鉅大LARGE | 點擊量:4398次 | 2021年04月07日
鎳鎘蓄電池充放電過程中的化學(xué)反應(yīng)是怎么樣的?
鎳鎘蓄電池充電后,正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸嚒睳iOOH〕,負(fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)榻饘冁k;鎳鎘電池放電后,正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸瘉嗘?,?fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)闅溲趸k。
放電過程中的化學(xué)反應(yīng)
(1)負(fù)極反應(yīng)
負(fù)極上的鎘失去兩個電子后變成二價鎘離子Cd2+,然后立即與溶液中的兩個氫氧根離子OH-結(jié)合生成氫氧化鎘Cd(OH)2,沉積到負(fù)極板上。
(2)正極反應(yīng)
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
正極板上的活性物質(zhì)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(fù)極轉(zhuǎn)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(jìn)入正極板,與晶格上的兩個氧負(fù)離子結(jié)合,生成兩個氫氧根離子,然后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。
充電過程中的化學(xué)反應(yīng)
充電時,將蓄電池的正、負(fù)極分別與充電機的正極和負(fù)極相連,電池內(nèi)部發(fā)生與放電時完全相反的電化學(xué)反應(yīng),即負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng),正極發(fā)生氧化反應(yīng)。
(1)負(fù)極反應(yīng)
充電時負(fù)極板上的氫氧化鎘,先電離成鎘離子和氫氧根離子,然后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(jìn)入溶液參與正極反應(yīng)。
(2)正極反應(yīng)
在外電源的用途下,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(fù)離子留在晶格上,釋出的氫離子與溶液中的氫氧根離子結(jié)合,生成水分子。然后,兩個三價鎳離子與兩個氧負(fù)離子和剩下的二個氫氧根離子結(jié)合,生成兩個氫氧化鎳晶體。
蓄電池充電終了時,充電電流將使電池內(nèi)發(fā)生分解水的反應(yīng),在正、負(fù)極板上將分別有大量氧氣和氫氣析出。從上述電極反應(yīng)可以看出,氫摒化鈉或氫氧化鉀并不直接參與反應(yīng),只起導(dǎo)電用途。從電池反應(yīng)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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