03-锌锰电池
锌锰干电池
酸性锌锰干电池-结构
• 负极经汞齐化处理，使表面性质更为均匀， 以减少锌的腐蚀，提高电池的储藏性能
酸性锌锰干电池-电池反应
• • • • • • 正极： 2MnO2+2H2O+2e→2MnO(OH)+2OHˉ 负极： Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2H+2eˉ 总反应： 2MnO2+Zn+2NH4Cl→2MnO(OH)+Zn(NH 3)2Cl2
•
我国的锌锰碱性干电池中 汞含量达1%至5%，中性干 电池为0．025%，已严重超 标，全国每年用于生产干电 池的汞仅一次性污染含量每 年达100t汞之多。数字巨大， 污染惊人。
废旧电池要回收
• 防止环境污染。如果多 数产品在使用后被丢弃， 那么资源将丌断减少， 垃圾则相应增加。 • 废旧电池中的有色金属 是宝贵的自然资源，处 理100t废旧电池能获得 25t锌，5t锰，17t钢皮。 这样废旧电池回收以后， 使废旧电池的回收及处 理更能符合国家城市生 活垃圾处理原则，以及 污染防治技术政策。
锌锰干电池
•
化学电池分不可充电（一次 性电池）与可充电（二次性电池） 两种，锌锰干电池是一次性电池中 使用历史最长、产量最大、价格最 低的品种，使用最为普遍。
碱性电池反应
分类
• 锌锰干电池属于一次电池，使用一次后就被废弃， 区别于在充电后又能反复使用，使用周期较长的可 冲式电池。 • 锌锰干电池根据电解质酸碱性质可分为以下两类： • 1： 19世纪60年代法国的勒克兰谢（Leclanche） 发明的酸性锌锰干电池，又称为勒克兰谢电池戒炭 锌干电池 • 2：1882年研制成功，1912年开发，1949年投产问 世的碱性锌锰干电池
化学电池的种类
1.锌锰电池锌二氧化锰电池（简称锌锰电池）又称（勒兰社）电池，是法国科学家勒兰社于1868年发明的由锌（Zn）作负极，炭棒为正极，电解质溶液采用二氧化锰（MnO2），中性氯化铵（NH4Cl）、氯化锌（ZnCl2）的水溶液，面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池，由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态，故又称锌锰干电池。
按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种，板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。
干电池用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极，在石墨棒的周围由内向外依次是A：二氧化锰粉末（黑色）------用于吸收在正极上生成的氢气（以防止产生极化现象）；B：用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。
电极反应式为：负极（锌筒）：Zn +– 2e- === Zn2+正极（石墨）：2NH4+ +2e- === 2NH3 ↑+ H2↑H2O + 2MnO2+ 2e- === 2MnOOH+ 2OH-总反应：Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 === Zn(NH3)2Cl2↙+2MnOOH电压：大约为1.5V，不能充电再生。
2.碱性锌锰电池20世纪中期在锌锰电池基础上发展起来的，是锌锰电池的改进型。
电池使用氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）的水溶液做电解质液，采用了与锌锰电池相反的负极结构，负极在内为膏状胶体，用铜钉做集流体，正极在外，活性物质和导电材料压成环状与电池外壳连接，正、负极用专用隔膜隔开制成的电池。
3.铅酸蓄电池1859年法国普兰特发现，由正极板、负极板、电解液、隔板、容器（电池槽）等5个基本部分组成。
用二氧化铅作正极活性物质，铅作负极活性物质，硫酸作电解液，微孔橡胶、烧结式聚氯乙烯、玻璃纤维、聚丙烯等作隔板制成的电池。
铅蓄电池可放电也可以充电，一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳（防止酸液的泄漏）；设有多层电极板，其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开（以防止电极之间发生短路）；两极均浸入到硫酸溶液中。
6000LR03AAA02 7号电池规格书
产品规格书产品名称:无汞环保锌锰干电池产品规格: R03P SIZEAAA 1.5V 标准依据:GB8897.2-2005检测设备:智能放电系统监制:珠海环力电子科技有限公司制造:常州市江南电池有限公司[产品名称]名称:R03P无汞环保锌锰干电池规格:R03P 7#品牌:MIDI-MAX标准电压:1.5V[产品要求]外型尺寸:符合GB 8897.2-2005标准规定1 电池为无汞电池。
2 电池型号锌锰电池类别规格尺寸代码圆柱形3 电池结构3.1电池以与碳棒相连的金属帽(整体大盖帽)部分为正极端，以锌筒为负极端。
3.2 电池外用印有标志的各种材料等包装，外壳必须与正、负极端及电池内壳有良好的绝缘。
4技术要求4.1 电池外观要求按本规格检验时，电池极端应始终能形成并保持良好的电接触。
4.2 电池外观清洁、圆整、正极端居中；商标文字、标记完整，无皱纹；热缩管、标贴收缩均匀，部位适中，服帖；铜帽、假底光亮、无锈迹，清洁无污物。
4.3 电池在规定的贮存期内不应发生气胀和正、负极严重锈蚀，电池表面不得有见到的影响使用的电解质结晶物，严禁漏液。
4.4 开路电压标称电压为1.50V，开路电压最高为1.725V。
4.5 电性能4.5.1定义：开路电压：open-circuit voltage（简写OCV）无外电流通过时，电池正负两极端的电压。
闭路电压：closed-circuit voltage （简写CCV）电池在放电时正负两极端间的电压。
短路电流：short current （简写SC）电池正负极短接时输出的电流4.5.2 电池的电性能见表1表1 电池电气性能要求项目R03P初始期一年后OCV（V）≥1.65 ≥1.60CV（3.9Ω）（V）≥1.40 ≥1.30SC（A）≥2.5 ≥2.0备注：电池在生产后60天内为初始期，60天后为贮存期。
4.5.3 开路电压:电池在温度为20±2℃和相对湿度为45%~75%标准条件下放置24h以上测量结果≥1.65V国家标准 1.5V~1.725V4.5.4 放电容量:按以下方法测试:a.放电开始时,电池在标准条件下放置24h以上.b.放电时的温度和湿度应为标准条件;c.放电终止:当负荷电压首次低于规定终止电压时,放电终止.表2 电池放电性能要求注：1）放电15秒，停放45秒，每天24h;2)每小时的前4分放电，每天8小时。
第二讲 锌锰电池
（3）大电流连续放电其容量是酸性锌锰电池 的5倍左右；
（4）贮存寿命长。
碱性锌锰电池
表示。用于大电流放电和连续使用的用电器具，如放录机、BP机、 照相机、电动玩具等。根据电池中汞含量的高低，分为含汞电池、 低汞电池和无汞电池。 扣式电池采用电解二氧化锰与石墨混合压成片状正极，氢氧化 钾水溶液作电解液，锌粉压成片状作负极，正负极间用隔膜隔开。
锌离子的存在形式
pH值
电液导电能力
大，正极极化大
好
小电流间放
不好
大电流连放、防漏性能好
结论
中性锌锰电池：
一、将旧电池拆开，按物质初 类，并了解电池的构造。基本原理 中性锌锰电池结构 下：
)Zn NH4Cl ZnCl2 MnO2 , C(
铜帽 封蜡 锌筒 多孔纸 石墨电极
NH4Cl 和 MnO2
锌负极的自放电
○ 锌电极产生自放电的原因
氢离子的阴极还原所引起的锌的自放电
氧的阴极还原所引起的锌电极的自放电 电解液中的杂质所引起的锌电极的自放电
○ 引起锌电极自放电的主要原因是氢的阴极析出所引起
的锌的腐蚀，即析氢腐蚀
○ 影响锌电极自放电的因素
锌的纯度及表面均匀性的影响 溶液pH 值的影响 电液中NH4Cl、ZnCl2浓度对自放电的影响 温度的影响
水蒸气压/Pa 2933 2340
Zn2＋离子状态 [Zn(H2O)]2+ [ZnCl4]2—
两电池比较
差异 氯化铵型 氯化锌型
好，不容易漏液
反应式不同
蒸气压 产物不同
无水生成和消耗 消耗大量的水,防漏性能
低
Zn（NH3）2Cl2， 致密而坚硬的沉淀 ，小电流间放 负离子，负极极化大 高，密封要求高 ZnCl2· 4 ZnO· 5 H2 O， 水泥效应，大电流连放 正离子，负极极化小 小，正极极化小
碱性锌锰干电池原理
碱性锌锰干电池原理
碱性锌锰干电池是一种常见的干电池，其原理是基于电化学反应。
它由一个锌阳极和一个二氧化锰阴极组成，这两个电极之间通过电解质（一般为碱性溶液）隔离。
在工作过程中，锌阳极发生氧化反应，即锌原子失去两个电子转变为锌离子：
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
这些电子从锌电极经过外部电路流向阴极。
同时，阴极上的二氧化锰得到电子转变为MnOOH，然后进一步发生水的电离反应：
MnO2(s) + H2O(l) + e- → MnOOH(s) + OH-(aq)
这个反应中产生的氢氧根离子再结合锌离子生成氢氧化锌：Zn2+(aq) + 2OH-(aq) → Zn(OH)2(s)
整个反应过程如下：
Zn(s) + 2MnO2(s) + 2H2O(l) → Zn(OH)2(s) + 2MnOOH(s)
在这个电池中，产生的氢氧根离子会在电池中逐渐消耗，导致电池反应速率降低，从而限制了电池的使用寿命。
当电池用完时，锌阳极将被完全消耗，电池无法再产生电流。
总的来说，碱性锌锰干电池的原理是通过锌和二氧化锰之间的氧化还原反应，在电解质的作用下，将化学能转化为电能，从而产生电流。
锌锰电池
20% NH4Cl
玻璃瓶
4
碳棒 MnO2粉、碳 粉1:1
锌锰电池的发展
1870年，汞齐化锌阳极，电液中加入升汞(HgCl2)，锌 皮与它接触时可置换出汞，在锌表面生成锌汞齐。 目的：减小自放电
HgCl2 Hg2 2Cl
Hg2 Zn Zn2 Hg
Hg Zn Zn-Hg(锌汞齐) 无汞化：2005年以后，要求电池汞含量低于 1 μg/g扣式电池含汞量低于20 mg/g
销售收 入(亿元)
25
出口量 2.51亿只
出口额 （亿美元）
2.15
镍氢电池
10亿只
50
7.65亿只 7.42
锂离子电池 15亿只
150
10.8亿只 32.7
铅酸蓄电池 11500万KVAh 760
1.18亿只 12.1
锌锰电池
195亿只
95
161亿只 8.89
碱锰电池
90亿只
82
56.9亿只 4.98
16
MnO2 电极 反应 机理
17
质子-电子机理 Proton - electron mechanism • MnO2还原的一次过程(初级过程)
溶液中质子(H+)进入MnO2晶格，从外电路 得到电子的同时，MnO2还原为水锰石 (MnOOH)；
• MnO2还原的二次过程(次级过程)
18 MnOOH从电极表面上转移
值升高 。
21
实验证实？
2.2.1 MnO2阴极还原的初级过程
H+来源：
• 酸性：MnO2+H++e-→MnOOH • 碱性：MnO2+H2O+e-→MnOOH+OH• 当有NH4Cl存在时： • MnO2+NH4Cl+e-→MnOOH+NH3↑+Cl-
锌负极电池全解
电池的电极反应
负极 Zn 2NH4Cl 2e Zn(NH3 )2Cl2 2H
正极
2MnO2 2H 2e 2MnOOH
电极反应
Zn 2MnO2 2NH4Cl 2MnOOH Zn(NH3)2 Cl2
Zn NH4Cl,ZnO,ZnCl2(石膏) MnO2 (C)
1.1.2 纸板电池： 迭层电池的锌极为锌片，炭饼为正极，
在炭饼和锌片之间置有涂过凝胶电解质的浆 层纸隔膜。锌极的另一面紧贴有电子导电的 导电膜，用于电池串联。每个单体电池之间 的外面有绝缘套，并兼作电池的容器。
迭层电池的结构比较紧凑，体积小，重 量轻。但一般内阻大，仅能用于电压要求高， 电流要求小的场合。
正极： 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH
总反应: Zn+2MnO2 +H2O 2MnOOH ZnO
碱性锌锰干电池具有以下优点： 1）工作电压平稳 2）可大电流放电（大于中性2倍以上） 3）具有可逆性（可进行多次充放电） 4）比能量大
Zn-MnO2（浆糊） 22WH/Kg Zn-MnO2（碱性） 66WH/Kg
纸板电池用纸板涂胶代替浆糊做隔离层。电解质 有氯化铵型和氯化锌型。容量比糊式锌锰电池高。高 氯化锌纸板电池1970年开始生产，可大电流放电，放
电时间长。电池表达式： (-)Zn ZnCl2 MnO2 ()
负极： 4Zn 8e 4Zn2 正极： 8MnO2 8H2O 8e 8MnOOH 8OH
1.1.1 传统的勒克朗谢电池
以MnO2为正极，Zn为负极，并以NH4Cl水溶液为主电解 液，用纸、棉或淀粉等将电解液凝胶化，使其不流出，具有 这种结构的电池叫做锰干电池，也称“糊式锌－锰干电池”。
各种电池型号命名与标识
1.5V 锌锰电池型号命名与标识IEC型号美国型号日本型号直径(mm) 高度(mm) 中国传统叫法(国际标准型号)普通锌锰电池 R03 AAA UM-4 10.5 44.5 7号电池R1 N UM-5 11.7 28.5 ?R6 AA UM-3 14.5 50.5 5号电池R10 RR 4号电池R14 C UM-2 26.2 50 2号电池R20 D UM-1 34.2 61.5 1号电池R40 No.6 RM-6 甲电碱性锌锰电池 LR03 AAA AM-4 10.5 44.5 7号碱性电池LR6 AA AM-3 14.5 50.5 5号碱性电池LR14 C AM-2 26.2 50 2号碱性电池LR20 D AM-1 34.2 61.5 1号碱性电池注:1、R表示圆柱型电池,L表示电池中电解质是碱性液体。
2、R6、R14、R20三种型号后加上S、C、P后均有三种类型。
如R6有R6S、R6C、R6P三种。
S表示为糊式电池、C表示为高容量纸板电池、P表示为高功率纸板电池。
3、S型糊式电池容量低，在电池使用末期，极易漏液，但价格便宜。
4、C型（高容量）电池适用于小电流放电方式。
5、P型（高功率）电池放电容量较前两种均有较大的提高，该类电池耐漏液性能好，且适合大电流连续放电。
6、碱性电池的容量是前面提到的同尺寸电池的3～7倍，且可以大电流连续放电，具有耐漏液性能极好的特点。
1.5V扣式碱性锌锰电池型号及性能型号容量尺寸重量L-521 10mAh 5.8×2.1 0.28gL-726 28mAh 7.9×2.6 0.50gL-626 18mAh 6.8×2.6 0.40gL-921 40mAh 9.5×2.1 0.60gL-1121 45mAh 11.6×2.1 0.90gL-1131 70mAh 11.6×3.1 1.10gL-1142 100mAh 11.6×4.2 1.60g•碱性锌锰钮扣电池AG系列型号参照型号直径(mm) 高度(mm) 标称电压(V) 标称容量(mAh) AG1 LR621 6.75±0.05 2.00±0.10 1.50 13AG2 LR726 7.85±0.05 2.50±0.10 1.50 26AG3 LR41 7.85±0.05 3.50±0.10 1.50 35AG4 LR626 6.75±0.05 2.50±0.10 1.50 18AG5 LR754 7.85±0.05 5.30±0.10 1.50 58AG6 LR920 9.45±0.05 2.00±0.10 1.50 32AG7 LR926 9.45±0.05 2.50±0.10 1.50 46AG8 LR1120 11.55±0.05 2.00±0.10 1.50 45AG9 LR936 9.45±0.05 3.50±0.10 1.50 56AG10 LR1130 11.55±0.05 3.00±0.10 1.50 68AG11 LR721 7.85±0.05 2.00±0.10 1.50 20AG12 LR43 11.55±0.05 4.10±0.10 1.50 100AG13 LR44 11.55±0.05 5.3±0.10 1.50 148LR932 9.45±0.05 3.1±0.10 1.50 50•锂锰扣式电池CR 主要技术指标一览表编号型号Model 直径(mm) 高度(mm) 公称电压(v) 公称容量(mAh)CC-01 CR3032 30.00 3.20 3.0 520CC-02 CR2477 24.50 7.70 3.0 1050CC-03 CR2450 24.50 5.00 3.0 540CC-04 CR2430 24.50 3.00 3.0 275CC-05 CR2354 23.00 5.40 3.0 490CC-06 CR2332 23.00 3.20 3.0 300CC-07 CR2330 23.00 3.00 3.0 250CC-08 CR2325 23.00 2.50 3.0 210CC-09 CR2320 23.00 2.00 3.0 1750CC-10 CR2050 20.00 5.00 3.0 300CC-11 CR2032 20.00 3.20 3.0 240CC-12 CR2030 20.00 3.00 3.0 190CC-13 CR2025 20.00 2.50 3.0 150CC-14 CR2020 20.00 2.00 3.0 125CC-15 CR2016 20.00 1.60 3.0 75CC-16 CR2012 20.00 1.20 3.0 50CC-17 CR1632 16.00 3.20 3.0 120CC-18 CR1625 16.00 2.50 3.0 90CC-19 CR1620 16.00 2.00 3.0 70CC-20 CR1616 16.00 1.60 3.0 50CC-21 CR1530 15.00 3.00 3.0 95CC-22 CR1225 12.50 2.50 3.0 48CC-23 CR1220 12.50 2.00 3.0 40CC-24 CR1216 12.50 1.60 3.0 25CC-25 CR1212 12.50 1.20 3.0 18CC-26 CR1130 11.60 3.00 3.0 48CC-27 CR1025 10.00 2.50 3.0 30CC-28 CR927 9.50 2.70 3.0 30CC-29 CR920 9.50 2.00 3.0 16CC-30 CR816 8.00 1.60 3.0 8CC-31 CR632 6.80 3.20 3.0 13方形9伏可充电池镍氢系列型号标称电压(V) 标称容量(mAh) 长mm 宽mm 高mm H7F22-300 8.4 300 26.5 17.5 48.5H7F22-250 8.4 250 26.5 17.5 48.5H7F22-200 8.4 200 26.5 17.5 48.5H7F22-160 8.4 160 26.3 16.3 48.5H7F22-160 8.4 160 26.3 16.3 48.5H7F22-140 8.4 140 26.3 16.3 48.5H7F22-120 8.4 120 26.3 16.3 48.5镉镍系列型号标称电压(V) 标称容量(mAh) 长mm 宽mm 高mmK7F22-150 8.4 150 26.3 16.3 48.5K7F22-120 8.4 130 26.3 16.3 48.5• 23A 27A电池技术与性能参数型号参照型号直径(mm) 高度(mm) 标称电压放电时间(hrs) 23A L1028 10.00 28.20-0.40 12 10527A L828 8.00 27.80-0.40 12 424LR44 \ 13.00 25.20-0.40 6 21011A \ 10.30 15.80-0.40 6 17010A \ 10.30 22.10-0.40 9 115。
碱性锌锰干电池 (2)
碱性锌锰干电池简介碱性锌锰干电池是一种常用的化学电池，适用于各种便携式电子设备，如手电筒、遥控器、闹钟等。
它采用碱性电解质和锌、锰两种金属作为正负极材料，通过化学反应将储存的化学能转化为电能。
结构碱性锌锰干电池主要由外壳、正极、负极、隔膜、电解质和密封圈等组成。
外壳外壳是碱性锌锰干电池的外部保护层，通常由金属材料制成，如锡、铝或钢。
外壳的主要功能是保护内部组件免受机械损伤和外部环境的影响。
正极正极是碱性锌锰干电池的一个重要组成部分，通常由二氧化锰（MnO2）和碳混合物组成。
二氧化锰是一种优良的电极材料，具有良好的导电性能和化学稳定性。
负极负极是碱性锌锰干电池的另一个重要组成部分，通常由锌粉和氧化剂（如锰（Ⅳ）氧化物）组成。
锌具有良好的电化学性能，可以作为稳定的负极材料使用。
隔膜隔膜是用于隔离正极和负极的物质，防止两者直接接触引发电化学反应。
常见的隔膜材料包括纤维素、塑料薄膜等。
电解质电解质是碱性锌锰干电池中起到导电作用的物质，通常是由碱性溶液组成，如氢氧化钾（KOH）。
电解质在电化学反应中起到传导离子的重要作用。
密封圈密封圈用于确保碱性锌锰干电池内部的电解质不外泄，同时防止外部空气进入。
常见的密封圈材料包括橡胶和塑料。
工作原理碱性锌锰干电池的工作原理基于电化学反应。
当电池连接到电路上时，正极上的二氧化锰与负极上的锌发生反应，在电解质的作用下，电子从锌流向二氧化锰，同时离子流动，形成电流。
这个过程可以描述为以下化学反应：正极反应：MnO2 + 2H2O + 2e- → Mn(OH)2 + 2OH-负极反应：Zn + 2OH- → Zn(OH)2 + 2e-综合反应：Zn + MnO2 + 2H2O → Zn(OH)2 + Mn(OH)2这个反应过程将储存的化学能转化为电能，从而实现电池的正常工作。
优势和应用碱性锌锰干电池具有以下优势：1.高能量密度：碱性锌锰干电池相比其他类型的干电池具有较高的能量密度，可以提供更长的使用时间。
碱性锌锰干电池
碱性锌锰干电池07应用化学一班郑潇200707302141•一、碱性锌锰干电池简介•二、碱性锌锰干电池的电极反应•三、常见的碱性锌锰干电池•四、碱性锌锰干电池的的特点及应用•五、电池的一些相关常识一、碱性锌锰干电池简介•以锌为负极，二氧化锰为正极，氢氧化钾溶液为电解液的原电池。
简称碱锰电池，俗称碱性电池。
其产品系列都用字母“LR”表示，其后的数字表示电池的型号。
•最早见诸于德国专利的碱锰电池是一种湿电池。
1912年又有一种干电池取得德国专利。
直到1949年才有美国悦华公司的“皇冠”型电池投入市场。
1960年开发成功圆筒形结构以后，碱锰电池才得以迅速发展。
•碱性锌锰电池是普通干电池的升级换代的高性能电池产品，有LR6(五号)和LR03(七号)两种产品电池。
产品分普通型(含汞量0.60%)和微汞量(含汞量不大于0.025%)，现有新开发出的无汞型电池。
二、碱性锌锰干电池的电极反应•正极为阴极反应：•MnO2＋2H2O＋2e －→Mn(OH)2＋2OH －•负极为阳极反应：•Zn＋2OH－－2e －→ZnO＋H2O•总的电池反应为：•Zn＋MnO2＋H2O→Mn(OH) 2＋ZnO三、常见的碱性锌锰电池1、圆柱型碱性锌锰电池，又称碱锰电池，俗称碱性电池，是锌锰电池系列中性能最优的品种。
其外壳一般由08F镀镍钢带经冷轧冲压制成，同时兼作正极集流体，电解二氧化锰正极材料压成圆环紧贴在柱体内壁，以保证良好的接触，其负极采用粉状锌粒并制成膏剂，处于电池的中间，其间插入负极集流体（负极一般为铜钉），集流体与负极底部相连，在电池内部，正极间用隔膜（隔离层）隔开，其外部用尼龙或聚丙烯密封圈隔开，同时实现电池的密封，电池外部与一般电池几乎相同。
2、纽扣电池的外表为不锈钢材料，正极与负极间有密封环绝缘，密封环用尼龙制成，密封环除起绝缘作用外，还能阻止电解液泄漏。
正极用的是二氧化锰，负极用的是锌，电解液用的氢氧化钾，其标称电压为 1.5V。
锌锰干电池
• Zn+2OHˉ→Zn(OH)2+2eˉ • Zn(OH)2+2OHˉ→Zn(OH)4
• 总的电池反应为：
• Zn+MnO2+2H2O+4OHˉ→Mn(OH)42ˉ+Zn(OH)4
碱性锌锰干电池-优缺点
• 优点： • （1）开路电压为1.5V； • （2）工作温度范围宽在－20℃～60℃之
•
（3）型号多样1号～5号；
•
（4）携带方便，适用于间歇式放电场合。
• 缺点：（1）容量小，高电压维持时间短；
（2）容易发生漏液。
• 改进方法：将电池中的电解质氯化铵换成湿
KOH，并在结构上进行改进，制成碱性锌锰干电池（见 下面的碱性锌锰电池）
碱性锌锰干电池-简介
• 碱性锌锰电池简称碱锰电池， 它是在1882年研制成功
锌锰干电池
•
化学电池分不可充电（一次
性电池）与可充电（二次性电池）
两种，锌锰干电池是一次性电池中
使用历史最长、产量最大、价格最
低的品种，使用最为普遍。
碱性电池反应
分类
• 锌锰干电池属于一次电池，使用一次后就被废弃， 区别于在充电后又能反复使用，使用周期较长的可 冲式电池。
• 锌锰干电池根据电解质酸碱性质可分为以下两类： • 1： 19世纪60年代法国的勒克兰谢（Lecla量达1%至5%，中性干 电池为0．025%，已严重超 标，全国每年用于生产干电 池的汞仅一次性污染含量每 年达100t汞之多。数字巨大， 污染惊人。
废旧电池要回收
• 防止环境污染。如果多 数产品在使用后被丢弃， 那么资源将不断减少， 垃圾则相应增加。
• 废旧电池中的有色金属 是宝贵的自然资源，处 理100t废旧电池能获得 25t锌，5t锰，17t钢皮。 这样废旧电池回收以后， 使废旧电池的回收及处 理更能符合国家城市生 活垃圾处理原则，以及 污染防治技术政策。
酸性锌锰干电池
酸性锌锰干电池锌-锰电池又称勒兰社（Leclanche）电池，是法国科学家勒兰社（Leclanche）于1868年发明的由锌（Zn）作负极，二氧化锰（MnO2）为正极，电解质溶液采用中性氯化铵（NH4C1）、氧化锌（ZnC12）的水溶液，面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池，由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态，故又称锌锰干电池。
按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种，板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。
酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极，并经汞齐化处理，使表面性质更为均匀，以减少锌的腐蚀，提高电池的储藏性能，正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物。
正极材料中间插入一根碳棒，作为引出电流的导体。
在正极和负极之间有一层增强的隔离纸，该纸浸透了含有氯化铵和氯化锌的电解质溶液，金属锌的上部被密封。
这种电池是19世纪60年代法国的勒克兰谢（Leclanche）发明的，故又称为勒克兰谢电池或炭锌干电池，可表示为：（－）Zn｜NH4Cl（20％）ZnCl２｜MnO２，C（＋），电池中的反应如下：正极为阴极，锰由四价还原为三价2MnO２＋2H２O＋2ｅ－→2MnO(OH)＋2OH－负极为阳极，锌氧化为二价锌离子：Zn＋2NH4Cl--→Zn(NH3)2Cl2＋2H+＋2e-总的电池反应为：2MnO２＋Zn＋2NH4Cl--→2MnO(OH)＋Zn(NH3)２Cl２实践经验表明，该电池的电流-电压特性和二氧化锰的来源有关，也直接地依赖于锰的氧化价态、晶粒的大小及水化程度等。
目前已全部以ZnCl2电解液代替NH4Cl，充分说明Zn2+与Cl-配合［ZnCl2］2－，而不必有NH4+存在，放电前pH=5，放电后pH上升到pH＝7为中性。
该电池的特点：（1）开路电压为1．55Ｖ～1．70Ｖ；（2）原材料丰富，价格低廉；（3）型号多样1号～5号；（4）携带方便，适用于间歇式放电场合。
锌锰干电池的电极反应负极
它由锌筒、电解液、碳棒和二氧 化锰组成，其中锌是负极，碳棒 是正极。
锌锰干电池的结构
锌锰干电池的结构相对 简单，主要包括锌筒、 二氧化锰、碳棒和电解
质溶液。
01
二氧化锰是电池的正极 材料，通常与碳粉混合 制成糊状物质，涂在碳
棒上。
03
电解质溶液通常为氯化 铵和氯化锌的水溶液， 起着传递离子的作用。
通过优化电解质的浓度、组成和添加物等参数，可以进一步 提高电极的反应速率和稳定性。例如，在电解质中添加某些 添加剂可以改善电极表面的电化学行为，提高电极的循环寿 命和稳定性。
负极材料的改性
负极材料的改性可以通过物理或化学方法实现，以提高电极的反应活性和稳定性。常用的改性方法包 括表面涂覆、掺杂、合金化等。这些改性方法可以改变电极表面的形貌、组成和结构，提高电极的反 应活性、耐腐蚀性和稳定性。
负极材料的改性还可以通过调整材料的颗粒大小、孔隙率等参数来实现。这些参数对电极的电化学性 能和充放电过程中的反应动力学具有重要影响。通过优化这些参数，可以提高电极的反应速率和容量 ，同时改善电极的循环寿命和稳定性。
05 负极反应的影响因素
CHAPTER
温度的影响
温度升高，负极反应速率加快
随着温度的升高，电极表面的化学反应活化能增加，使得反应更容易进行，负极反应速 率相应加快。
开发回收技术
研究高效的电池回收技术， 将废旧电池中的有价金属 和材料进行分离和提纯， 实现资源的循环利用。
制定相关政策
制定相关政策鼓励电池回 收和再利用产业的发展， 提高环保意识和社会责任 感。
谢谢
THANKS
来源
锌主要来源于闪锌矿（ZnS）和菱锌矿（ZnCO₃）。
制备方法
LR03无汞锌锰干电池产品说明书
LR03无汞锌锰干电池产品说明书1.型号：LR6IEC：LR03JIS：TAN-4NSL：AAA2.化学体系：碱性电解液-锌-二氧化锰（0%Hg和%Cd）3.尺寸：Φ（直径）：9.5~10.5mmH（高度）：43.3~45.5mm4.标准电压： 1.5V5.重量：≤11.5.0g6.重金属含量：Hg≤1ppm7.外观和极端：电池外观干净整洁，无脏物、漏液和变形以影响电池的性能和实际使用，标志清晰。
8.放电容量：放电容量是在标准条件（温度20±2℃，湿度60±15%）下的累计放电时间水平，分初始期和贮存期两种8.1初始期放电容量(标准条件下)指电池自制造之日起，2个月内所能达到的放电时间水平。
放电条件IEC标准规定的最小平均值实际水平Ω 5.1Ω,4min/h,8h/d，至0.9V145min≥230min 24Ω,15s/min,8h/d至1.0V14.5h≥18h10Ω,1h/d,至0.9V6h≥8h75Ω,4h/d至0.9V50h≥70h600mA,15s/min,1h/d至0.8V140次≥300次8.2贮存期放电容量指电池自制造之日起，24个月内所能达到的放电时间水平。
贮存期放电容量不低于初始期相应放电容量的80%。
9.漏液与变形9.1标准条件下，电池10Ω连续放电48小时，电池无漏液和变形。
10.有效期36个月有效期是电池在常温常压下的贮存期限，在这一期限内电池无漏液、变形、极端锈蚀等。
10.有效期的表示方式：10.1在成品电池底部上标注：如12-2011表示有效期到2011年12月10.2有效期也可根据客户的要求标注。
R03全环保碳性电池技术规格书
R03全环保碳性电池技术规格书Dongguan Large Electronics Co.,Ltd东莞市钜大电子有限公司Ordinary Zinc-Manganese Dry BatteryTechnology Specification普通锌锰干电池技术规格Model：产品型号：R03（Lead-free）R03（无铅）Corporate name 公司名称Customer confirmation 客户确认Checked 签名Approved 批准Corporate seal 公司印章Signed签发：Drafted by编制：Approved 批准：Document No.文件编号：Tuo Xian De 陀先德Huang Jian Hua 黄建华ZH.S.1300 Edit版别：A东莞市钜大电子有限公司Dongguan Large Electronics Co.,Ltd广东省东莞市南城区周溪高盛科技园A栋Building A, Gosun Science Park, Zhouxi Road, Nancheng District, Dongguan, Guangdong 电话（Tel）：+86-***-***** 传真（Fax）：+86-***-***** 深圳营销中心Shenzhen Sales Center深圳市宝安区宝民一路宝通大厦1504室Room 1504,Lubaotong House,1Baomin Road,Baoan Industrial District ,ShenZhen.P.R.C 电话（Tel）：+86-***-***** 传真（Fax）：+86-***-***** 邮箱：dgmarket@ 网址：Specification R03产品技术规格ZH.S.1300Number编号Valid Date 生效日期2010-8-13Drafted by 编制Tuo Xian De陀先德Approved 批准Huang Jian Hua黄建华Amendment Records （修正记录）Edition (版本)Description （记述）First Edition第一版Prepared by （编制）Tuo Xian De 陀先德Approved by （批准）Huang Jian hua黄建华Date （日期）2010-8-13ASpecification R03产品技术规格ZH.S.1300Number编号Valid Date 生效日期2010-8-13Drafted by 编制Tuo Xian De陀先德Approved 批准Huang Jian Hua黄建华1 Scope范围This specification defines the technical requirements for R03 cells distributed by Large. If not otherwise specified, the technical requirements and dimensions for cells should meet or exceed the requirements of GB/T 8897.1-2008,GB 8897.2-2008该份规格书规定了钜大R03锌锰干电池的技术要求.如果没有列出其它详细要求，电池技术要求和尺寸应该满足或高于GB/T 8897.1-2008和GB 8897.2-2008.2 Reference documents引用标准GB8897.1-2008(IEC*****-1:2000,IDT) Primary batteries-Part 1:General 原电池第1部分:总则GB8897.2-2008(IEC*****-2:2001,MOD) Primary batteries-Part 2:Physical and technological specifications原电池第2部分:外形尺寸和技术要求GB8897.5-2006(IEC *****-5:2005,MOD)Primary batteries-Part 5:Safety of batteries with aqueous electrolyte 原电池第5部分水溶液电解质电池的安全要求3 Chemical systems , voltages and designation电化学体系,电压和命名3.1 Chemical systems电化学体系:Zinc-manganese battery 锌锰电池3.2 Nominal voltage标称电压:1.5V 3.3 Designation命名IECGB(China): R03；ANSI Number:AAA。
锌锰电池工作原理
锌锰电池工作原理
锌锰电池是一种可充电的干电池，它由锌和锰构成。
在其正
极中，锌是主要的活性物质，因为它被氧化成了Zn(OH)2,并且
以二价金属Zn为副产物。
而在其负极中，锰则被氧化成了MnO2。
这样，电极上的锌片和锰片就分别变成了正极和负极。
如果把锌
锰电池看作是一只正极长着两根火柴的小木棒的话，那么，这只
小木棒就相当于负极，而锌片和锰片就相当于正极。
锌锰电池的工作原理是：当正极上发生氧化反应时，
Zn(OH)2就会变成Zn(OH)2+2OH-；而当负极上发生还原反应时，MnO2就会变成MnO2+2OH-。
根据化学方程式可知：当电量不足时（如电池中的正极缺了一根火柴），那么在正极上就会有一个电
子移动到负极上（或叫被还原成了带负电荷的电子），而在负极
上则会有一个电子移动到正极上。
这样就形成了一个闭合回路。
—— 1 —1 —。
锌锰电池的原理
锌锰电池的原理
锌锰电池是一种常见的原始电池，它的工作原理基于金属离子的氧化还原反应。
锌锰电池由锌和锰氧化物构成两个电极，电极之间通过电解质溶液（通常是氧化锌溶液）连接。
锌电极是负极，锰氧化物电极是正极。
在锌电极上，锌金属发生氧化反应，离子化为Zn2+。
反应可以写为：Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
在锰氧化物电极上，锰氧化物的氧化态被还原，离子化为
Mn2+。
反应可以写为：MnO2(s) + 4H+(aq) + 2e- → Mn2+(aq) + 2H2O(l)
在整个电池电路中，电子从锌电极流向锰氧化物电极，产生电流。
而离子则通过电解质溶液从正极流向负极，以维持电路的闭合。
锌锰电池的总反应可以写为：Zn(s) + MnO2(s) + 2H+(aq) → Zn2+(aq) + Mn2+(aq) + 2H2O(l)
锌锰电池是一种常用的一次性电池，它具有较低的成本和相对较长的使用寿命。
然而，由于其能量密度较低，一次性使用后就需要更换。
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3.1 概述
1、锌锰电池的发展
（4）碱性锌锰电池
自1965年开始生产至今。正极是电解MnO2粉，负极是汞齐 化锌粉，电解液是KOH水溶液。电池反应机理和电池结构与上述 三类电池全然不同。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5～7倍，其R20电池的比能量达0.21 Wh/cm3，且 可制成二次电池。
MnO2+H +e
+
-
MnOOH
反应产物水锰石在电极表面的积累减少了MnO2同溶液之间发 生反应的固-液界面，阻碍了反应的继续进行。为了使反应继续进 行下去，必须使水锰石从电极表面上转移走，这一过程称为MnO2 还原的二次过程，也称次级过程。
3.2 二氧化锰电极
1、二氧化锰阴极还原的初级过程（ MnO2 还原）
3.2 二氧化锰电极
1、二氧化锰阴极还原的初级过程
另外，虽然MnOOH的生成是在固相中直接完成的，但是质子 是来源于溶液的，因此反应必须在固/液界面上进行。也就是说， 固/液界面的面积越大，电极反应进行的速度越快。因此，MnO2 电极通常采用MnO2颗粒制成多孔电极，尽可能增大电极固/液界 面的面积。
单体电池的型号是在英文大写字母的后面跟上以阿拉伯数 字表示的序号。大写字母R表示圆筒形电池，F表示扁形电池， S表示方形或矩形电池。
3.1 概述
2、锌锰电池的规格
国际电工委员会(IEC)对干电池的型号和规格做出了规定。
表3-1 一些常见中性锌锰电池的型号和规格
电池型号 R20(D、一号) R14(C、二号) R6(AA、五号) R03(AAA、七号) 6F22(九伏电池)
3.4 锌锰电池材料
1、二氧化锰材料
（1）二氧化锰的晶型 二氧化锰有着不同的晶体结构。常见的有α、β、γ型。此外还 有δ、ε、ρ型。
[MnO6]八面体晶胞： (a)α-MnO2是双链结构，即(2×2)隧道结构； (b)β-MnO2是单链结构或(1×1)隧道结构； (c)γ-MnO2是双链与单链互生的结构，即(1×1)和(1×2)隧道 结构。
表3-1 一些常见中性锌锰电池的型号和规格
电池型号 R20(D、一号) R14(C、二号) R6(AA、五号) R03(AAA、七号) 6F22(九伏电池)
标称电压/V 1.5 1.5 1.5 1.5 9
尺寸/mm ϕ34.2×61.5 ϕ26.2×50.0 ϕ14.5×50.5 ϕ10.5×44.5 (H)48.5×(L)26.5×(W)17.5
3.2 二氧化锰电极
3、二氧化锰 电极的总反应
阴极还原的初级过程
+ -
MnO2+H +e
阴极还原的次级过程
MnOOH MnO2+Mn +2H2O Mn2＋＋2H2O
2+
2MnOOH+2H
电极的总反应为
+
MnO2+4H++2e-
3.3 锌电极
1、锌电极的阳极过程
锌电极的基本阳极过程：
Zn→Zn2+ + 2e生成的Zn2+进入溶液，再与其它组分发生次级反应。 铵型电池：电解液以NH4Cl为主
3.3 锌电极
3、锌电极自放电
在中性溶液或酸性溶液中
Zn + 2e 2H+ + 2e Zn + 2H+
在碱性溶液中
Zn2+ H2↑ Zn2+ + H2↑
Zn + 2OH-
ZnO + H2O + 2e
2H2O + 2e
Zn + H2O
H2↑+2OHZnO + H2↑
3.3 锌电极
3、锌电极自放电
（2）氧的阴极还原所引起的锌电极的自放电 在中性溶液或酸性溶液中
3.2 二氧化锰电极
2、二氧化锰阴极还原的次级过程（MnOOH的转移）
（2） 固相质子转移
水锰石首先产生在MnO2颗粒的表面，因此表面处质子浓度高， 而颗粒内部的质子浓度低，即存在着质子的浓度梯度。在这一浓度 梯度的作用下，质子可以在MnO2晶格中向内部进行扩散，这种扩 散称为固相中的质子扩散。
3.2 二氧化锰电极
3.1 概述
1、锌锰电池的发展
（2）“高性能电池”
这种电池从1960年开始生产，它与第一类电池无什么区别， 主要是正极活性物质用了电解MnO2 （含量91～93％），放电时 间是第一类电池的1.5～2.0倍，R20型电池的比能量达0.12 Wh/cm3。
3.1 概述
1、锌锰电池的发展
（3）“超高性能电池”
Zn + 2NH4Cl -2e
-
Zn(NH3)2Cl2↓+ 2H
-
+
锌型电池：电解液以ZnCl2为主
4Zn + 9H2O + ZnCl2 -8e ZnCl2· 4ZnO· 5H2O + 8H
碱性电池：电解液为KOH溶液
+
Zn + 4OH -2e
-
-
Zn(OH)42-
ZnO+H2O+2OH-
3.3 锌电极
二氧化锰MnO2晶体是离子晶体，在晶格中布满了 O2- 和Mn4+， 其晶格示意及上述反应过程如图3-1所示。
质子进入MnO2晶格的表层，外电路提供的电子也到达这一位 置，这两个过程是同时发生的。Mn4+被还原为Mn3+，而O2-同质子 结合形成OH-，反应是在同一个固相中进行的，MnO2与MnOOH 两物质也存在于同一固相之中。
2、锌电极的钝化
当大电流放电时，锌电极表面溶液层中锌酸盐的浓度迅速上 升，达到饱和时，氧化锌在电极表面快速地沉积下来。这种混有 Zn、Zn(OH)2等物质的氧化锌覆盖膜使得传质过程变得困难，阻 碍了阳极反应的发生，从而产生了钝化。钝化使锌电极利用率降 低，电池容量下降。
防止钝化的措施有：控制电流密度和改善物质的传质条件。
Zn|KOH|MnO2
3.1 概述
1、锌锰电池的发展
铵型电池 (pH=5.4)
锌型电池 (pH=4.6) 一次碱性电池 糊式电池(普通型) 纸板电池(高容量) 纸板电池(高功率)
中性电池 Zn-MnO2电池
碱性电池
二次碱性电池
3.1 概述
2、锌锰电池的规格
国际电工委员会(IEC)对干电池的型号和规格做出了规定。
2、二氧化锰阴极还原的次级过程（MnOOH的转移）
（2） 固相质子转移
随着质子(H+)从表面层中的O2-位置向内部的O2-位置转移，在 内部的O2-处形成OH-。由于电场的作用，在原来电极表面 OH-附近 的Mn3+上的束缚电子也跳到电极内部的OH-附近的Mn4+处使之还原 为Mn3+，这就相当于表面层中的MnOOH向内部转移，使得电极表 面层中的电化学反应得以继续进行。因此，实质上MnOOH在固相 中的转移是靠质子在固相中的扩散实现的。
第三章 锌锰电池
3.1 概述
锌锰电池是以锌为负极、二氧化锰为正极的电池系列。 锌锰电池原材料丰富、结构简单、成本低廉、携带方便，适 合民用。
3.1 概述
1、锌锰电池的发展
（1）传统的锌锰电池 Zn|NH4Cl(ZnCl2)|MnO2 正极活性物质是天然MnO2（含量70～75％），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”。因为电解液是不流动的， 故又称为干电池。也叫做NH4Cl型电池：电解液以NH4Cl为主， 少量的ZnCl2 。它的性能较差，R20型电池的比能量仅 0.08Wh/cm3 。
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 。 Zn|ZnCl2 (NH4Cl)|MnO2
3.2 二氧化锰电极
2、二氧化锰阴极还原的次级过程（MnOOH的转移）
初级过程的产物水锰石通过两种方式转移，一种是歧化反应， 一种是固相中的质子扩散。 （1） 歧化反应 在pH值较低时，水锰石的转移可通过下列反应进行:
2MnOOH+2H
+
MnO2+Mn +2H2O
2+
实验证明，在酸性溶液(pH<2)中，歧化反应可顺利地进行如 果溶液中H+的浓度低，反应就难以进行，仅靠这个反应电极表面 的MnOOH分子就难以完全转移掉。
3.4 锌锰电池材料
1、二氧化锰材料
（1）二氧化锰的晶型 γ-MnO2最有利于阴极还原的进行，比其他的晶型极化小，电 化学活性高。 α型与β型MnO2用于锌锰电池的活性物质时，放电 极化较大，容量较低。
3.4 锌锰电池材料
1、二氧化锰材料
（2）二氧化锰的种类 天然MnO2(NMD)： 软锰矿β-MnO2，MnO2含量70%~75%，可用于电池 硬锰矿α-MnO2，含Na+、K＋、Ba2＋、Pb2＋、NH4＋等离子 以及其它的锰氧化物，性能极差。 化学MnO2(CMD) MnO2矿石粉碎，加H2SO4生成MnSO4，氧化成MnO2。 电解MnO2(EMD) 电解MnO2是用MnSO4作原料，经过电解使之阳极氧化而制 得的MnO2，它属于γ-MnO2，活性高，放电性能好，但价格较高。
标称电压/V 1.5 1.5 1.5 1.5 9
尺寸/mm ϕ34.2×61.5 ϕ26.2×50.0 ϕ14.5×50.5 ϕ10.5×44.5 (H)48.5×(L)26.5×(W)17.5