ni(OH)2
电解质,KOH 电池内氢气的压力,0.3~4MPa
