鋅二氧化錳電池1

1、會(huì)計(jì)學(xué)1鋅二氧化錳電池鋅二氧化錳電池13.1 概述概述（）（）Zn|MnO2（）（）鋅錳電池鋅錳電池：鋅為負(fù)極，二氧化錳為正極的電池系列，側(cè)重小電流或間歇方式供電，不適合大電流連續(xù)放電（電壓下降快）分類分類：1、傳統(tǒng)的鋅錳電池、傳統(tǒng)的鋅錳電池其正極活性物質(zhì)是天然MnO2（含量7075），電池隔膜是淀粉漿糊隔離層，電解液是NH4Cl、ZnCl2的水溶液，負(fù)極是鋅筒。這種類型的電池稱“糊式鋅錳電池”。又稱為干電池。也叫做NH4Cl型電池：電解液以NH4Cl為主，少量的ZnCl2。性能較差，R20型電池的比能量?jī)H0.08Wh/cm3 。Zn|NH4Cl(ZnCl2)|MnO22、“高性能電池高性能電

2、池”這種電池從1960年開始生產(chǎn)，它與第一類電池的區(qū)別主要是正極活性物質(zhì)用了電解二氧化錳（含量9193），放電時(shí)間是第一類電池的1.52.0倍，R20型電池的比能量達(dá)0.12 Wh/cm3。3、“超高性能電池超高性能電池”第三類電池是1970年開始生產(chǎn)的,也稱“高氯化鋅型紙板電池”。以電解MnO2為正極活性物質(zhì)，電池隔膜用漿層紙，電解液改為ZnCl2為主體加少量NH4Cl的水溶液。該類電池在放電性能和防漏性能方面有很大的改進(jìn)和提高，放電時(shí)間比“高性能電池”大約又提高了一倍，而且可以大電流放電，R20型電池的比能量達(dá)0.15 Wh/cm3 。也叫做ZnCl2型電池，電解液以ZnCl2為主，少量的

3、NH4Cl。Zn|ZnCl2(NH4Cl)|MnO24、 堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池自自1965年開始生產(chǎn)至今年開始生產(chǎn)至今。正極是電解正極是電解MnO2粉，負(fù)極是汞齊化鋅粉，負(fù)極是汞齊化鋅粉，電解液是粉，電解液是KOH水溶液水溶液。電池反應(yīng)機(jī)理和電池結(jié)構(gòu)與上述三類電池反應(yīng)機(jī)理和電池結(jié)構(gòu)與上述三類電池不同電池不同。其電性能優(yōu)于前三類電池，放電時(shí)間大約是同類糊式其電性能優(yōu)于前三類電池，放電時(shí)間大約是同類糊式電池的電池的57倍，其倍，其R20電池的比能量達(dá)電池的比能量達(dá)0.21 Wh/cm3 ，且可制成可，且可制成可充式電池（二次電池）。充式電池（二次電池）。Zn|KOH|MnO2發(fā)展方向：可充堿性

4、鋅錳電池好負(fù)極的低汞、無(wú)汞化。發(fā)展方向：可充堿性鋅錳電池好負(fù)極的低汞、無(wú)汞化。電池型號(hào)電池型號(hào)標(biāo)稱電壓標(biāo)稱電壓/V 尺寸尺寸/mmR20（D、一號(hào)） 1.534.2*61.5R14（C、二號(hào)）1.526.2*50R6（AA、五號(hào)） 1.514.5*50.5R03（AAA、七號(hào)）1.510.5*44.56F22（九伏電池）9(H)48.5*(L)26.5*(W)17.5R表示圓筒形電池，F(xiàn)表示扁形電池，S表示方形或矩形電池。R20，20為序號(hào)，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的電池規(guī)格6F22表示6個(gè)扁形電池F22的串聯(lián)R6-4表示4個(gè)R6電池并聯(lián)LR6表示堿性鋅錳電池序號(hào)后加C、P、S表示電池特征。 C-高容量，P-

5、高功率。S-普通型3.2 二氧化錳電極二氧化錳電極 二氧化錳：二氧化錳：MnO2為正極活性物質(zhì)，是決定電池性能的主要原材料之一。電池工業(yè)上所用的MnO2(常稱錳粉)有四種，即天然錳粉(天然軟錳礦)、電解錳粉、活化錳粉和化學(xué)錳粉。電解二氧化錳由電解硫酸錳溶液制得，二價(jià)錳離子在陽(yáng)極上氧化生成二氧化錳：Mn2+ + 2H2O MnO2 + 4H+ + 2e電解錳粉純度高，有害雜質(zhì)少，電化學(xué)活性好，采用電解錳粉是提高鋅錳干電池電容量的有效方法。鋅錳電池工作時(shí)，電池的工作電壓降主要來(lái)源于正極電極電鋅錳電池工作時(shí)，電池的工作電壓降主要來(lái)源于正極電極電勢(shì)的變化勢(shì)的變化圖圖2-1. 鋅錳電池鋅錳電池放電電壓及

6、電極電位隨時(shí)間的變化曲線放電電壓及電極電位隨時(shí)間的變化曲線電池在放電的初期，電壓的變化較大，這主要是由正極所電池在放電的初期，電壓的變化較大，這主要是由正極所決定的。因?yàn)槎趸i電極的電位在開始放電的一瞬間，變化決定的。因?yàn)槎趸i電極的電位在開始放電的一瞬間，變化很快，稍后才是較為平穩(wěn)的下降，這是由于二氧化錳中加入了很快，稍后才是較為平穩(wěn)的下降，這是由于二氧化錳中加入了乙炔黑、石墨、氯化銨等混合物后，致使電極的導(dǎo)電性增加，乙炔黑、石墨、氯化銨等混合物后，致使電極的導(dǎo)電性增加，但是電極反應(yīng)也變得更為復(fù)雜。但是電極反應(yīng)也變得更為復(fù)雜。 MnO2電極的電化學(xué)行為：電極的電化學(xué)行為：MnO2 +4H

7、+ +2eMn2+ +2H2O二氧化錳陰極還原過程二氧化錳陰極還原過程- 質(zhì)子質(zhì)子-電子機(jī)理電子機(jī)理（2-1）通過對(duì)產(chǎn)物的分析，表明通過對(duì)產(chǎn)物的分析，表明Mn2+是少量的，是少量的，Mn3+化合物化合物MnOOH是主要的。所以（是主要的。所以（2-2）式是主要反應(yīng)，一般將二氧化）式是主要反應(yīng)，一般將二氧化錳電極反應(yīng)寫成（錳電極反應(yīng)寫成（2-2）式。）式。 此過程為二氧化錳陰極還原過程的此過程為二氧化錳陰極還原過程的初級(jí)過程。不論在酸性、堿性還是中性介質(zhì)中，放電的初級(jí)過程初級(jí)過程。不論在酸性、堿性還是中性介質(zhì)中，放電的初級(jí)過程都是相同的。都是相同的。 MnO2HeMnOOH（2-2）MnO2/溶

8、液界面上進(jìn)行溶液界面上進(jìn)行初級(jí)初級(jí)過程示意圖過程示意圖Mn3+OH-當(dāng)二氧化錳電極放電時(shí)，溶液中的當(dāng)二氧化錳電極放電時(shí)，溶液中的H+便向二氧化錳晶格中轉(zhuǎn)移，便向二氧化錳晶格中轉(zhuǎn)移，與與O2離子結(jié)合生成離子結(jié)合生成OH。與此同時(shí)二氧化錳接受外來(lái)的電子，即。與此同時(shí)二氧化錳接受外來(lái)的電子，即Mn4+還原成還原成Mn3+（MnOOH)。MnO2陰極還原的初級(jí)過程陰極還原的初級(jí)過程( MnOOH的生成的生成)：MnO2HeMnOOHMnO2陰極還原的控制步驟：陰極還原的控制步驟：次級(jí)過程為控制步驟，即水錳石的轉(zhuǎn)移是控制步驟，次級(jí)過程為控制步驟，即水錳石的轉(zhuǎn)移是控制步驟，MnO2陰陰極極化主要是由于極極

9、化主要是由于MnOOH轉(zhuǎn)移的緩慢所造成的。轉(zhuǎn)移的緩慢所造成的。由于由于H+在固相中的擴(kuò)散速度非常緩慢，從而導(dǎo)致正極發(fā)生嚴(yán)重極在固相中的擴(kuò)散速度非常緩慢，從而導(dǎo)致正極發(fā)生嚴(yán)重極化，正極電位下降。這是導(dǎo)致化，正極電位下降。這是導(dǎo)致鋅錳電池工作電壓下降的主要原因鋅錳電池工作電壓下降的主要原因。MnO2陰極還原的次級(jí)過程（陰極還原的次級(jí)過程（MnOOH的轉(zhuǎn)移）：的轉(zhuǎn)移）：（1） 歧化反應(yīng)：歧化反應(yīng)： 2MnOOH2HMnO2Mn22H2O（2） 固相質(zhì)子擴(kuò)散：固相質(zhì)子擴(kuò)散：由于固相由于固相MnO2中中質(zhì)子質(zhì)子濃度梯度而造成的濃度梯度而造成的特殊的濃度極化，叫做特殊的濃度極化，叫做“固相濃差極化固相濃差

10、極化”。3.3 鋅負(fù)極鋅負(fù)極 鋅皮鋅皮:鋅是電池的負(fù)極材料，在圓筒形電池中，還兼作電池的容器和負(fù)極的集電體。在鋅皮中含有少量的鎘(0.20.3)能提高其強(qiáng)度，含有少量的鉛(0.30.5)則能改善其延展性。鉛和鎘均能提高鋅電極上的析氫過電位，抑制鋅電極在電解質(zhì)中的自放電反應(yīng)。鋅皮中的其它雜質(zhì)，如鎳、鐵和銅等能顯著地促進(jìn)鋅負(fù)極的自放電，使電池內(nèi)部不斷產(chǎn)生氫氣，故這些雜質(zhì)的含量必須嚴(yán)格控制。3.3.1 鋅電極的陽(yáng)極過程鋅電極的陽(yáng)極過程：Zn2e Zn2在中性介質(zhì)中：在中性介質(zhì)中：NH4ClZnCl21.以NH4Cl為主：Zn22NH4ClZn(NH3)2Cl22H2.以ZnCl2為主：4 Zn29

11、H2O ZnCl2ZnCl24 ZnO5 H2O 8H在堿性介質(zhì)中：在堿性介質(zhì)中：KOH溶液Zn22OHZn(OH)42- ZnOH2O Zn(OH)42- 2KOHK2ZnO22 H2O 或 ZnO2 KOH K2ZnO2 H2O鋅負(fù)極的極化鋅負(fù)極的極化：與正極MnO2相比，鋅負(fù)極的極化要小得多。正常放電情況下電化學(xué)極化是較小的，主要是濃差極化。在放電后期或低溫下放電，電極的表面狀態(tài)發(fā)生了變化，這時(shí)電化學(xué)極化就不能忽視了。3.3.3 鋅負(fù)極的自放電鋅負(fù)極的自放電 鋅電極產(chǎn)生自放電的原因鋅電極產(chǎn)生自放電的原因1. 氫離子的陰極還原所引起的鋅的自放電（主因）2. 氧的陰極還原所引起的鋅電極的自放

12、電3. 電解液中的雜質(zhì)所引起的鋅電極的自放電 影響鋅電極自放電的因素影響鋅電極自放電的因素1. 鋅的純度及表面均勻性的影響2. 溶液pH值的影響3. 電液中NH4Cl、ZnCl2濃度的影響4. 溫度的影響 降低鋅負(fù)極自放電的措施降低鋅負(fù)極自放電的措施1. 加添加劑在金屬鋅中加入添加劑在電解液中加入緩蝕劑2. 保證原材料的質(zhì)量達(dá)到要求3. 對(duì)電解液進(jìn)行凈化4. 貯存電池的溫度低于255. 電池要嚴(yán)格密封從晶型結(jié)構(gòu)來(lái)講，從晶型結(jié)構(gòu)來(lái)講，MnO2的性能最好，極化小的性能最好，極化小，放出的容量大，放出的容量大。表表2-1 MnO2不同晶型性質(zhì)比較不同晶型性質(zhì)比較漿層紙復(fù)合膜EMD3.5 鋅錳電池的電

13、池反應(yīng)和電性能鋅錳電池的電池反應(yīng)和電性能 中性介質(zhì)中的鋅錳電池的電池反應(yīng)中性介質(zhì)中的鋅錳電池的電池反應(yīng)以以NH4Cl為主的鋅錳電池（氯化銨型電池）為主的鋅錳電池（氯化銨型電池）（）（） Zn NH4Cl MnO 2 ()負(fù)極反應(yīng)： Zn2NH4Cl2e Zn(NH3)2Cl22H正極反應(yīng)： MnO2+H+e MnOOH電池反應(yīng)： Zn2NH4Cl2MnO2Zn(NH3)2Cl22 MnOOH電池的反應(yīng)較為復(fù)雜，產(chǎn)物也十分復(fù)雜，但反應(yīng)的主要產(chǎn)物是Zn(NH3)2Cl2 。以以ZnCl2為主的鋅錳電池（氯化鋅型電池）為主的鋅錳電池（氯化鋅型電池）（）（） Zn ZnCl2 MnO 2 ()負(fù)極：

14、4Zn ZnCl29H2O8eZnCl24 ZnO5H2O8 H正極： 8MnO28H+8e 8MnOOH電池反應(yīng)：4Zn9H2OZnCl28MnO28 MnOOHZnCl24 ZnO5 H2O 兩種類型電池的比較兩種類型電池的比較：銨型電池：銨型電池：Zn2NH4Cl2MnO2Zn（NH3）2Cl22 MnOOH鋅型電池：鋅型電池：4Zn9H2OZnCl28MnO2 8MnOOHZnCl24 ZnO5 H2OZn(H2O)2+ZnCl42-293323404.65.41543氯化鋅型氯化鋅型氯化銨型氯化銨型Zn2離子狀態(tài)離子狀態(tài)水蒸氣壓水蒸氣壓PapH值值電液類型電液類型 電導(dǎo)率電導(dǎo)率Sm-

15、1差異差異反應(yīng)式反應(yīng)式蒸氣壓蒸氣壓產(chǎn)物不同產(chǎn)物不同鋅離子的存在形式鋅離子的存在形式pH值值電液導(dǎo)電能力電液導(dǎo)電能力結(jié)論結(jié)論氯化銨型氯化銨型無(wú)水生成和消耗無(wú)水生成和消耗低低Zn（NH3）2Cl2，致密而堅(jiān)硬的沉淀致密而堅(jiān)硬的沉淀 負(fù)離子負(fù)離子大大好好小電流間放小電流間放電電氯化鋅型氯化鋅型消耗大量的水消耗大量的水高高ZnCl24 ZnO5 H2O正離子正離子小小不好不好大電流連放、防漏性能好大電流連放、防漏性能好 堿性介質(zhì)中的鋅錳電池（堿錳電池）的電堿性介質(zhì)中的鋅錳電池（堿錳電池）的電池反應(yīng)池反應(yīng)（）（） Zn KOH MnO 2 ()負(fù)極反應(yīng)：Zn 2OH 2e Zn(OH)2 ZnO H2O

16、正極反應(yīng)：2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH電池反應(yīng)：Zn2MnO22H2O 2MnOOH Zn(OH)2或Zn2MnO2H2O 2MnOOH ZnO Zn-MnO2電池的電性能電池的電性能開路電壓開路電壓不同情況下，不同情況下，Zn-MnO2電池的開路電壓在電池的開路電壓在1.51.8V左右。左右。負(fù)極負(fù)極Zn的穩(wěn)定電位大約在的穩(wěn)定電位大約在0.8V左右。左右。正極穩(wěn)定電位一般在正極穩(wěn)定電位一般在0.71.0V之間。之間。 工作電壓工作電壓1.1. 極化主要是來(lái)自于正極極化主要是來(lái)自于正極2.2. 電壓的恢復(fù)特性電壓的恢復(fù)特性放電時(shí)工作電壓下降，而斷電后電池的電壓又逐漸緩慢回升

17、; 恢復(fù)特性的原因是由于二氧化錳電極表面的水錳石的轉(zhuǎn)移所引起的.3.3. 鋅錳電池適合小電流間歇放電鋅錳電池適合小電流間歇放電 儲(chǔ)存性能儲(chǔ)存性能自放電，（自放電，（氣脹，冒漿，綠銅帽)歐姆內(nèi)阻歐姆內(nèi)阻合計(jì)0.22100炭棒0.0940.9電芯0.0836.4電解液層0.0522.8鋅電極微微項(xiàng)目電阻占總電阻表表2-2 中性鋅錳電池各部分的歐姆電阻中性鋅錳電池各部分的歐姆電阻 容量及其影響因素容量及其影響因素1. 放電制度對(duì)容量的影響-一般采用恒阻放電方式2. 錳粉的性質(zhì)對(duì)容量的影響3. 電解液的濃度和純度4. 制造工藝的影響 堿錳電池性能：堿錳電池性能：1、堿錳電池的開路電壓約為堿錳電池的開路

18、電壓約為1.55V，工作電壓約為，工作電壓約為1.25V。2、電池內(nèi)阻小，在快速放電時(shí)能提供足夠的容量，而且電池內(nèi)阻小，在快速放電時(shí)能提供足夠的容量，而且在低溫在低溫(-20)下，其放電容量相當(dāng)于干電池室溫下的數(shù)量。下，其放電容量相當(dāng)于干電池室溫下的數(shù)量。3、放電曲線相當(dāng)平坦，放電到終止電壓放電曲線相當(dāng)平坦，放電到終止電壓(0.9V)時(shí)，放電量時(shí)，放電量明顯高于其他鋅錳電池。明顯高于其他鋅錳電池。3.6 鋅錳電池制作工藝鋅錳電池制作工藝 3.6.1 糊式糊式鋅錳電池鋅錳電池結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)以鋅筒為負(fù)極，天然MnO2和活性炭粉混合物作正極，用NH4Cl（20%） ，ZnCl2（10%）水溶液作電解液，加

19、淀 粉糊使電解液凝固而不流動(dòng)-第一代鋅錳干電池。隔離層采用漿糊層，所以稱為糊式電池。屬于氯化銨型電池。特點(diǎn)特點(diǎn)A.只適合小電流間放B.成本低 鋅錳干電池的生產(chǎn)工藝流程鋅錳干電池的生產(chǎn)工藝流程其工序較多，但大致可歸結(jié)成以下幾個(gè)部分：其工序較多，但大致可歸結(jié)成以下幾個(gè)部分：電芯制備糊化品制備封口單體電池制備質(zhì)檢電解質(zhì)的制備炭棒制備 干電池常見問題、原因及措施干電池常見問題、原因及措施一、一、 鋅皮腐蝕和電池的氣脹鋅皮腐蝕和電池的氣脹 引起腐蝕的原因：引起腐蝕的原因：1、局部電池反應(yīng)引起。、局部電池反應(yīng)引起。Zn - 2e Zn2+2H+ + 2e H2 2、電池封口不嚴(yán)，空氣中的氧氣進(jìn)入電池引起。

20、、電池封口不嚴(yán)，空氣中的氧氣進(jìn)入電池引起。Zn - 2e Zn2+ O2 + 2H+ + 2e H2O3、鋅皮在機(jī)械加工過程中，也可能引起結(jié)構(gòu)不均一，導(dǎo)、鋅皮在機(jī)械加工過程中，也可能引起結(jié)構(gòu)不均一，導(dǎo)致形成局部電池，發(fā)生腐蝕。致形成局部電池，發(fā)生腐蝕。 措施：措施： 1、采用高純度的鋅皮、采用高純度的鋅皮(指含鐵、銅、鎳等有害雜質(zhì)極指含鐵、銅、鎳等有害雜質(zhì)極 少少)，并進(jìn)行汞齊化，以提高其析氫過電位，抑制腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。并進(jìn)行汞齊化，以提高其析氫過電位，抑制腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。2、配制電解液時(shí)，必須將其中的重金屬雜質(zhì)，特別是鐵、配制電解液時(shí)，必須將其中的重金屬雜質(zhì)，特別是鐵、銅、鎳等盡可能地除掉，

21、電解液的酸度也應(yīng)該嚴(yán)格控制。并銅、鎳等盡可能地除掉，電解液的酸度也應(yīng)該嚴(yán)格控制。并且，最好在電糊中加入鋅的緩蝕劑，目前生產(chǎn)上是加且，最好在電糊中加入鋅的緩蝕劑，目前生產(chǎn)上是加TX-10緩緩蝕劑。蝕劑。3、封口嚴(yán)密，防止空氣進(jìn)入。、封口嚴(yán)密，防止空氣進(jìn)入。 為了防止電池氣脹，還得采取適當(dāng)?shù)呐艢獯胧豪鐬榱朔乐闺姵貧饷?，還得采取適當(dāng)?shù)呐艢獯胧豪?“透透氣炭棒氣炭棒”。二、鋅錳干電池的銅帽腐蝕問題二、鋅錳干電池的銅帽腐蝕問題鋅錳干電池的銅帽腐蝕問題，俗稱鋅錳干電池的銅帽腐蝕問題，俗稱“綠銅帽綠銅帽”。不論在電。不論在電池的貯存或使用過程中均可能出現(xiàn)。銅帽腐蝕引起輸出接觸不池的貯存或使用過程中均

22、可能出現(xiàn)。銅帽腐蝕引起輸出接觸不良，有時(shí)甚至爛斷引線，使儀器無(wú)法工作。良，有時(shí)甚至爛斷引線，使儀器無(wú)法工作。 原因：原因：1、銅帽和炭棒之間存在著電解質(zhì)氯化銨、氯化鋅等，形、銅帽和炭棒之間存在著電解質(zhì)氯化銨、氯化鋅等，形成了一個(gè)腐蝕電池。成了一個(gè)腐蝕電池。黃銅黃銅 | ZnCl2、NH4C1 | 空氣中的空氣中的O2(炭棒炭棒)陽(yáng)極：陽(yáng)極： Cu + C1- CuCl + e陰極：陰極： O2 + 2H2O + 4e 4OH- (中性或堿性介質(zhì)中中性或堿性介質(zhì)中)或或O2 + 4H+ + 4e 2H2O (在酸性介質(zhì)中在酸性介質(zhì)中)CuCl在空氣中不穩(wěn)定，易被氧化：在空氣中不穩(wěn)定，易被氧化：2

23、CuCl + O2 + H2O Cu(OH)2CuCl2 （綠色）（綠色）2、如果在炭棒頭上沾有正極電芯粉，它和銅帽相接觸，、如果在炭棒頭上沾有正極電芯粉，它和銅帽相接觸， 就形成另一種腐蝕電池：就形成另一種腐蝕電池：黃銅黃銅| NH4C1、ZnCl2 | MnO2(C)這一腐蝕電池的陽(yáng)極反應(yīng)與上述的相同，陰極反應(yīng)為二氧這一腐蝕電池的陽(yáng)極反應(yīng)與上述的相同，陰極反應(yīng)為二氧化錳的還原?；i的還原。3、銅帽與含有、銅帽與含有CO2的潮濕空氣相接觸，則可能生成堿式的潮濕空氣相接觸，則可能生成堿式碳酸銅碳酸銅(Cu(OH)2CO3)，這一反應(yīng)也是屬于電化學(xué)性質(zhì)的，所組成，這一反應(yīng)也是屬于電化學(xué)性質(zhì)的，所

24、組成的腐蝕微電池及其反應(yīng)可表示如下：的腐蝕微電池及其反應(yīng)可表示如下：黃黃Cu| H2CO3 | O2(C)陽(yáng)極：陽(yáng)極： Cu Cu2+ + 2e陰極：陰極： O2 + 2H+ + 2e H2O銅帽腐蝕產(chǎn)生了銅帽腐蝕產(chǎn)生了 Cu2+ 離子，同時(shí)又發(fā)生了氧的還離子，同時(shí)又發(fā)生了氧的還原，使得銅帽上的薄液膜層的原，使得銅帽上的薄液膜層的pH值增大，在值增大，在CO32-離子存在的離子存在的情況下，發(fā)生下列的反應(yīng)生成堿式碳酸銅：情況下，發(fā)生下列的反應(yīng)生成堿式碳酸銅：2Cu2+ + CO32- + 2OH- Cu(OH)2CO34、由于封口瀝青沒有與炭棒緊密粘合，內(nèi)部的電解液會(huì)、由于封口瀝青沒有與炭棒緊

25、密粘合，內(nèi)部的電解液會(huì)逐步地沿縫隙處爬上來(lái)達(dá)到銅帽上形成前面所說的腐蝕電池而逐步地沿縫隙處爬上來(lái)達(dá)到銅帽上形成前面所說的腐蝕電池而使它發(fā)綠。因此，在生產(chǎn)上，在灌好瀝青封口劑后，還要用煤使它發(fā)綠。因此，在生產(chǎn)上，在灌好瀝青封口劑后，還要用煤氣火焰噴燒過，以保證封口嚴(yán)密。氣火焰噴燒過，以保證封口嚴(yán)密。5、由于透氣炭棒處理的不合要求，電解液仍能沿著炭棒、由于透氣炭棒處理的不合要求，電解液仍能沿著炭棒內(nèi)的毛細(xì)孔滲透到炭棒上，形成腐蝕電池，引起銅帽發(fā)綠。內(nèi)的毛細(xì)孔滲透到炭棒上，形成腐蝕電池，引起銅帽發(fā)綠。措施：措施：1、保證炭棒頭清潔；、保證炭棒頭清潔；2、封口嚴(yán)密；、封口嚴(yán)密；3、合格的炭棒。、合格的

26、炭棒。三、三、 出水冒漿問題出水冒漿問題 原因：原因：1、電池在貯存期內(nèi)因鋅筒爛穿或封口層破裂，電液、電、電池在貯存期內(nèi)因鋅筒爛穿或封口層破裂，電液、電糊向外滲出。糊向外滲出。2、常在電池用大電流連續(xù)放電時(shí)發(fā)生的。、常在電池用大電流連續(xù)放電時(shí)發(fā)生的。 措施：措施：1、電芯中的乙炔黑具有良好的吸水性，其含量適當(dāng)提高、電芯中的乙炔黑具有良好的吸水性，其含量適當(dāng)提高后，也有利于減輕電池的出水冒漿。后，也有利于減輕電池的出水冒漿。2、調(diào)粉液采用較高濃度的氯化鋅溶液。、調(diào)粉液采用較高濃度的氯化鋅溶液。放電時(shí)電糊層兩邊的鋅離子濃度差減小了，使電芯中的水放電時(shí)電糊層兩邊的鋅離子濃度差減小了，使電芯中的水分子

27、向外的滲透作用減弱，同時(shí)，放電后，雖然電芯的分子向外的滲透作用減弱，同時(shí)，放電后，雖然電芯的pH值值升高了，但不會(huì)形成氨氣，不產(chǎn)生內(nèi)壓。升高了，但不會(huì)形成氨氣，不產(chǎn)生內(nèi)壓。3、提高鋅皮的厚度，保證放電完后不發(fā)生鋅皮穿孔。、提高鋅皮的厚度，保證放電完后不發(fā)生鋅皮穿孔。4、采取措施加固外包裝，保證封口嚴(yán)密。、采取措施加固外包裝，保證封口嚴(yán)密。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：1、將涂有漿糊的紙、將涂有漿糊的紙(或稱漿層紙或稱漿層紙)代替漿糊層，漿層紙薄代替漿糊層，漿層紙?。s為（約為0.100.20mm），使隔離層厚度減小，正極活性物質(zhì)的），使隔離層厚度減小，正極活性物質(zhì)的量增加。因此與糊式電池相比，具有量增加。因此

28、與糊式電池相比，具有較大的容量較大的容量。2、因隔離層減薄，極間距縮小，電池內(nèi)阻降低，有利于、因隔離層減薄，極間距縮小，電池內(nèi)阻降低，有利于提提高放電電流高放電電流，延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。，延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。3、隔離層含電液量比糊式電池低，為了保證反應(yīng)的進(jìn)行，必須、隔離層含電液量比糊式電池低，為了保證反應(yīng)的進(jìn)行，必須提高電芯的含水量，乙炔黑具有較好的吸水性，可通過增大乙炔提高電芯的含水量，乙炔黑具有較好的吸水性，可通過增大乙炔黑的含量來(lái)增大電池的含水量黑的含量來(lái)增大電池的含水量。乙炔黑用量的增加乙炔黑用量的增加，還可以提高還可以提高電池的孔隙率，從而提高二氧化錳的利用率。電池的孔隙率，從而提高

29、二氧化錳的利用率。 3.6.2 紙板電池紙板電池4、生產(chǎn)工序少，不需要大量使用面粉、淀粉，節(jié)省糧食。、生產(chǎn)工序少，不需要大量使用面粉、淀粉，節(jié)省糧食。組成：組成：1、電解液：、電解液：ZnCl2，NH4Cl。此外，還添加緩蝕劑，以抑制鋅的此外，還添加緩蝕劑，以抑制鋅的腐蝕。以往用面粉或淀粉作糊層或漿層紙的漿料，現(xiàn)已使用改腐蝕。以往用面粉或淀粉作糊層或漿層紙的漿料，現(xiàn)已使用改性淀粉，提高放電性能。性淀粉，提高放電性能。2、負(fù)極：鋅含有少量鉛、負(fù)極：鋅含有少量鉛(0.3%0.5%)和鎘和鎘(0.2%0.3%)，前者改，前者改善其延展性，后者可提高其強(qiáng)度，并可提高鋅電極上的氫過電善其延展性，后者可提

30、高其強(qiáng)度，并可提高鋅電極上的氫過電位。為減少鋅的腐蝕，常使鋅表面汞齊化，并嚴(yán)格控制鎳、鐵、位。為減少鋅的腐蝕，常使鋅表面汞齊化，并嚴(yán)格控制鎳、鐵、銅等雜質(zhì)的含量。銅等雜質(zhì)的含量。3、正極集流體：炭棒，由石墨和瀝青（酚醛樹酯）制成。、正極集流體：炭棒，由石墨和瀝青（酚醛樹酯）制成。為防止炭棒孔隙率過大，要把炭棒在真空中浸蠟。炭棒的電為防止炭棒孔隙率過大，要把炭棒在真空中浸蠟。炭棒的電阻一般在阻一般在35m之間。之間。4、密封劑：目前所用密封劑主要是瀝青，加入少量石蠟、密封劑：目前所用密封劑主要是瀝青，加入少量石蠟與樹脂，也有塑料封口的。必須保證與樹脂，也有塑料封口的。必須保證6070下保持不變形

31、，下保持不變形，而且有良好的氣密性。而且有良好的氣密性。5、外殼：紙殼、金屬殼、塑料殼三種，但只有生產(chǎn)廉價(jià)電、外殼：紙殼、金屬殼、塑料殼三種，但只有生產(chǎn)廉價(jià)電池才用紙殼。池才用紙殼。6、結(jié)構(gòu)形式：常用的鋅錳干電池有圓筒式和迭層式兩種。、結(jié)構(gòu)形式：常用的鋅錳干電池有圓筒式和迭層式兩種。紙板電池的制造工藝流程：紙板電池的制造工藝流程： 工藝要求：工藝要求：1、電芯中加入電解錳，對(duì)于、電芯中加入電解錳，對(duì)于ZnCl2型電池，由于不需要型電池，由于不需要NH4Cl補(bǔ)液，正極中補(bǔ)液，正極中MnO2的充填量增加的充填量增加。2、電芯入鋅筒后插入炭棒，增加了正極粉量。、電芯入鋅筒后插入炭棒，增加了正極粉量。

32、3、要求電芯含水量高，因?yàn)檠b配時(shí)漿層紙是干的、要求電芯含水量高，因?yàn)檠b配時(shí)漿層紙是干的。ZnCl2型電池電芯中含水量為型電池電芯中含水量為28-32%， NH4Cl型電池為型電池為18-27%。4、采用不透氣炭棒，防止水分散失和氧氣進(jìn)入。、采用不透氣炭棒，防止水分散失和氧氣進(jìn)入。5、嚴(yán)格密封，提高防漏性能。、嚴(yán)格密封，提高防漏性能。低壓低壓電纜紙電纜紙(K8)、雙層雙層復(fù)合紙、單層復(fù)合紙復(fù)合紙、單層復(fù)合紙?jiān)旒埖脑瓌t：（造紙的原則：（1）紙質(zhì)要致密、純）紙質(zhì)要致密、純凈凈 （2）吸水性強(qiáng)（）吸水性強(qiáng)（3）抗拉力大）抗拉力大作用：吸液保液作用：吸液保液 目前常用的是電纜紙。目前常用的是電纜紙。缺點(diǎn)

33、：吸水性差。缺點(diǎn)：吸水性差。措施：涂上一層高分子材料，如聚乙烯醇（措施：涂上一層高分子材料，如聚乙烯醇（P.V.A)、羧、羧甲基纖維素甲基纖維素(C.M.C)、甲基纖維素（、甲基纖維素（M.C)、海藻膠等。、海藻膠等。 漿層紙：基紙、漿料漿層紙：基紙、漿料改性淀粉、合成糊料改性淀粉、合成糊料糊料、緩蝕劑、添加劑糊料、緩蝕劑、添加劑海藻膠粉甲醛乳成膠糊乳成CMC糊配成海膠糊噴制海膠紙電纜紙電解液干燥浸電解液裁紙海膠紙水.C.M.C 海藻膠紙板的制作：海藻膠紙板的制作：水采用紙板取代漿糊的主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了糧食，一個(gè)日采用紙板取代漿糊的主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了糧食，一個(gè)日產(chǎn)產(chǎn)20萬(wàn)只萬(wàn)只R20的干電池廠，消

34、耗糧食約的干電池廠，消耗糧食約400Kg，一年就要上，一年就要上百噸。百噸。67 疊層電池組成：疊層電池組成：1、正極：扁平形，含水量比圓筒、正極：扁平形，含水量比圓筒形電池低以增加強(qiáng)度。形電池低以增加強(qiáng)度。2、負(fù)極：鋅片。、負(fù)極：鋅片。3、漿層紙：要求涂覆均勻。、漿層紙：要求涂覆均勻。4、塑料套管、塑料套管5、無(wú)孔導(dǎo)電膜：對(duì)電子導(dǎo)電，離、無(wú)孔導(dǎo)電膜：對(duì)電子導(dǎo)電，離子絕緣，導(dǎo)電性好，有一定的子絕緣，導(dǎo)電性好，有一定的強(qiáng)度和韌度，與鋅片有較好的強(qiáng)度和韌度，與鋅片有較好的附著能力，化學(xué)穩(wěn)定性高，厚度附著能力，化學(xué)穩(wěn)定性高，厚度 均勻。均勻。3.6.3 堿性鋅錳電池制作工藝堿性鋅錳電池制作工藝特點(diǎn)特

35、點(diǎn) 放電性能好：放電性能好：容量高，可大電流連放，放電曲線平穩(wěn)容量高，可大電流連放，放電曲線平穩(wěn)1. 正極全部采用電解錳；正極全部采用電解錳；2. 負(fù)極為多孔鋅電極；負(fù)極為多孔鋅電極；3. 電解液電解液KOH溶液的導(dǎo)電能力好；溶液的導(dǎo)電能力好；4. 反應(yīng)產(chǎn)物疏松且部分可溶反應(yīng)產(chǎn)物疏松且部分可溶 。 低溫性能好：低溫性能好：可以在可以在4040的溫度下工作的溫度下工作1. KOH水溶液的冰點(diǎn)低；水溶液的冰點(diǎn)低；2. 兩極的極化較?。粌蓸O的極化較??；3. 負(fù)極多孔鋅電極，防止了鋅電極的鈍化。負(fù)極多孔鋅電極，防止了鋅電極的鈍化。 目前需注意的問題：目前需注意的問題：防爬堿；防爬堿；需要強(qiáng)有力的防止自

36、放電的措施，來(lái)取代汞。需要強(qiáng)有力的防止自放電的措施，來(lái)取代汞。 電池結(jié)構(gòu)電池結(jié)構(gòu)A：負(fù)極集流體：負(fù)極集流體B：鋅膏：鋅膏C：隔膜：隔膜D：炭包：炭包E：炭素殼（正極集流體）：炭素殼（正極集流體）F：塑料套管：塑料套管G：鋼殼：鋼殼 工藝流程：工藝流程：2、正極炭包：用電解錳、石墨按一定配比，并加入、正極炭包：用電解錳、石墨按一定配比，并加入KOH溶液（蒸餾水）混合，壓成溶液（蒸餾水）混合，壓成筒狀環(huán)式炭包筒狀環(huán)式炭包。4、負(fù)極：采用含汞量為、負(fù)極：采用含汞量為4%的汞齊鋅粉，添加的汞齊鋅粉，添加1-2%纖維粉，纖維粉，7-10%的淀粉混勻。的淀粉混勻。裝配時(shí)先把環(huán)行炭包裝入炭素殼中，適當(dāng)壓實(shí)，

37、使二者裝配時(shí)先把環(huán)行炭包裝入炭素殼中，適當(dāng)壓實(shí)，使二者有很好的接觸。再將漿糊紙卷成管型插入炭包中間。然后將有很好的接觸。再將漿糊紙卷成管型插入炭包中間。然后將和好的鋅粉裝入隔膜筒內(nèi)，最后插入銅釘做負(fù)極集流體。和好的鋅粉裝入隔膜筒內(nèi)，最后插入銅釘做負(fù)極集流體。3、隔膜：采用耐堿性和吸水良好的紙為基體，再涂布漿層。、隔膜：采用耐堿性和吸水良好的紙為基體，再涂布漿層。1、炭素殼：用石墨做原料，添加石蠟等粘合劑和防水、炭素殼：用石墨做原料，添加石蠟等粘合劑和防水劑，壓成型，作為電池的正極集流體。劑，壓成型，作為電池的正極集流體。思考總結(jié)思考總結(jié)：1. 歸納鋅錳電池的電池材料主要為哪些？2. 紙板電池與

38、糊式電池性能比較；鋅型與銨型紙板電池特點(diǎn)對(duì)比3. 紙板電池與堿性鋅錳電池的制作工藝流程及其工藝特點(diǎn)拓展：拓展：調(diào)研目前的鋅錳電池的種類及其特點(diǎn)，使用的領(lǐng)域下載閱讀有關(guān)鋅錳電池性能改進(jìn)的文章尋找鋅錳電池的制作工藝視頻，或?qū)ふ仪缹?shí)際參觀。了解鋅錳電池回收利用方法與情況2、“高性能電池高性能電池”這種電池從1960年開始生產(chǎn)，它與第一類電池的區(qū)別主要是正極活性物質(zhì)用了電解二氧化錳（含量9193），放電時(shí)間是第一類電池的1.52.0倍，R20型電池的比能量達(dá)0.12 Wh/cm3。3、“超高性能電池超高性能電池”第三類電池是1970年開始生產(chǎn)的,也稱“高氯化鋅型紙板電池”。以電解MnO2為正極活性物質(zhì)，電池隔膜用漿層紙，電解液改為ZnCl2為主體加少量NH4Cl的水溶液。該類電池在放電性能和防漏性能方面有很大的改進(jìn)和提高，放電時(shí)