锌空气电池充放电反应过程
锌负极电池全解
（2）吸水性强（3）抗拉力大
目前常用的是电缆纸，其主要缺点是吸水性差。为
解决该问题，常在上面涂上一层高分子材料，如聚
乙烯醇（P.V.A)、羧甲基纤维素(C.M.C)、甲基纤维 素（M.C)、海藻胶等。现将海藻胶纸板的制作简介 如下：
水 海藻胶粉 甲醛 水 乳成CMC糊 .C.M.C 乳成胶糊 配成海胶糊 电缆纸 电解液 浸电解液 裁纸 海胶纸 喷制海胶纸
ZnO：0.37%，
面粉： 4.14%， H2O：48.53%，
2MnO2 2e 2NH4 Mn2O3 2NH3 H2O 锌锰碱性电池：
锌银电池：
2 AgO H2O Ag2O 2OH
锌空气电池：
Ag2O H2O 2 Ag 2OH
O2 2H2O 4OH
所有锌负极电池的标称电压均为1.5V，具体电压略 有偏差
1.2.1.e 电解液的配制工艺
加H 2O 加锌皮 ZnCl 约50%ZnCl2溶液 纯化的ZnCl 溶液 加热 2 （测d 换算成50%）
加H 2O，NH 4Cl 调PH 5 加淀粉 1 #电液 过滤 白浆 净化
2 电液 过滤 清浆
白浆：1#电液65.55%，土豆粉27.53%，面粉6.92%
清浆：2#电液93.85%，土豆粉0.47%，
比重1.209（20℃ ）的Cr2(SO4)3溶液4.04%， OP(10%)水溶液 1.17%，HgCl2 0.4%
电糊：白浆60%，清浆40% 电糊中各组分的含量： NH4Cl：16.5% ， ZnCl2：13.16%，
美国在1890年开始生产了这种电池。之后又经过
不断的改进，发展到目前的干电池。干电池主要
锌空气电池与锂空气电池
3.金属空气电池提供了很好的电化学性能,包括锌空气电池、镁空气电池、铁空 气电池、钙空气电池、锂空气电池等。在这些金属空气电池中,金属负极储存 能量,正极空气电极只是作为能量转换的工具,氧气来自空气中,取之不尽,这
样也就带来巨大的比能量,通常金属空气电池的理论比能量均在1000mAh.g-1
锌空气电池与锂空气电池
———从电池的工作原理与组成等方面介绍了锌空气 电池与锂空气电池的研究进展
报告人：赵啸宇，端木凡朋
精品课件
锌-空气电池
研究背景 ：锌-空气电池的开发过程分为四代 工作原理 ：基本的电极反应 电池结构 ：以纽扣电池为例介绍基本结构 工作特性 ：锌-空气电池工作时的特殊性质
步骤）
O2+H2O+2e→O2H-+OH-
O2H-→OH-+1∕2O2（ 速控
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简化电池截面图
金属氧化物纽扣电池
负极壳 绝缘垫圈 锌负极
隔膜 正极 正极壳
锌空气纽扣电池
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电池结构
正极
隔膜 催化层 金属网 疏水膜 扩散膜 空气分散膜
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电池结构
负极内部将会预留15%-20%的体积为负极自由体积 催化层组分为碳与锰的氧化物混合所形成的导电介质 正极通过添加很细的聚四氟乙烯微粒，增加疏水性 金属网构成结构支架，并且作为集流体 疏水膜保持空气和电解液之间的界面，能防止气体透过和防止
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研究背景
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第二代锌-空气电池——纽扣电池
体积小，从纽扣到硬币大小 上世纪七十年代曾被作为助听器商业化
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工作原理
锌-空气电池直接使用空气中的氧气参与产生电能的化学反应 负极：Zn→Zn2++2e
多金属氧酸盐 zn-空气电池
多金属氧酸盐 zn-空气电池
多金属氧酸盐锌-空气电池是一种新型的可再充电电池，也被
称为锌空气电池。
它采用锌作为负极材料，空气作为正极材料。
在充放电过程中，锌通过氧化还原反应与空气中的氧气相互作用，从而释放出电能或吸收电能。
该电池的工作原理如下：
充电：在充电过程中，外部电源施加在电池上，使电池中的锌负极发生反应，生成氧化物，同时推动电子流动，将电子输送至正极。
在正极上，氧气从空气中吸收电子，生成氢氧根离子。
同时，在锌负极上产生的氧化物，通过电子传输到正极上与氢氧根离子结合，还原成锌负极，从而实现充电。
放电：在放电过程中，锌负极与空气中的氧气反应，生成氧化物，并释放出电子。
电子通过外部电路流向正极，释放出电能，同时锌负极通过电解质中的液体或固体传输至正极。
在正极上，氧化物与氢氧根离子再次结合，生成氧气，并通过空气中的通孔释放至外界。
锌负极在反应中逐渐消耗，同时空气中的氧气也逐渐耗尽，电池电能会逐渐减弱。
多金属氧酸盐锌-空气电池具有高能量密度、长循环寿命、低
成本等优点，广泛应用于电动车辆、储能系统等领域。
但同时也面临一些挑战，如锌枝晶生长、氧氧化物生成速度过慢等问题，需要进一步研究和改进。
锌—空气电池
锌—空气电池●扣式锌空气电池市场：1990 世界101百万只日本8—5百万用量统计：助听器94%BB机4%其它用2%日本市场：助听器59%BB机41%●752厂Zn—Air电池工艺1 .C电极材料：青岛东风化工厂104型。
工艺：1）过120目 C ：AB=5 ：1混合2）活化：活化剂：AgNO3、Fe(NO3)3、Cu(NO3)2.3H2O、NH4NO3.9H2OFe(NO3)3根据所需电压决定用量。
3）烘干：在1000C经常搅动1—2H，降温至80—900C，烘干为止。
4）热分解：用玻璃布包好放入铁盒内，周围用C粉保护，逐渐升温到3800C（约3H），在3800C下保温2H，自然冷却至常温。
5）热化：低压聚乙烯（分子量148000—183300）+C粉+航空煤油，加热1300C，搅动至能拉糖丝6）倒入瓷盘，快速冷却至不烫手为止，用手搓碎后用尼龙布包住，冷压，把煤油挤掉。
7）粉碎，过60目。
8）热压：170—1800C保压2分。
9）同样压力，冷压1.5分后脱摸,用铁板压住.10) 用苯或甲苯浸泡4—5H.11) 抽风至无苯味,再在低于800C下烘干,烘箱不关严.2锌电极工艺;锌粉: 上海硫酸厂工业用锌粉. 制备工艺: 1) 汞齐化:在瓷缸中H2O+HgCl2(4%Hg计),溶解,加锌粉搅匀.2) 加二级HCl 2Kg+H2O,液面高出锌粉快速搅匀,浸泡一晚.3) 用自来水洗,再用蒸溜水洗至无Cl—为止(用AgNO3检查).4) 用乙醇洗。
5）用600C抽风干燥2.5H, 得含Zn 80—90%Hg 3%Fe 0.002以下6) 过60目7) 成型: 加3%纤维素粉(上海出),再加3%CMC(IH8)混合搅匀,再过60目.每片锌极重31.6g,压力120Kg/cm2(摸具垫纸,便于脱摸).3电液KOH d=1.3—1.44指标S c=50 ╳90mm2, Wc=11g, δ=1.8—2.2mm2双电极放电至1.1V, 3A 放20AH.5总装: 尼龙冲压壳,环氧胶粘结●清华实验室锌空气电池工艺1 Zn极1）除氧Zn +HCl(1:4)→搅拌1H2）汞齐化Zn +HgCl2 →ZnCl2 + Hg Zn : Hg=100 : 4将计算好的HgCl2量加水溶解，倒入1）中，搅拌1H。
车辆用锌空气电池的研制和试验
车辆用锌空气电池的研制和试验
锌空气电池是一种新型的电池类型，其基本结构为锌负极、空气正极和电解液。
该电
池具有高能量密度、环保无污染、安全性高、成本低等优点，具有广泛的应用前景。
一、研制背景及意义
二、研究方法
本次研究采用了实验研究与模拟计算的方法。
首先，在实验室中搭建了锌空气电池试
验装置，采用不同比例的锌粉、碱性电解液、碳纤维等材料，制备了锌空气电池样品。
然后，对锌空气电池进行了充放电性能测试、恒流放电测试、抗极化能力测试等，测试了其
电化学性能。
最后，对锌空气电池的性能参数进行了模拟计算和分析。
三、研究结果
1. 锌空气电池样品制备成功，其中锌负极为锌粉电极、空气正极为碳纤维电极、电
解液为碱性电解液。
2. 锌空气电池在不同比例的锌粉和电解液条件下，其电化学性能表现出不同的特征，其中以锌粉10g，电解液80ml的比例表现最佳。
3. 锌空气电池的充放电性能、恒流放电性能等方面，均表现出良好的性能。
4. 锌空气电池具有较强的抗极化能力，能够对不同的负载变化做出及时的响应，为
电动车提供可靠的动力支持。
5. 锌空气电池的性能参数模拟计算表明，其能量密度达到了420 Wh/kg，比锂离子电池高出近40%。
四、结论
本次研究成功制备了锌空气电池样品，分析了其电化学性能和其他性能参数。
通过试
验结果和模拟计算，表明锌空气电池具有高能量密度、环保无污染、安全性高等优点，且
成本较低，具有广泛的应用前景。
未来，锌空气电池在汽车领域的应用将会得到更加广泛
的推广和应用。
1. 锌空气电池的工作原理
1. 锌空气电池的工作原理锌空气电池以锌（Zn）为正极、氧为负极、氢氧化钾（KOH）为电解质。
锌空气电池地化学反应与普通碱性电池类似，其基本工作原理为电池正极上的锌与电解液中的OH－发生电化学反应(负极反应)，释放出电子。
同时GDE（气体扩散电极或空气负极）反应层中的催化剂与电解液及经由扩散作用进入电池的空气中的氧气相接触，吸收电子，发生电化学反应(正极反应)。
但锌空气电池充电过程进行得十分缓慢，通常锌空气电池正极的锌板或锌粒，在放电过程中，被氧化成氧化锌而失效后，一般采用直接更换锌板或锌粒和电解质的办法，使锌空气电池完全更新。
2. 锌空气电池的构造在单体电池中以锌为正极，氧为负极，采用外氧式设计，在锌空气电池两侧有两块高功率、长寿命的空气电极。
成品的锌空气电池由一组单体电池串联而成，车载锌空气动力电池组还包括空气流通保障系统和电池组热管理系统两个子系统，以确保动力电池组能够长期、稳定地运转。
空气流通保障系统，调节进入锌空气电池负极地空气量，当不使用电池时，可以自动切断空气。
热管理系统保证锌空气电池组能够可靠地工作。
用更换锌空气电池中的锌板或锌粒和电解质的"机械式"充电模式，既方便又快捷，只需3min即可完成"充电"全过程。
更换下来的氧化锌在专门的工厂进行回收处理，实现锌的再生循环。
3. 锌空气电池的基本特性● 充电特性锌空气电池的充电模式，打破了普通蓄电池的常规充电模式，采用机械式更换电池的锌板或锌粒的"充电"模式，整体更换锌空气电池的活性物质，将整个锌空气电池进行更换，电池不再需要花很长的时间来充电，更换一块20kWh的电池块只需要1分40秒。
只要在公路沿线设置锌板或锌粒匣以及电解质器匣的机械式整体更换站，其效果如同现在内燃机汽车的加油站，直接"充电"，可以为用户提供很大的方便。
● 放电特性锌空气电池具有大电流持续放电的能力，能够满足EV快速加速和连续爬坡的要求。
锌空气电池充放电反应过程
锌空气电池充放电反应过程
锌空气电池是一种具有高能量密度和轻质化优势的新型电池，由于其优异的性能，越来越多的研究者开始将其作为下一代电动汽车和储能系统的备选方案。
锌空气电池的充放电反应过程可以分为以下几个步骤：
1. 电解质液体输送：锌空气电池的正极由一个氧气还原催化层组成，负极是由锌粉组成，中间则是一层离子交换膜。
电解质液体从正极的导流板上输送到钛基底板上，然后流向了负极。
2. 氧气还原：正极氧气还原反应的化学方程式如下：
O2 + 2H2O + 4e- →4OH-
这个氧气还原反应的速率由氧气的扩散速率决定，氧气在氧气还原催化层中被还原为氢氧根离子，并且电子通过电解质传递到了负极。
3. 锌氧化：负极的反应式如下：
Zn + 4OH- →Zn(OH)4^2- + 2e-
在负极，锌粉被氢氧根离子氧化成氢氧化锌，同时电子同样被传递到了电解质中。
4. 电子传递：电解质的主要作用是将正极和负极之间的电子进行传递。
这里，锌离子被电解质传递到了正极的氧气还原催化层上。
5. 水分解：Zn(OH)4^2- 在电解质的存在下水分解成为三氢氧化铵（NH4OH）和氢氧根离子（OH-）。
然后，铵（NH4+）被氢离子转化为氨气（NH3）并被释放出来。
6. 电流产生：在以上步骤的反应过程中，正极和负极之间的电子穿过了外部装置并产生了电流。
以上便是锌空气电池的充放电反应过程的详细描述。
值得注意的是，在锌空气电池的反应过程中，水分解所产生的氨气可作为废物处理，并处理过程中需要尽量避免氨气的泄漏。
锌电池原理 详细
锌空气电池同等体积下, 同等功能质量比其它电池要轻, 是一种性能十分优异的金属空 气电池,它的单元电池的正极为空气极,负极为金属(锌)电 极.锌空气电池性能优异,特 别是比能量很高. 理论上锌空气电池的重量比能量为 340wh/kg, 体积比能量度 1050wh/L, 这是现在所有化学电源中最高的,实际比能量也是最高的,锌空气电池放电电压平稳,放电 持续时间长,无环境污染,成本低,因而成为电动燃料车电池的首选品种之一. 由于锌空气电池的制造材料都比较普通,构造也不复杂,因此它的生产成本低廉,基本 上与铅酸电池相等,但它的容量却是铅酸电池的 5 倍.圆柱形锌空气电池的结构除正极外, 基本上与碱性锌—锰电池相似, 因此当其产量达到一定的规模时, 其价格可以做到与碱性锌 —锰电池差不多. 铅酸电池, 锂电, 镍氢电池都需要很长的充电时间, 特别是铅酸电池不能长期深度放电. 充电时间长,充电频繁给用户带来不便.而锌空电池不需要充电,它并不是蓄电池,而是利 用锌和空气直接发电.在电池用完后,只需要更换封装好的锌粉或电池锌板,这在几分钟内 就可以完成,像加油一样方便.此外,锌粉可以通过现有的加油站,超市等渠道销售,而蓄 电池电动车需要大规模建设"充电站". 锌空气电池续行里程为 900 公里以上,随着技术的 进一步提高,可以超过一般燃料电池,用于电动汽车,10A,1V 连续放电可长达 9 小时以 上,且电流,电压,功率随用途不同随意调节. 上海已经在全国率先开展 了锌空电池在电动自行车方面 的应用, 在市内设立 了数十个 换电网点,开创了锌空电池在 电动自行车方面应用的先河. 其局限性是:暂时还无法在上 海以外的地方开展应用试验, 同时其使用成本如能也是铅酸 蓄电池的数倍.扩大其应用范 围,有进一步降低使用成本的 可能性.
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锌空气电池充放电反应过程
锌空气电池是一种新型的电池，它的充放电反应过程非常特殊。
在这篇文章中，我们将详细介绍锌空气电池的充放电反应过程。
让我们来了解一下锌空气电池的结构。
锌空气电池由两个电极和一个电解质组成。
其中，一个电极是锌电极，另一个电极是空气电极。
电解质则是一种能够导电的液体，通常是氢氧化钾溶液。
在锌空气电池的充电过程中，电流从外部电源流入电池，使得锌电极上的锌离子被还原成锌金属。
同时，空气电极上的氧气被氧化成氧离子。
这些氧离子随后穿过电解质，到达锌电极上，与锌金属反应，形成氧化锌。
这个过程中，电池的电势会逐渐升高，直到达到最大值。
在锌空气电池的放电过程中，电池内部的化学反应反转。
锌电极上的锌金属被氧化成锌离子，同时空气电极上的氧离子被还原成氧气。
这些氧气随后从电池中释放出来，形成氧气气体。
这个过程中，电池的电势会逐渐降低，直到达到最小值。
需要注意的是，锌空气电池的放电过程中会产生大量的氧气气体。
这些气体需要及时排出，否则会对电池的性能产生负面影响。
因此，锌空气电池通常需要配备一个排气管，以便将氧气气体排出。
总的来说，锌空气电池的充放电反应过程非常特殊。
它利用了空气中的氧气作为电极，从而实现了高能量密度和长寿命的特点。
随着
技术的不断进步，锌空气电池有望成为未来电池领域的重要发展方向。