锌二氧化锰电池1

1、会计学1锌二氧化锰电池锌二氧化锰电池13.1 概述概述（）（）Zn|MnO2（）（）锌锰电池锌锰电池：锌为负极，二氧化锰为正极的电池系列，侧重小电流或间歇方式供电，不适合大电流连续放电（电压下降快）分类分类：1、传统的锌锰电池、传统的锌锰电池其正极活性物质是天然MnO2（含量7075），电池隔膜是淀粉浆糊隔离层，电解液是NH4Cl、ZnCl2的水溶液，负极是锌筒。这种类型的电池称“糊式锌锰电池”。又称为干电池。也叫做NH4Cl型电池：电解液以NH4Cl为主，少量的ZnCl2。性能较差，R20型电池的比能量仅0.08Wh/cm3 。Zn|NH4Cl(ZnCl2)|MnO22、“高性能电池高性能电

2、池”这种电池从1960年开始生产，它与第一类电池的区别主要是正极活性物质用了电解二氧化锰（含量9193），放电时间是第一类电池的1.52.0倍，R20型电池的比能量达0.12 Wh/cm3。3、“超高性能电池超高性能电池”第三类电池是1970年开始生产的,也称“高氯化锌型纸板电池”。以电解MnO2为正极活性物质，电池隔膜用浆层纸，电解液改为ZnCl2为主体加少量NH4Cl的水溶液。该类电池在放电性能和防漏性能方面有很大的改进和提高，放电时间比“高性能电池”大约又提高了一倍，而且可以大电流放电，R20型电池的比能量达0.15 Wh/cm3 。也叫做ZnCl2型电池，电解液以ZnCl2为主，少量的

3、NH4Cl。Zn|ZnCl2(NH4Cl)|MnO24、 碱性锌锰电池碱性锌锰电池自自1965年开始生产至今年开始生产至今。正极是电解正极是电解MnO2粉，负极是汞齐化锌粉，负极是汞齐化锌粉，电解液是粉，电解液是KOH水溶液水溶液。电池反应机理和电池结构与上述三类电池反应机理和电池结构与上述三类电池不同电池不同。其电性能优于前三类电池，放电时间大约是同类糊式其电性能优于前三类电池，放电时间大约是同类糊式电池的电池的57倍，其倍，其R20电池的比能量达电池的比能量达0.21 Wh/cm3 ，且可制成可，且可制成可充式电池（二次电池）。充式电池（二次电池）。Zn|KOH|MnO2发展方向：可充碱性

4、锌锰电池好负极的低汞、无汞化。发展方向：可充碱性锌锰电池好负极的低汞、无汞化。电池型号电池型号标称电压标称电压/V 尺寸尺寸/mmR20（D、一号） 1.534.2*61.5R14（C、二号）1.526.2*50R6（AA、五号） 1.514.5*50.5R03（AAA、七号）1.510.5*44.56F22（九伏电池）9(H)48.5*(L)26.5*(W)17.5R表示圆筒形电池，F表示扁形电池，S表示方形或矩形电池。R20，20为序号，对应相应的电池规格6F22表示6个扁形电池F22的串联R6-4表示4个R6电池并联LR6表示碱性锌锰电池序号后加C、P、S表示电池特征。 C-高容量，P-

5、高功率。S-普通型3.2 二氧化锰电极二氧化锰电极 二氧化锰：二氧化锰：MnO2为正极活性物质，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，即天然锰粉(天然软锰矿)、电解锰粉、活化锰粉和化学锰粉。电解二氧化锰由电解硫酸锰溶液制得，二价锰离子在阳极上氧化生成二氧化锰：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。锌锰电池工作时，电池的工作电压降主要来源于正极电极电锌锰电池工作时，电池的工作电压降主要来源于正极电极电势的变化势的变化图图2-1. 锌锰电池锌锰电池放电电压及

6、电极电位随时间的变化曲线放电电压及电极电位随时间的变化曲线电池在放电的初期，电压的变化较大，这主要是由正极所电池在放电的初期，电压的变化较大，这主要是由正极所决定的。因为二氧化锰电极的电位在开始放电的一瞬间，变化决定的。因为二氧化锰电极的电位在开始放电的一瞬间，变化很快，稍后才是较为平稳的下降，这是由于二氧化锰中加入了很快，稍后才是较为平稳的下降，这是由于二氧化锰中加入了乙炔黑、石墨、氯化铵等混合物后，致使电极的导电性增加，乙炔黑、石墨、氯化铵等混合物后，致使电极的导电性增加，但是电极反应也变得更为复杂。但是电极反应也变得更为复杂。 MnO2电极的电化学行为：电极的电化学行为：MnO2 +4H

7、+ +2eMn2+ +2H2O二氧化锰阴极还原过程二氧化锰阴极还原过程- 质子质子-电子机理电子机理（2-1）通过对产物的分析，表明通过对产物的分析，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）式是主要反应，一般将二氧化）式是主要反应，一般将二氧化锰电极反应写成（锰电极反应写成（2-2）式。）式。 此过程为二氧化锰阴极还原过程的此过程为二氧化锰阴极还原过程的初级过程。不论在酸性、碱性还是中性介质中，放电的初级过程初级过程。不论在酸性、碱性还是中性介质中，放电的初级过程都是相同的。都是相同的。 MnO2HeMnOOH（2-2）MnO2/溶

8、液界面上进行溶液界面上进行初级初级过程示意图过程示意图Mn3+OH-当二氧化锰电极放电时，溶液中的当二氧化锰电极放电时，溶液中的H+便向二氧化锰晶格中转移，便向二氧化锰晶格中转移，与与O2离子结合生成离子结合生成OH。与此同时二氧化锰接受外来的电子，即。与此同时二氧化锰接受外来的电子，即Mn4+还原成还原成Mn3+（MnOOH)。MnO2阴极还原的初级过程阴极还原的初级过程( MnOOH的生成的生成)：MnO2HeMnOOHMnO2阴极还原的控制步骤：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，次级过程为控制步骤，即水锰石的转移是控制步骤，MnO2阴阴极极化主要是由于极极

9、化主要是由于MnOOH转移的缓慢所造成的。转移的缓慢所造成的。由于由于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。这是导致化，正极电位下降。这是导致锌锰电池工作电压下降的主要原因锌锰电池工作电压下降的主要原因。MnO2阴极还原的次级过程（阴极还原的次级过程（MnOOH的转移）：的转移）：（1） 歧化反应：歧化反应： 2MnOOH2HMnO2Mn22H2O（2） 固相质子扩散：固相质子扩散：由于固相由于固相MnO2中中质子质子浓度梯度而造成的浓度梯度而造成的特殊的浓度极化，叫做特殊的浓度极化，叫做“固相浓差极化固相浓差

10、极化”。3.3 锌负极锌负极 锌皮锌皮:锌是电池的负极材料，在圆筒形电池中，还兼作电池的容器和负极的集电体。在锌皮中含有少量的镉(0.20.3)能提高其强度，含有少量的铅(0.30.5)则能改善其延展性。铅和镉均能提高锌电极上的析氢过电位，抑制锌电极在电解质中的自放电反应。锌皮中的其它杂质，如镍、铁和铜等能显著地促进锌负极的自放电，使电池内部不断产生氢气，故这些杂质的含量必须严格控制。3.3.1 锌电极的阳极过程锌电极的阳极过程：Zn2e Zn2在中性介质中：在中性介质中：NH4ClZnCl21.以NH4Cl为主：Zn22NH4ClZn(NH3)2Cl22H2.以ZnCl2为主：4 Zn29

11、H2O ZnCl2ZnCl24 ZnO5 H2O 8H在碱性介质中：在碱性介质中：KOH溶液Zn22OHZn(OH)42- ZnOH2O Zn(OH)42- 2KOHK2ZnO22 H2O 或 ZnO2 KOH K2ZnO2 H2O锌负极的极化锌负极的极化：与正极MnO2相比，锌负极的极化要小得多。正常放电情况下电化学极化是较小的，主要是浓差极化。在放电后期或低温下放电，电极的表面状态发生了变化，这时电化学极化就不能忽视了。3.3.3 锌负极的自放电锌负极的自放电 锌电极产生自放电的原因锌电极产生自放电的原因1. 氢离子的阴极还原所引起的锌的自放电（主因）2. 氧的阴极还原所引起的锌电极的自放

12、电3. 电解液中的杂质所引起的锌电极的自放电 影响锌电极自放电的因素影响锌电极自放电的因素1. 锌的纯度及表面均匀性的影响2. 溶液pH值的影响3. 电液中NH4Cl、ZnCl2浓度的影响4. 温度的影响 降低锌负极自放电的措施降低锌负极自放电的措施1. 加添加剂在金属锌中加入添加剂在电解液中加入缓蚀剂2. 保证原材料的质量达到要求3. 对电解液进行净化4. 贮存电池的温度低于255. 电池要严格密封从晶型结构来讲，从晶型结构来讲，MnO2的性能最好，极化小的性能最好，极化小，放出的容量大，放出的容量大。表表2-1 MnO2不同晶型性质比较不同晶型性质比较浆层纸复合膜EMD3.5 锌锰电池的电

13、池反应和电性能锌锰电池的电池反应和电性能 中性介质中的锌锰电池的电池反应中性介质中的锌锰电池的电池反应以以NH4Cl为主的锌锰电池（氯化铵型电池）为主的锌锰电池（氯化铵型电池）（）（） Zn NH4Cl MnO 2 ()负极反应： Zn2NH4Cl2e Zn(NH3)2Cl22H正极反应： MnO2+H+e MnOOH电池反应： Zn2NH4Cl2MnO2Zn(NH3)2Cl22 MnOOH电池的反应较为复杂，产物也十分复杂，但反应的主要产物是Zn(NH3)2Cl2 。以以ZnCl2为主的锌锰电池（氯化锌型电池）为主的锌锰电池（氯化锌型电池）（）（） Zn ZnCl2 MnO 2 ()负极：

14、4Zn ZnCl29H2O8eZnCl24 ZnO5H2O8 H正极： 8MnO28H+8e 8MnOOH电池反应：4Zn9H2OZnCl28MnO28 MnOOHZnCl24 ZnO5 H2O 两种类型电池的比较两种类型电池的比较：铵型电池：铵型电池：Zn2NH4Cl2MnO2Zn（NH3）2Cl22 MnOOH锌型电池：锌型电池：4Zn9H2OZnCl28MnO2 8MnOOHZnCl24 ZnO5 H2OZn(H2O)2+ZnCl42-293323404.65.41543氯化锌型氯化锌型氯化铵型氯化铵型Zn2离子状态离子状态水蒸气压水蒸气压PapH值值电液类型电液类型 电导率电导率Sm-

15、1差异差异反应式反应式蒸气压蒸气压产物不同产物不同锌离子的存在形式锌离子的存在形式pH值值电液导电能力电液导电能力结论结论氯化铵型氯化铵型无水生成和消耗无水生成和消耗低低Zn（NH3）2Cl2，致密而坚硬的沉淀致密而坚硬的沉淀 负离子负离子大大好好小电流间放小电流间放电电氯化锌型氯化锌型消耗大量的水消耗大量的水高高ZnCl24 ZnO5 H2O正离子正离子小小不好不好大电流连放、防漏性能好大电流连放、防漏性能好 碱性介质中的锌锰电池（碱锰电池）的电碱性介质中的锌锰电池（碱锰电池）的电池反应池反应（）（） Zn KOH MnO 2 ()负极反应：Zn 2OH 2e Zn(OH)2 ZnO H2O

16、正极反应：2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH电池反应：Zn2MnO22H2O 2MnOOH Zn(OH)2或Zn2MnO2H2O 2MnOOH ZnO Zn-MnO2电池的电性能电池的电性能开路电压开路电压不同情况下，不同情况下，Zn-MnO2电池的开路电压在电池的开路电压在1.51.8V左右。左右。负极负极Zn的稳定电位大约在的稳定电位大约在0.8V左右。左右。正极稳定电位一般在正极稳定电位一般在0.71.0V之间。之间。 工作电压工作电压1.1. 极化主要是来自于正极极化主要是来自于正极2.2. 电压的恢复特性电压的恢复特性放电时工作电压下降，而断电后电池的电压又逐渐缓慢回升

17、; 恢复特性的原因是由于二氧化锰电极表面的水锰石的转移所引起的.3.3. 锌锰电池适合小电流间歇放电锌锰电池适合小电流间歇放电 储存性能储存性能自放电，（自放电，（气胀，冒浆，绿铜帽)欧姆内阻欧姆内阻合计0.22100炭棒0.0940.9电芯0.0836.4电解液层0.0522.8锌电极微微项目电阻占总电阻表表2-2 中性锌锰电池各部分的欧姆电阻中性锌锰电池各部分的欧姆电阻 容量及其影响因素容量及其影响因素1. 放电制度对容量的影响-一般采用恒阻放电方式2. 锰粉的性质对容量的影响3. 电解液的浓度和纯度4. 制造工艺的影响 碱锰电池性能：碱锰电池性能：1、碱锰电池的开路电压约为碱锰电池的开路

18、电压约为1.55V，工作电压约为，工作电压约为1.25V。2、电池内阻小，在快速放电时能提供足够的容量，而且电池内阻小，在快速放电时能提供足够的容量，而且在低温在低温(-20)下，其放电容量相当于干电池室温下的数量。下，其放电容量相当于干电池室温下的数量。3、放电曲线相当平坦，放电到终止电压放电曲线相当平坦，放电到终止电压(0.9V)时，放电量时，放电量明显高于其他锌锰电池。明显高于其他锌锰电池。3.6 锌锰电池制作工艺锌锰电池制作工艺 3.6.1 糊式糊式锌锰电池锌锰电池结构结构以锌筒为负极，天然MnO2和活性炭粉混合物作正极，用NH4Cl（20%） ，ZnCl2（10%）水溶液作电解液，加

19、淀 粉糊使电解液凝固而不流动-第一代锌锰干电池。隔离层采用浆糊层，所以称为糊式电池。属于氯化铵型电池。特点特点A.只适合小电流间放B.成本低 锌锰干电池的生产工艺流程锌锰干电池的生产工艺流程其工序较多，但大致可归结成以下几个部分：其工序较多，但大致可归结成以下几个部分：电芯制备糊化品制备封口单体电池制备质检电解质的制备炭棒制备 干电池常见问题、原因及措施干电池常见问题、原因及措施一、一、 锌皮腐蚀和电池的气胀锌皮腐蚀和电池的气胀 引起腐蚀的原因：引起腐蚀的原因：1、局部电池反应引起。、局部电池反应引起。Zn - 2e Zn2+2H+ + 2e H2 2、电池封口不严，空气中的氧气进入电池引起。

20、、电池封口不严，空气中的氧气进入电池引起。Zn - 2e Zn2+ O2 + 2H+ + 2e H2O3、锌皮在机械加工过程中，也可能引起结构不均一，导、锌皮在机械加工过程中，也可能引起结构不均一，导致形成局部电池，发生腐蚀。致形成局部电池，发生腐蚀。 措施：措施： 1、采用高纯度的锌皮、采用高纯度的锌皮(指含铁、铜、镍等有害杂质极指含铁、铜、镍等有害杂质极 少少)，并进行汞齐化，以提高其析氢过电位，抑制腐蚀反应的进行。并进行汞齐化，以提高其析氢过电位，抑制腐蚀反应的进行。2、配制电解液时，必须将其中的重金属杂质，特别是铁、配制电解液时，必须将其中的重金属杂质，特别是铁、铜、镍等尽可能地除掉，

21、电解液的酸度也应该严格控制。并铜、镍等尽可能地除掉，电解液的酸度也应该严格控制。并且，最好在电糊中加入锌的缓蚀剂，目前生产上是加且，最好在电糊中加入锌的缓蚀剂，目前生产上是加TX-10缓缓蚀剂。蚀剂。3、封口严密，防止空气进入。、封口严密，防止空气进入。 为了防止电池气胀，还得采取适当的排气措施：例如为了防止电池气胀，还得采取适当的排气措施：例如 “透透气炭棒气炭棒”。二、锌锰干电池的铜帽腐蚀问题二、锌锰干电池的铜帽腐蚀问题锌锰干电池的铜帽腐蚀问题，俗称锌锰干电池的铜帽腐蚀问题，俗称“绿铜帽绿铜帽”。不论在电。不论在电池的贮存或使用过程中均可能出现。铜帽腐蚀引起输出接触不池的贮存或使用过程中均

22、可能出现。铜帽腐蚀引起输出接触不良，有时甚至烂断引线，使仪器无法工作。良，有时甚至烂断引线，使仪器无法工作。 原因：原因：1、铜帽和炭棒之间存在着电解质氯化铵、氯化锌等，形、铜帽和炭棒之间存在着电解质氯化铵、氯化锌等，形成了一个腐蚀电池。成了一个腐蚀电池。黄铜黄铜 | ZnCl2、NH4C1 | 空气中的空气中的O2(炭棒炭棒)阳极：阳极： Cu + C1- CuCl + e阴极：阴极： O2 + 2H2O + 4e 4OH- (中性或碱性介质中中性或碱性介质中)或或O2 + 4H+ + 4e 2H2O (在酸性介质中在酸性介质中)CuCl在空气中不稳定，易被氧化：在空气中不稳定，易被氧化：2

23、CuCl + O2 + H2O Cu(OH)2CuCl2 （绿色）（绿色）2、如果在炭棒头上沾有正极电芯粉，它和铜帽相接触，、如果在炭棒头上沾有正极电芯粉，它和铜帽相接触， 就形成另一种腐蚀电池：就形成另一种腐蚀电池：黄铜黄铜| NH4C1、ZnCl2 | MnO2(C)这一腐蚀电池的阳极反应与上述的相同，阴极反应为二氧这一腐蚀电池的阳极反应与上述的相同，阴极反应为二氧化锰的还原。化锰的还原。3、铜帽与含有、铜帽与含有CO2的潮湿空气相接触，则可能生成碱式的潮湿空气相接触，则可能生成碱式碳酸铜碳酸铜(Cu(OH)2CO3)，这一反应也是属于电化学性质的，所组成，这一反应也是属于电化学性质的，所

24、组成的腐蚀微电池及其反应可表示如下：的腐蚀微电池及其反应可表示如下：黄黄Cu| H2CO3 | O2(C)阳极：阳极： Cu Cu2+ + 2e阴极：阴极： O2 + 2H+ + 2e H2O铜帽腐蚀产生了铜帽腐蚀产生了 Cu2+ 离子，同时又发生了氧的还离子，同时又发生了氧的还原，使得铜帽上的薄液膜层的原，使得铜帽上的薄液膜层的pH值增大，在值增大，在CO32-离子存在的离子存在的情况下，发生下列的反应生成碱式碳酸铜：情况下，发生下列的反应生成碱式碳酸铜：2Cu2+ + CO32- + 2OH- Cu(OH)2CO34、由于封口沥青没有与炭棒紧密粘合，内部的电解液会、由于封口沥青没有与炭棒紧

25、密粘合，内部的电解液会逐步地沿缝隙处爬上来达到铜帽上形成前面所说的腐蚀电池而逐步地沿缝隙处爬上来达到铜帽上形成前面所说的腐蚀电池而使它发绿。因此，在生产上，在灌好沥青封口剂后，还要用煤使它发绿。因此，在生产上，在灌好沥青封口剂后，还要用煤气火焰喷烧过，以保证封口严密。气火焰喷烧过，以保证封口严密。5、由于透气炭棒处理的不合要求，电解液仍能沿着炭棒、由于透气炭棒处理的不合要求，电解液仍能沿着炭棒内的毛细孔渗透到炭棒上，形成腐蚀电池，引起铜帽发绿。内的毛细孔渗透到炭棒上，形成腐蚀电池，引起铜帽发绿。措施：措施：1、保证炭棒头清洁；、保证炭棒头清洁；2、封口严密；、封口严密；3、合格的炭棒。、合格的

26、炭棒。三、三、 出水冒浆问题出水冒浆问题 原因：原因：1、电池在贮存期内因锌筒烂穿或封口层破裂，电液、电、电池在贮存期内因锌筒烂穿或封口层破裂，电液、电糊向外渗出。糊向外渗出。2、常在电池用大电流连续放电时发生的。、常在电池用大电流连续放电时发生的。 措施：措施：1、电芯中的乙炔黑具有良好的吸水性，其含量适当提高、电芯中的乙炔黑具有良好的吸水性，其含量适当提高后，也有利于减轻电池的出水冒浆。后，也有利于减轻电池的出水冒浆。2、调粉液采用较高浓度的氯化锌溶液。、调粉液采用较高浓度的氯化锌溶液。放电时电糊层两边的锌离子浓度差减小了，使电芯中的水放电时电糊层两边的锌离子浓度差减小了，使电芯中的水分子

27、向外的渗透作用减弱，同时，放电后，虽然电芯的分子向外的渗透作用减弱，同时，放电后，虽然电芯的pH值值升高了，但不会形成氨气，不产生内压。升高了，但不会形成氨气，不产生内压。3、提高锌皮的厚度，保证放电完后不发生锌皮穿孔。、提高锌皮的厚度，保证放电完后不发生锌皮穿孔。4、采取措施加固外包装，保证封口严密。、采取措施加固外包装，保证封口严密。 特点：特点：1、将涂有浆糊的纸、将涂有浆糊的纸(或称浆层纸或称浆层纸)代替浆糊层，浆层纸薄代替浆糊层，浆层纸薄（约为（约为0.100.20mm），使隔离层厚度减小，正极活性物质的），使隔离层厚度减小，正极活性物质的量增加。因此与糊式电池相比，具有量增加。因此

28、与糊式电池相比，具有较大的容量较大的容量。2、因隔离层减薄，极间距缩小，电池内阻降低，有利于、因隔离层减薄，极间距缩小，电池内阻降低，有利于提提高放电电流高放电电流，延长电池的使用时间。，延长电池的使用时间。3、隔离层含电液量比糊式电池低，为了保证反应的进行，必须、隔离层含电液量比糊式电池低，为了保证反应的进行，必须提高电芯的含水量，乙炔黑具有较好的吸水性，可通过增大乙炔提高电芯的含水量，乙炔黑具有较好的吸水性，可通过增大乙炔黑的含量来增大电池的含水量黑的含量来增大电池的含水量。乙炔黑用量的增加乙炔黑用量的增加，还可以提高还可以提高电池的孔隙率，从而提高二氧化锰的利用率。电池的孔隙率，从而提高

29、二氧化锰的利用率。 3.6.2 纸板电池纸板电池4、生产工序少，不需要大量使用面粉、淀粉，节省粮食。、生产工序少，不需要大量使用面粉、淀粉，节省粮食。组成：组成：1、电解液：、电解液：ZnCl2，NH4Cl。此外，还添加缓蚀剂，以抑制锌的此外，还添加缓蚀剂，以抑制锌的腐蚀。以往用面粉或淀粉作糊层或浆层纸的浆料，现已使用改腐蚀。以往用面粉或淀粉作糊层或浆层纸的浆料，现已使用改性淀粉，提高放电性能。性淀粉，提高放电性能。2、负极：锌含有少量铅、负极：锌含有少量铅(0.3%0.5%)和镉和镉(0.2%0.3%)，前者改，前者改善其延展性，后者可提高其强度，并可提高锌电极上的氢过电善其延展性，后者可提

30、高其强度，并可提高锌电极上的氢过电位。为减少锌的腐蚀，常使锌表面汞齐化，并严格控制镍、铁、位。为减少锌的腐蚀，常使锌表面汞齐化，并严格控制镍、铁、铜等杂质的含量。铜等杂质的含量。3、正极集流体：炭棒，由石墨和沥青（酚醛树酯）制成。、正极集流体：炭棒，由石墨和沥青（酚醛树酯）制成。为防止炭棒孔隙率过大，要把炭棒在真空中浸蜡。炭棒的电为防止炭棒孔隙率过大，要把炭棒在真空中浸蜡。炭棒的电阻一般在阻一般在35m之间。之间。4、密封剂：目前所用密封剂主要是沥青，加入少量石蜡、密封剂：目前所用密封剂主要是沥青，加入少量石蜡与树脂，也有塑料封口的。必须保证与树脂，也有塑料封口的。必须保证6070下保持不变形

31、，下保持不变形，而且有良好的气密性。而且有良好的气密性。5、外壳：纸壳、金属壳、塑料壳三种，但只有生产廉价电、外壳：纸壳、金属壳、塑料壳三种，但只有生产廉价电池才用纸壳。池才用纸壳。6、结构形式：常用的锌锰干电池有圆筒式和迭层式两种。、结构形式：常用的锌锰干电池有圆筒式和迭层式两种。纸板电池的制造工艺流程：纸板电池的制造工艺流程： 工艺要求：工艺要求：1、电芯中加入电解锰，对于、电芯中加入电解锰，对于ZnCl2型电池，由于不需要型电池，由于不需要NH4Cl补液，正极中补液，正极中MnO2的充填量增加的充填量增加。2、电芯入锌筒后插入炭棒，增加了正极粉量。、电芯入锌筒后插入炭棒，增加了正极粉量。

32、3、要求电芯含水量高，因为装配时浆层纸是干的、要求电芯含水量高，因为装配时浆层纸是干的。ZnCl2型电池电芯中含水量为型电池电芯中含水量为28-32%， NH4Cl型电池为型电池为18-27%。4、采用不透气炭棒，防止水分散失和氧气进入。、采用不透气炭棒，防止水分散失和氧气进入。5、严格密封，提高防漏性能。、严格密封，提高防漏性能。低压低压电缆纸电缆纸(K8)、双层双层复合纸、单层复合纸复合纸、单层复合纸造纸的原则：（造纸的原则：（1）纸质要致密、纯）纸质要致密、纯净净 （2）吸水性强（）吸水性强（3）抗拉力大）抗拉力大作用：吸液保液作用：吸液保液 目前常用的是电缆纸。目前常用的是电缆纸。缺点

33、：吸水性差。缺点：吸水性差。措施：涂上一层高分子材料，如聚乙烯醇（措施：涂上一层高分子材料，如聚乙烯醇（P.V.A)、羧、羧甲基纤维素甲基纤维素(C.M.C)、甲基纤维素（、甲基纤维素（M.C)、海藻胶等。、海藻胶等。 浆层纸：基纸、浆料浆层纸：基纸、浆料改性淀粉、合成糊料改性淀粉、合成糊料糊料、缓蚀剂、添加剂糊料、缓蚀剂、添加剂海藻胶粉甲醛乳成胶糊乳成CMC糊配成海胶糊喷制海胶纸电缆纸电解液干燥浸电解液裁纸海胶纸水.C.M.C 海藻胶纸板的制作：海藻胶纸板的制作：水采用纸板取代浆糊的主要优点是节约了粮食，一个日采用纸板取代浆糊的主要优点是节约了粮食，一个日产产20万只万只R20的干电池厂，消

34、耗粮食约的干电池厂，消耗粮食约400Kg，一年就要上，一年就要上百吨。百吨。67 叠层电池组成：叠层电池组成：1、正极：扁平形，含水量比圆筒、正极：扁平形，含水量比圆筒形电池低以增加强度。形电池低以增加强度。2、负极：锌片。、负极：锌片。3、浆层纸：要求涂覆均匀。、浆层纸：要求涂覆均匀。4、塑料套管、塑料套管5、无孔导电膜：对电子导电，离、无孔导电膜：对电子导电，离子绝缘，导电性好，有一定的子绝缘，导电性好，有一定的强度和韧度，与锌片有较好的强度和韧度，与锌片有较好的附着能力，化学稳定性高，厚度附着能力，化学稳定性高，厚度 均匀。均匀。3.6.3 碱性锌锰电池制作工艺碱性锌锰电池制作工艺特点特

35、点 放电性能好：放电性能好：容量高，可大电流连放，放电曲线平稳容量高，可大电流连放，放电曲线平稳1. 正极全部采用电解锰；正极全部采用电解锰；2. 负极为多孔锌电极；负极为多孔锌电极；3. 电解液电解液KOH溶液的导电能力好；溶液的导电能力好；4. 反应产物疏松且部分可溶反应产物疏松且部分可溶 。 低温性能好：低温性能好：可以在可以在4040的温度下工作的温度下工作1. KOH水溶液的冰点低；水溶液的冰点低；2. 两极的极化较小；两极的极化较小；3. 负极多孔锌电极，防止了锌电极的钝化。负极多孔锌电极，防止了锌电极的钝化。 目前需注意的问题：目前需注意的问题：防爬碱；防爬碱；需要强有力的防止自

36、放电的措施，来取代汞。需要强有力的防止自放电的措施，来取代汞。 电池结构电池结构A：负极集流体：负极集流体B：锌膏：锌膏C：隔膜：隔膜D：炭包：炭包E：炭素壳（正极集流体）：炭素壳（正极集流体）F：塑料套管：塑料套管G：钢壳：钢壳 工艺流程：工艺流程：2、正极炭包：用电解锰、石墨按一定配比，并加入、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，压成溶液（蒸馏水）混合，压成筒状环式炭包筒状环式炭包。4、负极：采用含汞量为、负极：采用含汞量为4%的汞齐锌粉，添加的汞齐锌粉，添加1-2%纤维粉，纤维粉，7-10%的淀粉混匀。的淀粉混匀。装配时先把环行炭包装入炭素壳中，适当压实，

37、使二者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，最后插入铜钉做负极集流体。和好的锌粉装入隔膜筒内，最后插入铜钉做负极集流体。3、隔膜：采用耐碱性和吸水良好的纸为基体，再涂布浆层。、隔膜：采用耐碱性和吸水良好的纸为基体，再涂布浆层。1、炭素壳：用石墨做原料，添加石蜡等粘合剂和防水、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。剂，压成型，作为电池的正极集流体。思考总结思考总结：1. 归纳锌锰电池的电池材料主要为哪些？2. 纸板电池与

38、糊式电池性能比较；锌型与铵型纸板电池特点对比3. 纸板电池与碱性锌锰电池的制作工艺流程及其工艺特点拓展：拓展：调研目前的锌锰电池的种类及其特点，使用的领域下载阅读有关锌锰电池性能改进的文章寻找锌锰电池的制作工艺视频，或寻找渠道实际参观。了解锌锰电池回收利用方法与情况2、“高性能电池高性能电池”这种电池从1960年开始生产，它与第一类电池的区别主要是正极活性物质用了电解二氧化锰（含量9193），放电时间是第一类电池的1.52.0倍，R20型电池的比能量达0.12 Wh/cm3。3、“超高性能电池超高性能电池”第三类电池是1970年开始生产的,也称“高氯化锌型纸板电池”。以电解MnO2为正极活性物质，电池隔膜用浆层纸，电解液改为ZnCl2为主体加少量NH4Cl的水溶液。该类电池在放电性能和防漏性能方面有很大的改进和提高，放电时