锌空气电池简介

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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Leabharlann Baidu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。
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锌空气电池简介
10应用化学一班 喻剑 1014131033
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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
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锌空气电池

锌空气电池（ zinc air battery），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。
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锌空气电池
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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。
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–
锌空气电池的材料

正极（空气电极）
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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
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锌空气电池工作原理
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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。
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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。
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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
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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。
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锌空气电池的应用·




1、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。
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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的需求不断增强的情 形下,开发锌空气电池更具有现实意义。被称为“面 向21世纪绿色新能源”的锌空气电池符合电池工业的 发展趋势和社会需要，其应用范围将会越来越广泛, 有望替代或部分替代现在广泛使用的碱性锌锰电池和 普通锌锰干电池，在电池产品中占有一席之地。