鋅空氣電池簡介

鋅空氣電池簡介

10應(yīng)用化學(xué)一班喻劍

10141310331主要內(nèi)容鋅空氣電池的概述和歷史鋅空氣電池的優(yōu)缺點基本工作原理鋅空氣電池分類鋅空氣電池的材料鋅空氣電池的應(yīng)用2鋅空氣電池鋅空氣電池（zincairbattery），用活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質(zhì)，以鋅為負(fù)極，以氯化銨或苛性堿溶液為電解質(zhì)的一種原電池。簡稱鋅空電池又稱鋅氧電池。3鋅空氣電池4歷史1、1878年法國的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，開發(fā)了鋅空氣干電池的技術(shù)。2、1917年法國人C.費里用活性炭代替鉑，以吸收氧，達(dá)到了鋅空氣電池的實用化。3、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。4、60年代由于對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發(fā)才達(dá)到了實際應(yīng)用階段。5、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)，具有很高的社會和經(jīng)濟(jì)效益。5鋅空氣的優(yōu)點:1）鋅空氣電池具有比能量高的特點，其比能量大可達(dá)到340Wh/kg。2）生產(chǎn)成本低、價格低廉。3）放電性能穩(wěn)定等優(yōu)點是一種具有巨大市場前景的化學(xué)電源4）在常溫常壓下即可操作、安全性佳、環(huán)境沖擊性低等特性，相當(dāng)適合作為可攜帶式能源產(chǎn)品且產(chǎn)物只有水氣和氧化鋅，這些物質(zhì)經(jīng)處理后皆可再使用，所以具有良好的環(huán)保性6鋅空氣的缺點電池類型電池密封問題?？諝怆姌O中的催化劑有待改進(jìn)。7鋅空氣電池的分類①中性鋅空氣電池:結(jié)構(gòu)與鋅錳圓筒形電池的類同，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，并在蓋上或周圍留有通氣孔，在使用時打開。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，使用時可打開。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。8新空氣電池的構(gòu)成陰極——是起催化作用的碳從空氣中吸收氧。陽極——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——用于隔離兩級間固體粉粒的移動。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9鋅空氣電池工作原理鋅作為負(fù)極被氧化，產(chǎn)生的電子通過外電路到達(dá)正極，而氧氣在正極極得到電子與水形成OH-擴(kuò)散至負(fù)極從而形成回路。它們陽極和陰極反應(yīng)如下：陽極反應(yīng)：Zn+2OH–→ZnO+H2O+2e–陰極反應(yīng)：O2+2H2O+4e–→4OH–10鋅空氣電池的材料正極（空氣電極）

鋅空氣電池的正極是一種氣體擴(kuò)散電極，一種透氣不透液、具有良好導(dǎo)電性和催化活性的薄膜。空氣電極的制作方法主要有：沖壓法、輥壓法、絲網(wǎng)印刷法和噴射法等。常見的空氣電極薄膜一般由防水透氣膜、集流網(wǎng)和催化膜三層壓制而成。防水透氣膜主要是按照一定比例把導(dǎo)電材料（碳黑或乙炔黑或它們的混合物）和造孔劑（硫酸鈉、草酸銨、碳酸氫銨等）用分散劑乙醇混合均勻，再加入粘結(jié)劑（聚四氟乙烯）不斷攪拌使之分散均勻，經(jīng)凝聚后輥壓而成；集流網(wǎng)可以是鎳絲編織網(wǎng)、鎳泊沖拉網(wǎng)、銅材編織網(wǎng)、銅材沖拉網(wǎng)或鍍銀銅網(wǎng)等；而催化膜主要是將催化劑（二氧化錳）、活性炭和硫酸鈉用乙醇混合均勻后加入聚四氟乙烯乳液（加有少量親水性纖維素）不斷攪拌，待之分散均勻，經(jīng)凝聚后輥壓而成。常見的空氣電極一般為集流網(wǎng)嵌入型，即按照防水透氣膜、集流網(wǎng)和催化膜的順序壓制成型。正極活性物質(zhì)是來源于空氣中的氧氣。來自空氣的氧氣首先溶解在電解液中，然后擴(kuò)散吸附到空氣電極的催化膜上，在催化劑的催化作用下在“氣、液、固”三相界面發(fā)生還原反應(yīng)生成OH－。生成的OH－再擴(kuò)散到鋅負(fù)極與鋅發(fā)生反應(yīng)。11鋅空氣電池的材料1.2負(fù)極（鋅電極）負(fù)極活性物質(zhì)是金屬鋅或者鋅合金（比如Zn與Ga、In、Pb、Bi、Sn等一種或多種元素的合金）的粉末或小顆粒。鋅電極的制備方法主要有壓成法、涂膏法、燒結(jié)法、電沉積法和化成法等?，F(xiàn)在一般把鋅粉或鋅合金粉與適量凝膠劑（交聯(lián)的羧甲基纖維素、交聯(lián)的聚丙烯酸、聚丙烯酸的鉀鹽和鈉鹽等）混合均勻后，加入25％～35%帶氧化鋅的氫氧化鉀電解液以及其它一些添加劑等調(diào)制成鋅膏，然后把鋅膏和陽極電流集流體粘結(jié)成負(fù)極。12鋅空氣電池的使用鋅空電池保存的關(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，電池被激活并開始工作，在室溫環(huán)境并不接負(fù)載時，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)，此時即使再貼上封條，電化學(xué)反應(yīng)也會繼續(xù)下去直到電量耗盡。131、鋅空氣電池應(yīng)用于助聽器中2、用于從前使用水銀電池的電影攝像機型電源。3、鋅空電池主要用于航標(biāo)燈，也可用作鐵路信號、公路信號、地震測量儀、導(dǎo)航機、通信機、戰(zhàn)時醫(yī)療手術(shù)照明等，可取代普通的中性和堿性干電池；

4、作備用電源代替笨重的鉛酸蓄電池。如單體300安時圓柱型鋅空電池，其重量僅為0.75Kg，而同樣的鉛蓄電池的重量則大于8Kg；

5、在沒有工業(yè)電的地方如野外、山區(qū)、林區(qū)、海上用作電源；

6、作軍用電源和電站調(diào)峰用。鋅空電池除可用于步兵隨身攜帶電源外，還可用作潛艇潛入水下的動力電源，代替目前所使用的鉛蓄電池，以提高潛艇速

度。鋅空氣電池的應(yīng)用·14應(yīng)用前景

堿性鋅空氣電池容量大、比能量高、工作電壓平穩(wěn)，同時環(huán)保無污染、原材料易得、價格低廉，一直以來受到人們的高度關(guān)注，特別是近年來，再次引起了國內(nèi)科研究機構(gòu)和企業(yè)的關(guān)注。在當(dāng)前社會電子電器設(shè)備逐步向小型化、小功率化發(fā)展，尤其是近年來便攜式電子產(chǎn)品對高比能量化學(xué)電源