锌空气电池简介

锌空气电池简介

10应用化学一班喻剑

10141310331主要内容锌空气电池的概述和历史锌空气电池的优缺点基本工作原理锌空气电池分类锌空气电池的材料锌空气电池的应用2锌空气电池锌空气电池（zincairbattery），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。简称锌空电池又称锌氧电池。3锌空气电池4历史1、1878年法国的L.梅谢在锌锰电池中用含铂的多孔性炭电极代替二氧化锰炭包，开发了锌空气干电池的技术。2、1917年法国人C.费里用活性炭代替铂，以吸收氧，达到了锌空气电池的实用化。3、1932年G.W.海泽与E.A.舒梅赫尔又发表了采用碱性电解液的锌空气电池。4、60年代由于对宇航用常温燃料电池的氧电极的研究得到了很大的成功，大功率锌空气电池的开发才达到了实际应用阶段。5、70年代中期又发展了微型纽扣式锌空气电池。锌空气电池由于利用大气中的氧作为正极活性物质，具有很高的社会和经济效益。5锌空气的优点:1）锌空气电池具有比能量高的特点，其比能量大可达到340Wh/kg。2）生产成本低、价格低廉。3）放电性能稳定等优点是一种具有巨大市场前景的化学电源4）在常温常压下即可操作、安全性佳、环境冲击性低等特性，相当适合作为可携带式能源产品且产物只有水气和氧化锌，這些物质经处理后皆可再使用，所以具有良好的环保性6锌空气的缺点电池类型电池密封问题。空气电极中的催化剂有待改进。7锌空气电池的分类①中性锌空气电池:结构与锌锰圆筒形电池的类同，也采用氯化铵与氯化锌为电解质，只是在炭包中以活性炭代替了二氧化锰，并在盖上或周围留有通气孔，在使用时打开。②纽扣式锌空气电池：结构与锌银扣式电池基本相同，但在正极外壳上留有小孔，使用时可打开。③低功率大荷电量的锌空气湿电池：将烧结或粘接式活性炭电极和板状锌电极组合成电极组浸入盛有氢氧化钠溶液的容器中④高功率锌空气电池：一般是将薄片状粘结式活性炭电极装在电池外壁上，将锌粉电极装在电池中间，两者之间用吸液的隔膜隔离，上口装有注液塞。使用时注入氢氧化钾溶液。这种电池便于携带。低功率锌空气湿电池和高功率锌空气电池属于临时激活型，活性炭电极能反复使用，因而电池在耗尽电荷量以后，只要更换锌电极和碱液，就可重复使用。8新空气电池的构成阴极——是起催化作用的碳从空气中吸收氧。阳极——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9锌空气电池工作原理锌作为负极被氧化，产生的电子通过外电路到达正极，而氧气在正极极得到电子与水形成OH-扩散至负极从而形成回路。它们阳极和阴极反应如下：阳极反应：Zn+2OH–→ZnO+H2O+2e–阴极反应：O2+2H2O+4e–→4OH–10锌空气电池的材料正极（空气电极）

锌空气电池的正极是一种气体扩散电极，一种透气不透液、具有良好导电性和催化活性的薄膜。空气电极的制作方法主要有：冲压法、辊压法、丝网印刷法和喷射法等。常见的空气电极薄膜一般由防水透气膜、集流网和催化膜三层压制而成。防水透气膜主要是按照一定比例把导电材料（碳黑或乙炔黑或它们的混合物）和造孔剂（硫酸钠、草酸铵、碳酸氢铵等）用分散剂乙醇混合均匀，再加入粘结剂（聚四氟乙烯）不断搅拌使之分散均匀，经凝聚后辊压而成；集流网可以是镍丝编织网、镍泊冲拉网、铜材编织网、铜材冲拉网或镀银铜网等；而催化膜主要是将催化剂（二氧化锰）、活性炭和硫酸钠用乙醇混合均匀后加入聚四氟乙烯乳液（加有少量亲水性纤维素）不断搅拌，待之分散均匀，经凝聚后辊压而成。常见的空气电极一般为集流网嵌入型，即按照防水透气膜、集流网和催化膜的顺序压制成型。正极活性物质是来源于空气中的氧气。来自空气的氧气首先溶解在电解液中，然后扩散吸附到空气电极的催化膜上，在催化剂的催化作用下在“气、液、固”三相界面发生还原反应生成OH－。生成的OH－再扩散到锌负极与锌发生反应。11锌空气电池的材料1.2负极（锌电极）负极活性物质是金属锌或者锌合金（比如Zn与Ga、In、Pb、Bi、Sn等一种或多种元素的合金）的粉末或小颗粒。锌电极的制备方法主要有压成法、涂膏法、烧结法、电沉积法和化成法等。现在一般把锌粉或锌合金粉与适量凝胶剂（交联的羧甲基纤维素、交联的聚丙烯酸、聚丙烯酸的钾盐和钠盐等）混合均匀后，加入25％～35%带氧化锌的氢氧化钾电解液以及其它一些添加剂等调制成锌膏，然后把锌膏和阳极电流集流体粘结成负极。12锌空气电池的使用锌空电池保存的关键在封条，除非电池准备立刻使用，否则不能取下电池阴极封条。模拟试验表明，在室温条件下，存放一年后电量下降到95％，存放两年后电量下降到90％，存放四年后电量仍有85％。撕下封条后，电池被激活并开始工作，在室温环境并不接负载时，根据不同的电池大小规格，3到12周后电池电量下降50%，超过20周电量下降到0-10％。因此锌空电池适用于在很少几周内耗用完电池的场合。如果一旦锌空电池的封条被撕下，空气就进入内部激活电化学反应，此时即使再贴上封条，电化学反应也会继续下去直到电量耗尽。131、锌空气电池应用于助听器中2、用于从前使用水银电池的电影摄像机型电源。3、锌空电池主要用于航标灯，也可用作铁路信号、公路信号、地震测量仪、导航机、通信机、战时医疗手术照明等，可取代普通的中性和碱性干电池；

4、作备用电源代替笨重的铅酸蓄电池。如单体300安时圆柱型锌空电池，其重量仅为0.75Kg，而同样的铅蓄电池的重量则大于8Kg；

5、在没有工业电的地方如野外、山区、林区、海上用作电源；

6、作军用电源和电站调峰用。锌空电池除可用于步兵随身携带电源外，还可用作潜艇潜入水下的动力电源，代替目前所使用的铅蓄电池，以提高潜艇速

度。锌空气电池的应用·14应用前景

碱性锌空气电池容量大、比能量高、工作电压平稳，同时环保无污染、原材料易得、价格低廉，一直以来受到人们的高度关注，特别是近年来，再次引起了国内科研究机构和企业的关注。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