生活中的电池
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生活中的电池. —— 结题报告 北京市日坛中学. 研究性学习小组成员: 张颖 李玲 宋媛媛 王雨菲 潘秋伊 水梓辰 陈博洋 来智 指导教师:王军. 前言.

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Presentation Transcript

生活中的电池

——结题报告

北京市日坛中学



前言

   电池是指能将化学能、内能、光能、原子能等形式的能直接转化为电能的装置。最早的电池我们可以追溯到两百年以前意大利物理学家伏打发明的伏打电池,它使人们第一次获得了比较稳定而持续的电流,具有划时代的意义。在伏打电池原理和研发精神的指引下,人们通过不断努力,开发了一代又一代的新型电池,从人们普遍使用的干电池到新型的太阳能电池、锂聚合物电池(Li-polymer)和燃料电池等等,不仅在电池容量、体积、使用方便程度等方面有很大突破,更重要的是在这些新型电池的研发过程中,渗透着人们强烈的绿色环保意识。


电池的种类

  • 化学电池按工作性质可分为:

  • 一次电池(原电池);

  • 二次电池(可充电电池)铅酸蓄电池。

  • 根据质材可分:

  • 镍镉电池

  • 镍氢电池

  • 锂电池

  • 锂聚合物

  • 绿色环保电池


一次电池

  仅能被使用一次的电池,无法透过充电的方式再补充已经转化掉的化学能,因此称为一次电池。此类电池常见的有干电池,水银电池,碱性电池等。

  一次电池的应用也是最早最广泛的,市面上卖的不可充电电池几乎诸如此类,如下所示的纽扣型水银电池,1号,2号以及3号电池等等。

  其中:一次电池可分为:糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池、锌空气电池、一次锂锰电池等。


二次电池

  利用化学反应的可逆性,可以组建成一个新电池,即当一个化学反应转化为电能之后,还可以用电能使化学体系修复,然后再利用化学反应转化为电能,所以叫二次电池。

  这类的电池有铅酸电池(lead acid battery )、镍镉电池( nickel cadmium battery )、镍氢電池 ( nickel hydrogen battery )、二次锂电池( secondary lithium battery ),以及锂离子电池( lithium ion battery ) 和高分子锂电池( polymer lithium battery ) 等。

  二次电池可分为:镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、二次碱性锌锰电池等。铅酸蓄电池可分为:开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。


根据材质分类

  • 镍镉电池:最早的一种电池,有记忆效应,也就是在每次充电前要确定已将电量使用完,也就是需要放电的动作,才能增加电池的寿命;记得三、四年前的行动电话电池都是使用这种。

  •  镍氢电池 :待机时间比传统镍镉电池来得久,也较没记忆效应;但是最好还是在电力用完後再充电,也可增加电池的寿命。

  • 锂电池:目前待机时间最长,没有记忆效应,很可惜现在的单价非常的高,目前以日本的技术最高。锂电池的另一个特色,就是电池中不能过热,否则会烧毁.如果大家还有印象,锂电在发明时,是很不稳定的,经过这几年的努力与克服,才成功的上市。


  • 锂聚合物:最新的锂电技术.单价也最高.目前只有易利信的T28采用这种技术.锂聚合物将锂电池的不稳定性大大的降低.而且可以作的更轻、更薄。将手机电池的技术又更推进了一步。

  • 绿色环保电池:指近年来已投入使用和正在研制的一类高性能、无污染电池,包括目前已投入使用的金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池,正在推广使用的无汞碱性锌锰原电池,及燃料电池、太阳能电池(光伏电池)等。

  • 锂电池跟镍氢电池的差异:镍氢电池在使用次数上比较不经济,而且由於储电量并不多,所以感觉上用没多久就要准备充电。它也有所谓的记忆效应,储电量会逐渐地减少。所以在充电之前最好要放电,可再充次数少。锂电池可以持续较久的电力,耐力较镍氢为久,充电时不必放电就可以充电。可再充次数明显较多。但由於材质与技术较新的关系,价钱较镍氢电贵很多。建议使用可以搭配锂电池使用的手机,省去常充电的困扰,且镍氢须定时做放电动作,以免记忆效应导致电池表现每况愈下。一般来讲,锂电池和镍氢电池用到手机自动关机即完成放电动作,但镍氢电池搭配充电座的放电钮放电会更好。


电池的组成

任何一种电池由四个基本部件组成,四个主要部件是两个不同材料的电极、电解质、隔膜和外壳。


电池的危害

  • 汞的危害

  • 镉与人类生活的关系

  • 镍与人类生活的关系

  • 锰与人类生活的关系

  • 锌与人类生活的关系

  • 目前我国电池生产的现状

  • 目前北京市的电池消费现状


汞的危害:自然界的汞主要以硫化汞的形式存在,金属汞在常温下能蒸发,如果把含汞工业废渣、废气任意排放,会造成大气、土壤、水体的污染,汞离子进入血液与血浆蛋白和血红蛋白还可导致细胞损害,最主要作用于肾和神经系统,导致肾病综合症、神经衰弱等疾病。如:日本20世纪中期,水俣湾附近的水俣市的居民尤其是渔民突然出现:头痛、耳鸣、昏迷、行动障碍等的症状,严重者数日内死亡,后来查明,是由于工厂排出的汞污染水体导致,由于靠近水俣市故又称:“水俣病” 。

镉与人类生活的关系:镉是人体必需的微量元素,人体中的镉主要是从出生后从环境中摄取并蓄积的金属。主要蓄积在肝肾内。镉主要来自于被污染的土壤和植物,植物的根部对镉有特殊的吸收和富集作用,急性镉中毒为镉烟雾吸入导致,首先出现呼吸道刺激症状、口干、流涕,咽痛等,伴头昏、头痛、乏力、寒战、发热等症状,严重者导致急性肝坏死或急性肾功能衰竭,慢性中毒主要病变是肺气肿和肾脏损害。如:日本富山县神通川流域的"痛痛病",亦称"骨痛症"。1968年经过调查研究,证实由于神通川上游一工厂镉污染了河水、土壤和稻田导致。


镍与人类生活的关系:镍是人体必需的微量元素,与人体的酶代谢、血液系统、肝脏细胞有一定的关系,正常成人体内含镍6~10mg,成人每天需摄入0.4mg,缺镍可引起血液系统和神经系统等疾病。镍中毒能使细胞恶变,有致癌作用,可引发冠心病、过敏性皮损等疾病。

锰与人类生活的关系:锰是人体必需的微量元素,参与人体糖、脂肪代谢。人体共含锰12~20mg,正常成人每天需要摄入5~10mg,儿童约需0.2~0.3mg。缺锰导致侏儒症、贫血等疾病。锰含量过高可导致脑血管疾病。慢性锰中毒早期以神经衰弱症候群和自主神经功能障碍为主,晚期出现典型的震颤性麻痹症候群。


锌与人类生活的关系:缺锌 锌是人体必需的微量元素,是构成人体多种蛋白质必需的元素,锌对人体的酶代谢、维生物及人体的生长发育、免疫功能有直接影响,正常成年人体内含锌总量约为2~2.5g,婴幼儿及儿童生长发育迅速,每天约需0.22~1.2mg/kg,成年人每天约需10~15mg,妇女及妊娠期每天约需25mg,可导致营养性侏儒症、肠原性肢体皮炎等疾病。空气、水源、食品被锌污染,可造成锌过量进入人体,引起锌中毒。出现腹痛、腹泻、厌食、昏睡等症,慢性锌中毒可导致贫血、高血压、冠心病等疾病。

目前我国电池生产的现状:据中国电池工业协会提供的数字:2000年我国生产电池总量170亿只,其中出口130亿只,但同时进口30余亿只,国内市场消费量70~80亿只。

目前北京市的电池消费现状:据北京市面上有关管理部门提供的数字:1998年北京市所消费电池总量约2亿余只,折合重量约6000余吨。


废旧电池的处理方法

对于废旧电池的处理,我国目前无论是专有技术、处理手段,还是回收体系、法律法规等方面,都还处于研讨和摸索阶段。以前某些企业虽说也进行了废旧干电池的资源化处理,但由于处理不当也极易造成新的污染。至于那小小的一节节电池,它们所释放的污染“能量”究竟有多大,人们是看不见、摸不着、闻不到的,也无从估量。但对于废旧电池、废旧灯管中含有汞、锌、锰等有毒有害重金属,已经被不少人所认识。在令人担忧的同时,由中国环境保护公司承担的《有毒有害固体废弃物(废旧电池和灯管等)处理设备引进技术国产化示范工程》国债项目,已经通过了国家环保总局、中国电池工业协会、中国照明电器协会等行业主管和有关专家的评审,并由北京市计委、国家计委批准立项,即将在北京开始实施。


回收废旧电池的意义

废旧电池中含有多种重金属和酸,碱等有害物质,随意丢弃,对生态环境和公共健康危害很大.废电池渗出的重金属例离子将造成地下水和土壤的污染,威胁人类的健康.另一方面,废电池中的有色金属是宝贵的自然资源,如果能将废电池回收再利用,不仅可以减少对我们生态环境的破坏,而且也是对资源的节约.


研究小结

常用电池调查这一研究性课题对素质有很大影响和帮助。我们的调查需要仔细研究电池的工作原理、电池的氧化性和还原性这会充分利用到我们所学的化学知识,以严谨的科学态度进行研究,比如研究电池工作原理,需要严肃的科学道德,不能无端臆想,禁止胡编乱造。在整个研究过程中,我们需要以极为认真的态度去查阅有关资料;在实验室里需要拥有极度的耐心和细心,深入地探讨我们的课题。 关于电池的调查,能够培养我们的社会责任感和使命感。从我们已掌握的化学知识来看,电池含大量重金属,对人体健康极为有害,废旧电池对社会造成水污染,大气污染等严重影响。而我们的调查,一方面加深我们对电池危害的认识,增强了我们的环保意识,另一方面在社会中扩大了人们对电池的认识。因此我们必须勇于改进,有所创新,增强了中学生的使命感,对社会的责任感。 研究性课题能培养学生交际能力、团队精神,感知调查研究的基本程序要领,让学生直接感受现实对心灵的触动。获取许多生活中的直接经验。


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