锌锰湿电池
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 —。
电池的发展
1780年的一天，意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而只用一种金属器械去触动青蛙，却并无此种反就。
伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为“生物电”。
伽伐尼的发现引起了物理学家们极大兴趣，他们竞相重复枷伐尼的实验，企图找到一种产生电流的方法，意大利物理学家伏特在多次实验后认为：伽伐尼的“生物电”之说并不正确，青蛙的肌肉之所以能产生电流，大概是肌肉中某种液体在起作用。
为了论证自己的观点，伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。
结果发现，这两种金属片中，只要有一种与溶液发生了化学反应，金属片之间就能够产生电流。
1799年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。
于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。
用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。
伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。
这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。
它成为早期电学实验，电报机的电力来源。
意大利物理学家伏打就多次重复了伽伐尼的实验。
实验证明，只要在两种金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西，并用金属线把两个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。
这就说明电并不是从蛙的组织中产生的，蛙腿的作用只不过相当于一个非常灵敏的验电器而已。
1836年，英国的丹尼尔对“伏打电堆”进行了改良。
他使用稀硫酸作电解液，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌─铜电池，1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。
然而，无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体，因此搬运很不方便，特别是蓄电池所用液体是硫酸，在挪动时很危险。
在1860年，法国的雷克兰士(GeorgeLeclanche)还发明了世界广受使用的电池（碳锌电池）的前身。
锌锰电池的工作原理
锌锰电池的工作原理
锌锰电池是一种常见的原始电池，它的工作原理基于化学反应。
它由锌和锰两种金属作为电池的两个电极，并通过电解质连接起来。
在电池中，锌作为阳极，锰作为阴极。
电解质在两个电极之间起到导电的作用，同时也起到离子传输的作用。
在正极（锌）上，锌原子会脱离金属形成离子，同时释放出两个电子：
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-
这个过程被称为氧化反应，在这个反应中，锌原子失去了电子，氧化成为离子。
这个反应让锌阳极呈现正电荷。
在负极（锰）上，锰离子接受了两个电子，还原成为锰原子：
2MnO2(s) + 2H+(aq) + 2e- → Mn2O3(s) + H2O(l)
这个过程被称为还原反应，在这个反应中，锰离子接受了电子，还原成为锰原子。
这个反应让锰阴极呈现负电荷。
在锌和锰之间的化学反应生成了一种电势差，产生了电流。
电子从锌阳极流向锰阴极，在外部电路中产生了电流的流动。
总的来说，锌锰电池的工作原理基于氧化还原反应。
锌阳极氧化成锌离子，锰阴极还原成锰原子，产生了电势差和电流。
第二章 锌锰电池
代汞缓蚀剂的要求
能有效地抑制锌的腐蚀
耐碱性电解液的腐蚀 对锌粉电极无不良影响
(Al? Ni?)
有害元素或杂质含量低 材料成本增加不明显
(Au?Pt?)
在锌电极中加入代汞金属元素 的方法（合金化）
直接在高纯锌中添加代汞元素，通
过共熔制造锌合金粉 把代汞金属(和化合物)添加在电解 质溶液中，通过置换反应使微量代 汞金属元素沉积在金属锌粉的表面， 从而改变锌电极的表面性能
三、有机缓蚀剂
有机缓蚀剂一般为非离子型表面活
性剂(共价型，C、H、N、O、S等， 一般不含金属。) 分子一端是极性基团，另一端为非 极性基团 连接两个基团的一般有-NH-，-S-， -COO-，-CON-，-SON-等
有机缓蚀剂的种类
聚乙二醇衍生物 芳烃衍生物
聚乙烯氧化物
胺类及肟类
亚乙基二醇类
碱性锌锰电池
按外形 分类
中性和 酸性锌 锰电池
碱性锌 锰电池
筒式 迭层式 薄层纸式 筒式
扣式
扁平式
2.1.1 勒克朗谢电池
( ) Zn NH 4 Cl, ZnCl 2 MnO 2 C( )
正极活性物质用天然MnO2(70~75%)
负极活性物质用Zn筒
隔膜为淀粉糨糊隔离层(糊状物)
锌电 极分 类
2.2.1 锌电极类型
锌筒
片状锌 锌合金粉
汞齐锌粉
无汞齐锌粉
无铅 锌粉
有铅 锌粉
几种电池中的锌电极 (1) 勒克朗谢电池中的锌电极
典型的电解液为4.96M
ZnCl2。 电池在放电和储存过程中，会发生析 氢反应，氢离子浓度降低，pH值不断 升高，在pH为5.1-5.8时，锌以离子进 入溶液，在5.8-7.9范围时，锌表面产 生不溶性ZnCl2.2NH3晶体，在大于7.9 时， ZnCl2.2NH3晶体会溶解产生 Zn(NH3)42+。
锌锰电池的制备
锌锰电池的制备
锌锰电池是一种常见的干电池，它的正极是锰氧化物，负极是锌，电解质是氢氧化钾溶液。
锌锰电池具有体积小、重量轻、使用方便等优点，被广泛应用于电子产品、玩具、手电筒等领域。
制备锌锰电池的过程分为三个步骤：制备正极、制备负极和组装电池。
制备正极。
将锰矿石经过研磨、筛选等工艺处理后，得到锰粉末。
将锰粉末与氧化铅、氧化锌等物质混合，加入适量的水和电解质，搅拌均匀，制成锰氧化物糊状物。
将锰氧化物糊状物涂在铝箔或不锈钢片上，烘干后切割成适当大小的片状，即为正极。
制备负极。
将锌板切割成适当大小的片状，用砂纸打磨表面，使其光滑。
将锌片浸泡在氢氧化钾溶液中，使其表面生成一层氢氧化锌，即为负极。
组装电池。
将正极和负极分别插入电池壳内，用绝缘垫隔开。
在电池壳内注入适量的电解质，盖上电池盖，即可组装成锌锰电池。
需要注意的是，制备锌锰电池时要注意安全，避免电解质溅出或电池短路等情况。
同时，电池使用后应及时回收处理，避免对环境造成污染。
锌锰电池的制备过程简单，但需要严格按照工艺要求进行操作，才
能制得质量稳定、性能优良的电池产品。
碱性锌锰电池安全要求
碱性锌锰电池安全要求
前言
碱性锌锰电池是一种常见的电池，被广泛应用于家庭电器、小型电子设备等领域。
然而，如何正确使用和处理废旧电池是非常重要的环保问题，同时也关系到人身安全和财产安全。
因此，本文将介绍碱性锌锰电池的一些基本信息和安全要求。
碱性锌锰电池的特点
碱性锌锰电池是一种无汞电池，由碱性电解液、锌和二氧化锰等组成。
它具有体积小、重量轻、寿命长、价格便宜等特点，是广泛应用于消费品市场的电池类型之一。
安全要求
选择品牌信誉好的电池品牌，并从正规渠道购买。
使用的电池型号、电压符合所需电器的要求，遵循负极对应标识安装。
禁止将电池短路，避免产生高温。
请勿混合使用新旧电池、不同型号电池、不同品牌电池。
切勿将电池丢入火中或水中，以免发生爆炸。
废弃电池应当严格按照有关法律法规进行处理。
废旧电池处理
电池废弃后，应避免与普通垃圾混放，应该专门投放到指定的垃圾桶中。
在处理过程中，应当注意以下几点:
将废旧电池的正、负电极用绝缘胶布或塑料绳绑好。
切勿将废旧电池丢到火中或水中。
墨水、酒精等易燃物品、易腐化的食品等不应该放置在附近。
如果您过量使用电池，建议适度减少使用或更换适量的电池。
小结
碱性锌锰电池是一种重要的电池种类，它在家庭生活、办公、电子设备等领域广泛使用。
学会正确使用和处理废旧电池是一个必要的环保行为。
在使用电池的过
程中，遵循安全要求，严格规范电池的处理流程，尽可能地减少应急事故的发生，切实保障人身财产安全和环境安全。
水系锌锰电池综述
水系锌锰电池综述一、电池概述水系锌锰电池，也称为糊式锌锰电池，是一种自放电率较低的一次干电池。
其正极为二氧化锰，负极为锌，电解液多为氯化铵、氯化锌和水。
这种电池的标称电压为1.5V，容量较低，通常为0.5\~1Ah。
水系锌锰电池的结构紧凑，使用方便，成本较低，适用于电流较小的用电设备，如闹钟、计算器、遥控器等。
二、工作原理水系锌锰电池的工作原理主要基于化学反应。
当电池放电时，锌失去电子成为锌离子，电子从外电路通过，电流从负极流向正极。
同时，电解液中的氯离子在正极上得到电子，还原成氢气和氯气。
这个化学反应过程伴随着电子的转移和电流的产生。
三、构造与材料水系锌锰电池主要由正极、负极、隔离层和外壳等部分组成。
正极为二氧化锰和石墨的混合物，负极为锌粉和电解液的混合物，隔离层用于隔离正负极，避免短路。
外壳通常由金属或塑料制成，用于容纳电解液和隔绝外部环境。
四、性能特点水系锌锰电池具有以下性能特点：1.电压稳定：水系锌锰电池的标称电压为1.5V，放电过程中电压变化较小。
2.容量适中：水系锌锰电池的容量适中，适合电流较小的用电设备。
3.安全性高：水系锌锰电池没有泄漏和爆炸的风险，安全性较高。
4.环保：水系锌锰电池无汞无铅，对环境友好。
5.使用寿命短：由于自放电率较高，水系锌锰电池的使用寿命较短，通常只有几年。
五、生产工艺水系锌锰电池的生产工艺主要包括装填、注液、封口、检测等步骤。
装填是将正负极材料装入外壳中；注液是将电解液注入外壳中；封口是用封口机将注液后的电池封口；检测是对成品电池进行性能检测，包括电压、容量、内阻等方面的检测。
六、应用领域水系锌锰电池广泛应用于以下领域：1.民用市场：水系锌锰电池适用于家用电器、遥控器、计算器、电子玩具等小型电器设备。
2.工业市场：在工业领域，水系锌锰电池可用于仪表、计时器、测试仪器等设备的电源。
3.军事领域：由于水系锌锰电池具有较高的安全性，因此在军事领域也有一定的应用。
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-
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纯电动汽车现在一个难以解决的问题就是 续航里程，目前所有的纯电动汽车都不能 够长距离行驶，续航能力越强，则意味着 电池体积需越大，重量越大。 在这些问题面前，燃料电池车型则显现出了 优势，其续航里程明显高于纯电动车型，并 且能量补充也比纯电动车更容易实现，行驶 中会有排放的物质，也仅仅是水而已。
燃料电池
负极（Zn）： 正极（Ag2O）：
总反应
Zn + Ag2O + H2O=2Ag+ Zn(OH )2
不可逆的，只能放电，用完丢弃 浪费，不环保
据有关资料显示：电池中含有大量的重金属，如锌、铅、镉 、汞、锰等。一粒纽扣电池能污染600立方米水。一节一号 电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。废旧电 池如果与生活垃圾混合处理，电池腐烂后，其中的汞、镉、 铅、镍等重金属溶出会污染地下水和土壤，再渗透进入鱼类 、农作物中，破坏人类的生存环境，威胁人类的健康。人如 果汞中毒，死亡率高达40%；废旧电池中的镉元素，则被定 为致癌物质。
Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4↓＋2H2O
电极反应式书写的注意事项
1 找到总反应，标化合价，判断正负极
2 确定正负极的反应物及生成物，及得失e3 考虑介质 4 配平（电荷守恒、原子守恒）
如果选用铅蓄电池作为电动汽车的电源你满意吗？
一般新电动车 的行驶里程约 50—60公里 而其电池的重 量为24—32公 斤 优点：价格低廉，可重复使用 缺点：循环寿命短，比能量小（单位质量 的电板材料所能转换的电量），重量大，体 积大，废弃电池污染环境
随着科学技术的发展，各种新型电池层处
不穷，如锂离子电池、海水电池、熔融盐燃 料电池、太阳能电池等，化学电源必将为人 类社会的发展作出越来越多的贡献。
薄型太阳能电池
它可以随意折叠弯曲，而且充电非常方便，把它展开 放在阳光下即可充电，在解决柔性问题的同时，还解 决了充电续航的问题。
20年寿命氚电池
堆积如山的废旧电池 时刻威胁我们的环境
可反复充放电
正极材料上涂有 棕褐色PbO2，负 极材料是海绵状 的金属铅，两极 浸在H2SO4溶液 中。 请分析电子转移 情况，写出电极 反应式
硫酸铅是难溶物
放电时： 负极（Pb）： Pb— 2e－ ＋SO42－ ＝ PbSO4↓
正极（PbO2）： PbO2＋2e－ ＋SO42－ +4H+ ＝PbSO4↓+2H2O
极的反应
CH3OH— 6e- +8OH- == CO32-+6H2O
燃料电池的特点：
①低污染（燃料电池比一般发电方式更为清洁，若用氢氧作 为燃料，其排放物是可供饮用的水和可以利用的热能。） ②高效率（因为燃料电池直接將燃料中的化学能转化成电 能。） ③无噪音（无传动部件） ④可做成任意大小（如心脏起搏器和数百万千瓦的发电站。） ⑤免充电（只要燃料源源不断的供应，燃料电池便可以不停 的发电。 ） ⑥燃料來源广（只要含有氢原子的化石能源如天然气、石油、 煤炭等气化产物，或是沼气、酒精、甲醇等，都可作为燃 料电池的能源进料） ⑦可节约金属资源……
1860年，法国的雷克兰士(GeorgeLeclanche)发 明了世界广受使用的电池（锌锰电池）的前身— —锌锰“湿电池” （即碳锌电池）
1887年，英国人 赫勒森发明了最早 的干电池。干电池 的电解液为糊状， 不会溢漏，便于携 带，因此获得了广 泛应用。
［观察思考］
已知氯化铵溶液呈酸性，该电池用久了会变软，发胀 甚至漏液，你能分析其中的原因吗？有什么好的改进 措施？
是利用燃料与氧化剂之间发生的氧化还原反应， 将化学能直接转化为电能的化学电源。 可以连续不断地提供电能。 氢氧燃料电池是发展最成熟的燃料电池。
空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃 料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃 料电池技术相结合的可充放电池。
(Na2SO4）
在手机几乎人手一部的时代，手机电池也在不断更新 日本AU KDDI的一位宣传人员展示一种AU KDDI与日 立共同开发的手机燃料电池，这种燃料电池以甲醇为 能量来源。其电解质溶液为碱性，请分析该电池负
锂电池
1.锂电池重量轻，能量密度大。 2.锂电池环保，不含重金属，报废后对环境影响小。 3.还有就是锂电池内阻小，能够大电流高倍率放电。 4.锂电池记忆效应小。
锂电池电动车
比亚迪e6 ，售价36.98万 假如你有这么多钱，你会买这款电动汽车吗？看到这样的报道你有何感想？
近日，最新一期《自然》（Nature）杂志子刊《科学报道》 （Sci. Report）刊发了复旦大学吴宇平教授领导的课题组关于水溶 液锂电池体系的最新研究成果。 吴宇平课题组采用复合膜将金属锂进行包覆，而后将其置于pH 值呈中性的水溶液中。能量效率高达95%，预计装备这一新型水锂 电的电动汽车的行驶距离有望达到400公里，而现在市面上售卖的 电动车出行距离为150-180公里（如荣威E50在60公里等速时续航 里程为180公里）。 此外，相对于之前非水的有机溶剂与锂盐溶液——新型水锂电 采用水溶液作为电解质，阻燃性增强，使电池在使用过程中不容易 发烫发热，安全性能和成本较现有的锂离子电池都具有明显的优势。
电池反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
优点：碱性电池的寿命长，
容量大，内阻小，且不会像干 电池那样使用久了会泄漏，适 用于大电流和连续放电
生活小常识
标识不同：碱性电池的类别标识为LR，如 “LR6”为5号碱性电池,普通干电池的类别标识 为R，如“R6P”为高功率型5号普通电池。 另外碱性电池的标识中有独有的 “ALKALINE”内容。
电池的发展与新型电器的开发和应用密切相关 20世纪50年代后各种低压电器的普及，特别是 半导体收音机的出现带动了干电池的发展。
70年代后出现了微型计算器，电子手表等小 型电器，对电池提出了新的要求
钮扣电池
银锌纽扣电池的电极材料是Ag2O和Zn，电解 质是KOH，放电会生成Ag和Zn(OH)2,你能分 析出它的工作原理吗？
氚电池最大的特点就是超长寿命、超抗压抗震能力、 超强抗低温高温能力。它的寿命长达 20 年，所能够 承受的温度范围为零下 50 摄氏度——150 摄氏度， 在极度气温环境下正常工作毫无压力。目前世界首个 氚电池 NanoTritium 已经由美国佛罗里达州 City Labs 实验室成功研发。