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為什么堿性鋅錳電池比普通鋅錳電池性能好

鉅大LARGE  |  點擊量:9227次  |  2018年09月13日  

摘要
鋅錳電池可以分為普通鋅錳電池和堿性鋅錳電池。普通鋅錳電池:正極是石墨棒和二氧化錳(MnO2),負極材料是鋅片,電解質是氯化銨(NH4Cl)和氯化鋅(ZnCl2)的淀粉糊狀物。由于正極有石墨棒,所以普通鋅錳電池有時候又叫作碳性電池。

鋅錳電池可以分為普通鋅錳電池和堿性鋅錳電池。


普通鋅錳電池:正極是石墨棒和二氧化錳(MnO2),負極材料是鋅片,電解質是氯化銨(NH4Cl)和氯化鋅(ZnCl2)的淀粉糊狀物。由于正極有石墨棒,所以普通鋅錳電池有時候又叫作碳性電池。


堿性鋅錳電池:正極是二氧化錳,負極是鋅,電解質以氫氯化鉀(KOH)較為常見。堿性電池可以說是普通鋅錳電池的升級產品。


堿性鋅錳電池的整體性能要高于普通鋅錳電池:


堿性電池的容量明顯高于普通電池,約是后者的3-8倍;


堿性電池的放電容量要明顯高于普通電池,更適合大電流放電;


堿性電池的貯存期可達3-7年,是普通電池的3-7倍;


堿性電池的原材料利用率更高,如鋅利用率是普通電池的3-8倍。


所以堿性鋅錳電池比普通鋅錳電池來說更好些。


堿性鋅錳電池是以鋅為負極,二氧化錳為正極,氫氧化鈉或氫氧化鉀為電解質,采取反極式結構制成的電池。[1]


簡介


以鋅為負極,二氧化錳為正極,氫氧化鉀溶液為電解液的原電池。簡稱堿錳電池,俗稱堿性電池。其產品系列都用字母“LR”表示,其后的數字表示電池的型號。


最早見諸于德國專利的堿錳電池是一種濕電池。1912年又有一種干電池取得德國專利。直到1949年才有美國悅華公司的“皇冠”型電池投入市場。1960年開發成功圓筒形結構以后,堿錳電池才得以迅速發展。


堿性鋅錳電池是普通干電池的升級換代的高性能電池產品,有LR6(五號)和LR03(七號)兩種產品電池。產品分普通型(含汞量0.60%)和微汞量(含汞量不大于0.025%),現正在開展無汞型電池試制。


電極反應式


紐扣電池:


負極反應:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2


正極反應:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-


總反應:Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3


一般電池:


負極反應:Zn+2OH-=Zn(OH)2+2e-,Zn(OH)2+2OH-=[Zn(OH)4]2-


正極反應:MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-,MnOOH+H2O+e-=Mn(OH)2+OH-


總反應:Zn+MnO2+2H2O+2OH-=Mn(OH)2+[Zn(OH)4]2-


(1)圓筒型電池結構


堿性鋅錳電池具有代表性的圓筒型,與圓筒型普通鋅錳電池的結構布局恰好相反。堿性鋅錳電池中圓環狀正極緊挨容器鋼筒內壁,負極位于正極中間,有一個釘子形的負極集流器,這個釘子被焊在頂部蓋子上,作為電池的負極,而鋼筒為正極。為了方便并能與普通鋅錳電池互換使用,同時避免使用時正負極弄錯,電池在設計制造時,將上述堿性鋅錳電池的半成品倒置過來,使鋼筒底朝上,開口朝下,再在鋼筒底上放一個凸形蓋(假蓋),正極便位于上方;在負極引出體上焊接一個金屬片(假底),這樣,外觀上堿性鋅錳電池正、負極性和形狀與普通鋅錳電池就一致了。


(2)卷式電池結構


其結構以金屬網作載體,把正、負極分別壓制成薄帶狀,再與隔膜疊合在一起卷成螺旋狀(電容式)結構的電池,這種結構的特點是正、負極作用面積大,超電勢小,從而在低溫、大電流放電時可獲得更高的容量。


(3)方型單體式電池結構


方型單體電池正、負極采用極群式結構,正、負極分別壓制成方型薄片,極片中間夾有金屬集流網。


制作方法


最普及的堿錳電池有圓筒形和紐扣形兩種,此外還有方形和扁形等品種。圓筒結構電池(見圖)的外殼為一帶有正極帽的鍍鎳鋼殼,它兼作正極集電體。殼內與之緊密接觸的是用電解二氧化猛、石墨


堿性鋅錳電池


堿性鋅錳電池


和碳黑壓制成的正極環(陰極)。中間填充由鋅粉和凝膠堿液調制成的鋅膏,即負極膠(陽極),其內插有一根黃銅集電體。正負極之間用耐堿吸液的隔離管隔離。負極集電體與負極帽相焊接,并套入塑料封圈。將此組合件插入鋼殼并卷邊密封,鋼殼外用熱縮性薄膜商標包住,即成為商品電池。紐扣式堿錳電池的結構和尺寸規格基本上與鋅銀扣式電池相同。電池內活性物質的典型配方(質量):正極為電解二氧化錳90~92%,石墨粉8~9%,乙炔炭黑0.5~1%;負極為汞齊鋅粉88~90%,氧化鋅5~7%,CMC鈉鹽3~4%,KOH溶液(外加)適量。電解液為8~12NKOH溶液,其中溶入適量氧化鋅。


性能特征


堿錳電池的標稱電壓為1.5V,最高電壓為1.65V,其放電性能與普通鋅錳電池相比有下列特點:①內阻小,能在重負荷下連續工作的同時維持較高的穩定電壓;②MnO2利用率高,同體積相比較,其電荷量比紙板電池大一倍左右;③儲存期內自放電率小,一般儲存3年仍能保持原有電荷量的85%,壽命較長;④低溫性能好,在-20℃能輸出常溫電荷量的25%,輕負荷下還能在更低的溫度下工作;⑤在特定的設計和嚴格控制的使用條件下,可作為廉價的蓄電池多次充電反復使用。MnO2摻雜鈦或其他一些金屬氧化物,可提高MnO2的充電性能。


品種規格和用途


常用的圓筒形堿錳電池的主要品種的規格見表。紐扣式堿錳電池的電荷量約為同尺寸的鋅銀扣式電池的55%。常用型號有LR41、LR43、LR44、LR54和LR55等,其尺寸規格和它們相對應的鋅銀扣式電池相同。

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