《电化学基础》课程教学资源（PPT课件）第二章 化学电源概论 2.3 化学电源的电性能

2.3化学电源的电性能2.3.1原电池的电动势在外电路开路时，即没有电流流过电池时，正负电极之间的平衡电极电势之差称为电池的电动势电动势的大小是标志电池体系可输出电能多少的标志之一。电池电动势是电池本身的性质，是强度性质的量，其大小与化学反应的物质本性、电池的反应条件（即温度）及反应物与产物的活度有关，而与电池的几何结构、尺寸大小无关

2.3 化学电源的电性能 2.3.1原电池的电动势 在外电路开路时，即没有电流流过电池时，正 负电极之间的平衡电极电势之差称为电池的电动势。 电动势的大小是标志电池体系可输出电能多少的标 志之一。 电池电动势是电池本身的性质，是强度性质的量 ，其大小与化学反应的物质本性、电池的反应条件 （即温度）及反应物与产物的活度有关，而与电池的 几何结构、尺寸大小无关

2.3.2电池的开路电压电动势E：电池两极断路时，处于热力学平衡状态下，两极平衡电势之差开路电压V电池断路时，阝两极的稳定电势开:1之差111-注：正、负极在电解液中不一定处于热力学平衡状态，因此电池的开路电压总是小于电动势E开1

2.3.2 电池的开路电压 开路电压V开： 电池断路时，两极的稳定电势 之差。 电动势E： 电池两极断路时，处于热力学平 衡状态下，两极平衡电势之差。 注：正、负极在电解液中不一定处于热力学平 衡状态，因此电池的开路电压总是小于电动势。 V开<E

吉电池的电动势是从热力学函数计算得出而开路电压是实际测量出来的，两者数值接近。测开路电压时，测量仪表内不能有电流通过。一般使用高阻电压表。额定电压是电池在常温下的典型工作电压，韶又称标称电压，它是选用不同种类电池时的参考，可用来鉴别电池类型。例如铅酸电池开路电压接近2.1V，标称电压为2.0V，锌锰电池标称电压为1.5V，镉镍电池、镍氢电池标称电压为1.2V。票

电池的电动势是从热力学函数计算得出， 而开路电压是实际测量出来的，两者数值接 近。测开路电压时，测量仪表内不能有电流 通过。一般使用高阻电压表。 额定电压是电池在常温下的典型工作电 压，又称标称电压，它是选用不同种类电池 时的参考，可用来鉴别电池类型。例如铅酸 电池开路电压接近2.1V，标称电压为2.0V， 锌锰电池标称电压为1.5V，镉镍电池、镍氢 电池标称电压为1.2V

2.3.3 电池的内阻(Internal impedance)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，它包括欧姆内阻和电化学反应中电极极化所相当的电阻V=E-IR肉=E- I(Re+R)欧姆内阻：电解液的欧姆内阻，隔膜电阻，电极上的固相电阻极化内阻：主要电化学极化和浓差极化

2.3.3 电池的内阻(Internal impedance） 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，它包括欧姆内阻和电化 学反应中电极极化所相当的电阻 V = E - IR内= E －Ｉ(RΩ+Rf ) 欧姆内阻：电解液的欧姆内阻,隔膜电阻, 电极 上的固相电阻 极化内阻：主要电化学极化和浓差极化

欧姆内阻的大小与电解液、电极材料、隔膜的性质有关。T电解液的欧姆内阻与电解液的组成、浓度、温度有关。隔膜电阻是当电流流过电解液时，隔膜有效微孔中电解液所产生的电阻，与电解质种类、隔膜的材料、孔率和孔的曲折程度有关。稻电极上的固体电阻包括活性物质粉粒本身的电阻、粉粒之间的接触电阻、活性物质与导电骨架间的接触电阻及骨架、导电排、端子的电阻总和。欧姆电阻还与电池的尺寸、装配、结构等因素有关

欧姆内阻的大小与电解液、电极材料、隔膜的 性质有关。 电解液的欧姆内阻与电解液的组成、浓度、温 度有关。 隔膜电阻是当电流流过电解液时，隔膜有效微 孔中电解液所产生的电阻，与电解质种类、隔膜的材 料、孔率和孔的曲折程度有关。 电极上的固体电阻包括活性物质粉粒本身的电阻、 粉粒之间的接触电阻、活性物质与导电骨架间的接触 电阻及骨架、导电排、端子的电阻总和。 欧姆电阻还与电池的尺寸、装配、结构等因素 有关

极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极景化内阻。降低极化措施：选择合适电极材料采用催化剂降低反应活化能增大电极表面积，采用多孔电极适当的电极表面处理方法电池结构的合理设计1

极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极 化内阻。 降低极化措施： ◆选择合适电极材料 ◆采用催化剂降低反应活化能 ◆增大电极表面积，采用多孔电极 ◆适当的电极表面处理方法 ◆电池结构的合理设计

由于内阻的存在，电池的工作电压总是小于电S池的电动势或开路电压。8电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化（逐渐变大），这是因为活性物质的组成电解液的浓度和温度都在不断的改变。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系。常随电流密度增大而增加。内阻是决定电池性能的一个重要指标，它直接克洋影响电池的工作电压，工作电流，输出的能量和功率，对于电池来说，其内阻越小越好

由于内阻的存在，电池的工作电压总是小于电 池的电动势或开路电压。 电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间 不断变化（逐渐变大），这是因为活性物质的组成， 电解液的浓度和温度都在不断的改变。 欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度 增加而增大，但不是线性关系。常随电流密度增大 而增加。 内阻是决定电池性能的一个重要指标，它直接 影响电池的工作电压，工作电流，输出的能量和功 率，对于电池来说，其内阻越小越好

2.3.4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。即电池工作时两端的电压当E=U开时，有 U=E-IR=E-I(R+R,福或U =E-n+-n- IR=+-_ IR1由上式可见，电池的内阻越大，工作电压就越低，实际对外输出的能量就越小，显然内阻越小越好

2.3.4 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。即电池工作时两端的电压。 ( ) R Rf 当E=U开时，有 U = E − IR内 = E − I  + 由上式可见，电池的内阻越大，工作电压 就越低，实际对外输出的能量就越小，显然内 阻越小越好。 = − + − − −  = + − − −  或U E   IR   IR

放电曲线：用绘图的方式表示输出电压随时间的变化曲线。放电制度：人为规定的放电条件，包括放电方式、放电电流、终止电压、放电的环境温度等。1放电方式：1-1)恒电流放电：2)恒电阻放电：3）恒电压放电招景

放电曲线：用绘图的方式表示输出电压随时 间的变化曲线。 放电制度：人为规定的放电条件，包括放电 方式、放电电流、终止电压、放电的环境温 度等。 放电方式： 1）恒电流 放电 ；2）恒电阻放电；3）恒电压 放电

电池的工作电压随着放电时间的延长而逐渐下降崇主要是由于两个电极的极化造成的。在放电过程中由于传质条件变差，浓差极化逐渐加大；此外随着活性物质的转换，电极反应的真实面积越来越小，造成电化学极化的增加，特别在放电后期，电化学极化的影响更为突出电池的欧姆内阻在电池放电时不断增加，也是工作电压逐渐下降的原因之一

电池的工作电压随着放电时间的延长而逐渐 下降 主要是由于两个电极的极化造成的。在放 电过程中由于传质条件变差，浓差极化逐渐加 大；此外随着活性物质的转换，电极反应的真 实面积越来越小，造成电化学极化的增加，特 别在放电后期，电化学极化的影响更为突出。 电池的欧姆内阻在电池放电时不断增加，也是 工作电压逐渐下降的原因之一