锌空电池放电特性

1、浙江科技学院能源与环境系统工程系锌空电池的放电特性制 作：JQ指导教师：日 期：2016年5月25日CONTENT1234电池概述放电特性影响因素（不同条件下的放电特性）前景展望1电池概述电池概述概述概述01start020304end阴极反应阴极反应Zn + 2OH ZnO + H2O + 2e阳极反应阳极反应O2 + 2H2O + 4e 4OH简介简介锌空气电池（ zinc air battery），用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池。又称锌氧电池。电压电压通常这种反映产生的电压是1.4伏，但放电电流和放电深度可引起电压变化。

2、空气必须能不间断地进入到阴极，在阴极壳体上开有小孔以便氧气源源不断地进入才能使电池产生化学反应。总反应： 2Zn + O2 2ZnO2放电特性放电特性在放电过程中，电池的阴极及空气电极化学性质不变，因而电池的放电电压能保持很平稳。锌空气典型放电曲线，在起始电压瞬时下降以后，放电曲线比较平稳，与锌氧化汞电池和锌氧化银电池相比，以相同的符合连续放电，锌空气电池的放电时间是其他电池的两倍左右。（参考文献1）放电特性曲线放电特性曲线3影响因素影响因素123催化层催化层粘接剂粘接剂锌电极物理状态锌电极物理状态影响因素影响因素5锌片厚度锌片厚度电解液电解液6开路电压开路电压43.1.13.1.1催化剂浓度

3、催化剂浓度3.1催化层催化层锌空电池的空气扩散电极的主要成分是催化层，理论上催化剂含量越多，催化效果越好，实质上催化剂含量过高，增加电池的内阻，反而影响催化性能，催化效果不佳。3.1.23.1.2催化层厚度催化层厚度3.1 3.1 催化层催化层（1）催化层太薄，电解质的水分容易将催化层浸没，减弱催化性能，降低催化活性。（2）催化层太厚，增加了氧扩散路程和时间，减少氧扩散量，同样降低催化活性。研究发现，催化层厚度为2mm较佳。3.1.33.1.3催化层催化层PTFEPTFE含量含量3.1 3.1 催化层催化层PTFE（聚四氟乙烯）在电池中其翠花作用，同时有利于增加扩散毛细微孔的孔隙率，增加微孔数

4、目，使样扩散量提高，加强催化性能。理论上越多越好，实质上过量后，多余的被挤到极板边缘，毛细微孔变小，减少氧扩散量，增加内阻，催化效果下降。3.2 3.2 开路电压开路电压12对于刚制成的锌空气电池，电池的开路电压高达 1.536V随着放置时间的增加，开路电压逐渐减小，当静置 3600min 后，电压降至 1.4V。3.3 3.3 粘接剂粘接剂12粘接剂含量过多，阻碍电极中电子的传输，增加内阻，会导致电池的放电电压变低粘接剂含量太少，会影响电极成分的粘接程度，干燥后的电极容易发生干裂甚至脱落3.5 3.5 锌片厚度锌片厚度 锌粉电极在小电流放电和大电流放电的性能差别最大，锌粉催化剂电极在大电流放

5、电时容量有部分减少。锌片电极小电流放电和大电流放电的容量差别不大，但大电流放电时放电电压都有较大程度的减少。由于锌粉的比表面积大，因此含锌粉的电极在电解液中更容易发生自腐蚀，使电池容量降低。 锌片厚度越小，锌的利用率越高，电池的容量密度越大，本文实验所使用的锌片最小厚度是 0.1mm，其放电容量最大，锌的利用率最高。厚度为 1mm 的锌片恒流放电时的容量密度可达 750m Ah/g 以上，锌的利用率达 55%以上。3.43.4锌电极物理状态锌电极物理状态3.6 3.6 电解液温度电解液温度碱性锌空电池，使用氢氧化钾溶液做实验，发现室温条件下电导率随电解质质量分数增加而增大，当质量分数达到33%

6、时，电导率最高，继续增加电解质浓度，电导率呈缓慢下降趋势。 溶液电导率随温度升高而增大，当温度超过60摄氏度时，变化减缓。这是由于温度升高使溶液的能量升高，离子的运动速度增加，离子在电解液中的扩撒能力增强。3.6 3.6 电解液浓度电解液浓度4前景展望前景展望前景前景（1）电池容量大。（2）比能量高。（3）自放电少，储存寿命好。 （4）生产成本低、价格低廉。 （5）环保无污染。 在当前社会电子电器设备逐步向小型化、小功率化发展，尤其是近年来便携式电子产品对高比能量化学电源的需求不断增强的情形下,开发锌空气电池更具有现实意义。被称为“面向21世纪绿色新能源”的锌空气电池符合电池工业的发展趋势和社会需要，其应用范围将会越来越广泛, 有望替代或部分替代现在广泛使用的碱性锌锰电池和普通锌锰干电池，在电池产品中占有一席之地。参考文献参考文献【1】周春森，锌-空气电池催化剂的制备及其性能的研究，昆明理工大学硕士学位论文，2011【2】李升宪 , 周贵茂, 艾新平等圆