堿性鋅錳電池的發(fā)展及應(yīng)用

1、德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文堿性鋅錳電池的發(fā)展及應(yīng)用PAGE 10PAGE 9德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的畢業(yè)論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的研究開(kāi)發(fā)的成果。論文寫(xiě)作中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究?jī)?nèi)容。如參考他人或集體的科研成果，均在論文中以明確的方式說(shuō)明。本人的畢業(yè)論文若有不實(shí)或抄襲，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的后果和責(zé)任。目錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc246849237摘要 PAGEREF _Toc246849237 h 2HYPERLINK l _Toc246849238第一章 緒論 PAGEREF _Toc246849238 h

2、3HYPERLINK l _Toc246849239第二章 堿性鋅錳電池的概述 PAGEREF _Toc246849239 h 5HYPERLINK l _Toc2468492402.1堿性鋅錳電池的工作原理 PAGEREF _Toc246849240 h 5HYPERLINK l _Toc2468492412.2堿性鋅錳電池的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc246849241 h 5HYPERLINK l _Toc2468492422.3堿錳電池特點(diǎn) PAGEREF _Toc246849242 h 6HYPERLINK l _Toc246849243第三章 堿性鋅錳電池的研究進(jìn)展 PAGERE

3、F _Toc246849243 h 8HYPERLINK l _Toc2468492443.1 堿錳電池的無(wú)汞化 PAGEREF _Toc246849244 h 8HYPERLINK l _Toc2468492453.1.1 無(wú)汞鋅粉的開(kāi)發(fā)及組成 PAGEREF _Toc246849245 h 8HYPERLINK l _Toc2468492463.1.2 在電液中加代汞緩蝕劑 PAGEREF _Toc246849246 h 8HYPERLINK l _Toc2468492473.1.3 提高原材料純度選擇優(yōu)質(zhì)原材料 PAGEREF _Toc246849247 h 9HYPERLINK l _

4、Toc2468492483.1.4 加強(qiáng)工藝控制 PAGEREF _Toc246849248 h 9HYPERLINK l _Toc246849249第四章 堿性鋅錳電池的應(yīng)用及使用中存在問(wèn)題 PAGEREF _Toc246849249 h 10HYPERLINK l _Toc2468492504.1堿性鋅錳電池的應(yīng)用 PAGEREF _Toc246849250 h 10HYPERLINK l _Toc2468492514.2使用中存在的主要問(wèn)題 PAGEREF _Toc246849251 h 11HYPERLINK l _Toc246849252第五章 堿性鋅錳電池的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) PAGE

5、REF _Toc246849252 h 13HYPERLINK l _Toc246849253參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc246849253 h 14HYPERLINK l _Toc246849254致謝 PAGEREF _Toc246849254 h 15摘要文章介紹了堿性鋅錳電池的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用，通過(guò)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作原理、綜合闡述了堿性鋅錳電池的研究現(xiàn)狀，存在的問(wèn)題和應(yīng)用。關(guān)鍵詞堿錳電池正負(fù)極材料發(fā)展趨勢(shì)第一章緒論鋅錳電池發(fā)展至今經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演變，早在1868年法國(guó)工程師喬治-勒克蘭社采用二氧化錳和炭粉作正極粉料，將它壓入多孔陶瓷的圓筒體中，并插上一根炭棒集流器作正極，用一根鋅棒部分

6、插入溶液中作負(fù)極，電解液是用20%的氯化銨水溶液，電池的容器是用玻璃瓶，做成第一個(gè)鋅錳濕電池。1886年蓋斯將氯化銨水溶液改用氯化銨，氯化鋅，石膏和水合成的糊狀物，并將鋅片作成圓筒形作電池的容器，同時(shí)用石蠟封口，從而做成原電池的雛形。此后不久，又將面粉和淀粉作為電解質(zhì)溶液的凝膠劑，是鋅錳電池的便攜性大大提高，為這種電池的工業(yè)化生產(chǎn)和廣泛地使用打下了良好的基礎(chǔ)。1890年前后這種電池在全世界范圍內(nèi)投入工業(yè)化生產(chǎn)。1870年前后采用了汞齊化鋅陽(yáng)極，以減輕鋅的自放電。1877年對(duì)碳棒采用浸蠟處理，以防止炭棒爬液，減輕對(duì)金屬集流體的腐蝕。早在100多年前就有人提出過(guò)用鋅做負(fù)極，MnO2做正極，KOH或

7、NaOH做電解液，在漫長(zhǎng)的研究過(guò)程中主要圍繞四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行:一是用粉狀多孔鋅電極代替片狀電極，降低放電電流密度和解決鋅片在堿液中易于鈍化的缺點(diǎn)；二是采用反極結(jié)構(gòu)，提高M(jìn)nO2的填充量，使正負(fù)極容量相匹配；三是對(duì)鋅粉汞齊化處理和堿液中加ZnO，解決鋅在堿液中的腐蝕；四是密封結(jié)構(gòu)和密封材料的改進(jìn)，解決爬堿現(xiàn)象。直到1950代前后在鋅錳干電池的基礎(chǔ)上成功研制出堿性鋅錳電池。它以鋅粉為負(fù)極，電解二氧化錳為正極，電解液采用NaOH或KOH，使電池性能成倍的提高。它不僅容量高，還適合于大電流連續(xù)放電。還具備優(yōu)良的低溫性能，儲(chǔ)存性能和防漏性能。但在前期的堿錳電池中要控制負(fù)極鋅粉在堿液中的氣量，當(dāng)時(shí)電池的用汞量

8、非常大，用汞量在2%6%，八十年代末隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，掀起了無(wú)汞堿錳電池的研究熱潮，尋找有機(jī)或無(wú)機(jī)代汞緩蝕劑和鋅粉中合金元素(主要是Al，Bi，In，Pb)成為主要的研究方向。到九十年代中旬，無(wú)汞堿錳電池進(jìn)入市場(chǎng)。同時(shí)，從60年代開(kāi)始，對(duì)可充的堿性鋅錳二次電池開(kāi)展了廣泛的研究，經(jīng)過(guò)30多年的研究已取得突破性的進(jìn)展，但由于其放電深度淺，循環(huán)壽命短，還未能實(shí)現(xiàn)商品化。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，堿性鋅錳電池得到飛速的發(fā)展，大有替代普通鋅錳電池和其他電池的趨勢(shì)。同時(shí)用電器具的發(fā)展對(duì)堿錳電池高容量和大電流放電提出更高的要求。因此，未來(lái)堿錳電池的研究主要集中在高功率重負(fù)荷放電性能，電池容量的提升以及儲(chǔ)存壽

9、命的提高上1。第二章堿性鋅錳電池的概述2.1堿性鋅錳電池的工作原理堿性鋅錳電池的電化學(xué)表達(dá)式為：()ZnKOH(飽和ZnO)MnO2()(2-1)負(fù)極反應(yīng)：Zn+2OH-=ZnO+H2O+2e(2-2)正極反應(yīng)：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-(2-3)電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH(2-4)其中正極MnO2在堿性溶液中的放電分兩步進(jìn)行。第一電子放電步驟是一個(gè)涉及固相傳質(zhì)的均相反應(yīng)過(guò)程，質(zhì)子和電子在MnO2晶格中移動(dòng)使MnO2逐步還原為MnOOH。在這一步驟的初期，MnO2固相基本晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)發(fā)生變化，而只有晶格的膨脹，若在此時(shí)停止放電而進(jìn)行充電，則

10、MnO2具有良好的可逆性。第二電子放電步驟俺“溶解-沉積機(jī)理”進(jìn)行，這是一個(gè)不完全可逆的過(guò)程。原因是MnOOH放電時(shí)有Mn3O4生成，而放電產(chǎn)物Mn(OH)2充電時(shí)又有一部分氧化成Mn5O4。生成的Mn3O4既不能被氧化，也不能被還原，它在充放過(guò)程中積累，一方面消耗了活性材料，另一方面使電池內(nèi)阻迅速增大，造成了MnO2電極容量的衰退2。其負(fù)極的放電行為在宏觀上的順序?yàn)椋簭目拷龢O部位逐漸進(jìn)行到負(fù)極集流體附近，這是由于多孔電極各部分放電時(shí)極化不同造成的。增大正負(fù)極對(duì)應(yīng)面積可以大幅度提高堿性鋅錳電池的放電性能，特別是大電流放電性能。而負(fù)極鈍化的快慢受鋅粉粗細(xì)的影響3。2.2堿性鋅錳電池的結(jié)構(gòu)(1)

11、圓筒型電池結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)布局恰好相反。堿性鋅錳電池中圓環(huán)狀正極緊挨容器鋼筒內(nèi)壁，負(fù)極位于正極中間，有一個(gè)釘子形的負(fù)極集流器，這個(gè)釘子被焊在頂部蓋子上，作為電池的負(fù)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(shí)避免使用時(shí)正負(fù)極弄錯(cuò)，電池在設(shè)計(jì)制造時(shí)，將上述堿性鋅錳電池的半成品倒置過(guò)來(lái)，使鋼筒底朝上，開(kāi)口朝下，再在鋼筒底上放一個(gè)凸形蓋(假蓋)，正極便位于上方；在負(fù)極引出體上焊接一個(gè)金屬片(假底)，這樣，外觀上堿性鋅錳電池正、負(fù)極性和形狀與普通鋅錳電池就一致了。(2)卷式電池結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)以金屬網(wǎng)作載體，把正、負(fù)極分別壓制成薄帶狀，再與隔膜疊合

12、在一起卷成螺旋狀(電容式)結(jié)構(gòu)的電池，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是正、負(fù)極作用面積大，超電勢(shì)小，從而在低溫、大電流放電時(shí)可獲得更高的容量。(3)方型單體式電池結(jié)構(gòu)方型單體電池正、負(fù)極采用極群式結(jié)構(gòu)，正、負(fù)極分別壓制成方型薄片，極片中間夾有金屬集流網(wǎng)。2.3堿錳電池特點(diǎn)負(fù)極放電產(chǎn)生鋅酸鹽Zn(OH)-，鋅酸鹽濃度達(dá)到飽和后沉積出ZnO。放電最終產(chǎn)物ZnO是兩性物質(zhì)，同KOH溶液中的鋅酸鹽Zn(OH)-之間存在著溶解平衡。由于負(fù)極放電反應(yīng)遵循溶解沉積機(jī)理，產(chǎn)物ZnO和反應(yīng)物Zn分屬兩相，因此Zn電極的放電曲線非常平坦，存在著明顯的放電平臺(tái)，直至負(fù)極放電結(jié)束Zn電極的電勢(shì)發(fā)生突躍，迅速正移。正極放電反應(yīng)產(chǎn)物水錳

13、石(MnOOH)是通過(guò)因相的質(zhì)子擴(kuò)散向電極內(nèi)部轉(zhuǎn)移的，固相的質(zhì)子擴(kuò)散過(guò)程是正極放電反應(yīng)的速度控制步驟，電極反應(yīng)的速度決定于固相質(zhì)子擴(kuò)散的速度。由于產(chǎn)物水錳石(MnOOH)是在反應(yīng)物MnO2的晶格中通過(guò)質(zhì)子電子機(jī)理產(chǎn)生的，MnOOH和MnOO2存在于同一固相之中，反應(yīng)具有均相性質(zhì)，因此根據(jù)Nernst方程，反應(yīng)的平衡電勢(shì)隨著MnOOH和MnO2固相濃度比值的增大而不斷負(fù)移，這是MnO2放電時(shí)電極電勢(shì)持續(xù)下降的主要原因，電極放電曲線上沒(méi)有明顯的放電平臺(tái)。由于堿錳電池的正極只使用石墨做導(dǎo)電材料，而不用乙炔黑，可以壓制成致密的錳環(huán)，因此在相同的電池空間中，堿錳電池可以填充比中性電池更多的正負(fù)極活性物質(zhì)

14、；同時(shí)，堿錳電池的正極采用了電解錳，負(fù)極采用了多孔鋅粉結(jié)構(gòu)，正、負(fù)極的極化均比中性電池更小，活性物質(zhì)利用率更高，而且KOH電解液的導(dǎo)電能力比中性電解液更強(qiáng)，電池的歐姆內(nèi)阻更小，所以堿錳電他的放電容量遠(yuǎn)高于中性電池，可達(dá)后者的5倍以上。另外，堿錳電池的重負(fù)荷放電能力也遠(yuǎn)在中性電池之上，可進(jìn)行較大電流的放電。由于固相質(zhì)子擴(kuò)散過(guò)程是正極放電反應(yīng)的速度控制步驟，擴(kuò)散速度緩慢導(dǎo)致放電產(chǎn)物MnOOH在電極表面上積累從而引起極化增加，當(dāng)放電間歇時(shí)，固相質(zhì)子擴(kuò)散仍可繼續(xù)進(jìn)行，MnOOH2仍可繼續(xù)從電極表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移，電極性能有所恢復(fù)，因此堿錳電池具有恢復(fù)特性，常常用于間歇放電，間歇放電的容量比連續(xù)放電更高。不

15、過(guò)，在無(wú)汞條件下，部分放電后鋅電極的自放電會(huì)加劇，因此需要采用非常嚴(yán)格的緩蝕措施。如果電池中存在微量的Cu等有害雜質(zhì)，部分放電后還會(huì)出現(xiàn)緩慢的枝晶短路，因此電池必須保證嚴(yán)格的清潔條件，避免有害雜質(zhì)的污染。KOH水溶液的冰點(diǎn)較低，正、負(fù)極的極化較小，而且負(fù)極采用了多子L鋅粉電極結(jié)構(gòu)，減緩了鋅電極的鈍化。因此，堿錳電池在低溫條件下的放電特性要優(yōu)于中性鋅錳電池，它可以在40的溫度下工作，在20時(shí)可以放出21時(shí)容量的40%50%4。第三章堿性鋅錳電池的研究進(jìn)展3.1堿錳電池的無(wú)汞化隨著人類(lèi)社會(huì)文明不斷進(jìn)步，各國(guó)對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的要求越來(lái)越強(qiáng)烈，“綠色電池”備受青睞。西方發(fā)達(dá)國(guó)家基本實(shí)現(xiàn)低汞化及無(wú)汞化，我

16、國(guó)也明確規(guī)定：自2001年1月1日起禁止在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)各類(lèi)汞含量大于電池重量0.025%的電池；2005年1月1日起禁止生產(chǎn)汞含量大于電池重量的0.0001%的堿性鋅錳電池。故去汞就成了當(dāng)今電池研究的熱點(diǎn)。堿性鋅錳電池中，鋅腐蝕和氫氣析出是不可避免的。鋅極汞齊化就是因?yàn)楣奈鰵潆娢缓芨?，形成的汞齊化膜可均勻地覆蓋在鋅粉表面，改變了鋅粉的表面活性，達(dá)到抑制鋅腐蝕的目的，使放電連續(xù)進(jìn)行、氣體析出量減少，電池的耐沖擊性能得以增強(qiáng)。要實(shí)現(xiàn)無(wú)汞堿性鋅錳電池的工業(yè)化生產(chǎn)，必須從開(kāi)發(fā)無(wú)汞鋅粉、尋找代汞緩蝕劑、提高原材料純度、改善粘結(jié)劑和隔離層、優(yōu)化工藝設(shè)備和環(huán)境、加強(qiáng)工藝控制等多方面入手。無(wú)汞鋅粉的開(kāi)發(fā)及組成開(kāi)

17、發(fā)無(wú)汞鋅粉普遍采用的方法是，選擇純度很高的鋅，避免任何引起析氫的雜質(zhì)污染熔融的鋅和鋅粉，同時(shí)在鋅中添加其它微量元素，如銦、鉍、鎘、鈷、鋁、錳、稀土金屬等，這些元素中有的能提高鋅的析氫電位（如鉛、鉍等），有的能改變鋅的表面性能（如鋁、鋇等），銦、鉍鋁等還能提高電池的放電容量。有些元素與鋅的合金在未放電狀態(tài)或放電初期幾乎與汞齊化鋅一樣能有效的抑制氫氣發(fā)生，低熔點(diǎn)的銦能減緩部分放電電池的析氫，因此被廣泛地用于無(wú)汞鋅粉中5。制造無(wú)汞鋅粉可選擇幾種不同方法，將微量元素與鋅共熔制成合金，或使微量元素形成于鋅粉表面，或?qū)⒁恍┙饘伲ɑ蚱浠衔铮┨砑釉陔娊庖褐?，通過(guò)置換反應(yīng)沉積于鋅表面，來(lái)改變鋅合金的表面性能。

18、后兩種方法比前一種更優(yōu)越，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，除能減少鋅的析氫外，還能改善鋅粉顆粒間的接觸，提高電池的儲(chǔ)存性能和抗震性能，但尚不成熟。在電液中加代汞緩蝕劑代汞緩蝕劑主要有兩類(lèi)：一類(lèi)為無(wú)機(jī)緩蝕劑（含金屬、氧化物、氫氧化物、無(wú)機(jī)鹽）；另一類(lèi)為有機(jī)緩蝕劑。而有機(jī)緩蝕劑又分兩種，一種表面性活性劑，如聚乙烯氧化物、聚乙二醇衍生物、有機(jī)磷酸鹽、胺、多元醇等；另一種為消氫添加劑，能吸收氫，如德國(guó)格里洛公司的“Grillin”。提高原材料純度選擇優(yōu)質(zhì)原材料無(wú)汞電池對(duì)有害雜質(zhì)的敏感度遠(yuǎn)大于含汞電池。無(wú)汞電池對(duì)原材料中的重金屬元素十分敏感。鐵鋁等元素易引發(fā)電池爬堿，銅等元素造成電池短路。陽(yáng)極材料中即使含有微量的析氫交換

19、電流密度高的金屬（如鐵、鎳等）都將會(huì)有氣體產(chǎn)生的危險(xiǎn)7。因此，必須有效地控制原材料中的雜質(zhì)含量，提高原材料純度。但采用傳統(tǒng)的方法使鐵含量小于10-6是難以實(shí)現(xiàn)的，鋅粉生產(chǎn)須采用多次熔融霧化的方法，還必須有效地控制容器、工具以及空氣中的鐵含量。但電解法如能成功，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。加強(qiáng)工藝控制無(wú)污染的生產(chǎn)過(guò)程是堿錳電池?zé)o汞化的先決條件之一，其工藝控制歸結(jié)為一個(gè)“凈”字。首先要有一個(gè)潔凈的生產(chǎn)環(huán)境，所有工序要保證無(wú)塵埃，因灰塵混入也會(huì)引起電池析氣量增大。KOH對(duì)CO2十分敏感，在空氣中易碳酸化。當(dāng)原料中的碳酸鹽過(guò)量時(shí)，易造成“爬堿”,因此，要有效地控制空氣中CO2的濃度、減少未封口的在制品電池在空氣中

20、的放置時(shí)間。組裝設(shè)備增加密封罩，陽(yáng)極膏、電解液在（氮?dú)獗Ｗo(hù)）或密封條件下配制，盡可能縮短陰極粉、陰極環(huán)和半制品電池等都是控制碳酸化的有效措施?？刂骗h(huán)境濕度、強(qiáng)化封口克服爬堿，改善工藝配方減少析氣量、適當(dāng)提高正負(fù)極活性物質(zhì)的比例增加電池容量等，對(duì)無(wú)汞堿性鋅錳電池都是十分必要的。第四章堿性鋅錳電池的應(yīng)用及使用中存在問(wèn)題4.1堿性鋅錳電池的應(yīng)用無(wú)論是民用還是軍用，一次堿性鋅錳電池主要是作為便攜式電源使用。普通鋅錳電池(通常稱(chēng)為鋅碳電池或IjcIanch6電池)大電流連續(xù)工作能力差，而堿性鋅錳電弛能大電流連續(xù)工作，最適合于需要大電流供電的設(shè)備使用如照像機(jī)、野外攝像機(jī)、無(wú)線電控制的航模與海模、電動(dòng)工具、

21、電動(dòng)玩具、收錄機(jī)等。它具有高的容量與低的內(nèi)阻，對(duì)用電設(shè)備或器具能夠提供比普通鋅錳電池更平穩(wěn)的工作電壓和更長(zhǎng)的工作時(shí)間，適合于作為遙控器、筆記本電腦、尋呼機(jī)、測(cè)試儀表、收音機(jī)、手持對(duì)講機(jī)等裝置的配套電源。它優(yōu)異的高溫放電性能及中等電流放電下還具有高的工作電壓，這些特點(diǎn)使堿性鋅錳電池在某些領(lǐng)域比鍋鎳蓄電池更有優(yōu)勢(shì)，如野外井下作業(yè)及高溫環(huán)境中使用。另外，可再充電的堿性鋅錳電池，不僅具有很好的荷電保持能力，電池的活性材料也得到了充分利用，從而節(jié)約了資源，保護(hù)了環(huán)境，降低了使用費(fèi)用，使堿性鋅錳電池的性能價(jià)格比(費(fèi)效比)得到進(jìn)一步提高，還無(wú)記憶效應(yīng)，這使堿性鋅錳電池更具有競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛。在軍事

22、裝備中，堿性鋅錳電池因使用方便、性能優(yōu)良，貯存期長(zhǎng)已被作為裝備的配套器材。尤其在軍事通信裝備中，它被廣泛作為戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)、野戰(zhàn)電話、末端設(shè)備、儀器儀表等的配套電源。在野戰(zhàn)條件下，沒(méi)有市電，充電又極困難，全靠電池供電。電臺(tái)24小時(shí)都處工作狀態(tài)，發(fā)訊時(shí)耗電較大，為了保證通信不中斷，需要配套電池能夠提供長(zhǎng)的工作時(shí)間，具有很好的連續(xù)工作能力，堿性鋅錳電池能較好滿足這些要求，因此目前國(guó)內(nèi)外戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)配套的一次電池大量選用的還是堿性鋅錳電池6。電池是通信裝備的“糧食”“血液”,屬于消耗品，需貯備一定數(shù)量的電池，以備怠想不到情況發(fā)生時(shí)有足夠的電池能夠提供使用。優(yōu)質(zhì)的堿性鋅錳電池，貯存期可在5年以上，這是其它一次電

23、池難以達(dá)到的，故堿性鋅錳電池優(yōu)異的貯存性能，在軍用中的另一個(gè)主要用途是作為貯備電池使用7。4.2使用中存在的主要問(wèn)題近些年來(lái)，我國(guó)電池工業(yè)有了飛速發(fā)展。我國(guó)堿性鋅錳電池從包裝到內(nèi)在質(zhì)量，從容量、防漏到貯存性能都有很大的改進(jìn)和提高，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距在日益縮小。通過(guò)抓質(zhì)量、創(chuàng)名牌及靈活的營(yíng)銷(xiāo)策略，已使我國(guó)堿性鋅錳電池在國(guó)內(nèi)和軍內(nèi)樹(shù)立了良好的形象。堿性鋅錳電池在軍事通信中已開(kāi)始取代普通鋅錳電池，且越來(lái)越受到部隊(duì)的歡迎。使用中，也暴露出我國(guó)堿性鋅錳電池在性能與質(zhì)量上存在的一些問(wèn)題。要使我國(guó)堿性鋅錳電池成為世界一流產(chǎn)品，臍身世界前列，在產(chǎn)品性能，在研制開(kāi)發(fā)力度和技術(shù)水平，在產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與一致性方面

24、仍需不懈努力與進(jìn)取。目前，使用中存在的主要問(wèn)題是：(1)電池的密封性能滿足不了使用要求，時(shí)有發(fā)生電池漏液爬堿現(xiàn)象，制造商應(yīng)徹底解決電池漏液爬堿問(wèn)題。1997年我們對(duì)某倉(cāng)庫(kù)貯存的LR03、LR6和順20型堿性鋅錳電池進(jìn)行了抽查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)檢查的40只M6型堿性錳電池，其底部均有輕微氣脹；檢查的40只LR03型堿性能鋅錳電池中，有8只電池開(kāi)路電壓與短路電流均為零，且電池底部漏液嚴(yán)重，不合格率為20。在部隊(duì)使用中也時(shí)有反映電池漏液?jiǎn)栴}，且小號(hào)電池如量t03、18肋型比一號(hào)Ht20型電池的漏泄比例數(shù)大，不同廠家水平差別很大。堿性電池調(diào)泄對(duì)使用是一大忌，不僅腐蝕通信裝備，還會(huì)導(dǎo)致通信突然中斷造成不可彌補(bǔ)的

25、損失。因此對(duì)堿性鋅錳電池的漏液爬堿問(wèn)題，應(yīng)引起高度重視，各制造商應(yīng)針對(duì)自己的具體情況從材料、密封結(jié)構(gòu)、工藝等方面綜合考慮加以解決。我國(guó)堿性鋅錳電池與國(guó)外先進(jìn)水平相比，主要差距之一就是電池的防漏性能，因此應(yīng)把它作為行業(yè)的一個(gè)重點(diǎn)加以解決，從而使我國(guó)堿性鋅錳電他的密封性能達(dá)到世界最先進(jìn)的水平。對(duì)電解液漏泄，GJB449A-98堿性鋅錳電池通用規(guī)范有明確的要求，以LR6、RU4、RL20為例，國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)分別要求它們以16.60、6.60、50連續(xù)放電24h，放電結(jié)束后擱置15天，其中50%的電池倒置擱置。在擱置的15天中，每天應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)酚酞指示劑檢查每只電他的外表面，電他的外表面應(yīng)無(wú)電解液漏泄8。(

26、2)電池容量的均勻性不夠好，使電池組的整體性能下降。通過(guò)對(duì)堿性鋅錳電池的放電試驗(yàn)，表明我國(guó)樣品電池的放電容量與國(guó)外差別不大，有的完全可以與國(guó)外電池姻美，但大量生產(chǎn)的電池，其容量的均勻性不如國(guó)外產(chǎn)品，這與制造設(shè)備、制造技術(shù)、工藝控制及材料選用有關(guān)，在這方面我們應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，加速研制適合于我國(guó)情況的主要原材料、生產(chǎn)設(shè)備與制造技術(shù)，從而研制生產(chǎn)出具有我國(guó)特色的高質(zhì)量的堿性鋅錳電池。(3)電池的安全性有待進(jìn)一步提高。堿性鋅錳電池一定要有可靠的安全裝置，在GJb4499A98中對(duì)電池的泄放作了明確的要求：將4只未放過(guò)電的樣品電池串聯(lián)連接放在安全罩中，其中1只電池反向連接，電路中連接電阻應(yīng)不大于0.1。通過(guò)

27、開(kāi)關(guān)將電路接通至反向電池泄放為止，電池泄放時(shí)應(yīng)在泄放孔處發(fā)生泄放，且泄放時(shí)電他的形變應(yīng)不超過(guò)產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定的最大尺寸，并不發(fā)生爆炸。堿性鋅錳電池在貯存過(guò)程中，曾發(fā)生過(guò)爆炸，制造商應(yīng)嚴(yán)格按照要求對(duì)其生產(chǎn)進(jìn)行控制和檢查，確保電池在即使濫用的情況下也不致發(fā)生爆炸，保證使用安全。(4) 使用中還有一個(gè)問(wèn)題，就是個(gè)別廠家電他的貯存性能差。在國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB449A98中，對(duì)堿性鋅錳電池的貯存性能提出了明確要求，規(guī)定電池貯存3年后，按產(chǎn)品規(guī)范要求進(jìn)行容量試驗(yàn)，其容量保持應(yīng)不低于額定容量的85%，外殼及極端處應(yīng)無(wú)漏液爬堿現(xiàn)象。優(yōu)質(zhì)的堿性鋅錳電池貯存3年后，經(jīng)檢查電池外觀無(wú)漏泄現(xiàn)象，容量仍可保持85%以上，但

28、個(gè)別廠家的電池貯存性能不好，有的不到3年就出現(xiàn)漏液爬堿，這種劣質(zhì)電池部隊(duì)?wèi)?yīng)停止采購(gòu)使用。(5) 可再充電的堿性鋅錳電池是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研制的又一個(gè)熱點(diǎn)，我國(guó)在八十年代初，廣州電池廠為部隊(duì)研制了可再充電的迭層式堿性鋅錳電池組，在部隊(duì)試用反映很好，當(dāng)時(shí)充放電循環(huán)壽命可達(dá)20次左右，荷電保持性能也不錯(cuò)，但要求使用時(shí)控制放電深度，以免深度放電影響電他的循環(huán)壽命，這對(duì)使用帶來(lái)很大的不便，部隊(duì)難以接受。從使用考慮，部隊(duì)希望在提高循環(huán)壽命(要求100150次)的同時(shí)，進(jìn)一步提高電池的放電深度(DOD：60%70%)，這是一個(gè)急待解決的難題?？稍俪潆姷膲A性鋅錳電池要滿足軍用要求，需解決一些影響其使用性能的“瓶頸”

29、技術(shù)，如二氧化錳的可充性，提高鋅電極的循環(huán)壽命，深度放電問(wèn)題，新型隔膜材料，密封技術(shù)等。為此，我國(guó)應(yīng)加大對(duì)可再充電的堿性鋅錳電池的研制力度，加強(qiáng)研究所、院校、工廠問(wèn)的合作，突破其關(guān)鍵技術(shù)，使我國(guó)可再充電的堿性鋅錳電池在技術(shù)性能上有一個(gè)大提高，在應(yīng)用上有一個(gè)大發(fā)展9。第五章堿性鋅錳電池的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)盡管堿性鋅錳電池的價(jià)格比普通鋅錳電池高，但它在高耗能用電設(shè)備中的使用時(shí)間可達(dá)普通鋅錳電池的4倍以上，綜合性?xún)r(jià)比較高，優(yōu)良的性能為它贏得了廣闊的市場(chǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年全球鋅錳電池市場(chǎng)中，堿性鋅錳電池產(chǎn)值為72億美元，占55%，而碳鋅電池產(chǎn)值為59億美元，只占45%，堿錳電池產(chǎn)值已經(jīng)超過(guò)碳鋅電池。當(dāng)然從數(shù)量上說(shuō)，碳鋅電池仍然占多數(shù)，估計(jì)2000年全球鋅錳電池產(chǎn)量360億只左右，堿性鋅錳電池產(chǎn)量約占1/3。實(shí)際上，在美國(guó)、歐洲和日本，堿性電池已經(jīng)全面取代其他鋅錳電池，成為鋅錳電池市場(chǎng)的主體。特別是美國(guó)，堿性鋅錳電池的比率已超過(guò)80%。近幾年來(lái)，中國(guó)的堿性鋅錳電池生產(chǎn)增長(zhǎng)迅