鋅空氣電池代替炭包

1878年法國(guó)的L.梅謝在鋅錳電池中用含鉑的多孔性炭電極代替二氧化錳 炭包，開(kāi)發(fā)了鋅空氣干電池的技術(shù)。1917年法國(guó)人C.費(fèi)里用活性炭代替鉑，以吸收氧，達(dá)到了鋅空氣電池的實(shí)用化。1932年G.W.海澤與E.A.舒梅赫爾又發(fā)表了采用堿性電解液的鋅空氣電池。60年代由于對(duì)宇航用常溫燃料電池的氧電極的研究得到了很大的成功，大功率鋅空氣電池的開(kāi)發(fā)才達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用階段。70年代中期又發(fā)展了微型紐扣式鋅空氣電池。鋅空氣電池由于利用大氣中的氧作為正極活性物質(zhì)，具有很高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

鋅空電池保存的關(guān)鍵在封條，除非電池準(zhǔn)備立刻使用，否則不能取下電池陰極封條。模擬試驗(yàn)表明，在室溫條件下，存放一年后電量下降到95%，存放兩年后電量下降到90%，存放四年后電量仍有85%。撕下封條后，電池被激活并開(kāi)始工作，在室溫環(huán)境并不接負(fù)載時(shí)，根據(jù)不同的電池大小規(guī)格，3到12周后電池電量下降50%，超過(guò)20周電量下降到0-10%。因此鋅空電池適用于在很少幾周內(nèi)耗用完電池的場(chǎng)合。如果一旦鋅空電池的封條被撕下，空氣就進(jìn)入內(nèi)部激活電化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)即使再貼上封條，電化學(xué)反應(yīng)也會(huì)繼續(xù)下去直到電量耗盡。

陽(yáng)極: Zn + 2OH→ ZnO + H2O + 2e

陰極: O2 + 2H2O + 4e → 4OH

綜合: 2Zn + O2→ 2ZnO

通常這種反映產(chǎn)生的電壓是1.4伏，但放電電流和放電深度可引起電壓變化?？諝獗仨毮懿婚g斷地進(jìn)入到陰極，在陰極殼體上開(kāi)有小孔以便氧氣源源不斷地進(jìn)入才能使電池產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。

主要有4種類(lèi)型。①中性鋅空氣電池:結(jié)構(gòu)與鋅錳圓筒形電池的類(lèi)同，也采用氯 化銨與氯化鋅為電解質(zhì)，只是在炭包中以活性炭代替了二氧化錳，并在蓋上或周?chē)粲型饪?，在使用時(shí)打開(kāi);②紐扣式鋅空氣電池:結(jié)構(gòu)與鋅銀扣式電池基本相同，但在正極外殼上留有小孔，使用時(shí)可打開(kāi);③低功率大荷電量的鋅空氣濕電池:將燒結(jié)或粘接式活性炭電極和板狀鋅電極組合成電極組浸入盛有氫氧化鈉溶液的容器中(見(jiàn)圖);④高功率鋅空氣電池:一般是將薄片狀粘結(jié)式活性炭電極裝在電池外壁上，將鋅粉電極裝在電池中間，兩者之間用吸液的隔膜隔離，上口裝有注液塞。使用時(shí)注入氫氧化鉀溶液。這種電池便于攜帶。低功率鋅空氣濕電池和高功率鋅空氣電池屬于臨時(shí)激活型，活性炭電極能反復(fù)使用，因而電池在耗盡電荷量以后，只要更換鋅電極和堿液，就可重復(fù)使用。

糊狀的鋅粉在陽(yáng)極端，起催化作用的碳在陰極。電池殼體上的孔可讓空氣中的氧進(jìn)入腔體附著在陰極的碳上。同時(shí)，陽(yáng)極的鋅被氧化，這與小型銀氧或汞氧電池的化學(xué)反應(yīng)類(lèi)似。

陰極--是起催化作用的碳從空氣中吸收氧。

陽(yáng)極--是鋅粉和電解液的混合物，成糊狀。

電解液--高濃度的氫氧化鉀水溶液。

隔離層--用于隔離兩級(jí)間固體粉粒的移動(dòng)。

絕緣和密封襯墊--尼龍材料。

電池外表面--鎳金屬外殼，具有良好的防腐性的導(dǎo)體

鋅空氣電池的充電過(guò)程進(jìn)行得十分緩慢，為解決這一問(wèn)題，通常鋅空氣電池的負(fù)極鋅板或鋅粒，被氧化成氧化鋅而失效后，一般采用直接更換鋅板或鋅粒和電解質(zhì)的方法，使鋅空氣電池得到完全更新。放電時(shí)正、負(fù)極和總反應(yīng)的化學(xué)方程式為:

2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2

原理 鋅空氣電池的電化學(xué)反應(yīng)如下:

在中性溶液中: 2Zn+4NH4Cl+O2→2Zn(NH3)2Cl2+2H2O

在堿性溶液中: 2Zn+2NaOH+O2→2NaHZnO2

性能特征和用途 鋅空氣電池的電壓為1.4V左右，放電電流受活性炭電極吸附氧及擴(kuò)散速度的制約。每一型號(hào)的電池有其最佳使用電流值，超過(guò)極限值時(shí)活性炭電極會(huì)迅速劣化。電池的荷電量一般比同體積的鋅錳電池大 3倍以上。大型鋅空氣電池的電荷量一般在 500~2000Ah，主要用于鐵路和航海燈標(biāo)裝置上。紐扣形鋅空氣電池的電荷量在200~400mAh，已廣泛用于助聽(tīng)器中。

問(wèn):為什么鋅空電池背面貼都有封條?

鋅空電池保存的關(guān)鍵在封條，除非電池準(zhǔn)備立刻使用，否則不能取下電池正極封條。

問(wèn):鋅空會(huì)漏液?jiǎn)?漏液會(huì)發(fā)生什么危害?

由于鋅空電池內(nèi)部含有高濃度的電解質(zhì)(KOH，具有強(qiáng)堿**，強(qiáng)腐蝕**)。

鋅空電池內(nèi)部含有高濃度的電解質(zhì)(氫氧化鉀，具有強(qiáng)堿性，強(qiáng)腐蝕性)，一旦發(fā)生滲漏，將腐蝕電池附近部件，而且這種腐蝕可能是不可修復(fù)的，致命的。而且電池上有孔，電池在激活使用后存放時(shí)間又很短，所以鋅空電池較易發(fā)生電池漏液。使用鋅空電池的場(chǎng)合要及時(shí)更換耗盡的電池，經(jīng)常檢查電池狀況，較長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)取出電池。

?

鋅空電池是一類(lèi)結(jié)構(gòu)特殊的品種。負(fù)極采用了鋅合金。而正極材料，則是空氣中的氧。在儲(chǔ)存時(shí)一般保持密封，所以基本上沒(méi)有自放電。

成糊狀的鋅粉在陰極端和起催化作用的碳在陽(yáng)極。電池殼體上的孔可讓空氣中的氧進(jìn)入腔體附著在陽(yáng)極的碳上。同時(shí)，陰極的鋅被氧化，這與小型銀氧或汞氧電池的化學(xué)反映類(lèi)似。

陽(yáng)極―― 是起催化作用的碳從空氣中吸收氧。

陰極 ――是鋅粉和電解液的混合物，成糊狀。

電解液―― 高濃度的氫氧化鉀水溶液。

隔離層――用于隔離兩級(jí)間固體粉粒的移動(dòng)。

絕緣和密封襯墊――尼龍材料。

電池外表面―― 鎳金屬外殼，具有良好的防腐性的導(dǎo)體。

陰極： Zn + 2OH– → ZnO + H2O + 2e–

陽(yáng)極： O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–

綜合： 2Zn + O2– + 2e– → 2ZnO

通常這種反映產(chǎn)生的電壓是1.4伏，但放電電流和放電深度可引起電壓變化?？諝獗仨毮懿婚g斷地進(jìn)入到陽(yáng)極，在正極殼體上開(kāi)有小孔以便氧氣源源不斷地進(jìn)入才能使電池產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。

鋅空氣電池又稱鋅氧電池，是金屬空氣電池的一種。鋅空氣電池比能理論值是1350W·h/kg，現(xiàn)在的比能量已達(dá)到了230Wh/kg，幾乎是鉛酸電池的8倍。可見(jiàn)鋅空氣電池的發(fā)展空間非常大。鋅空氣電池一般采取抽換鋅電極的辦法進(jìn)行"機(jī)械式充電"。更換電極的時(shí)間在幾分鐘即可完成。換上新的鋅電極，"充電"時(shí)間極短，非常方便。如此種電池得到發(fā)展，省去了充電站等社會(huì)保障設(shè)施的興建。