半透膜电池

『壹』 聚合物锂离子电池制造中还需要使用专门隔膜材料做隔膜吗

隔膜是锂离子电池不可缺少的构成部分。锂离子电池是有正极材料，负极材料，隔膜和电解液组成，根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，正极材料可分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同, 液态锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。
新一代的聚合物锂离子电池在形状上可做到薄形化（ATL电池最薄可达0.5毫米,相于一张卡片的厚度）、任意面积化和任意形状化，大大提高了电池造型设计的灵活性，从而可以配合产品需求，做成任何形状与容量的电池，为应用设备开发商在电源解决方案上提供了高度的设计灵活性和适应性，以最大化地优化其产品性能。同时，聚合物锂离子电池的单位能量比目前的一般锂离子电池提高了50%，其容量、充放电特性、安全性、工作温度范围、循环寿命（超过500 次）与环保性能等方面都较锂离子电池有大幅度的提高。
电池隔膜最主要的功能是分隔电池中的正负极板，防止正负极板直接接触产生短路，同时，由于隔膜中具有大量曲折贯通的微孔，电池中的正负离子可以在微孔中自由通过，在正负极板之间迁移形成电池内部导电回路，而电子则通过外部回路在正负电极之间迁移形成电流，供用电设备利用。
（注意：目前有些人在解释隔膜功能时，通常解释为“隔膜上的微孔可以让离子通过而电子不能通过”的说法是没有根据的，它不符合原电池的基本原理，因为电池内部的电解液中自由电子是以正负离子的形式存在，电池内部的导电是靠离子在正负极之间的迁移来实现的）

『贰』 电池的原理以及自制电池的方法和材料

自制电池

简介：

利用氧化还原反应装置成一个电池，并且使 call 机发生声响。

实验步骤：

1. 取约25公分的镁带，折成三折并叠成约8公分长，然后用约20公分的铜线缠于上头。
2. 用一透明玻璃纸做成容器状，用橡皮圈绑住上头（不用绑紧，只要束着就好），然后插入一根约30公分的铜线，插入的一端最好先把它折成环状以防刺破玻璃纸，如图一所示。
3. 将50mL硫酸铜溶液加入100mL的烧杯内，将250mL硫酸钾溶液加入500mL的烧杯内。
4. 把步骤3.50mL的硫酸铜溶液倒入做好的玻璃纸袋内，并将它置于另一个500mL的烧杯中，然后将步骤 1 之镁带也放入烧杯中，如图二所示。
5. 然后将步骤3.250mL的硫酸钾溶液徐徐倒入500mL的烧杯中（注1），如图三所示。
6. 将call机接上，立即有哔哔叫的声音（注2），如图四所示。

注1. 不可将绑有镁带的铜线浸到硫酸钾的溶液中，进行步骤5之前，须事先让同学听听已装1.5V电池的BBcal叫的声音大小及响了几声，以作为比较之用。
注2. 正负极接错，声音不会响。

溶液和器材：

1. 0.5M的硫酸铜溶液：约6.3g硫酸铜（CuSO4·5H2O，）晶体溶于50mL的水中。
2. 0.5M的硫酸钾溶液：约21.8g硫酸钾（K2SO4）固体溶于250mL的水中）。
3. 铜线一条（约30公分长）。
4. 玻璃纸一张（约625平方公分）。
5. 铜线一条（约20公分长）。
6. 镁带（约25公分长）。
7. 100mL的烧杯一个。
8. 500mL的烧杯2个。
9. 橡皮圈一条。
10. BBcall机一只。

原理和概念：
1. 本实验的半反应式分别为： Mg（s） → Mg2+（aq） + 2e- Cu2+（aq） + 2e- → Cu（s） 全反应式为： Mg（aq） + Cu2+ → Mg2+ + Cu（s）
2. 电化电池的阳极：发生氧化，电子流出，氧化电位大者（还原电位小者）。 电化电池的阴极：发生还原，电子流入，还原电位大者（氧化电位小者）。
3. 氧化电位：失去电子的倾向，以伏特为单位表示；氧化电位愈大，表示失去电子的倾向愈大。 还原电位：获得电子的倾向，以伏特为单位表示；还原电位愈大，表示获得电子的倾向愈大。
4. 盐桥的功用：使电流畅通，让阴阳离子能够流通，保持电中性，防止任一个半电池积存净电荷。盐桥的组成：为盐类的饱和溶液，且不与两半电池之溶液发生反应者。本实验系利用玻璃纸当作半透膜，可让阴阳离子能够流通亦有盐桥的功能。

注意事项
1. 铜线最好先用磨砂纸磨过，再进行反应。
2. 镁带反应前先用1MHCl浸洗一会儿，然后迅速取出再使用。
3. 若时间许可的话，可将多个自制电池串联或并联，驱动需要更大功率的负载。

『叁』 锌银蓄电池的发展

锌氧化银电池是20世纪40年代开始研制的一种实用型高比能量、高比功率电池。其发展可追溯到两个世纪以前，1800年伏特把锌银电池堆介绍于世，1883年克拉克(Clarke)的专利中叙述了第一只完整的碱性锌氧化银原电池，1887年邓恩(Dun)和哈斯莱彻(Hassla—cher)的专利中首次提出了锌氧化银蓄电池。但直到1941年法国的亨利·安德列(H．Andr6)提出使用半透膜(如玻璃纸)作隔膜后，才实现了可实用的锌银电池。20世纪50年代Yard—ney设计制造出实用的可充锌银电池，之后，导弹和航天飞行器的研制，促进了锌银电池的发展。在20世纪90年代的锌银电池生产中，美国每年消耗银约40多吨，估计全世界年耗银量在100t以上。锌银电池在飞机、潜水艇(图3—1)、浮标、导弹、空间飞行器和地面电子仪表等特殊用途中，始终保持着长盛不衰的态势。
我国的锌银电池也是随着导弹、宇航事业的发展而发展起来的。自从20世纪50年代末开始研制，60年代中期即在我国自行设计的导弹中获得应用。目前我国已研制成各种规格的原电池，蓄电池和能瞬间投入使用的自动激活式锌银贮备电池，已形成了一定规模的生产能力，满足了各类导弹、鱼雷等武器及卫星的需要。近年来满足民用的需要，也批量生产了扣式锌银电池和开口式蓄电池，满足了手表和摄影照明的需要。

『肆』 质子交换膜可以说是半透膜吗

质子交换膜(ProtonExchangeMembraneFuel，PEM)是PEMFC的核心部件，PEM与一般化学电源中使用的隔膜有区别。质子回交换膜燃料电池已成为答汽油内燃机动力最具竞争力的洁净取代动力源.

用作PEM的材料应该满足以下条件：良好的质子电导率、水分子在膜中的电渗透作用小、气体在膜中的渗透性尽可能小、电化学稳定性好、干湿转换性能好、具有一定的机械强度、可加工性好、价格适当。

称为半透膜有些不能表述它的特性，一般不这么叫。