電池充電放電化學反應

2021-01-09 鋰電小苗哥

一,放電過程中的化學反應:

(1)負極反應

( H) m8 p) y2 k2 P! v0 G" Y負極上的鎘失去兩個電子後變成二價鎘離子Cd2+,然後立即與溶液中的兩個氫氧根離子OH-結合生成氫氧化鎘Cd(OH)2,沉積到負極板上。

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(2)正極反應

( O% O2 F& l' {! |正極板上的活性物質是氫氧化鎳(NiOOH)晶體。鎳為正三價離子(Ni3+),晶格中每兩個鎳離子可從外電路獲得負極轉移出的兩個電子,生成兩個二價離子2Ni2+。與此同時,溶液中每兩個水分子電離出的兩個氫離子進入正極板,與晶格上的兩個氧負離子結合,生成兩個氫氧根離子,然後與晶格上原有的兩個氫氧根離子一起,與兩個二價鎳離子生成兩個氫氧化亞鎳晶體。 , k) Q4 e* o; y5 S

" ^0 C: N! m+ y2 Z充電時,將蓄電池的正、負極分別與充電機的正極和負極相連,電池內部發生與放電時完全相反的電化學反應,即負極發生還原反應,正極發生氧化反應。

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, X. ?+ P% A0 d; K* |1 s(1)負極反應

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充電時負極板上的氫氧化鎘,先電離成鎘離子和氫氧根離子,然後鎘離子從外電路獲得電子,生成鎘原子附著在極板上,而氫氧根離子進入溶液參與正極反應。

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1 s* W" o- b7 f6 |(2) 正極反應 ; d& z# N/ b3 A7 b

' L, g# N! b. W# J: ^: O在外電源的作用下,正極板上的氫氧化亞鎳晶格中,兩個二價鎳離子各失去一個電子生成三價鎳離子,同時,晶格中兩個氫氧根離子各釋放出一個氫離子,將氧負離子留在晶格上,釋出的氫離子與溶液中的氫氧根離子結合,生成水分子。然後,兩個三價鎳離子與兩個氧負離子和剩下的二個氫氧根離子結合,生成兩個氫氧化鎳晶體。3 I6 I' V2 M6 R4 Q

蓄電池充電終了時,充電電流將使電池內發生分解水的反應,在正、負極板上將分別有大量氧氣和氫氣析出。從上述電極反應可以看出,氫摒化鈉或氫氧化鉀並不直接參與反應,只起導電作用。從電池反應來看,充電過程中生成水分子,放電過程中消耗水分子,因此充、放電過程中電解液濃度變化很小,不能用密度計檢測充放電程度。

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