碱性锌锰电池.ppt

第二讲碱性锌锰电池 知识点回顾 什么是化学电源 正极 负极 阴极 阳极 主要内容 1锌锰电池概述 Zn 电解液 MnO2 在民用领域有很强的竞争力 侧重于小电流或间歇方式供电 1锌锰电池概述 锌锰电池是法国科学家Leclanche于1968年发明的 碳棒 MnO2粉 碳粉 锌棒 多孔陶瓷管 玻璃瓶 Leclanche电池结构图 1锌锰电池概述 锌锰电池的分类 碱性锌锰电池正极 电解MnO2粉负极 锌粉电解液 KOH水溶液其放电时间大约是同类糊式电池的5 7倍 电池符号 Zn KOH MnO2 1锌锰电池概述 碱性锌锰电池的特点放电性能好 容量高 可大电流连放 放电曲线平稳正极全部采用电解锰 负极为多孔锌电极 电解液KOH溶液的导电能力好 反应产物疏松且部分可溶 低温性能好 可以在 40 的温度下工作KOH水溶液的冰点低 两极的极化较小 需注意的问题 防爬碱 需要强有力的防止自放电的措施 来取代汞 1锌锰电池概述 二氧化锰MnO2是决定电池性能的主要原材料之一 电池工业上所用的MnO2 常称锰粉 有四种 天然锰粉 天然软锰矿 电解锰粉 活化锰粉和化学锰粉 电解MnO2由电解硫酸锰溶液制得 Mn2 2H2O MnO2 4H 2e电解锰粉纯度高 有害杂质少 电化学活性好 采用电解锰粉是提高锌锰干电池电容量的有效方法 2二氧化锰正极 电解MnO2车间 电解MnO2粉体 天然MnO2 目前公认二氧化锰电极反应有两个 通过对产物的分析 表明Mn2 是少量的 Mn3 化合物MnOOH是主要的 所以 2 2 式是主要反应 二氧化锰电极反应 2二氧化锰正极 MnO2阴极还原的初级过程 MnOOH的生成 MnO2 H e MnOOH MnO2阴极还原的次级过程 MnOOH的转移 1 固相质子扩散实现MnOOH转移 叫做 固相浓差极化 二氧化锰电极反应机理 质子 电子机理 2二氧化锰正极 MnO2阴极还原的控制步骤 次级过程为控制步骤 即水锰石的转移是控制步骤 MnO2阴极极化主要是由于MnOOH转移的缓慢所造成的 锌锰电池工作电压下降的主要原因 由于H 在固相中的扩散速度非常缓慢 从而导致正极发生严重极化 正极电位下降 二氧化锰电极反应机理 质子 电子机理 2二氧化锰正极 锌锰电池放电电压及电极电位随时间的变化曲线 金属锌是电池的负极活性物质 3锌负极 锌电极的阳极氧化过程 在以KOH溶液中 碱性电池 Zn 2OH 2e Zn OH 2 ZnO H2O 锌电极产生自放电的原因氢离子的阴极还原所引起的锌的自放电 主因 氧的阴极还原所引起的锌电极的自放电电解液中的杂质所引起的锌电极的自放电 锌负极自放电 电池自放电的主要来源 加添加剂在金属锌中加入添加剂在电解液中加入缓蚀剂保证原材料的质量达到要求对电解液进行净化贮存电池的温度低于25 电池要严格密封 3锌负极 降低锌负极自放电的措施 碱锰电池的开路电压约为1 55V 工作电压约为1 25V 电池内阻小 在快速放电时能提供足够的容量 而且在低温 20 下 其放电容量相当于中性干电池室温下的数量 放电曲线相当平坦 放电到终止电压 0 9V 时 放电量明显高于中性锌锰电池 5碱性锌锰电池的性能 电池结构 6碱性锌锰电池制作工艺 工艺流程 6碱性锌锰电池制作工艺 2 正极炭包 用电解锰 石墨按一定配比 并加入KOH溶液 蒸馏水 混合 压成筒状环式炭包 4 负极 采用含汞量为4 的汞齐锌粉 3 隔膜 采用耐碱性和吸水良好的纸为基体 再涂布浆料层 1 炭素壳 用石墨做原料 添加石蜡等粘合剂和防水剂 压成型 作为电池的正极集流体 碱性锌锰电池的组成及作用 6碱性锌锰电池制作工艺 本节思考题 1 锌锰电池的工作原理是什么 2 锌锰电池中锌电极产生自放电