吸附

[拼音]:xinmeng dianchi

[英文]:zinc-manganese battery

以二氧化錳為正極,鋅為負極,氯化銨水溶液為主電解液的原電池。俗稱乾電池。在學術界中又稱為勒克朗謝電池。用麵粉、澱粉等使電解液成為凝膠,不流動,形成隔離層,或用棉、紙等加以分隔。鋅錳電池的開始電壓隨使用的MnO2的種類、電解液的組成和pH值等的不同而異,一般在1.55~1.75V,公稱電壓為1.5V。最適宜的使用溫度為15~30℃。在-20℃以下的低溫條件下,普通鋅錳電池不能工作。

鋅錳電池便於攜帶,使用方便,品種齊全,工藝穩定,原料豐富,價格低廉,因而長期保持化學電源產品的主要地位並能持續發展。但是它的比能量低,工作電壓穩定性差,尤其在大電流密度放電時更為明顯。

鋅錳電池用途十分廣泛,可作為電話機、訊號裝置、儀器儀表等所需的直流電源,以及照明、收音機、錄放音機、電動玩具、計算器、助聽器等日常用電器具的電源。

原理

鋅錳電池的電化學反應可簡單地表示為:

正極:

MnO2+H++e→MnOOH

負極:

Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2↓+2H++2e

總反應式:

Zn+2MnO2+2NH4Cl→2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2↓

由反應式可以看出,正極二氧化錳放電時發生還原反應,使溶液中的H+濃度減少,所以電解液的pH值增高,鹼性增大,使二氧化錳電極電位向負的方向移動。負極鋅放電時,發生氧化反應,鋅電極的濃差極化使鋅電極電位向正的方向移動。因此放電時,電池電壓下降。

電化學體系的表示式為:

分類

鋅錳電池有多種分類方法。

(1)按組合方式分:有單體電池、組合電池和複式電池 3類。單體電池按形狀又可分為圓筒形、方形和扁平形 3種。根據不同的使用要求,由若干只相同型號的單體電池通過串聯或並聯組合在一起的稱為組合電池。如層疊電池就是一種扁平形單體電池串聯組成的組合電池。由兩種不同型號的單體電池組合而成的,稱為複式電池。各國對於鋅錳電池型號的表示方法不盡相同, 其中使用比較普遍的是國際電工委員會第35技術委員會(IEC/TC35)所規定的表示方法。中國採用此法。其要點是:用字母“R”、“S”和“F”分別表示圓筒形、方形和扁平型單體電池;字母后面的阿拉伯數字表示電池的型號,每一型號代表了規定的外形尺寸;組合電池以字母前所置的數字表示串聯電池的個數,並聯電池的個數置於單體電池型號之後,並用短線分開。如:S4、6F22、3R20-4。複式電池的型號,一般用其所包含的組合電池來表示。

(2)按結構分:採用麵粉、澱粉和電解液形成的凝膠作為正負極間的隔離層的,稱為糊式電池;採用漿層紙為隔離層的稱為紙板電池;採用高分子薄膜材料為隔離層的稱為薄膜電池。

(3)按電解液的成分分:電解液以氯化銨為主體的稱為氯化銨型(或銨型)電池;以高濃度氯化鋅為主體的稱為氯化鋅型(或鋅型)電池。

(4)按電池的放電效能分:有普通品 (S)、高電荷量(C)和高功率(P)3種類型。分別置於電池型號的後面,以示區別。如R6P表示R6高功率電池。

原材料

有以下幾種。

(1)二氧化錳:俗稱錳粉。是正極的活性物質,直接參加電化學反應,是決定電池電荷量的主要材料。根據其製備方法可以分為天然二氧化錳、化學二氧化錳和電解二氧化錳。其中電解二氧化錳的電化學活性最高,化學二氧化錳次之。

(2)石墨:正極原料之一。有顯晶型(俗稱鱗片狀)和隱晶型(俗稱土狀)兩種。石墨不參加電化學反應,有良好的導電性,具有吸附性和粘著性。摻入電芯中可以提高電芯的導電性。它粘著在多孔錳粉的周圍吸收一定量的電液,使電芯保持一定的水分,可充分提高錳粉的利用率。

(3)乙炔黑:在正極中的作用與石墨相似。它的比重很小、顆粒較細,平均直徑為35~45毫微米,比表面為60~70m2/g,導電性僅次於石墨,分散性、吸水性遠優於石墨。

(4)鋅:負極活性物質,兼作電池的容器和負極引電體,是決定電池貯存效能的主要材料。在鋅片中含有少量的鎘和鉛。鎘能增強鋅的強度,鉛能改進鋅的延展加工效能。鎘與鉛均能提高氫在鋅電極上的過電位,減少鋅電極的自放電,減緩鋅片的腐蝕和氫氣的釋放。鋅片中若含有Cu、Fe、Ni等,將降低H2在鋅電極上析出的過電位,加速電池在貯存過程中的自放電,因此這些有害雜質必須嚴格控制。

(5)氯化銨:是鋅錳電池電解液的主要成分。其作用是:補充放電過程中由於正極反應減少的H+;在正極中也加入一定量的固體氯化銨,以補充放電時電解液中氯化銨的減少;增強電解液的導電性。

(6)氯化鋅:用於電解液中。主要作用有:減緩鋅片腐蝕,保持電解液中的水分,破壞澱粉的鏈狀結構,加快電解液的糊化速度,減少正極電芯在放電過程中pH值的提高。

(7)麵粉、澱粉:主要作用是使電解液糊化後成為不流動的隔離層,使它既有良好的離子導電性,又能固定電芯,便於攜帶使用;對鋅片有保護作用,可減緩鋅片的腐蝕。麵粉比澱粉粘性好,粘附力強,保持水分效能好,不易沉澱。所以在配製電解液時,澱粉、麵粉互相搭配使用。