鋅錳乾電池

鋅錳乾電池

鋅錳乾電池,屬於化學電源里的一次電池,即使用一次後就被廢棄的電池,分為酸性和鹼性鋅錳乾電池。

基本內容

鋅錳乾電池鋅錳乾電池

鋅錳乾電池是最常見的化學電源。乾電池的外殼(鋅)是負極,中間的碳棒是正極,在碳棒的周圍是細密的石墨和去極化劑MnO2的混合物,在混合物周圍再裝入以NH4Cl溶液浸潤的ZnCl2,NH4Cl和澱粉或其他填充物(製成糊狀物)。為了避免水的蒸發,乾電池用蠟封好。

​分類

酸性

酸性鋅錳乾電池是以鋅筒作為負極,並經汞齊化處理,使表面性質更為均勻,以減少鋅的腐蝕,提高電池的儲藏性能,正極材料是由二氧化錳粉、氯化銨及碳黑組成的一個混合糊狀物。正極材料中間插入一根炭棒,作為引出電流的導體。在正極和負極之間有一層增強的隔離紙,該紙浸透了含有氯化銨和氯化鋅的電解質溶液,金屬鋅的上部被密封。這種電池是19世紀60年代法國的勒克蘭謝(Leclanche)發明的,故又稱為勒克蘭謝電池或炭鋅乾電池,可表示為:

(-)Zn|NH4Cl(20%)ZnCl2|MnO2,C(+)

儘管這種電池的歷史悠久,但對它的電化學過程尚未完全了解,通常認為放電時,電池中的反應如下:正極為陰極,錳由四價還原為三價

2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH+2OHˉ

負極為陽極,鋅氧化為二價鋅離子:

Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2H+2eˉ

鋅錳乾電池鋅錳乾電池

總的電池反應為:

2MnO2+Zn+2NH4Cl→2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2

實踐經驗表明,該電池的電流-電壓特性和二氧化錳的來源有關,也直接地依賴於錳的氧化價態、晶粒的大小及水化程度等。目前已全部以ZnCl2電解液代替NH4Cl,充分說明Zn與Cl配合[ZnCl4],而不必有NH4存在,放電前pH=5,放電後pH上升到pH=7為中性。

該電池的特點:(1)開路電壓為1.55V~1.70V;(2)原材料豐富,價格低廉;(3)型號多樣1號~5號;(4)攜帶方便,適用於間歇式放電場合。缺點是:在使用過程中電壓不斷下降,不能提供穩定電壓,且放電功率低,比能量小,低溫性能差,在-20℃即不能工作。在高寒地區只可使用鹼性鋅錳乾電池。

鹼性

鹼性鋅錳電池簡稱鹼錳電池,它是在1882年研製成功,1912年就已開發,到了1949年才投產問世。人們發現,當用KOH電解質溶液代替NH4Cl做電解質時,無論是電解質還是結構上都有較大變化,電池的比能量和放電電流都能得到顯著的提高。它的電池表達式為:

(-)Zn︱KOH,K2[Zn(OH)4]︱MnO2,C(+)

它的電極反應如下:

正極為陰極反應:

MnO2+H2O+eˉ→MnO(OH)+OHˉ

MnO(OH)在鹼性溶液中有一定的溶解度

MnO(OH)+H2O+OHˉ→Mn(OH)4

Mn(OH)4+2eˉ→Mn(OH)4

負極為陽極反應:

Zn+2OHˉ→Zn(OH)2+2eˉ

Zn(OH)2+2OHˉ→Zn(OH)4

總的電池反應為:

Zn+MnO2+2H2O+4OHˉ→Mn(OH)42ˉ+Zn(OH)4

由於正極為陰極反應不全是固相反應,負極為陽極反應是可溶性的Zn(OH)4ˉ,故內阻小,放電後電壓恢復能力強。鹼性鋅錳電池採用了高純度、高活性的正、負極材料,以及離子導電性強的鹼作為電解質,使電化學反應面積成倍增長。它的特點:(1)開路電壓為1.5V;(2)工作溫度範圍寬在-20℃~60℃之間,適於高寒地區使用;(3)大電流連續放電其容量是酸性鋅錳電池的5倍左右;(4)它的低溫放電性能也很好。

我國目前主要生產酸性鋅錳電池、鹼性鋅錳電池,前者如大公、牡丹、中華、天鵝、555,後者如南孚、雙鹿、白象等。

僅根據1995年統計資料表明,全世界乾電池總產量為250億隻,其中鹼錳電池為70億隻。5年來,美國、歐洲和日本的鹼錳電池年增長率超過12%,美、歐、日國內鹼錳電池所占市場比例分別為72%、52%和29%。我國鹼錳電也總產量近3億隻,僅占乾電池總產量的3%,預計5年內將提高到10%~15%。從目前發展現況來看,"南孚"、"雙鹿"、"白象"等品牌已達到國際標準,生產速率最高200隻/min,美國、日本已達300隻/min以上。

結構性能

(1)電池結構與性能特點

鹼性鋅錳乾電池(簡稱為鹼錳電池)在結構上採用與普通鋅錳電池相反的電極結構,增大了正負極間的相對面積,採用高導電性的鹼性電解液,正負極採用高能電極材料,所以,鹼錳電池的容量和放電時間是同等型號普通電池的3~7倍,低溫性能兩者差距更大,鹼錳電池更耐低溫,而且更適合於大電流放電和要求工作電壓比較穩定的用電場合。

(2)“555”產品特點

555牌一次鹼性鋅錳電池獲得“中國名牌產品”和國家出口免檢產品稱號,產品具有以下優點:

a、不含汞和鎘,對環境友好;

鋅錳乾電池鋅錳乾電池

b、採用超薄鋼殼技術增加電池內部容量,從而增加電池放電容量;

c、採用錳環二次復壓以及鋼殼內壁塗碳技術,降低電池內阻,提高電池大電流放電性能;

d、採用超細纖維高緻密性的隔膜,能有效地延長電池的貯存期;

e、密封膠塞設定了安全防爆結構,防止電池因不正當使用而可能產生的電池爆炸。

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