锌负极电池全解.ppt

1、锌负极电池,1 锌锰电池 2 锌银电池 3 锌空气电池,具有共同的负极反应： 在酸性环境中，Zn2+以离子形式存在。 在碱性环境中，生成Zn(OH)2沉淀， Zn(OH)2 不稳定，又分解生成ZnO。碱性很强时生成锌酸盐。,正极反应各不相同： 锌锰碳性电池： 锌锰碱性电池： 锌银电池： 锌空气电池： 所有锌负极电池的标称电压均为1.5V，具体电压略有偏差,1 .1 锌锰干电池的分类 使用方便、价格低廉，一次电池中使用最广泛 按外形分：筒式、叠层式、薄形(纸）；,1 锌锰电池,1 .1 锌锰干电池的分类,电解液：中性、微酸性、碱性； 碱性电池：筒式、扣式、扁平式几种 筒式电池：传统的勒克朗谢电池

2、、纸板电池、碱性锌-锰电池、无汞锌-锰电池,20世纪60年代建立了国际电工委员会（International Electrotechnical Commision,简称IEC），该组织实现了电池型号、规格的标准化。,命名,字母后面紧接着的数字代表单体电池的大小；在单体电池前加上数字表示串联的组合电池中的单体电池数目；单体电池之后加一并联电池数。 R6P，LR6，3R14，6F22，4F100-4,电池符号和意义,1.1.1 传统的勒克朗谢电池 以MnO2为正极，Zn为负极，并以NH4Cl水溶液为主电解液，用纸、棉或淀粉等将电解液凝胶化，使其不流出，具有这种结构的电池叫做锰干电池，也称“糊式锌锰

3、干电池”。,这种电池最早在1868年法国人勒克朗谢设计的，开始电解质仍是流动的。 并把细砂、锯末等物质加在电解质中，使其成为糊状物。到了1886年，由美国的加斯纳，设计了一种将电解液用石膏固化，而锌电极制成圆筒形的电池。这种电池即使倾斜电解液也不会流出。,电池的电极反应,正极,负极,电极反应,美国在1890年开始生产了这种电池。之后又经过不断的改进，发展到目前的干电池。干电池主要用在：照明、携带式收音机、照相闪光灯、电动玩具、电话、助听等方面。,2CaSO4H2O与少量水作用可逐渐硬化，并膨胀，故可铸造模型及雕塑。,锌锰干电池可根据不同的用途和特性，制成不同形状和规格的单体电池。它们所用的原材

4、料大体一样，只是正极电芯粉和电解液等的配比不同，通常有圆筒形和方形两种。,筒形电池的锌极兼作电池的容器。MnO2电极压成圆柱形的电芯，炭棒在电芯的中央作为正极导体，电芯外面包有绵纸，以防芯粉脱落；锌筒底部的绝缘垫片，是用来防止正负极间的短路；电糊起作离子的导电作用和正负极间的隔离物的作用。上部的气室为气体或电糊膨胀而留的余地；封口剂和电池盖都是为了密封电池，防止电解质干固。,1.1.2 纸板电池： 迭层电池的锌极为锌片，炭饼为正极，在炭饼和锌片之间置有涂过凝胶电解质的浆层纸隔膜。锌极的另一面紧贴有电子导电的导电膜，用于电池串联。每个单体电池之间的外面有绝缘套，并兼作电池的容器。 迭层电池的结构

5、比较紧凑，体积小，重量轻。但一般内阻大，仅能用于电压要求高，电流要求小的场合。,纸板电池用纸板涂胶代替浆糊做隔离层。电解质有氯化铵型和氯化锌型。容量比糊式锌锰电池高。高氯化锌纸板电池1970年开始生产，可大电流放电，放电时间长。电池表达式：,负极：,正极：,总反应：,电解液中反应：,纸板 电池 结构,多孔性纸包括：绵纸、滤纸、电缆纸、牛皮纸等。造纸的原则：（1）纸质要致密、纯净 （2）吸水性强（3）抗拉力大 目前常用的是电缆纸，其主要缺点是吸水性差。为解决该问题，常在上面涂上一层高分子材料，如聚乙烯醇（P.V.A)、羧甲基纤维素(C.M.C)、甲基纤维素（M.C)、海藻胶等。现将海藻胶纸板的制

6、作简介如下：,采用纸板取代浆糊的主要优点是节约了粮食，一个日产20万只R20的干电池厂，消耗粮食约400Kg，一年就要上百吨。,1.1.3 碱性锌锰干电池 碱性锌锰干电池1882年德国G.Leuchs发表专利，1965年开始生产。电池表达式: 负极： 正极： 总反应:,碱性锌锰干电池具有以下优点： 1）工作电压平稳 2）可大电流放电（大于中性2倍以上） 3）具有可逆性（可进行多次充放电） 4）比能量大 Zn-MnO2（浆糊） 22WH/Kg Zn-MnO2（碱性） 66WH/Kg,2）工艺基本情况： 炭素壳：用石墨做原料，添加石蜡等粘合剂和防水 剂，压成型，作为电池的正极并兼作容器。,1）电池

7、结构,A:Cu B:锌膏 C:隔膜 D:炭仓 E: 炭素壳,电池正极导体 F:纸壳 G:马口铁皮；商标,正极炭包：用电解锰，天然锰、乙炔黑按一定配比，并加入比重1.1的KOH溶液混合，压成简状环式炭包。 隔膜：采用耐碱性和吸水良好的纸为基体，再涂布浆层。 负极：采用含汞量为4%的汞齐锌粉，添加12%纤维粉， 710%的淀粉混匀。 装配时先把环行炭包装入炭素壳中，适当压实，使 二者有很好的接触。再将浆糊纸卷成管型插入炭包中间。然后将和好的锌粉装入隔膜筒内，待无游离电解液后，插入黄铜做导体。,1.1.4 无汞锌锰电池 在锌锰电池中添加汞可提高析氢过电位，减少锌负极腐蚀，加量为锌粉的610%。由于汞

8、对环境和人类有害，2005年实现锌锰电池无汞化，电池汞含量质量分数不超过0.0001%,1.2 圆筒锌锰干电池的制造 锌锰干电池的生产工艺，因电池品种和各厂的机械化程度不同而各有所异，现仅就主要部分作以下介绍： 锌锰干电池的生产工艺流程是由许多的工序构成的（如下图所示）,其工序较多，但大致可归结成以下几个部分：,1.2.1 电解质溶液的制备 随着工业的发展，为了研制高比能，耐低温，长寿命的锌锰干电池，人们对电解液的成分作了许多的改进，目前常用的有以下几种：,1.2.1.a NH4Cl： 其作用为： 参加电池反应，减少锌电极的极化; 担任离子的导电，常见的氯化物中比电导最大 NH4Cl水解生成的

9、H+，有利于减缓电芯中PH值的上升，使电极正电位下降。,NH4Cl的主要缺点是冰点高，20%的水溶液在20时便结冰，使电池在低温下不能工作。另外，NH4Cl亦沿锌筒爬出，引起电解液外溢。 1.2.1.b ZnCl2： 可降低冰点，吸水性强，有助于保持电解质中的水分，防止电糊干涸。 增大了电解液的锌离化子浓度，可减缓锌的腐蚀。 ZnCl2水解生成的H+，可以减少正极电位下降 ZnCl2有促进淀粉的水解作用，可加速电解液的糊化。,温度 不加ZnCl2 加10%的ZnCl2 180 35 60 30 90 40 25,电解的糊化时间（S）,其主要缺点是：比电阻大，约为NH4Cl的4倍,1.2.1.c

10、 稠化剂： 锌锰干电池电解液中加的稠化剂是淀粉和面粉。其通式为(C6H10O5)n，n值可从几百到百万，都具有支链的链状的高分子化合物。 淀粉糊化后分子相互交织在一起形成立体网状结构，把电解液包在其中成为凝胶状浆糊。它导电性良好，能固化电芯，把它与锌筒隔开，并能防止电解液外溢。 若只用淀粉，则电糊的胶体强度大，导电性好，但其保水能力和粘性都较差。与一定量的面粉一起使用。面粉电糊粘性好保水能力强，但对锰粉和电解质的作用不稳定，胶体强度低，二者结合使用。,1.2.1.d 缓蚀剂： HgCl2 ： 电解液中加入HgCl2后，锌皮与HgCl2作用，将Hg置换出来，生成一层锌汞齐膜。由于H2在锌汞齐上的

11、过电位比锌及其它一些金属杂质上的过电位高，故能减小H2的析出速度，从而又可减缓了锌皮的腐蚀。,。, 乳化剂OP、TX10： 都是聚氧乙烯烷基苯基醚一类的有机非离子型表面活性剂。其用量一般在0.05%左右，其作用机理为:该非离化子做表面活性剂，在Zn(Hg)表面上具有较好的吸附，从而抑制了Zn的腐蚀。 其它添加剂 在电解液中常加入Cr2(SO4)3，增加电糊强度，加入CaCl2和LiCl，降低电解液的冰点，提高低沉性能。,电糊,R20（手电筒电池）配方,1#电液：NH4Cl 19.94%，ZnCl2(50%) 9.97%,H2O 69.74%，Zn 0.035%,2#电液：NH4Cl 23.24

12、%，ZnCl2(50%) 56.26%,H2O 19.95%，Zn 0.065%,1.2.1.e 电解液的配制工艺,白浆：1#电液65.55%，土豆粉27.53%，面粉6.92%,清浆：2#电液93.85%，土豆粉0.47%，,比重1.209（20 ）的Cr2(SO4)3溶液4.04%，,OP(10%)水溶液 1.17%，HgCl2 0.4%,电糊：白浆60%，清浆40%,电糊中各组分的含量：,NH4Cl：16.5% ， ZnCl2：13.16%， ZnO：0.37%， HgCl2：0.18%， 面粉： 4.14%， Cr2(SO4)3 ：0.39%， H2O：48.53%， 土豆粉：16.6

13、8%， O P：0.5%,配制要点： 必须仔细除去原料中的重金属杂质（Fe、Cu、Ni、Pb等）。方法：在ZnCl2溶液中加入纯Zn片，加热到110130 ，使 重金属离化子都置换出来。 操作过程要严格避免与油、铁器等物接触。 配清浆和白浆时都不允许有疙瘩存在，必须使面粉“吃饱”，电液。否则，淀粉在电池里还要吃水，使电糊变成“里干外湿”，影响电池的质量。 控制PH值，电糊的PH值一般在5.0左右。,1.2.2 电芯的制造 1.2.2.a 电芯成分 电芯是把二氧化锰、乙炔黑，石墨、固体氯化铵和调粉液按一定比例，混合均匀配制。各组分的作用如下： 二氧化锰（俗称锰粉）：它是直接参与电池反应，决定电池

14、容量的主要材料。二氧化锰的来源： 、天然锰粉， 、化学锰粉 ， 、电解锰粉,、化学锰粉：化学二氧化锰的制法较多，主要包括还原高锰酸钾法 ，硝酸钾热分解法 ， 碳酸锰法等。 碳酸锰法是把低品位的软锰矿制成硫酸锰溶液。经过滤，然后以碳酸氢氨做沉淀剂，使硫酸锰成为碳酸锰沉淀，最后经过焙少生成二氧化锰。反应如下：,阳极：,阴极：,、电解锰：是用碳酸锰和硫酸作原料，采用电解的方法制得。电解时的电极反应为：,石墨和乙炔黑 它们都是由碳构成的同素异构体，具有良好的导电性和一定的吸液能力。把它们混在电芯中和锰粉紧密接触，用来提高二氧化锰电极的电导能力，并能使电芯保持较多的电解液，有利于锰粉和电解液的充分接触、

15、反应。提高活性物质的利用率和延长电池的寿命。石墨的导电性好，吸液能力差，乙炔黑的颗粒细，比表面大（6080m2/克），具有链状 结构，其吸液能力比石墨强。因此用乙炔黑代替石墨能使电芯吸收更多的电液，提高电池的容量。但石墨的加入对提高短路电流更为有利。且石墨的颗粒越细越好。,氯化铵 电芯中氯化铵的存在的作用：、补充因放电时电解液中氯化铵的减少， 减少放电室电芯中的PH值的上升，、提高电芯中电解液的电导 。 调粉液 在制作电芯的粉料中加入调粉液，有利于电芯的成型。而且便电芯保持一定水分，增加电芯液相的导电性。,2.电芯的制造流程（R20型电池）,1.2.2.b 电芯的制造流程（R20型电池）,1.

16、2.2.c 工艺要求： 和粉要求均匀 含水量（粉）一般控制在1318%左右，太湿压制电 芯时，易挤出电解液，太干不易成型。 电芯粉合好后要妥善保存，防止吸潮和挥发。 电芯压制用力要均匀，各处的紧密度要一致。 炭棒应居于电芯中心，接触紧密，不能中断和破头。 电芯应圆正，表面光滑，无裂纹，粘粉。 电芯的大小、重量和含水份应符合要求。 为使 电芯加电液后不膨胀，不掉粉。在电芯外边用绵纸包上，并用棉纱线在扎线机上扎紧捆好。包纸要平正，无破损，均匀，结实。,1.2.3 炭棒制造 A、制造炭棒的原材料和作用 炭棒是由石墨和煤、沥青经压制和焙烧而成。石墨在炭棒中起电导作用，是制造炭棒的主要原材料。煤沥青是煤

17、焦油蒸馏的产物，它在炭棒中起粘合作用。 B、制造流程,C、质量要求 1）电阻小 2）表面粗糙，以利和电芯紧密接触 3）透气性好，防止电池产生气涨 4）机械强度好 5）有一定的防水性，防止电液渗出腐蚀 铜帽,1.2.4 糊化品制造 （1）制造流程,（2） 操作要点、糊化要均匀，灌入锌筒前，电糊要不断搅拌， 动作要快，否则，会导致糊化不均匀，或上稀下干。、糊化沉度要控制好，一般夏季水温在6575 ，冬季可稍高点。糊化时间一般在2分钟。、电糊面要与电芯齐肩，若高于电芯，易蚀铜帽，若低，则会减少活性物质的利用率和电池容量。 、电芯应居锌筒中央，以免偏心，锌筒各处电流密度不均，导致锌筒局部腐蚀穿孔。 、

18、要严防电液电糊粘到炭棒上，锌筒内壁上端，以免腐蚀锌皮和铜帽,1.2.5 锌筒制造 对原材料的质量要求 锌筒既是干电池的负极，又是电池外壳。它直接参加电池反应，是决定电池容量和储存性能的主要原材料之一，故对原材料要求： a. 具有很高的抗腐性能 b. 外观无针孔，裂纹，清洗等 c. 化学成分应符合表中规定,加入0.3%的Pb和0.5%的Cd 可提高锌筒的耐腐蚀 性。Cd可提高机械强度，Pb可提高延展性。,锌筒的制造方法 A、整体冲压 B、先做成锌筒，再焊底,2.1.2.6 封口及单体电池成品的制造 工艺流程：,封口剂由石油沥青（50%80%）、石蜡（530%）、松香（5%10%）配制而成。,1.

19、2.7 质检 R20型干电池的质量检查标准,1.3 锌锰干电池的工作原理 两电极的电化学反应和反应速度及电池的电动势（热力学性质） 1.3.1. 二氧化锰电极的工作原理：,图2-1 MnO2-Zn电池放电电压及电极反应随时间的变化曲线,电池在放电的初期，电压变化较大，这主要是由正极所决定的。MnO2电极电位开始放电时，变化很快，稍后才是较为平稳的下降。二氧化锰中加入了乙炔黑、石墨、氯化铵等混合物后，至使电极的导电性增加了。电极反应也变得更为复杂了，构成了MnO2C多电极体系。由于碳能吸附一定量的氧气所以它实际上构成了氧电极，当正极进入电路中时，由于石墨、乙炔黑的导电性大于二氧化锰，故最初参与放

20、电的是氧电极：,随着反应的进行，因外部的氧气向电极扩散困难，使反应的阻力变大，电极极化很大。因而使电极电位在一开始 很快下降，并引起极化电流的重新分配，使部分电流通过与石墨紧密相连 的二氧化锰表面，还原二氧化锰，随着进一步的极化，导致电极反映全部移至二氧化锰电极上。这时石墨、乙炔黑仅起导电作用。目前公认二氧化锰电极反应有两个,（2-1）,（2-2）,其中（2-2）式是主要反应。通过对产物的分析，表明Mn2+是少量的，Mn3+化合物MnOOH是主要的。所以一般将二氧化锰电极反应写成(22)式。,因此二氧化锰电极的电位可表示为：,（2-3）,电池放电时，正极附近溶液中PH值增加，会导致二氧化锰电极

21、电位的下降。利用（23）式进行计算，因PH值上升而引起的正极电位的下降值还不到二氧化锰电极电位的总值的1/3。电解液PH值的变化还不是引起二氧化锰电极电位下降的主要因素。进一步的研究表明，电化学极化和电阻极化亦不是主要因素。而是产生了特殊的二氧化锰放电机理固相浓差极化（也叫电子机理）。,电子机理：二氧化锰的溶解度极小，且具有一定的导电性（一种半导体，在7103kg/cm2压力下，电阻率约为3777 ）二氧化锰放电时，电化学反应可以直接在二氧化锰颗粒表面进行，并不需要把 Mn 4+溶解送入溶液。然后再在电极导电组分（石墨、乙炔黑）上进行反应。 二氧化锰溶液界面上所发生的反应如图所示。,当MnO2

22、与电糊相接触时，溶液中的H+离子便向二氧化锰电极表面转移，使二氧化锰电极表面侧产生H+过剩。电糊侧产生OH过剩。因而形成了一个双电层，产生了一定的电位差。如图22所示：,当MnO2电极放电时，溶液中的H+便向MnO2晶格中转移，与O2-离子结合生成OH-。 与此同时MnO2接受外来的电子，即Mn4+还原成Mn3+（MnOOH)。 如图23所示。,随着放电时间的延长，二氧化锰电极表面层中的H+浓度不断增加，O2离子浓度不断降低，与电极内部产生了浓度剃度。由于这种浓度剃度的存在，H+由二氧化锰电极表面向内层扩散，并与O2离子结合。同时二氧化锰表面层的电子也向内层扩散。这个过程就好象电极表面MnOO

23、H，不断向电极深处转移。而电极内部的MnO2不断向表面转移。,但是由于H+在固相中的扩散速度非常缓慢，因而使MnO2放电反应困难。而导致正极发生严重极化，正极电位下降。这种由于固相MnO2中O2离子浓度剃度而造成的特殊的浓度极化，叫做“固相浓度极化”。 另外，利用这种“固相浓度极化”理论恰可较好的解释Zn-MnO2电池的间歇放电特性。所谓间歇放电特性（如图2-4所示）即放电间歇进行。,图2-4.MnO2电极 间歇放电 电极电位的变化,停放后，MnO2电极的电位逐渐恢复。显然单靠OH扩散，是不可能引起那样大的幅度。由于停止放电后，MnO2颗粒表面层的H+仍继续不断的向颗粒内部扩散，从而消除了放电

24、时所产生的固相浓度极化，结果使电位得到恢复. 从恢复曲线还可看出，电压恢复先快，后慢。这是由于固相中H+ 浓度剃度减小，电压恢复速度也相应变慢。同时由于活性物质的消耗， PH值增大，电位不可能完全恢复到放电前的数值。,由于Mn电极具有这种电位恢复的特性，所以Zn-MnO2干电池间歇放电时的放电曲线为锯齿状。如图2-5所示，间歇放电曲线比连续放电曲线平坦。Zn-MnO2电池适宜于电流和电压间歇放电。,图2-5. 锌锰干电池放电电压 1） 连续放电 2） 间歇放电,1.3.2 负极的工作原理 电极反应生成的Zn2+，在电糊中因受扩散速度的影响，会在电极附近逐渐积累，引起锌电极的极化，使负极电位向正

25、移。基于Zn2+在电糊中的扩散速度远大于H+在MnO2固相中的扩散速度，所以负极的极化没有正极那样严重。阳极反应：,故锌电极的放电一般可用下式表示：,二氨基氯化锌的溶解度较小，覆盖在负极表面，增加欧姆内阻。当PH为89时，转化为四氨基氯化锌而溶解。,这一般在负荷较重时才发生，此时的电压也会有所回升。不过，这种反应一旦发生，一般电压已降到终止电压以下。,当OH和ZnCl2的浓度都较高时，而NH4Cl的浓度又低于10%。则可能发生如下的反应：,该反应看上去消除了一部分氨，减缓了PH的变化。但由于沉淀的生成，消耗部分导电离子，占去了空间，增大了内阻，同样影响了电池的性能。,综上所述，干电池的主要反应

26、可写作：,干电池放电,干电池的一般容量,容量指小电流放电时的容量。 大电流持续放电时，放不出那么多容量来。,放电倍率,1A的放电电流， 对于5号电池来说，是个大电流，2.8小时放完。 对于1号电池来说，是个小电流，20小时放完。 为了表述电流大小对于容量的相对值。提出了电流单位“C”。 1C：电流单位：1小时将内将电池的电放完。 2C，1C电流的2倍 0.1、0.5C，1C电流的1/10、1/2。,新旧电池的混用,新旧电池并联时，新电池因电压高，会给旧电充电。,新旧电池的混用,电压较低时 Zn耗尽，负极无法提供电子 MnO2耗尽，正极无法消化电子 电解液、隔膜无法传递电子 内阻很大电能都损耗在

27、旧电池上，旧电池发热。 电压较高时 Zn耗尽，则由OH-提供电子，生成O2 MnO2耗尽，则H+、Zn2+被还原.生成H2、金属Zn 内压增高、破裂，正极Zn沉积。,2 锌银电池,()Zn|KOH(或NaOH)|AgO(或Ag2O) () 优点： （1）质量比能量和体积比能量高，100300Wh/kg，180220Wh/L； （2）比功率很高，可以高速率放电，且在大电流放电时，容量下降不多； （3）锌-银电池放电电压非常平稳。 （4）锌-银电池的自放电小，并具有良好的机械强度。 缺点： 锌-银电池的缺点是成本高、寿命短、高低温性能不太理想,2.1 锌-银电池的分类,2.2 工作原理,正极Pos

28、itive electrode :,负极Negative electrode :,2.3 充放电曲线,氧化银电极充放电曲线(电势相对于锌电极) 1充电曲线 2放电曲线,消除高阶电压方法： 预放电； 还原； 电液中添加卤素离子（作用机理尚不清楚）； 不对称交流电或脉冲充电等（不能完全消除） * 在大电流放电时高阶电压时间短。,能够完全消除，但会损失部分电量,2.4 电极材料 2.4.1 AgO（Ag2O电极）银及其氧化物的电阻率和密度,氧化银电极的自放电,荷电状态湿储存 Ag2O化学溶解 ：Ag(OH)2- AgO的分解：固相分解 Ag+AgO Ag2O 液相分解 AgO Ag2O+O2 Ag(

29、OH)2-， Ag(OH)4- ：向负极迁移，在隔膜上沉积还原，隔膜自正极负极被氧化，致电池短路、失效。因此，二次电池最好在低温下放电态搁置。,2.4.2 锌负极,阳极钝化 、6 mol/L KOH， 搅拌； 、6 mol/L KOH, 不搅拌； 、6mol/L KOH, 饱和ZnO，搅拌； 、6 mol/L KOH, 饱和ZnO，不搅拌,锌在6 mol/L KOH中的阳极极化曲线,锌枝晶 影响锌枝晶生长的主要因素： 、电极过程的电化学极化 、反应物的物质传递 电流密度大，浓差极化大 、溶液中表面活性物质含量,锌枝晶的生长示意图,2.5 Zn-AgO（Ag2O）电池电性能,2.5.1 放电特性

30、 工作电压高，放电电压平稳 内阻小 可大电流放电 活性物质利用率高 比能量、比功率高 充电效率高,2.5.2 蓄电池循环寿命（自学）,1. 锌负极在循环过程中的容量损失 电极变形 锌枝晶 2. 隔膜损坏 隔膜被氧化 锌枝晶的穿透,3.6 锌银电池结构与制造工艺 （自学）,3 锌空气电池,锌空气电池的发明已经有上百年的历史，1995年以色列电燃料（ElectricFuel）有限公司首次将锌空气电池用于EV上，使得空气电池进入了实用化阶段。美国DreisbackElectromotive公司以及德国、法国、瑞典、荷兰、芬兰、西班牙和南非等多个国家也都在EV上积极地推广应用锌空气电池。,优点： 容量

31、大 能量高 放电曲线平稳 内阻小 价格便宜 缺点： 电解液的碳酸化 湿储存性能差：自放电、电解液干涸、电解液浓度降低 空气电极催化活性偏低 锌枝晶,锌电极,二次电池：锌枝晶、变形下沉 循环阳极：在电池外部充电还原处理 机械再充式：放电后取出，换入新锌电极,正极,活性物质：O2(空气） 活性炭为载体 催化剂：铂、银、镍、铂合金 锰氧化物、Al2O3、活性炭,气、固、液三相界面气体扩散电极,气体向电极表面输送过程： （1）气体溶解 （2）气体向电极表面附近的传质过程 （3）气体穿越双电层,疏水（防水、增水）电极 防水透气层+催化层+导电网 通常用催化剂粉末与疏水性材料混合后辗压、喷涂及经过适当的热

32、处理后制成。常用的疏水材料是聚乙烯、聚四氟乙烯等。,图 1-12 疏水电极示意图,3.1 结构与原理,阳极 是起催化作用的碳从空气中吸收的氧。 阴极 是锌粉和电解液的混合物，成糊状。 电解液 高浓度的氢氧化钾水溶液。 隔离层用于隔离两级间固体粉粒的移动。 绝缘和密封衬垫 尼龙材料。 电池外表面 镍金属外壳，具有良好的防腐性的导体。阴极： Zn + 2OH ZnO + H2O + 2e 阳极： O2 + 2H2O + 4e 4OH 综合： 2Zn + O2 + 2e 2ZnO,在单体电池中以锌为负极，氧为正极，采用外氧式设计，在锌空气电池两侧有两块高功率、长寿命的空气电极。成品的锌空气电池由一组

33、单体电池串联而成，车载锌空气动力电池组还包括空气流通保障系统和电池组热管理系统两个子系统，以确保动力电池组能够长期、稳定地运转。 空气流通保障系统，调节进入锌空气电池负极地空气量，当不使用电池时，可以自动切断空气。 热管理系统保证锌空气电池组能够可靠地工作。,3.2 性能特点,充电特性 采用机械式更换电池的锌板或锌粒的充电模式，电池不再需要花很长的时间来充电，更换一块20kWh的电池块只需要1分40秒。只要在公路沿线设置锌板或锌粒匣以及电解质器匣的机械式整体更换站，直接充电。 放电特性 锌空气电池具有大电流持续放电的能力，能够满足EV快速加速和连续爬坡的要求。 自放电率 锌空气电池的电化学反应过程中，要与空气中氧气发生作用，只要阻隔空气进入锌空气电池即可使锌空气电池的电化学反应无法进行，可以使锌长时期保持其活性。实际使用时锌空气电池的自放电率很低，