终放电电压相同条件下放电，但电池容量仍然随放电电流的增加而减小，电池的使用寿命也随着减小。电池放电电流的大小常用放电倍率表示，即对于一个具有额定容量C的电池，按规定的小时数放电的电流。
放电倍数＝额定容量（A?h)放电电流（A)
例如，某电池额定容量为20A·h，若以4A电流放电，则放完20A·h的额定容量需要5h，即以5h率放电，放电倍率表示为“C/5”(或“0.2C’’)；若以0.5h率放电，对于额定容量为20A·h的电池，就是用40A的电流放电，放电倍率为“C/0.5”(或“2C”)。根据放电倍率的大小，电池可以分成低倍率(＜0.5C)、中倍率(0.5～3.5C)、高倍率(3.5～7C)和超高倍率(＞7C)四类。放电倍率越大，表示放电电流越大，电池容量亦会降低较大。这就解释为什么相同初终放电电压而不同放电电流下电池容量不尽一样的原因。
12.下表为碱性锌-锰电池的开路电压(OCV)和放置时间的关系，放置10个月后电池存量下降了10％，(1)试汁算平均自放电速率，并绘出OCV-放置时间曲线；(2)试说明引发该电池A放电的主要原因。
OCV/V t/d 1.52 0 示。
每天平均自放电速率=10%C/300d=0.033333%C/d 并绘出OCV-放置时间曲线如下图。
(2)引发该电池A放电的主要原因为：锌在与碱溶液接触时的热力学不稳定性，导致锌负极在碱性电解液中的溶解及水中的H离子还原为氢气而导致自放电。
1.541.521.501.481.461.441.421.401.381.361.34050100150t/d图12题. 开路电压对放置时间曲线200250300350+1.44 30 1.42 60 1.40 120 1.38 180 1.36 240 1.36 300 解：(1)电池自放电的大小一般用单位时间内电池容量减少的百分数来表
OCV/V 13.对于嵌入反应：
xLi?V3O8?LixV3O8LiClO4+PC:DME(1:1)]
[电解液为1
mol?L?1
(1)试将该反应设计成二次电池并写出相应的电极反应。 (2)试根据嵌入的锂离子的量x，计算电池的理论容量。
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(3) 试简述研究该二次电池性能的一般方法。 解：(1)
Li/V3O8成二次电池表达式为
(?)Li1mol?L?1LiClO4?PC:DME(1:1)V3O8(?)
负极反应:: 正极反应:
xLi?xLi??xe
xLi??V3O8?xe?LixV3O8
放电充电电池充放电反应为：xLi?VO38LixV3O8
(2) 设
x?1
mzF1000?2?26.8??7722.23 A·h·kg-1或＝7722.23 mA·h·g-1 M6.941C?(3) 近年来锂离子电池的研究工作重点在碳负极材料的研究上，且已经取得了新的进展。但是锂离子电池要达到大规模的应用，对于碳负极材料还需要提高锂的可逆储量和减少不可逆逆容量损失，从而有利于负极比容量的提高和电池比能量的提高。
与锂离子电池负极的发展相比，正极材料的发展稍显缓慢，主要停留在对含锂金属氧化物的研究上。原因在于尽管从理论上能脱嵌锂的物质很多，但要将共制备成能实际应用的材料却非易事，制备过程中的微小变化都可能导致样品结构和性质巨大差异，因而对现有材料的改进仍然是工作的重点。
14. 对于燃料电池：（-）（Pt）,CH3OH | 1mol?LH2SO4 | O2(Pt)，(+) (1)试写出电极反应和电池反应，并计算标准电池电动势。
(2)试根据热力学知识推导其电池能量效率((?id??G/?H)≥100％是可能的。
(3)试叙述改进该燃料电池性能的方法。
解：(1)负极反应: CH3OH?H2O?6e?CO2?6H 正极反应:
??1
6H??6e?1.5O2?3H2O
3电池反应:CHOH?1.5O2?2H2O?CO2
CH3OH?1.5O2?2H2O?CO2
(2) 对可逆电池反应:
查热热力学数据:
??fGm(CH3OH)=-166.27kJ?mol?1;?G?(HO(l))=-237.129kJfm2?mol?1;
?1??fGm(CO2)?-394.359kJ?mol;
???fHm(CH3OH)=-238.66kJ?mol?1;?fHm(H2O(l))=-285.83kJ?mol?1;
??fHm(CO2)?-393.5kJ?mol?1
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?1??rGm?1*(-394.359)+2*(-237.129)-( -166.27)= -702.347kJ?mol
??rHm?1*(-393.5)+2*(-285.83)-( -238.66)= -726.5kJ?mol?1
理论转换效率： ??702.347?100%?96.6754%=96.68%
726.5(3): 理论计算结果表明：直接甲醇燃料电池的理论能量转换效率为96.68％。尽管DMPEMFC具有无可比拟的优点，但要达到实际应用还有大量问题有待进一步解决，目前它的技术还很不成熟，仅处于研制阶段，性能最好的也只有0.1W·cm。而要达到实际应用，功率必须达到0.25 W·cm以上，同时还要使电池满足性能高，存命长和价格低三个条件。目前限制DMPEMFC实际应用的主要问题是阳极催化剂低的活性、高的价格及催化剂的毒化。因此必须提高阳极催化剂的活性，降低催化剂的用量，降低或消除催化剂的毒化。
15试依据热力学数据计算碱性锌-空气电池的理论容量、电池的电动势。 解：电池反应:Zn?1O?ZnO
2-2
-2
2查热热力学数据: ?rGm??rG??rGm?RTln????fGm(ZnO)?-318.30kJ?mol?1,
1(0.21p?/p?)1/2 ??318300?298.15?8.34?(?0.5)ln(0.21) =-316365.72J?mol-1??rG316365.72??1.6392V zF2?96500电动势:E?理论容量:C?mzF1000?2?26.8＝819.46 A·h·kg-1
?M65.409（注意：两者换算关系为96500库仑相当于26.8安时）
16．以叙述燃料电池的类型及特点。
解：燃料电池可依据其工作温度、所用燃料的种类和电解质类型进行分类。按照工作温度，燃料电池可分为高、中、低温型三类。按燃料来源，燃料电池可分为直接式燃料电池(如直接学醇燃料电池)，间接式燃料电池(甲醇通过重整器产生氢气，然后以氢气为燃料电池的燃料)和再生类型进行分类。现在一般都依据电解质类型来分类，可以分为五大类燃料电池，即，
磷酸型燃料电池(phosphoric acid fuel cell PAFC)、 熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell ，MCFC)、 固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)和 碱性燃料电池(alkaline fuel cell,AFC)
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质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC).
燃料电池的第一个显著特点是不受卡诺循环的限制，能量转换效率高。由于燃料电池直接将化学能转变为电能，中间未经燃烧过程(亦即燃料电池不是一种热机)，因此，不受卡诺循环的限制，可以获得更高的转化效率。燃料电池的其他优点是：低的环境污染和噪音污染，安全可靠性高；操作简单，灵活性大，建设周期短等。
17．请写出铅酸蓄电池的电极反应和成流反应，并叙述影响其寿命和容量减小的原因及铅酸蓄电池的改进方法。
解：电池表示式为 （-）Pb,PbSO4|H2SO4|PbO2，Pb（+）
影响容量和循环寿命的主要原因有：
(1)极板栅腐蚀：Pb电极在与PbO2和酸接触的地方腐蚀以及Pb板栅的暴露部分充电时可能发生的阳极氧化而导致的腐蚀。这些过程的有害作用在于破坏板栅与活件物料的接触，此外，生成的PbO2具有比Pb更大的比体积，因而使极板栅变形。
(2)正极活性物质的脱落：是由于晶体和小于0.1μm的PbO2颗粒同板栅分离，这一般在充电开始和结束时发生。现认为放电时PbSO4紧密层的形成是导致正极活性物质脱落的主要原因，同时BaSO4的加入也会促使脱落。为了防止正极活性物质的脱落，电极采用紧密装配，并混入玻璃纤维，有时也在活性物质中加入一些黏合剂。
(3)负极自放电：主要原因是由于电极体系和电解液中存在的杂质(如Fe，Cu，Mn)相互作用而使海绵铅腐蚀。铅的腐蚀速度随温度升高和硫酸浓度增大而增加。因此，为了降低自放电，必须用纯Pb制备活性物料的合金粉末，采用纯硫酸和电导水配制电解液，并保持适宜的运行条件。
(4)极板栅硫酸化：表现为在电极上生成紧密的白色硫酸盐外皮，此时电池不能再充电，原因是当蓄电池保存在放电状态时硫酸盐再结晶，因此蓄电池不能以放电状态贮存。
为了克服这些缺点，电化学工作者对铅酸电池进行了一些改进:如采用轻轻材料制备板栅，以提高比容量；采用分散度更高的电极以提高活性物质的利用率；采用胶状电解液(加SiO2或硅胶)使电池在任何情况下都能运行；采用Pb-Ca合金和Pb-Sb合金（Ca、Sb含量约0.1％），以降
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