材料分析与表征技术课件电化学

HuazhongUniversityof材料分析与表征技黄云辉利材料科学 ：

征

电池分析技Tesla电动汽11原电阳极≠正极阴极≠负极

—＋—＋—＋—＋—＋—＋Zn2+Zn2+正电；形成双电层—＋—＋—＋—＋——＋—＋—＋—＋—＋—＋位差排斥Zn2+继续进入溶液；金属表面的负电荷又吸引Zn2+；达到动态平衡，氢标电势：相对于标准氢电极的电极电势θ电极电势的测量举θrGmrGmzFEzFEθ

RTlnRTlnEEEEθRTlnPt|H2(101325Pa),电位差：+0.799银电极的标准电极电位：+0.799V在298.15K时，以水为溶剂，当氧化态和还原态的活度等于1时的电极电位称为：标准电极电位。1-1-电极与电极分几类典型的电极体电极电位为(25°C)：EMn+/M=EMn+/M- 金属(或齐丝)浸入含有少量Hg2+-EDTA配合物及被E(Hg22+/Hg)=E(Hg22+/Hg)-特点仅对溶液中特定离子有选择性响应（离子选择性电极敏感元件：单晶、混晶、液膜、高分子功能膜及生物膜等构外参比电极‖被测溶液(ai未知)∣内充溶液(ai一定)∣内参比电的活度也一定，则电池电动势为 EE

(1 电极反应：Hg2Cl22e2Hg2半电池符号：Hg│Hg2Cl2│ EO22 EO22

0.059 a(Hg2Cl2Hg a2(Hg)Hg Hg 0.059Hg 电极内溶液的Cl-活度一定， 电极的电极电位（0.1mol/L甘电0.1标准甘电1.0温度校正，对于SCE，tEt=0.2438-7.6×10-4(t-25)度的KCl溶液中即构成了银-氯化银电极电极反应：AgCleAg+半电池符号：AgAgCl│电极电位（25℃）：EAgCl/AgEAgCl/Ag表银-氯化银电极的电极电位温度校正，（标准Ag-AgCl电极），tEt=0.2223-6×10-4(t-25) 1-2-电池类型和电池反 一次电

二次电 电电 电 电充 66 电极活性材料的选 高电势物 低电势物电池反正极：P1

§12-2结构式：Zn(s)｜Zn(OH)2(s)|KOH(40%)+K2ZnO2(饱和溶液)｜Ag2O(s)|Ag(s)负极反应：Zn2OH-Zn(OH)2[Zn(OH)2+2e-→Zn+2OH- E=-1.249正极反应：Ag2OH2O2e-2Ag(Ag2O+H2O+2e-→2Ag+2OH- E=电池反应：ZnAg2OZnO

负极：ZnZn2+正极：MnO2+H2O+ MnOOH+MnO2C(石墨

央的石墨棒是正极的导电材料，两极间充满MnO2、ZnCl2、两层隔膜中的电解液制成糊状碱性锌锰电到才投产问世。ZnKOH,K2[Zn(OH)4]MnO2(C §12-2Pb(s)｜H2SO4(aq,b)｜PbO2(s)|Pb+HSO4-→PbO2+3H++HSO-+2e-→PbSO+2H 424244

=

+2H Cd+2OH-→Cd[Cd(OH)2+2e-→Cd+2OH- E＝-正极：2-NiOOH+2H2O+2e-→2-Ni(OH)2+2OH-[NiOOH+2H2O+2e-→Ni(OH)2+2OH-] E＝+0.490V2-NiOOH+Cd+2H2O=锂离子二次电

▲▲Li1-CC6+LiCoO2LixC6+Li1-充放电示意 正极材料性能比由小型电池向动力、储能大型电池发展；传钴酸锂电池安全隐患、成本高 短磷磷酸铁锂型高性能锂大 长、成本低、环境友好、安全性JohnB. 携带式电源 电动汽

电 分散 H2+½O2= E0=1.229H2–2e-= O2+4e-=

AFC：碱 电池MCFC：熔 电池PEMFC：质 电池DMFC：甲 电池SOFC： 低温电（60–中温电(160–高温电(600–国电源、汽车与燃气轮机联在航器中应汽车试250kw分主要应用PC25TMD具有200kW功250kW的结合Turbine复发电测试110kW的试验厂和300kw至1MW型电的试验电厂测钾溶质子传导磷锂和碳酸固体氧化物陶(YSZ或纯甲天然气天然气、甲烷、率60-43-37-50-电池能量类化学能电化学能电能量传能量与转开放系密闭系电双应潜在(电源电动车、发电广泛(电子器电动车等潜在(电动车等ComparisonofdifferentpowerSpecificPower/Wkg-SpecificSpecificPower/Wkg-

Drivingrange/§13-1

EGnF电压 库仑或.8Ahm

M W=C实·C大致分别属于3个不同的“板kg2V常见的各左上方一块主要由各种Li电池及若干金属/空气电池组成,其理论比能量从700—1000起到6000Wh/kg以上,其中Li/F电池的平衡电位高达6.06V,而理论比能量达6260Wh/kg,是电化学能源的上限.于涉及气体,需要按电池或空气库仑效率：C=Cout/Cin×100%（其中（C1--C2C1— 时（天、年、月） 。 锂离子电池过放电保护测试：以0.2C5A放电至 电池的充放电测

0.10.50.10.5 12510Specificcapacity0

Compositecapacity

0 Cycle(C-LiFePO(C-LiFePOC-LiFePO445C1CC/2C/5CellvoltageCellvoltageCharge0

Specificcapacity

C-评价体 性3.453.74.53.3-3.43.3-3.73.9-