碱性锌锰电池全解
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
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
第二节 锌锰电池
4
＋
Zn2＋＋9
H2O＋
ZnCl2→ZnCl2·4
ZnO·5
H2O＋
H
锌负极的极化
与正极MnO2相比，锌负极的极化要小得多。正常放 电情况下电化学极化是较小的，主要是浓差极化。 在放电后期或低温下放电，电极的表面状态发生了 变化，这时电化学极化就不能忽视了。
锌负极的自放电
• 锌电极产生自放电的原因 1. 氢离子的阴极还原所引起的锌的自放电 2. 氧的阴极还原所引起的锌电极的自放电 3. 电解液中的杂质所引起的锌电极的自放电
2MnOOH＋2H＋→MnO2＋Mn2＋＋2H2O 2. 固相质子扩散
• MnO2阴极还原的控制步骤 次级过程为控制步骤，即水锰石(MnOOH)的转移 是控制步骤，MnO2阴极极化主要是由于MnOOH转 移的缓慢所造成的。
Mn4+ Mn4+ Mn4+
O2-
O2-
O2-
MMnn3+4+
MeMnn4+3+
四、锌锰电池的电池反应和电性能
中性介质中的锌－锰电池的电池反应
• 以NH4Cl为主的锌－锰电池（氯化铵型电池） （－） Zn∣NH4Cl∣MnO 2 (＋)
负极反应： Zn＋2NH4Cl－2e → Zn（NH3）2Cl2↓＋2H＋ 正极反应： MnO2+H2O+e → MnOOH+OH电池反应： Zn＋2NH4Cl＋2MnO2→Zn(NH3)2Cl2↓＋2 MnOOH
• 在碱性介质中：KOH溶液
Zn2＋＋2OH－→Zn(OH)2⇌ ZnO＋H2O
Zn(OH)2＋2KOH→K2 ZnO2＋2 H2O
或
ZnO＋2 KOH→K2 ZnO2＋H2O
碱性锌锰知识
锌锰电池以锌为负极，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。
碱性电池的负极活件物质是金属锌，由其提供电子，产生电流。
锌皮或锌箔在碱液中，但其比表面较小,含电解液性能差,低温和重负荷下使用极易钝化。
而锌粉具有足够大的比表面,在碱性电液中也不易钝化。
而使用汞齐锌对电极性能有很大的作用，它能提高锌的析氢过电位，并使电池的防漏性能提高。
同时碱性电池的锌粉必须严格控制重金属杂质,尤其是铁,因为铁不易汞齐，从而控制杂质含量。
电池内活性物质的典型配方（质量）：正极为电解二氧化锰90～92％，石墨粉8～9％，乙炔炭黑0.5～1％；负极为汞齐锌粉88～90％，氧化锌5～7％，CMC钠盐3～4％，KOH 溶液（外加）适量。
电解液为8～12N KOH溶液，其中溶入适量氧化锌。
碱性介质中的锌－锰电池（碱锰电池）的电池反应（－）Zn∣KOH∣MnO 2 (＋)负极反应：Zn－2 e＋2OH－→Zn(OH)2⇌ ZnO＋H2O正极反应：2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH＋2OH－电池反应：Zn＋2MnO2+H2O→2MnOOH＋ZnO或Zn＋2MnO2+H2O→2MnOOH＋Zn(OH)2⇌ZnO ＋H2O特点：比普通锌锰电池性能好，电流大，储存时间长电解二氧化锰分为普通型,碱锰型及无汞碱锰型,普通型适用于锌锰电池类；碱锰型适用于碱性锌锰电池类,无汞碱锰型适用于碱性锌一二氧化锰电池。
主要用途：电解二氧化锰是优良的电池的去极化剂，它与天然放电二氧化锰生产的干电池相比，具有放电容量大、活性强、体积小、寿命长等特点，掺用20－30%EMD 做成的干电池比全用天然MnO2做成的干电池其放电容量可提高50－100% ，在高性能氯化锌电池中掺用50－70%EMD ，其放电容量可提高2－3 倍，全部用EMD 做成的碱锰电池，其放电容量可提高5－7 倍，因此电解二氧化锰成为电池工业的一种非常重要的原料。
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+。
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。
碱性锌锰干电池
碱性锌锰干电池以氢氧化钾水溶液等碱性物质作电解质的锌锰电池，是中性锌锰电池的改良型。
使用电解二氧化锰作正极活性物质，与导电石墨粉等材料混和后压成环状，锌粉作负极活性物质，与电解液和凝胶剂混和制成膏状。
它是普通干电池的升级换代的高性能电池产品。
目录碱性锌锰干电池的结构碱性锌锰干电池的原理碱性锌锰干电池的性能碱性锌锰干电池对隔膜的要求碱性锌锰干电池的特点碱性锌锰干电池的应用碱性锌锰干电池的选购碱性锌锰干电池的市场前景碱性锌锰干电池的选用注意事项碱性锌锰干电池的结构1--金属顶帽；2--塑料套简；3--锌膏；4--钢壳；5--金属外套；6--隔膜7--二氧化锰环；8--锌极集流柱；9--塑料底；10--金属底盖绝缘垫圈碱性锌锰干电池的原理正极为阴极反应：MnO2＋H2O＋e→MnO（OH）＋OH－MnO（OH）在碱性溶液中有一定的溶解度MnO（OH）＋H2O＋OH－→Mn（OH）4－Mn（OH）4－＋e→Mn（OH）42－负极为阳极反应：Zn＋2OH－→Zn（OH）2＋2eZn（OH）2＋2OH－→Zn（OH）42－总的电池反应：Zn＋MnO2＋2H2O＋4OH－→Mn（OH）42－＋Zn（OH）42－碱性锌锰干电池的性能碱性锌锰干电池在结构上采用与普通锌锰电池相反的电极结构，增大了正负极间的相对面积，采用高导电性的碱性电解液，正负极采用高能电极材料，所以，碱锰电池的容量和放电时间是同等型号普通电池的3～7倍，低温性能两者差距更大，碱锰电池更耐低温，而且更适合于大电流放电和要求工作电压比较稳定的用电场合。
碱性锌锰干电池对隔膜的要求1、外观要均匀、平整，无机械杂质2、有良好的耐化学腐蚀能力3、有良好的机械强度4、有良好的电解液吸收能力和保持电解液的能力5、在电解液中需要有良好的尺寸稳定性6、具有良好的离子导电能力7、金属杂质的含量要低8、规格要求碱性锌锰干电池的特点1、开路电压为1.5V；2、工作温度范围宽在－20℃～60℃之间，适于高寒地区使用；3、大电流连续放电其容量是酸性锌锰电池的5倍左右；4、低温放电性能好。
2025年高考化学一轮复习基础知识讲义—化学电源及工作原理(新高考通用)
2025年高考化学一轮复习基础知识讲义—化学电源及工作原理（新高考通用）【必备知识】1．分类一次电池：一次电池就是放电之后不可再充电的电池。
常见的一次电池有锌锰干电池、锌银电池。
二次电池：二次电池又称可充电电池或蓄电池。
充电电池中能量的转化关系是：化学能电能，常见的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等。
2．工作原理电池电极反应装置图碱性锌锰电池总反应：Zn ＋2MnO 2＋2H 2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2；负极：Zn ＋2OH －－2e －===Zn(OH)2；正极：2MnO 2＋2H 2O ＋2e －===2MnO(OH)＋2OH －银锌电池总反应：Zn ＋Ag 2O ＋H 2O===Zn(OH)2＋2Ag负极反应：Zn ＋2OH －－2e －===Zn(OH)2正极反应：Ag 2O ＋H 2O ＋2e －===2Ag ＋2OH －锂电池Li －SOCl 2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl 4－SOCl 2总反应：4Li ＋2SOCl 2===4LiCl ＋SO 2↑＋S负极反应：4Li －4e －===4Li ＋正极反应：2SOCl 2＋4e －===SO 2↑＋S ＋4Cl －铅酸蓄电池总反应：Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 42PbSO 4＋2H 2O ；负极：Pb ＋SO 2－4－2e －===PbSO 4；正极：PbO 2＋4H ＋＋SO 2－4＋2e －===PbSO 4＋2H 2O【微点拨】①可逆电池的充、放电不是可逆反应。
②负接负后作阴极，正接正后作阳极。
【易错辨析】1．太阳能电池不属于原电池()2．可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应()3．铅酸蓄电池工作时，当电路中转移0.1mol电子时，负极增重4.8g()（SO42-:96）【答案】 1.√ 2.× 3.√【题型突破】1、(2019·浙江4月选考，12)化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。
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原料丰富 成本低廉
结构简单 携带方便
在民用领域有很强的竞争力，侧重于小 电流或间歇方式供电。
4
化学电源工艺学
1 锌锰电池概述
锌锰电池是法国科学家Leclanche于1968年发明的。 锌棒
碳棒
MnO2粉 +碳粉 多孔 陶瓷管 玻璃瓶
Leclanche电池结构图
5
化学电源工艺学
1 锌锰电池概述
锌锰电池的分类
15
化学电源工艺学
6 碱性锌锰电池制作工艺
电池结构
16
化学电源工艺学
6 碱性锌锰电池制作工艺
工艺流程：
17
化学电源工艺学
6 碱性锌锰电池制作工艺
碱性锌锰电池的组成及作用：
1、炭素壳：用石墨做原料，添加石蜡等粘合剂和防水剂，压成型，作 为电池的正极集流体。
2、正极炭包：用电解锰、石墨按一定配比，并加入KOH溶液（蒸馏 水）混合，压成筒状环式炭包。
电解液中的杂质所引起的锌电极的自放电
13
化学电源工艺学
3 锌负极
降低锌负极自放电的措施
加添加剂
在金属锌中加入添加剂 在电解液中加入缓蚀剂
保证原材料的质量达到要求
对电解液进行净化 贮存电池的温度低于25℃
电池要严格密封
14
化学电源工艺学
5 碱性锌锰电池的性能
碱锰电池的开路电压约为1.55V，工作电压约为1.25V。 电池内阻小，在快速放电时能提供足够的容量，而且在低温(-20℃)下， 其放电容量相当于中性干电池室温下的数量。 放电曲线相当平坦，放电到终止电压(0.9V)时，放电量明显高于中性 锌锰电池。
天然MnO2
电解MnO2车间
电解MnO2粉体
9
化学电源工艺学
2 二氧化锰正极
二氧化锰电极反应
目前公认二氧化锰电极反应有两个：
MnO2 4H 2e Mn 2 2H 2O MnO2 H 2O e MnOOH OH
（2-1） （2-2）
通过对产物的分析，表明Mn2+是少量的，Mn3+化合物MnOOH 是主要的，所以（2-2）式是主要反应。
化学电源工艺学
第二讲 碱性锌锰电池
1
化学电源工艺学
知识点回顾
什么是化学电源？ 正极？负极？ 阴极？阳极？
2
化学电源工艺学
主要内容
1. 锌锰电池概述 2. 二氧化锰正极
3. 锌负极 4. 碱性锌锰电池性能 5. 碱性锌锰电池制作工艺
3
化学电源工艺学
1 锌锰电池概述
（－）Zn| 电解液 |MnO2（＋）
电池符号： (-) Zn|KOH|MnO2 (+)
7
化学电源工艺学
1 锌锰电池概述
碱性锌锰电池的特点
放电性能好：容量高，可大电流连放，放电曲线平稳
1. 2. 3. 4.
正极全部采用电解锰； 负极为多孔锌电极； 电解液KOH溶液的导电能力好； 反应产物疏松且部分可溶 。
低温性能好： 可以在－40℃的温度下工作
二氧化锰电极反应机理——质子-电子机理
MnO2阴极还原的控制步骤： 次级过程为控制步骤，即水锰石的转移是控制步骤，MnO2阴极极化主 要是由于MnOOH转移的缓慢所造成的。 锌锰电池工作电压下降的主要原因： 由于H+在固相中的扩散速 度非常缓慢，从而导致正 极发生严重极化，正极电
位下降。
锌锰电池放电电压及电极电位随时间的变化曲线
2、锌锰电池中锌电极产生自放电的原因？影响其自放电的因素主要 有哪些？
3、如何降低锌负极的自放电？ 4、分析锌锰电池各部分组成及作用 。
19
3、隔膜：采用耐碱性和吸水良好的纸为基体，再涂布浆料层。 4、负极：采用含汞量为4%的汞齐锌粉。 装配时先把环行炭包装入炭素壳中，适当压实，使二者有很好的接 触。再将浆糊纸卷成管型插入炭包中间。然后将和好的锌膏装入隔膜筒 内，最后插入铜钉做负极集流体。
18
化学电源工艺学
本节思考题：
1、锌锰电池的工作原理是什么？
12
化学电源工艺学
3 锌负极
金属锌是电池的负极活性物质。
锌电极的阳极氧化过程
在以KOH溶液中（碱性电池） Zn ＋ 2OH− − 2e− → Zn(OH)2 ⇌ ZnO ＋ H2O
锌负极自放电（电池自放电的主要来源）
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（主因） 氧的阴极还原所引起的锌电极的自放电
铵型电池 (pH=5.4) 中性电池 Zn-MnO2 电池按 电解液 性质分 碱性电池 二次碱性电池 锌型电池 (pH=4.6)
糊式电池(普通型) 纸板电池(高容量)
纸板电池(高功率)
一次碱性电池
6
化学电源工艺学
1 锌锰电池概述
碱性锌锰电池
正极：电解MnO2粉 负极：锌粉 电解液：KOH水溶液 其放电时间大约是同类糊式电池的5～7倍。
10
化学电源工学
2 二氧化锰正极
二氧化锰电极反应机理——质子-电子机理
MnO2阴极还原的初级过程 ( MnOOH的生成)：
MnO2＋H＋＋e→MnOOH
MnO2阴极还原的次级过程 (MnOOH的转移)：
（1）固相质子扩散实现MnOOH 转移，叫做“固相浓差极化”。
11
化学电源工艺学
2 二氧化锰正极
1. 2.
KOH水溶液的冰点低； 两极的极化较小；
需注意的问题：
防爬碱； 需要强有力的防止自放电的措施，来取代汞。
8
化学电源工艺学
2 二氧化锰正极
二氧化锰
MnO2是决定电池性能的主要原材料之一。电池工业上所用的MnO2(常称 锰粉)有四种：天然锰粉(天然软锰矿)、电解锰粉、活化锰粉和化学锰粉。电 解MnO2由电解硫酸锰溶液制得： Mn2+ + 2H2O → MnO2 + 4H+ + 2e 电解锰粉纯度高，有害杂质少，电化学活性好，采用电解锰粉是提高锌 锰干电池电容量的有效方法。