電化學基礎教程

❶ 初中電化學基礎知識點總結

我為大家整理了電化學中的知識點，大家跟隨我學習一下吧。

原電池構成

1.電極材料由兩種金屬活潑性不同的金屬或由金屬與其他導電的材料(非金屬或某些氧化物等)組成。

2.電解質存在。

3.兩電極之間有導線連接，形成閉合迴路。

4.發生的反應是自發的氧化還原反應。

電化腐蝕原理

當金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣中，金屬表面會形成一種微電池，也稱腐蝕電池(其電極習慣上稱陰、陽極，不叫正、負極)。陽極上發生氧化反應，使陽極發生溶解，陰極上發生還原反應，一般只起傳遞電子的作用。腐蝕電池的形成原因主要是由於金屬表面吸附了空氣中的水分，形成一層水膜，因而使空氣中CO₂，SO ₂ ，NO ₂ 等溶解在這層水膜中，形成電解質溶液。

電解池工作過程

電解池的主要應用用於工業制純度高的金屬，是將電能轉化為化學能的一個裝置(構成:外加電源，電解質溶液，陰陽電極)。使電流通過電解質溶液或熔融電解質而在陰，陽兩極引起還原氧化反應的過程。

以上是我整理的電化學基礎的一些知識點，希望帶給大家帶來幫助。

❷ 鉛酸蓄電池電化學基礎及製造工藝

一、常用的蓄電池分類及特點

目前，我們常用的蓄電池主要分為三類,分別為普通蓄電池、干荷蓄電池和免維護蓄電池三種。

1）普通蓄電池；普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構成，電解液是硫酸的水溶液。它的主要優點是電壓穩定、價格便宜；缺點是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短和日常維護頻繁。

2）干荷蓄電池：它的全稱是乾式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點是負極板有較高的儲電能力，在完全乾燥狀態下，能在兩年內保存所得到的電量，使用時，只需加入電解液，等過20—30分鍾就可使用。

3）免維護蓄電池：免維護蓄電池由於自身結構上的優勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場上的免維護蓄電池也有兩種：第一種在購買時一次性加電解液以後使用中不需要維護(添加補充液)；另一種是電池本身出廠時就已經加好電解液並封死，用戶根本就不能加補充液。

二、蓄電池的結構

一般的蓄電池鉛酸蓄電池是由正負極板、隔板、殼體、電解液和接線樁頭等組成，其放電的化學反應是依靠正極板活性物質(二氧化鉛和鉛)和負極板活性物質(海綿狀純鉛)在電解液(稀硫酸溶液)的作用下進行，其中極板的柵架，傳統蓄電池用鉛銻合金製造，免維護蓄電池是用鉛鈣合金製造，前者用銻，後者用鈣，這是兩者的根本區別點。不同的材料就會產生不同的現象：傳統蓄電池在使用過程中會發生減液現象，這是因為柵架上的銻會污染負極板上的海綿狀純鉛，減弱了完全充電後蓄電池內的反電動勢，造成水的過度分解，大量氧氣和氫氣分別從正負極板上逸出，使電解液減少。用鈣代替銻，就可以改變完全充電後的蓄電池的反電動勢，減少過充電流，液體氣化速度減低，從而減低了電解液的損失。

由於免維護蓄電池採用鉛鈣合金柵架，充電時產生的水分解量少，水份蒸發量低，加上外殼採用密封結構，釋放出來的硫酸氣體也很少，所以它與傳統蓄電池相比，具有不需添加任何液體，對接線樁頭、電線腐蝕少，抗過充電能力強，起動電流大，電量儲存時間長等優點。

免維護蓄電池因其在正常充電電壓下，電解液僅產生少量的氣體，極板有很強的抗過充電能力，而且具有內阻小、低溫起動性能好、比常規蓄電池使用壽命長等特點，因而在整個使用期間不需添加蒸餾水，在充電系正常情況下，不需從拆下進行補充充電。但在保養時應對其電解液的比重進行檢查。

大多數免維護蓄電池在蓋上設有一個孔形液體(溫度補償型)比重計，它會根據電解液比重的變化而改變顏色。可以指示蓄電池的存放電狀態和電解液液位的高度。當比重計的指示眼呈綠色時，表明充電已足，蓄電池正常；當指示眼綠點很少或為黑色，表明蓄電池需要充電；當指示眼顯示淡黃色，表明蓄電池內部有故障，需要修理或進行更換。

免維護蓄電池也可以進行補充充電，充電方式與普通蓄電池的充電方法基本一樣。充電時每單格電壓應限制在2．3-2．4V間。注意使用常規充電方法充電會消耗較多的水，充電時充電電流應稍小些(5A以下)。不能進行快速充電，否則，蓄電池可能會發生爆炸，導致傷人。當免維護蓄電池的比重計，顯示為淡黃色或紅色時，說明該蓄電池已接近報廢，即使再充電，使用壽命也不長。此時的充電只能做為救急的權宜之計。

有條件時，對免維護蓄電池可用具有電流-電壓特性的充電設備進行充電。該設備即可保證充足電，又可避免過充電而消耗較多的水。

一般這類免維護電池從出廠到使用可以存放10個月，其電壓與電容保持不變，質量差的在出廠後的3個月左右電壓和電容就會下降。在購買時選離生產日期有3個月的，當場就可以檢查電池的電壓和電容是否達到說明書上的要求，若電壓和電容都有下降的情況則說明它裡面的材質不好，那麼電池的質量肯定也不行，有可能是加水電池經過經銷商充電後偽裝而成的。

三、蓄電池的正確使用和維護

免維護蓄電池也可以進行補充充電，充電方式與普通蓄電池的充電方法基本一樣。充電時每單格電壓應限制在2．3-2．4V間。注意使用常規充電方法充電會消耗較多的水，充電時充電電流應稍小些(5A以下)。不能進行快速充電，否則，蓄電池可能會發生爆炸，導致傷人。當免維護蓄電池的比重計，顯示為淡黃色或紅色時，說明該蓄電池已接近報廢，即使再充電，使用壽命也不長。此時的充電只能做為救急的權宜之計。

有條件時，對免維護蓄電池可用具有電流-電壓特性的充電設備進行充電。該設備即可保證充足電，又可避免過充電而消耗較多的水。

蓄電池的正確使用和維護主要有以下7點:

1、檢查蓄電池在支架上的固定螺栓是否擰緊,安裝不牢靠會因行車震動而引起殼體損壞。另外不要將金屬物放在蓄電池上以防短路。

2、時常查看極柱和接線頭連接得是否可靠。為防止接線柱氧化可以塗抹凡士林等保護劑。

3、不可用直接打火(短路試驗)的方法檢查蓄電池的電量這樣會對蓄電池造成損害。

4、普通鉛酸蓄電池要注意定期添加蒸餾水。干荷蓄電池在使用之前最好適當充電。至於可加水的免維護蓄電池並不是不能維護適當查看必要時補充蒸餾水有助於延長使用壽命。

5、蓄電池蓋上的氣孔應通暢。蓄電池在充電時會產生大量氣泡若通氣孔被堵塞使氣體不能逸出當壓力增大到一定的程度後就會造成蓄電池殼體炸裂。

6、在蓄電池極柱和蓋的周圍常會有黃白色的糊狀物,這是因為硫酸腐蝕了根柱、線卡、固定架等造成的。這些物質的電阻很大，要及時清除。

7、當需要用兩塊蓄電池串聯使用時蓄電池的容量最好相等。否則會影響蓄電池的使用壽命。

一般這類免維護電池從出廠到使用可以存放10個月，其電壓與電容保持不變，質量差的在出廠後的3個月左右電壓和電容就會下降。在購買時選離生產日期有3個月的，當場就可以檢查電池的電壓和電容是否達到說明書上的要求，若電壓和電容都有下降的情況則說明它裡面的材質不好，那麼電池的質量肯定也不行，有可能是加水電池經過經銷商充電後偽裝而成的。
閥控式鉛酸蓄電池的基本原理
· 閥控式鉛酸蓄電池的電化學反應原理

閥控式鉛酸蓄電池的電化學反應原理就是充電時將電能轉化為化學能在電池內儲存起來，放電時將化學能轉化為電能供給外系統。其充電和放電過程是通過電化學反應完成的，電化學反應式如下：

從上面反應式可看出，充電過程中存在水分解反應，當正極充電到70％時，開始析出氧氣，負極充電到90％時開始析出氫氣，由於氫氧氣的析出，如果反應產生的氣體不能重新復合得用，電池就會失水乾涸；對於早期的傳統式鉛酸蓄電池，由於氫氧氣的析出及從電池內部逸出，不能進行氣體的再復合，是需經常加酸加水維護的重要原因；而閥控式鉛酸蓄電池能在電池內部對氧氣再復合利用，同時抑制氫氣的析出，克服了傳統式鉛酸蓄電池的主要缺點。

· 閥控式鉛酸蓄電池的氧循環原理

閥控式鉛酸蓄電池採用負極活性物質過量設計，AG或GEL電解液吸附系統，正極在充電後期產生的氧氣通過AGM或GEL空隙擴散到負極，與負極海綿狀鉛發生反應變成水，使負極處於去極化狀態或充電不足狀態，達不到析氫過電位，所以負極不會由於充電而析出氫氣，電池失水量很小，故使用期間不需加酸加水維護。閥控式鉛酸蓄電池氧循環圖示如下：

可以看出，在閥控式鉛酸蓄電池中，負極起著雙重作用，即在充電末期或過充電時，一方面極板中的海綿狀鉛與正極產生的O2反應而被氧化成一氧化鉛，另一方面是極板中的硫酸鉛又要接受外電路傳輸來的電子進行還原反應，由硫酸鉛反應成海綿狀鉛。 在電池內部，若要使氧的復合反應能夠進行，必須使氧氣從正極擴散到負極。氧的移動過程越容易，氧循環就越容易建立。 在閥控式蓄電池內部，氧以兩種方式傳輸：一是溶解在電解液中的方式，即通過在液相中的擴散，到達負極表面；二是以氣相的形式擴散到負極表面。傳統富液式電池中，氧的傳輸只能依賴於氧在正極區H2S04溶液中溶解，然後依靠在液相中擴散到負極。 如果氧呈氣相在電極間直接通過開放的通道移動，那麼氧的遷移速率就比單靠液相中擴散大得多。充電末期正極析出氧氣，在正極附近有輕微的過壓，而負極化合了氧，產生一輕微的真空，於是正、負間的壓差將推動氣相氧經過電極間的氣體通道向負極移動。閥控式鉛蓄電池的設計提供了這種通道，從而使閥控式電池在浮充所要求的電壓范圍下工作，而不損失水。 對於氧循環反應效率，AGM電池具有良好的密封反應效率，在貧液狀態下氧復合效率可達99％以上；膠體電池氧再復合效率相對小些，在乾裂狀態下，可達70-90％；富液式電池幾乎不建立氧再化合反應，其密封反應效率幾乎為零。返回頁首
閥控式鉛酸蓄電池的性能參數
· 開路電壓與工作電壓
1．1開路電壓
電池在開路狀態下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等於電池的正極的電極電勢與負極電極電勢之差。
1．2工作電壓
工作電壓指電池接通負載後在放電過程中顯示的電壓，又稱放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。
電池在接通負載後，由於歐姆電阻和極化過電位的存在，電池的工作電壓低於開路電壓。
2 容量

電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號C表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時(Ah)或毫安時(mAh)。電池的容量可以分為理論容量，額定容量，實際容量。

理論容量是把活性物質的質量按法拉第定律計算而得的最高理論值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質量電池所能給出的理論電量，單位為Ah/1或Ah/kg。
實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等於放電電流與放電時間的乘積，單位為Ah，其值小於理論容量。
額定容量也叫保證容量，是按國家或有關部門頒布的標准，保證電池在一定的放電條件下應該放出的最低限度的容量。
3 內阻

電池內阻包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化與濃差極化。內阻的存在，使電池放電時的端電壓低於電池電動勢和開路電壓，充電時端電壓高於電動勢和開路電壓。電池的內阻不是常數，在充放電過程中隨時間不斷變化，因為活性物質的組成、電解液濃度和不斷地改變。
歐姆電阻遵守歐姆定律；極化電阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關系，常隨電流密度和溫度都在不斷地改變。
4 能量
電池的能量是指在一定放電制度下，蓄電池所能給出的電能，通常用瓦時(Wh)表示。
電池的能量分為理論能量和實際能量。理論能量W理可用理論容量和電動勢(E)的乘積表示，即
W理=C理E
電池的實際能量為一定放電條件下的實際容量C實與平均工作電壓U平的乘積，即
W實=C實U平
常用比能量來比較不同的電池系統。比能量是指電池單位質量或單位體積所能輸出的電能，單位分別是Wh/kg或Wh/l。
比能量有理論比能量和實際比能量之分。前者指lkg電池反應物質完全放電時理論上所能輸出的能量。實際比能量為lkg電池反應物質所能輸出的實際能量。
由於各種因素的影響，電池的實際比能量遠小於理論比能量。實際比能量和理論比能量的關系可表示如下：
W實：W理·KV·KR·Km
式中Kv-電壓效率； KR-反應效率； Km—質量效率。
電壓效率是指電池的工作電壓與電動勢的比值。電池放電時，由於電化學極化、濃差極化和歐姆壓降，工作電壓小於電動勢。
反應交通用性表示活性物質的利用率。
電池的比能量是綜合性指標，它反映了電池的質量水平，也表明生產廠家的技術和管理水平。
5 功率與比功率

電池的功率是指電池在一定放電制度下，於單位時間內所給出能量的大小，單位為W(瓦)或kW(千瓦)。單位質量電池所能給出的功率稱為比功率，單位為W/kg或kW/kg。比功率也是電池重要的性能指標之一。一個電池比功率大，表示它可以承受大電流放電。
蓄電池的比能量和比功率性能是電池選型時的重要參數。因為電池要與用電的儀器、儀表、電動機器等互相配套，為了滿足要求，首先要根據用電設備要求功率大小來選擇電池類型。當然，最終確定選用電池的類型還要考慮質量、體積，比能量、使用的溫度范圍和價格等因素。
5．6電池的使用壽命

在規定條件下，某電池的有效壽命期限稱為該電池的使用壽命。蓄電池發生內部短路或損壞而不能使用，以及容量達不到規范要求時蓄電池使用失效，這時電池的使用壽命終止。蓄電池的使用壽命包括使用期限和使用周期。使用期限是指蓄電池可供使用的時間，包括蓄電池的存放時間。使用周期是指蓄電池可供重復使用的次數。
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閥控式鉛酸蓄電池的自放電
1 自放電的原因
電池的自放電是指電池在存儲期間容量降低的現象。電池開路時由於自放電使電池容量損失。

自放電通常主要在負極，因為負極活性物質為較活潑的海綿狀鉛電極，在電解液中其電勢比氫負，可發生置換反應。若在電極中存在著析氫過電位低的金屬雜質，這些雜質和負極活性物質能給成腐蝕微電池，結果負極金屬自溶解，並伴有氫氣析出，從而容量減少。在電解液中雜質起著同樣的有害作用。一般正極的自放電不大。正極為強氧化劑，若在電解液中或隔膜上存在易於被氧化的雜質，也會引起正極活性物質的還原，從而減少容量。
2 自放電率
自放電率用單位時間容量降低的百分數表示。

式中Ca--電池存貯前的容量(Ah)
Cb--電池存貯後的容量(Ah)
T一電池貯存的時間，常用天、月計算。
3 正極的自放電
正極的自放電是由於在放置期間，正極活性物質發生分解，形成硫酸鉛並伴隨著氧氣析出，發生下面一對軛反應：

同時正極的自放電也有可能由下述幾種局部電池形成引起：

在電極的上端和下端，以及電極的孔隙和電極的表面處酸的濃度不同，因而電極內外和上下形成了濃差電池。處在較稀硫酸區域的二氧化鉛為負極，進行氧化過程而析出氧氣；處在較濃硫酸區域的二氧化鉛為正極，進行還原過程，二氧化鉛還原為硫酸鉛。這種濃差電池在充電終了的正極和放電終了的正極都可形成，因此都有氧析出。但是在電解液濃度趨於均勻後，濃差消失，由此引起的自放電也就停止了。
正析自放電的速度受板柵合金組成和電解液濃度的影響，對應於硫酸濃度出現不同的極大值。
一些可變價態的鹽類如鐵、鉻、錳鹽等，它們的低價態可以在正極被氧化，同時二氧化鉛被還原；被氧化的高價態可通過擴散到達負極，在負極上進行還原過程；同時負極活性物質鉛被氧化，還原態的離子又藉助於擴散、對流達到正極重新被氧化。如此反復循環。因此，可變價態的少量物質的存在可使正極和負極的自放電連續進行，舉例如下：

PbO2+3H++HSO4-+2Fe2+——PbSO4+2H2O+2Fe3+ (3-11)
Pb+HSO4-+2Fe3+——PbSO4+H++2Fe2+ (3-12)

在電解液中一定要防止這些鹽類的存在。
4．負極的自放電
蓄電池在開路狀態下，鉛的自溶解導致容量損失，與鉛溶解的共軛反應通常是溶液中H+的還原過程，即

Pb+H2SO4——PbSO4+H2 (3-13)

該過程的速度與硫酸的濃度、貯存溫度所含雜質和膨脹劑的類型有關。
溶解於硫酸中的氧也可以發生鉛自溶的共軛反應，即

Pb+1/2O2+ H2SO4——PbSO4 +H2O (3-14)

該過程受限於氧的溶解與擴散，在電池中一般以式（3-13）為主。
雜質對於鉛自溶有的共軛反應——析氫有很大影響，一般氫在鉛上析出的過電位很高，在式（3-13）中鉛的自溶速度完全受析氫過程式控制制，析氫過電信大小起著決定性作用。當雜質沉積在鉛電極表面上，與鉛組成微電池，在這個短路電池組中鉛進行溶解，而比氫過電位小的雜質析出，因而加速自放電。

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閥控式鉛酸蓄電池的基本結構
構成閥控鉛酸蓄電池的主要部件是正負極板、電解液、隔膜、電池殼和蓋、安全閥，此外還一些零件如端子、連接條、極柱等。

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閥控式鉛酸蓄電池的設計
1 板柵合金的選擇

參加電池反應的活性物質鉛和二氧化鉛是疏鬆的多孔體，需要固定在載體上。通常，用鉛或鉛基合金製成的柵欄片狀物為載體，使活性物質固定在其中，這種物體稱之為板柵。它的作用是支撐活性物質並傳輸電流。
1．1正板柵合金

閥控電池是一種新型電池，使用過程中不用加酸加水維護，要求正板柵合金耐腐蝕性好，自放電小，不同廠家採用的正板柵合金並不完全相同，主要有：鉛—鈣、鉛—鈣—錫，鉛—鈣—錫—鋁、鉛—銻—鎘等。不同合金性能不同，鉛—鈣。鉛—鈣—錫合金具有良好的浮充性能，但鉛鈣合金易形成緻密的硫酸鉛和硫酸鈣阻擋層使電池早期失效，合金抗蠕變性差，不適合循環使用。鉛-鈣-錫-鋁、鉛-銻-鎘各方面性能相對比較好，既適合浮充使用，又適合循環使用。
1．2負板柵合金
閥控電池負板柵合金一般採用鉛-鈣合金，盡量減少析氫量。
2板柵厚度
正極板厚度決定電池壽命，極板厚度與電池預計壽命的關系見下表：

正板柵厚度（mm）循環壽命（次）
[10h率80%放電深度，25℃]預計浮充壽命（年）
（正常浮充使用）
2．01502
3．02574
3．44006
4．580012

3 正負極活性物質比例

鉛酸蓄電池設計上正負極活性物質利用率一般按30—33％計算，正負極活性物質比例為1：1，實際應用中，負極活性物質利用率一般比正極高，對於閥控鉛酸蓄電池，考慮到氧再化合的需要，負極活性物質設計過量，一般宜為1：1．0—1．2。
4 隔膜的選擇
閥控鉛酸蓄電池中隔膜採用的是玻璃纖維棉，應該具有如下特徵：
①優良的耐酸性能和抗氧化能力； ②厚度均勻一致，外觀無針孔、無機械雜質；
③孔徑小且孔率大； ④優良的吸收和保留電解液能力；
⑤電阻小； ⑥具有一定的機械強度，以保證工藝操作要求；
⑦雜質含量低，尤其是鐵、銅的含量要低。
5 殼蓋結構和材料選擇

閥控電池殼蓋結構設計主要是強度設計，散熱設計和蓋上的極柱密封設計。強度設計要求電池外壁在緊裝配和承受內氣壓時外壁不應有明顯的氣脹變形，對於PP外殼，應加鋼殼加固，對於2V系列電池，ABS和PVC外殼，壁厚一般要達到8—10mm。散熱設計要求電池外殼散熱面積大、材料導熱性好且壁厚越薄越好。殼體結構相對比較簡單，只需考慮強度和蓋子封裝配合即可。
6 殼蓋密封和極柱密封結構
電池殼蓋密封分為熱封和膠封，熱封是最可靠的密封方式，PP材料採用熱封，ABS和PVC材料一般採用膠封，膠封關鍵是要採用合適的環氧樹脂。
極柱密封技術是閥控電池生產的一項關鍵技術，不同的廠家採用的方式不完全相同。

7 電解液
閥控電池電解液中硫酸含量一般按理論量的1.5倍設計，電解液比重一般為1．30g/m1左右。
8 安全閥
安全閥是閥控電池的一個關鍵部件，安全閥質量的好壞直接影響電池使用壽命，均勻性和安全性。根據有關標准和閥控電池的使用情況，安全閥應滿足如下技術條件：
①單向開閥；
②單向密封，可防止空氣進入電池內部；
③同一組電池各安全閥之間的開閉壓力之差不應超過平均值的20％；
④壽命不應低於15年；
⑤濾酸，可防止酸和酸霧從安全閥排氣口排出；
⑥隔爆，電池外部遇明火時電池內部不應引爆；
⑦抗震，在運輸和使用期間，安全閥不會因震動和多次開閉而松動失效；
⑧耐酸；
⑨耐高、低溫。
目前市場使用的安全閥主要有：柱式、帽式和傘形安全閥，其結構見下面示意圖。

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閥控鉛酸蓄電池的充放電特性
鉛酸蓄電池以一定的電流充、放電時，其端電壓的變化如下圖：

1. 放電中電壓的變化

電池在放電之前活性物質微孔中的硫酸濃度與極板外主體溶液濃度相同，電池的開路電壓與此濃度相對應。放電一開始，活性物質表面處(包括孔內表面)的硫酸被消耗，酸濃度立即下降，而硫酸由主體溶液向電極表面的擴散是緩慢過程，不能立即補償所消耗的硫酸，故活性物質表面處的硫酸濃度繼續下降，而決定電極電勢數值的正是活性物質表面處的硫酸濃度，結果導致電池端電壓明顯下降，見曲線OE段。

隨著活性物質表面處硫酸濃度的繼續下降，與主體溶液之間的濃度差加大，促進了硫酸向電極表面的擴散過程，於是活性物質表面和微孔內的硫酸得到補棄。在一定的電流放電時，在某一段時間內，單位時間消耗的硫酸量大部分可由擴散的硫酸予以補充，所以活性物質表面處的硫酸濃度變化緩慢，電池端電壓比較穩定。但是由於硫酸被消耗，整體的硫酸濃度下降，又由於放電過程中活性物質的消耗，其作用面積不斷減少，真實電流密度不斷增加，過電位也不斷加大，故放電電壓隨著時間還是緩慢地下降，見曲經EFG段。

隨著放電繼續進行，正、負極活性物質逐漸轉變為硫酸鉛，並向活性物質深處擴展。硫酸鉛的生成使活化物質的孔隙率降低，加劇了硫酸向微孔內部擴散的困難，硫酸鉛的導電性不良，電池內阻增加，這些原因最後導致在放電曲線的G點後，電池端電壓急劇下降，達到所規定的放電終止電壓。

2 充電中的電壓變化

在充電開始時，由於硫酸鉛轉化為二氧化鉛和鉛，有硫酸生成，因而活性物質表面硫酸濃度迅速增大，電池端電壓沿著OA急劇上升。當達到A點後，由於擴散，活性物質表面及微孔內的硫酸濃度不再急劇上升，端電壓的上升就較為緩慢(ABC)。這樣活性物質逐漸從硫酸鉛轉化為二氧化鉛和鉛，活性物質的孔隙也逐漸擴大，孔隙率增加。隨著充電的進行，農漸接近電化學反應的終點，即充電曲線的C點。當極板上所存硫酸鉛不多，通過硫酸鉛的溶解提供電化學氧化和還原所需的Pb2+極度缺乏時，反應的難度增加，當這種難度相當於水分解的難度時，即在充入電量70％時開始析氧，即副反應2H2O一O2+4H+4e，充電曲線上端電壓明顯增加。當充入電量達90％以後，負極上的副反應，即析氫過程發生，這時電池的端電壓達到D點，兩極上大量析出氣體，進行水的電解過程，端電壓又達到一個新的穩定值，其數值取決於氫和氧的過電位，正常情況下該恆定值約為2.6V。
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閥控式鉛酸蓄電池容量的影響因素
1 放電率對電池容量的影響
鉛蓄電池容量隨放電倍率增大而降低，在談到容量時，必須指明放電的時率或倍率。電池容量隨放電時率或倍率不同而不同。
1．1容量與放電時率的關系
對於一給定電池，在不同時率下放電，將有不同的容量，下表為bosfaGFMl000電池在常溫下不同放電時率放電時的額定容量。
放電率(hr)123458101224
容量(Ah)

1．2高倍率放電時容量下降的原因

放電倍率越高，放電電流密度越大，電流在電極上分布越不均勻，電流優先分布在離主體電解液最近的表面上，從而在電極的最外表面優先生成PbSO4。PbSO4的體積比PbO2和Pb大，於是放電產物硫酸鉛堵塞多孔電極的孔口，電解液則不能充分供應電極內部反應的需要，電極內部物質不能得到充分利用，因而高倍率放電時容量降低。
1．3放電電流與電極作用深度關系
在大電流放電時，活性物質沿厚度方向的作用深度有限，電流越大其作用深度越小，活性物質被利用的程度越低，
電池給出的容量也就越小。電極在低電流密度下放電，i≤100A/m²時，活性物質的作用深度為3×10-3m-5×10-3m，這時多孔電極內部表面可充分利用。而當電極在高電流密度下放電，i≥200A/m²時，活性物質的作用深度急劇下降，約為0．12X10-3m活性物質深處很少利用，這時擴散已成為限制容量的決定因素。
在大電流放電時，由於極化和內阻的存在，電池的端電壓低，電壓降損失增加，使電池端電 壓下降快，也影響容量。
2 溫度對電池容量的影響
環境溫度對電池的容量影響較大，隨著環境溫度的降低容量減小。環境溫度變化1℃時的電池容量變化稱為容量的溫度系數。
根據國家標准，如環境溫度不是25℃，則需將實測容量按以下公式換算成25℃基準溫度 時的實際容量Ce，其值應符合標准。

公式中：t是放電時的環境溫度
K是溫度系數，10hr的容量實驗時K=0．006/℃，3hr的容量實驗時K=0．008/℃，
1hr的容量實驗時K=0．01/℃
3 閥控鉛酸蓄電池容量的計算

閥控式鉛酸蓄電池的實際容量與放電制度(放電率、溫度、終止電壓)和電池的結構有關。如果電池是以恆定電流放電，放電至規定的終止電壓，電池的實際容量Ct=放電電流I×放電時間t，單位是Ah。

❸ 應用電化學的內容

全書共分為八章：電化學理論基礎；電催化過程；化學電源；金屬的表面精飾；無機物的電解工業；有機物的電解合成；電化學感測器和電化學腐蝕與防護。書中還列有重要參考文獻和習題，以便於讀者自學。
本書可作為高等院校化學、化工等專業的教學用書和研究生的參考教材，也可供從事電化學教學、科研和生產的有關人員參考。 前言
第一章 電化學理論基礎
1.1電化學體系的基本單元
1.1.1電極
1.1.2隔膜
1.1.3電解質溶液
1.1.4電解池的設計與安裝
1.2電化學過程熱力學
1.2.1可逆電化學過程的熱力學
1.2.2不可逆電化學過程的熱力學
1.3非法拉第過程及電極/溶液界面的性能
1.3.1電極的電容和電荷
1.3.2雙電層理論概要
1.3.3零電荷電勢與表面吸附
1.4法拉第過程和影響電極反應速度的因素
1.4.1電極反應種類和機理
1.4.2電化學實驗及電化學電池的變數
1.4.3影響電極反應速度的因素及電極的極化
1.4.4電極反應動力學簡介
1.5物質傳遞控制反應緒論
.1.5.1物質傳遞的形式
1.5.2穩態物質傳遞
1.6電化學研究方法介紹
1.6.1穩態和暫態
1.6.2電位掃描技術——循環伏安法
1.6.3控制電位技術——單電位階躍法
1.6.4控制電流技術——恆電流電解
1.6.5光譜電化學方法
參考文獻
第二章 電催化過程
2.1電催化原理
2.1.1電催化的類型及一般原理
2.1.2影響電催化性能的因素
2.1.3評價電催化性能的方法
2.2氫電極反應的電催化
2.2.1氫氣析出的電催化
2.2.2氫氧化反應的電催化
2.3氧電極反應的電催化
2.3.1氧氣的電催化還原
2.3.2氧析出反應的電催化
2.4有機小分子的電催化氧化
2.4.1有機小分子在單金屬電催化劑上的氧化
2.4.2有機小分子在二元或多元金屬電催化劑上的氧化
2.4.3有機小分子在金屬及金屬氧化物催化劑上的氧化
2.4.4有機小分子氧化電催化劑的制備
2.4.5有機小分子氧化催化劑的表徵及反應機理探討
參考文獻
第三章 化學電源
3.1概述
3.1.1主要術語
3.1.2化學電源的主要性能
3.1.3化學電源的選擇和應用
3.2一次電池
3.2.1一次電池的通性及應用
3.2.2鹼性鋅錳電池
3.2.3其他幾種鋅一次電池
3.2.4鋰電池
3.3二次電池
3.3.1二次電池的一般性質及應用
3.3.2鉛酸蓄電池
3.3.3鹼性Ni/Cd電池
3.3.4氫鎳電池
3.3.5鋰電池和鋰離子電池
3.3.6Na/NiCl2二次電池
3.3.7處於研究、開發中的鋅二次電池
3.4燃料電池
3.4.1燃料電池的歷史和發展
3.4.2燃料電池的特點和分類
3.4.3國內外燃料電池的研究現狀
3.4.4質子交換膜燃料電池
參考文獻
第四章 金屬的表面精飾
4.1金屬電沉積和電鍍原理
4.1.1簡單金屬離子的還原
4.1.2金屬絡離子的還原
4.1.3金屬共沉積原理
4.1.4金屬電結晶動力學
4.1.5金屬電沉積過程中表面活性物質的作用
4.2電鍍過程
4.2.1鍍層應具有的主要性能
4.2.2影響鍍層質量的因素
4.2.3電鍍生產工藝
4.2.4幾種典型的電鍍過程
4.2.5塑料的金屬化塗裝
4.3金屬的陽極氧化
4.3.1金屬陽極氧化原理
4.3.2鋁的陽極氧化
4.3.3鈦的陽極氧化
4.4電泳塗裝技術
4.4.1陽極電泳塗裝
4.4.2陰極電泳塗裝
參考文獻
第五章 無機物的電解工業
5.1概述
5.2氯鹼工業
5.2.1隔膜槽電解法
5.2.2汞槽電解法
5.2.3離子膜槽電解法
5.2.4氯鹼工業未來發展的展望
5.3氯酸鹽和高氯酸鹽的電合成
5.3.1氯酸鈉
5.3.2高氯酸鹽
5.4錳化合物的電解合成
5.4.1電解MnO2
5.4.2高錳酸鉀
5.5電解法生產過氧化氫
5.6水的電解
參考文獻
第六章 有機物的電解合成
6.1概述
6.2有機電合成的若干發展方向
6.3已二腈的電解合成
6.4四烷基鉛
6.5糖精
6.6苯二酚
6.7有機化合物的電化學氟化
6.8均勻設計法在有機電化學合成工藝中的應用
6.9國外有機物電解合成研究動向
6.9.1陽極氧化反應
6.9.2陰極還原反應
參考文獻
第七章 電化學感測器
7.1概述
7.1.1化學感測器分類
7.1.2電位型感測器簡介
7.2控制電位電解型氣體感測器
7.2.1控制電位電解型氣體感測器的發展
7.2.2Clark電極
7.2.3控制電位電解型氣體感測器的結構原理
7.2.4氣體擴散電極在氣體感測器中的應用
7.2.5電流型氣體感測器的幾個性能指標
7.2.6新一代SPE控制電位電解型氣體感測器的研製
7.3生物電化學感測器
7.3.1生物感測器的分類
7.3.2酶感測器
參考文獻
第八章 電化學腐蝕與防護
8.1金屬腐蝕與防護的意義
8.2金屬的電化學腐蝕
8.3腐蝕電池
8.4電勢-pH圖及其在金屬防護中的應用
8.4.1Fe-H2O體系的φ-pH圖的構作
8.4.2Fe-H2O體系的φ-pH圖在金屬防護上的應用
8.5金屬的電化學防腐蝕
參考文獻
全書思考題和習題

❹ 電化學原理的目錄

第1章 緒論
1.1 電化學科學的研究對象
1.2 電化學科學在實際生活中的應用
1.2.1 電化學工業
1.2.2 化學電源
1.2.3 金屬的腐蝕與防護
1.3 電化學科學的發展簡史和發展趨勢
1.3.1 電化學科學的發展簡史
1.3.2 電化學的發展趨勢
1.4 電解質溶液的電導
1.4.1 電解質溶液的電導
1.4.2 離子淌度
1.4.3 離子遷移數
1.5 電解質溶液的活度與活度系數
1.5.1 復習有關活度的基本概念
1.5.2 離子活度和電解質活度
1.5.3 離子強度定律
思考題
例題
習題
第2章 電化學熱力學
2.1 相間電位和電極電位
2.1.1 相間電位
2.1.2 金屬接觸電位
2.1.3 電極電位
2.1.4 絕對電位和相對電位
2.1.5 液體接界電位
2.2 電化學體系
2.2.1 原電池(自發電池)
2.2.2 電解池
2.2.3 腐蝕電池
2.2.4 濃差電池
2.3 平衡電極電位
2.3.1 電極的可逆性
2.3.2 可逆電極的電位
2.3.3 電極電位的測量
2.3.4 可逆電極類型
2.3.5 標准電極電位和標准電化序
2.4 不可逆電極
2.4.1 不可逆電極及其電位
2.4.2 不可逆電極類型
2.4.3 可逆電位與不可逆電極電位的判別
2.4.4 影響電極電位的因素
2.5 電位pH圖
2.5.1 化學反應和電極反應的平衡條件
2.5.2 水的電化學平衡圖
2.5.3 金屬的電化學平衡圖
2.5.4 電位pH圖的局限性
思考題
例題
習題
第3章 電極/溶液界面的結構與性質
3.1 概 述
3.1.1 研究電極/溶液界面性質的意義
3.1.2 理想極化電極
3.2 電毛細現象
3.2.1 電毛細曲線及其測定
3.2.2 電毛線曲線的微分方程
3.2.3 離子表面剩餘量
3.3 雙電層的微分電容
3.3.1 雙電層的電容
3.3.2 微分電容的測量
3.3.3 微分電容曲線
3.4 雙電層的結構
3.4.1 電極/溶液界面的基本結構
3.4.2 斯特恩(Stern)模型
3.4.3 緊密層的結構
3.5 零電荷電位
3.6 電極/溶液界面的吸附現象
3.6.1 無機離子的吸附
3.6.2 有機物的吸附
3.6.3 氫原子和氧的吸附
思考題
例題
習題
第4章 電極過程概述
4.1 電極的極化現象
4.1.1 什麼是電極的極化
4.1.2 電極極化的原因
4.1.3 極化曲線
4.1.4 極化曲線的測量
4.2 原電池和電解池的極化圖139
4.3 電極過程的基本歷程和速度控制步驟
4.3.1 電極過程的基本歷程
4.3.2 電極過程的速度控制步驟
4.3.3 准平衡態
4.4 電極過程的特徵
思考題
例題
習題
第5章 液相傳質步驟動力學
5.1 液相傳質的三種方式
5.1.1 液相傳質的三種方式
5.1.2 液相傳質三種方式的相對比較
5.1.3 液相傳質三種方式的相互影響
5.2 穩態擴散過程
5.2.1 理想條件下的穩態擴散
5.2.2 真實條件下的穩態擴散過程
5.2.3 旋轉圓盤電極
5.2.4 電遷移對穩態擴散過程的影響
5.3 濃差極化的規律和濃差極化的判別方法
5.3.1 濃差極化的規律
5.3.2 濃差極化的判別方法
5.4 非穩態擴散過程
5.4.1 菲克第二定律
5.4.2 平面電極上的非穩態擴散
5.4.3 球形電極上的非穩態擴散
5.5 滴汞電極的擴散電流
5.5.1 滴汞電極及其基本性質
5.5.2 滴汞電極的擴散極譜電流——依科維奇(Ilkovic)公式
5.5.3 極譜波
思考題
例題
習題
第6章 電子轉移步驟動力學
6.1 電極電位對電子轉移步驟反應速度的影響
6.1.1 電極電位對電子轉移步驟活化能的影響
6.1.2 電極電位對電子轉移步驟反應速度的影響
6.2 電子轉移步驟的基本動力學參數
6.2.1 交換電流密度j
6.2.2 交換電流密度與電極反應的動力學特性
6.2.3 電極反應速度常數K
6.3 穩態電化學極化規律
6.3.1 電化學極化的基本實驗事實
6.3.2 巴特勒伏爾摩(ButlerVolmer)方程
6.3.3 高過電位下的電化學極化規律
6.3.4 低過電位下的電化學極化規律
6.3.5 穩態極化曲線法測量基本動力學參數
6.4 多電子的電極反應
6.4.1 多電子電極反應
6.4.2 多電子轉移步驟的動力學規律
6.5 雙電層結構對電化學反應速度的影響（ψ1效應）
6.6 電化學極化與濃差極化共存時的動力學規律
6.6.1 混合控制時的動力學規律
6.6.2 電化學極化規律和濃差極化規律的比較
6.7 電子轉移步驟量子理論簡介
6.7.1 電子躍遷的隧道效應
6.7.2 弗蘭克康東(FrankCondon)原理
6.7.3 金屬和溶液中電子能級的分布
6.7.4 電極/溶液界面的電子躍遷
6.7.5 平衡電位下和電極極化時的電子躍遷
思考題
例題
習題
第7章 氣體電極過程
7.1 研究氫電極過程的重要意義
7.1.1 氫電極
7.1.2 研究氫電極過程的意義
7.2 氫電極的陰極過程
7.2.1 氫離子在陰極上的還原過程
7.2.2 析氫過電位及其影響因素
7.2.3 析氫反應過程的機理
7.3 氫電極的陽極過程
7.4 研 究氧電極過程的意義和存在的困難
7.4.1 研究氧電極過程的意義
7.4.2 研究氧電極過程的困難
7.5 氧的陽極析出反應
7.5.1 氧的析出過程
7.5.2 氧過電位
7.5.3 氧電極陽極過程的可能機理
7.6 氧的陰極還原過程
7.6.1 氧陰極還原反應的基本歷程
7.6.2 氧在汞表面上陰極還原的反應歷程
思考題
習題
第8章 金屬的陽極過程
8.1 金屬陽極過程的特點
8.2 金屬的鈍化
8.2.1 金屬鈍化的原因
8.2.2 成相膜理論
8.2.3 吸附理論
8.3 影響金屬陽極過程的主要因素
8.3.1 金屬本性的影響
8.3.2 溶液組成的影響
8.4 鈍態金屬的活化
思考題
習題
第9章 金屬的電沉積過程
9.1 金屬電沉積的基本歷程和特點
9.1.1 金屬電沉積的基本歷程
9.1.2 金屬電沉積過程的特點
9.2 金屬的陰極還原過程
9.2.1 金屬離子從水溶液中陰極還原的可能性
9.2.2 簡單金屬離子的陰極還原
9.2.3 金屬絡離子的陰極還原
9.3 金屬電結晶過程
9.3.1 鹽溶液中的結晶過程
9.3.2 電結晶形核過程
9.3.3 在已有晶面上的延續生長
思考題
習題
第10章 半導體電化學與光電化學基礎
10.1 半導體的基本性質
10.1.1 半導體的能帶結構簡介
10.1.2 半導體中的狀態密度與載流子的分布
10.2 半導體/溶液界面的結構與性質
10.2.1 半導體/溶液界面的基本圖像
10.2.2 空間電荷層的不同表現形式
10.2.3 半導體/溶液界面的電位分布
10.3 半導體/溶液界面上的電荷傳遞
10.3.1 平衡電位下的電荷傳遞
10.3.2 非平衡條件下（極化時）的電荷傳遞
10.4 半導體/溶液界面上的光電化學
10.4.1 半導體/溶液界面的光電效應
10.4.2 光電化學電池
思考題
第11章 化學電源
11.1 化學電池的基本性能
11.1.1 電池電動勢
11.1.2 充、放電過程中的電極極化及端電壓隨時間的變化
11.1.3 容量
11.1.4 自放電
11.1.5 電池的效率
11.2 電池反應動力學
11.2.1 伴有離子和電子傳遞的固相反應
11.2.2 反應生成物參與的固、液相反應
11.2.3 反應生成物溶解、再析出反應
11.3 一次電池
11.3.1 錳干電池
11.3.2 鹼錳電池
11.4 二次電池339
11.4.1 鉛酸蓄電池
11.4.2 鹼性蓄電池
11.4.3 鎳金屬氫化物電池
思考題
第12章 燃料電池
12.1 燃料電池的基本概念、基本原理和分類
12.1.1 燃料電池的概念、特點及其發展史
12.1.2 燃料電池的基本原理
12.1.3 燃料電池的分類方法
12.2 燃料電池的效率及其影響因素
12.2.1 燃料電池的效率
12.2.2 影響燃料電池實際效率的因素
12.3 鹼性燃料電池
12.3.1 鹼性燃料電池的工作原理
12.3.2 鹼性燃料電池的關鍵部件
12.4 磷酸燃料電池
12.4.1 磷酸燃料電池的工作原理
12.4.2 磷酸燃料電池的關鍵部件
12.5 質子交換膜燃料電池
12.5.1 質子交換膜燃料電池的工作原理
12.5.2 質子交換膜燃料電池的關鍵部件
12.6 熔融碳酸鹽燃料電池
12.6.1 熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理
12.6.2 熔融碳酸鹽燃料電池的關鍵部件
12.7 固體氧化物燃料電池
12.7.1 固體氧化物燃料電池的工作原理
12.7.2 固體氧化物燃料電池的關鍵部件
思考題
部分習題答案
附錄
參考文獻

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