第3章 锌银电池 2012

(威海）
(威海）
Assembly of automatically activated zinc / silver oxide primary battery with tubular coil reservoir.
(威海）
3.2 工作原理
Positive electrode :
2AgO H2O 2e Ag2O 2OH
(威海）
Other factors which can affect the performance of the metal/ air battery are the following: Polarization Electrolyte Carbonation Water Transpiration. Efficiency Charging
(威海）
3.4 锌负极
(威海）
3.4.1 阳极钝化
4—6 mol/L KOH，搅拌； 3—6 mol/L KOH,不搅拌； 2—6mol/L KOH,饱和 ZnO，搅拌；
1—6 mol/L KOH,饱和ZnO， 不搅拌
锌在6 mol/L KOH中的阳极极化曲线
(威海）
(威海）
3.5 Zn-AgO（Ag2O）电池电性能
(威海）
正极
活性物质：O2(空气） 活性炭为载体 催化剂：铂、银、镍、铂合金 锰氧化物、Al2O3、活性炭
(威海）
气、固、液三相界面——气体扩散电极
气体向电极表面输送过程： （1）气体溶解 （2）气体向电极表面附近的传质过程 （3）气体穿越双电层
(威海）
疏水（防水、增水）电极 防水透气层+催化层+导电网
(威海）
3.3.2 氧化银电极的自放电
荷电状态湿储存 Ag2O化学溶解 ：Ag(OH)2AgO的分解：固相分解 Ag+AgO→ Ag2O 液相分解 AgO → Ag2O+O2 Ag(OH)2-， Ag(OH)4- ：向负极迁移，在隔膜上沉 积还原，隔膜自正极→负极被氧化，致电池短路、失 效。因此，二次电池最好在低温下放电态搁置。
E
o AgO/Ag2O

o Zn(OH)2 /Zn
1.856V
Zn 2AgO ZnO Ag2O
E
o AgO/Ag2O

o ZnO/Zn
1.867V
Zn Ag2O H2O Zn(OH)2 2Ag
E
o Ag2O/AgO

o Zn(OH)2 /Zn
Zn-AgO（Ag2O）电池
（Zinc/silver oxide batteries)
(威海）
(－)Zn|KOH(或NaOH)|AgO(或Ag2O) (＋) 优点： （1）质量比能量和体积比能量高，100~300Wh/kg， 180~220Wh/L； （2）比功率很高，可以高速率放电，且在大电流放电 时，容量下降不多； （3）锌-银电池放电电压非常平稳。 （4）锌-银电池的自放电小，并具有良好的机械强度。 缺点： 锌-银电池的缺点是成本高、寿命短、高低温性能不太理想 。
Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH
Negative electrode :
Zn 2OH Zn(OH)2 2e
Zn 2OH ZnO H2O 2e
(威海）
Overall reaction
Zn 2AgO H2O Zn(OH)2 Ag2O
3.5.1 放电特性 工作电压高，放电电压平稳 内阻小 可大电流放电 活性物质利用率高 比能量、比功率高 充电效率高
(威海）
(威海）
(威海）
3.5.2 蓄电池循环寿命（自学）
1. 锌负极在循环过程中的容量损失 电极变形 锌枝晶
2. 隔膜损坏 隔膜被氧化 锌枝晶的穿透
(威海）
Leabharlann Baidu
3.6 锌银电池结构与制造工艺 （自学）
1.594V
Zn Ag2O ZnO 2Ag
E
o Ag2O/AgO

o ZnO/Zn
1.605V
(威海）
3.3 AgO（Ag2O电极）
(威海）
3.3.1 充放电曲线
氧化银电极充放电曲线(电势相对于锌电极) 1—充电曲线 2—放电曲线 (威海）
银及其氧化物的电阻率和密度
物质
Ag
Ag2O
AgO
电阻率（Ω· m）
1.59×10-8
1×106
(10～15)×10-2
密度（g/cm3）
10.9
7.15
7.44
(威海）
消除高阶电压方法：
预放电； 还原； 电液中添加卤素离子； 不对称交流电或脉冲充电等。 * 在大电流放电时高阶电压时间短。
(威海）
不对称交流电或脉冲充电 充电电流交变，在每个交变周期里，正半 周充电，负半周放电。 消除放电曲线上的高坪阶；防止充电末期 发生析气反应，提高容量
(威海）
Zinc/air battery
(威海）
Zinc/air battery
(威海）
优点：
容量大 能量高 放电曲线平稳 内阻小 价格便宜 缺点： 电解液的碳酸化 湿储存性能差：自放电、电解液干涸、电解液浓度降低 空气电极催化活性偏低 锌枝晶
(威海）
锌电极
二次电池：锌枝晶、变形下沉
循环阳极：在电池外部充电还原处理 机械再充式：放电后取出，换入新锌电极
(威海）
(威海）
(威海）
锌-银电池的分类
扣式电池（非贮备式湿荷电态电池） 一次电池 贮备电池 人工激活电池 锌-银电池 自动激活电池 二次电池 干式荷电态电池 干式放电态电池
(威海）
Cutaway view of typical zinc /silver oxide button type battery.
(威海）
习题
1.锌银电池为什么有两个放电平台？ 2.如何消除锌银电池的高阶电压？ 3.为什么银电极充电时的高坪阶段比放电 的高坪阶段长很多。 4.为什么氧化银电极可以大电流放电，但 是必须使用小电流充电？ 5.影响锌银电池循环寿命的主要原因？ 6.锌电极钝化的影响因素？
(威海）
锌汞电池
电池的电性能特征： ①储存寿命长 开路电压变化极小 ②放电电压平稳。在轻负荷下其平稳阶段可达 全放电时间的97％以上； ③能量密度高。可达400mWh/cm3。
(威海）
MERCURIC OXIDE BATTERIES
Zinc Anode
Cadmium Anode
(威海）
Zinc/mercuric oxide battery
(威海）
METAL/AIR BATTERIES
(威海）
(威海）
Cathode
Anode Overall discharge reaction
通常用催化剂粉末与疏水性材料 混合后辗压、喷涂及经过适当的 热处理后制成。常用的疏水材料 是聚乙烯、聚四氟乙烯等。
图 1-12 疏水电极示意图 (威海）
(威海）
(威海）
(威海）
Design of a Cylindrical Primary Zinc-Air Cell
(威海）
(威海）