电化学反应
二、电池的电化学反应(关键要求1)
电池工作的本质是通过自发进行的氧化还原反应（放电）实现化学能向电能的转换。对于二次电池，此反应在充电时可通过外部电能输入被强制逆转。以下是几种常见二次电池的电化学反应方程式:
1.铅酸蓄电池(Lead-Acid Battery):
放电过程(Discharge):
。正极(阴极,还原反应):
Pb0:+ HzSo4+ 2H+ + 2e- Pb50a + 2Hz0
。负极(阳极,氧化反应):Pb + H:504→ Pb504 + 2H+ + 2e-
o总反应:Pb02 + Pb +2H2So4 → 2Pb5o4 + 2Hz0
·充电过程(Charge): 上述反应的逆过程。
特点:放电时，正负极都转化为硫酸铅( PbS0。 );充电时，Pbso。分别在正极被氧化回Pb0:，在负极被还原回
Pb。电解液HzSo。浓度随放电降低，随充电升高。
2.锂离子电池(Lithium-ion Battery):
·涉及锂离子(Li*)在正负极材料中的嵌入(Intercalation)和脱嵌(Deintercalation)。·以典型钴酸锂(Licoo: )/石墨(c)电池为例:
放电过程(Discharge):
正极(阴极,还原反应):
Li1-xCo0z+ xLi* + xe- - Lico0- (Li*嵌入，Co还原)
负极(阳极,氧化反应):LixC: → xLi+ + xe- + 6C (Li*'脱嵌)
总反应:Lii-xCo02+ LixC。e Lico02 + 6C
特点:能量密度高，“摇椅式"工作机制(Li*在正负极间来回穿梭)。正负极材料及电解质的选择至关重要。3.锽氢电池(Nickel-Metal Hydride, NiMH):
·采用氢氧化镍正极和储氢合金(M)负极，碱性电解液(如KOH)。·放电过程(Discharge):
。正极(阴极,还原反应):
NiOOH + Hz0 +e- o Ni(OH)z2 +OH-
。负极(阳极,氧化反应):
MH+ OH- →M+ H:0 +e- (MH代表金属氢化物)
。总反应:NiOOH + NHNi(OH)2 +M
·充电过程(Charge):上述反应的逆过程。
特点:环保((无镉)，记忆效应小，容量较高。4.燃料电池(补充说明-材料中误关联到对称电池):
·属于一次电池（虽然可连续补充燃料运行)。直接将燃料(如Hz)和氧化剂(如0。)的化学能通过电化学反应转化
为电能，反应产物排出。
·氢气-氧气燃料电池典型反应(酸性电解质):
。负极(阳极,氧化反应):
Hz→2H* + 2e-
o正极(阴极,还原反应):
1/2 O+ 2H* + 2e- → HzO
o总反应:Hz + 1/2 o:→ Hzo
·特点:能量转换效率高，清洁(产物是水)，需持续供应燃料和氧化剂。