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  • 1 # 使用者1936513660332

    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,提高電池的儲藏效能,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瞭解,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+2

    +2eˉ→2MnO(OH)

    負極為陽極,鋅氧化為二價鋅離子:

    Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2

    +2eˉ

    總的電池反應為:

    2MnO2+Zn+2NH4Cl→2MnO(OH)+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,低溫效能差,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。它的電池表示式為:

    (-)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)42-

    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)它的低溫放電效能也很好。

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