碱性锌锰电池的发展及应用
第二讲锌锰电池
第二讲锌锰电池引言：锌锰电池是一种常见的化学电池，属于原电池的一种。
它以锌（Zn）和锰（Mn）作为活性物质，通过一系列化学反应来产生电能。
本文将详细介绍锌锰电池的工作原理、构造、应用以及优缺点。
一、工作原理：锌锰电池的工作原理基于氧化还原反应。
在正极，锰离子（Mn2+）被还原为锰酸根离子（MnO4-），同步释放电子，并进行电流传导。
在负极，锌离子（Zn2+）被氧化，形成锌离子（Zn2+），同时接受来自正极的电子。
这些反应共同促使电池发生电流流动。
二、构造：锌锰电池由正极、负极和电解质组成。
正极通常由锰氧化物制成，而负极由纯锌制成。
电解质则可以选择浸渍在电池中的膜或液体。
在电解质膜中，氧化剂和还原剂之间的离子传输通过膜进行；在液体电解质中，电流通过溶液中的离子之间的传输来实现。
三、应用：1.电子设备：锌锰电池常用于小型电子设备，如遥控器、手持计算器和手表等。
这是因为它们具有相对较长的使用寿命和较高的能量密度，能够提供稳定的电能供应。
2.紧急备用电源：由于锌锰电池具有较长的保存时间，在无法充电或替换电池的情况下，它们可以作为紧急备用电源使用。
这对于户外活动或灾难情况下的应急情况非常有用。
3.医疗设备：锌锰电池也广泛用于医疗设备，如心脏起搏器和胰岛素泵等。
它们可以提供稳定和可靠的电源供应，保证医疗设备的正常运转。
4.电动车辆：锌锰电池还可以用作电动车辆的动力源。
尽管锌锰电池的能量密度相对较低，但由于其成本低廉和较长的寿命，它们被广泛应用于一些低功率的电动车辆，如电动自行车。
四、优缺点：锌锰电池具有以下优点：1.价格低廉：相对于其他类型的电池，锌锰电池的制造成本较低，因此价格也较为经济实惠。
2.长期储存：锌锰电池可以保存较长时间，即使在未使用的情况下，也能保持电量。
3.安全性高：锌锰电池的反应相对稳定，因此安全性较高。
锌锰电池的缺点包括：1.能量密度较低：相对于其他类型的电池，锌锰电池的能量密度较低，不能提供高功率需求的设备所需的电能。
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。
锌锰湿电池
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。
碱性锌锰电池
碱性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。
1.碱性锌锰电池分类(1) 圆筒型电池结构碱性锌锰电池具有代表性的圆筒型，与圆筒型普通锌锰电池的结构布局恰好相反。
碱性锌锰电池中圆环状正极紧挨容器钢筒内壁，负极位于正极中间，有一个钉子形的负极集流器，这个钉子被焊在顶部盖子上，作为电池的负极，而钢筒为正极。
为了方便并能与普通锌锰电池互换使用，同时避免使用时正负极弄错，电池在设计制造时，将上述碱性锌锰电池的半成品倒置过来，使钢筒底朝上，开口朝下，再在钢筒底上放一个凸形盖(假盖)，正极便位于上方；在负极引出体上焊接一个金属片(假底)，这样，外观上碱性锌锰电池正、负极性和形状与普通锌锰电池就一致了。
(2) 卷式电池结构其结构以金属网作载体，把正、负极分别压制成薄带状，再与隔膜叠合在一起卷成螺旋状(电容式)结构的电池，这种结构的特点是正、负极作用面积大，超电势小，从而在低温、大电流放电时可获得更高的容量。
(3) 方型单体式电池结构方型单体电池正、负极采用极群式结构，正、负极分别压制成方型薄片，极片中间夹有金属集流网。
2.碱性锌锰电池电极反应式正极为阴极反应：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－总的电池反应为：Zn＋MnO2＋2H2O＋4OH－→Mn(OH)42－＋Zn(OH)42－酸性锌锰干电池反应:正极为阴极，锰由四价还原为三价2MnO2＋2H2O＋2e→2MnO(OH)＋2OH－负极为阳极，锌氧化为二价锌离子：Zn＋2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2＋2H＋＋2e总的电池反应为：2MnO2＋Zn＋2NH4Cl→2MnO(OH)＋Zn(NH3)2Cl22.碱性锌锰电池特性1、开路电压为1.5V；2、工作温度范围宽在一20℃~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。
电池的发展历史
电池的发展历史
电池的发展历史
一、早期电池
电池的历史可以追溯到古代。
在公元七世纪，古罗马人就已经开始使用铅酸电池。
然而，由于早期电池的寿命较短，并且无法储存较大的电量，因此它们的用途主要局限于小型电器和实验中。
二、碱性电池的诞生
在20世纪初，随着电化学学科的发展，碱性电池开始出现。
1937年，德国工程师古德曼发明了碱性锌锰电池，这种电池具有较高的能量密度和更长的寿命，逐渐取代了早期的酸性电池。
碱性电池具有更高的安全性和可靠性，并且能够提供更大的电量，因此在许多领域得到了广泛应用。
三、现代电池
随着科技的不断进步，现代电池技术也得到了迅速发展。
在20世纪末，锂离子电池开始出现并逐渐普及。
锂离子电池具有高能量密度、长寿命、环保等优点，被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域。
此外，现代电池技术还不断发展，出现了许多新型电池，如固态电池等。
四、锂电池的发展
锂电池是一种使用锂金属或锂合金为负极材料的高能电池。
它是现代电池中最重要的发明之一，具有高能量密度、长寿命、环保等优点。
自20世纪70年代首次提出以来，锂电池经历了多次改进和创新，不断提高其能量密度和安全性。
目前，锂电池已经成为电动汽车和智能手机等高端产品的主流电源之一。
总之，电池技术的发展历程是一个不断探索和创新的过程。
从早期的铅酸电池到现代的锂离子电池，人们不断尝试提高电池的能量密度、寿命和安全性。
随着科技的不断发展，未来还会有更多的新型电池出现，为人们的生产和生活带来更多的便利和效益。
锌锰干电池的发展.
锌锰干电池的发展一、锌锰干电池的分类和原理化学电源可分为一次电池、二次电池（又称蓄电池）和燃料电池三种。
顾名思义，一次电池就是使用一次后就被废弃的电池。
例如锌锰干电池、锌银钮扣式电池、锂电池等。
二次电池又称蓄电池，它是在充电后又能反复使用的电池，使用周期较长，故又称之为可充式电池。
如铅酸蓄电池，镍镉电池、金属氢化物镍电池、锂离子电池等。
严格来讲，燃料电池也属于一次电池，但一般的一次电池的正、负极活性物质是固体并放在电池内，用完后不能补充，因而容量较小，而燃料电池的活性物质是放在电池外储罐中的气体或液体，只要气体或液体的活性物质源源不断地输入燃料电池中，电池就连续发电。
如碱性燃料电池（ＡＦＣ），熔融碳酸盐电池（ＭＣＦＣ）、磷酸盐电池（ＰＡＣ），固体氧化物电池（SOFC），固体聚合物电池（SPEFC）等。
锌锰干电池根据电解质酸碱性质可分为以下两类：．酸性锌锰干电池酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极，并经汞齐化处理，使表面性质更为均匀，以减少锌的腐蚀，提高电池的储藏性能，正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物。
正极材料中间插入一根碳棒，作为引出电流的导体。
在正极和负极之间有一层增强的隔离纸，该纸浸透了含有氯化铵和氯化锌的电解质溶液，金属锌的上部被密封。
这种电池是19世纪60年代法国的勒克兰谢（Leclanche）发明的，故又称为勒克兰谢电池或炭锌干电池，可表示为：（－）Ｚｎ｜ＮＨ４Ｃｌ（20％）ＺｎＣｌ２｜ＭｎＯ２，Ｃ（＋）尽管这种电池的历史悠久，但对它的电化学过程尚未完全了解，通常认为放电时，电池中的反应如下：正极为阴极，锰由四价还原为三价2ＭｎＯ２＋2Ｈ２Ｏ＋2ｅ——→2ＭｎＯ（ＯＨ）＋2ＯＨ－负极为阳极，锌氧化为二价锌离子：Ｚｎ＋2ＮＨ４Ｃｌ——→Ｚｎ（ＮＨ３）２Ｃｌ２＋2Ｈ＋＋2ｅ总的电池反应为：2ＭｎＯ２＋Ｚｎ＋2ＮＨ４Ｃｌ——→2ＭｎＯ（ＯＨ）＋Ｚｎ（ＮＨ３）２Ｃｌ２实践经验表明，该电池的电流—电压特性和二氧化锰的来源有关，也直接地依赖于锰的氧化价态、晶粒的大小及水化程度等。
浅析碱性锌锰电池的技术革新
浅析碱性锌锰电池的技术革新①陈 宇＊，朱红华（浙江恒威电池股份有限公司，浙江嘉兴 ３１４０１８）摘要：近年来随着电池行业的发展，电池越来越广泛的应用于个人视听产品、通信产品、电动电子仪器设备、电动玩具、数码相机、电动汽车等电子产品。
这也促进了对电池新技术及技术瓶颈的开发与突破，比如电池容量的大小，储存寿命的长短，重负荷输出能力的强与弱以及电池自身的安全等。
本文就当前时代背景下电池广泛应用的情况，浅析碱性锌锰电池的技术革新。
关键词：碱性锌锰电池；问题；技术革新中图分类号：ＴＭ９１１．１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－７９２３（２０２０）０４－０２０２－０４Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｚｉｎｃ Ｍａｎｇａｎｅｓｅ ＢａｔｔｅｒｙＣＨＥＮ Ｙｕ＊，ＺＨＵ Ｈｏｎｇ－ｈｕａ（Ｚｈｅｊｉａｎｇ ＨＥＮＧＷＥＩ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｘｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，３１４０１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｐｅｒｓｏｎａｌ ａｕｄｉｏ－ｖｉｓｕａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｅｌｅｃｔｒｉｃｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｏｙｓ，ｄｉｇｉｔａｌ ｃａｍｅｒａｓ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃａｒｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｔｈｉｓ ｈａｓ ａｌｓｏ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｏｆ ｎｅｗ ｂａｔｔｅｒｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｔｅｃｈ－ｎｉｃａｌ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ，ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｔｏｒａｇｅ ｌｉｆｅ，ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄｗｅａｋｎｅｓｓ ｏｆ ｈｅａｖｙ－ｌｏａｄ ｏｕｔｐｕｔ ｃａｐａｃｉｔｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｉｔｓｅｌｆ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｋａｌｉｎｅ ｚｉｎｃ－ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｕｓｅ ｏｆｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｒａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｚｉｎｃ－ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｂａｔｔｅｒｙ；Ｐｒｏｂｌｅｍｓ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ１ 引言一次锌锰电池相比镍镉电池、镍氢电池、锂电池等二次电池具有如下优点：首先，一次电池具有更高的安全性，不易发生漏液、爆炸等安全事故，无需配备保护板也能正常使用；其次，一次电池的稳定性更好，没有记忆性，且不用担心过放，对用电环境的适应性较强，不易损坏；再次，一次电池无需配备充电器，放电时间较二次电池更长，即插即用，使用更为方便；此外，一次电池价格远低于二次电池，对于小型低功率用电设备来说具有更好的经济性；最后，一次锌锰电池目前基本实现了无汞或低汞化，对环境影响小，回收处理更加方便［１，２］。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
德州职业技术学院毕业论文设计精品文档，欢迎下载使用！ 原创性声明
本人声明，所呈交的毕业论文是本人在导师指导下完成的研究开发的成果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容。如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。 本人的毕业论文若有不实或抄袭，愿意承担一切相关的后果和责任。 碱性锌锰电池的发展及应用精品文档，欢迎下载使用！
精品文档，欢迎下载使用！ 13 目录
摘要.............................................................................................................................................. 2
第一章 绪论 ........................................................................................................................... 3
第二章 碱性锌锰电池的概述 ...................................................................................... 5
2.1碱性锌锰电池的工作原理 ...................................................................................... 5
2.2碱性锌锰电池的结构 ............................................................................................... 5
2.3碱锰电池特点 ............................................................................................................. 6
第三章 碱性锌锰电池的研究进展 ........................................................................... 8
3.1 碱锰电池的无汞化 ................................................................................................... 8
3.1.1 无汞锌粉的开发及组成 .................................................................................... 8 3.1.2 在电液中加代汞缓蚀剂 .................................................................................... 8 3.1.3 提高原材料纯度选择优质原材料 ..................................................................... 9 3.1.4 加强工艺控制 .................................................................................................... 9
第四章 碱性锌锰电池的应用及使用中存在问题 ......................................... 10
4.1碱性锌锰电池的应用 ............................................................................................. 10
4.2使用中存在的主要问题 ......................................................................................... 11
第五章 碱性锌锰电池的现状与发展趋势 ......................................................... 13
参考文献 ................................................................................................................................. 14
致谢............................................................................................................................................ 15 德州职业技术学院毕业设计论文精品文档，欢迎下载使用！
精品文档，欢迎下载使用！ 12 摘要
文章介绍了碱性锌锰电池的发展现状及应用，通过特点、结构、工作原理、综合阐述了碱性锌锰电池的研究现状，存在的问题和应用。
关键词 碱锰电池 正负极材料 发展趋势 碱性锌锰电池的发展及应用精品文档，欢迎下载使用！
精品文档，欢迎下载使用！ 13 第一章 绪论
锌锰电池发展至今经历了漫长的演变，早在1868年法国工程师乔治-勒克兰社采用二氧化锰和炭粉作正极粉料，将它压入多孔陶瓷的圆筒体中，并插上一根炭棒集流器作正极，用一根锌棒部分插入溶液中作负极，电解液是用20%的氯化铵水溶液，电池的容器是用玻璃瓶，做成第一个锌锰湿电池。1886年盖斯将氯化铵水溶液改用氯化铵，氯化锌，石膏和水合成的糊状物，并将锌片作成圆筒形作电池的容器，同时用石蜡封口，从而做成原电池的雏形。此后不久，又将面粉和淀粉作为电解质溶液的凝胶剂，是锌锰电池的便携性大大提高，为这种电池的工业化生产和广泛地使用打下了良好的基础。 1890年前后这种电池在全世界范围内投入工业化生产。1870年前后采用了汞齐化锌阳极，以减轻锌的自放电。1877年对碳棒采用浸蜡处理，以防止炭棒爬液，减轻对金属集流体的腐蚀。
早在100多年前就有人提出过用锌做负极，MnO2做正极，KOH或NaOH做电解液，在漫长的研究过程中主要围绕四个问题进行:一是用粉状多孔锌电极代替片状电极，降低放电电流密度和解决锌片在碱液中易于钝化的缺点；二是采用反极结构，提高MnO2的填充量，使正负极容量相匹配；三是对锌粉汞齐化处理和碱液中加ZnO，解决锌在碱液中的腐蚀；四是密封结构和密封材料的改进，解决爬碱现象。 直到1950代前后在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池。它以锌粉为负极，电解二氧化锰为正极，电解液采用NaOH或KOH，使电池性能成倍的提高。它不仅容量高，还适合于大电流连续放电。还具备优良的低温性能，储存性能和防漏性能。 但在前期的碱锰电池中要控制负极锌粉在碱液中的气量，当时电池的用汞量非常大，用汞量在2%~6%，八十年代末随着人们环保意识的加强，掀起了无汞碱锰电池的研究热潮，寻找有机或无机代汞缓蚀剂和锌粉中合金元素(主要是Al，Bi，In，Pb)成为主要的研究方向。到九十年代中旬，无汞碱锰电池进入市场。 同时，从60年代开始，对可充的碱性锌锰二次电池开展了广泛的研究，经过30多年的研究已取得突破性的进展，但由于其放电深度浅，循环寿命短，还德州职业技术学院毕业设计论文精品文档，欢迎下载使用！ 精品文档，欢迎下载使用！ 12 未能实现商品化。 进入二十一世纪以来，碱性锌锰电池得到飞速的发展，大有替代普通锌锰电池和其他电池的趋势。同时用电器具的发展对碱锰电池高容量和大电流放电提出更高的要求。因此，未来碱锰电池的研究主要集中在高功率重负荷放电性能，电池容量的提升以及储存寿命的提高上[1]。 碱性锌锰电池的发展及应用精品文档，欢迎下载使用！
精品文档，欢迎下载使用！ 13 第二章 碱性锌锰电池的概述
2.1碱性锌锰电池的工作原理 碱性锌锰电池的电化学表达式为： (－)Zn│KOH(饱和ZnO)│MnO2(＋) (2-1) 负极反应： Zn+2OH-=ZnO+H2O+2e (2-2) 正极反应： 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- (2-3) 电池反应： Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH (2-4) 其中正极MnO2在碱性溶液中的放电分两步进行。第一电子放电步骤是一个涉及固相传质的均相反应过程，质子和电子在MnO2晶格中移动使MnO2逐步还原为MnOOH。在这一步骤的初期，MnO2固相基本晶体结构没发生变化，而只有晶格的膨胀，若在此时停止放电而进行充电，则MnO2具有良好的可逆性。第二电子放电步骤俺“溶解-沉积机理”进行，这是一个不完全可逆的过程。原因是MnOOH放电时有Mn3O4生成，而放电产物Mn(OH)2充电时又有一部分氧化成Mn5O4。生成的Mn3O4既不能被氧化，也不能被还原，它在充放过程中积累，一方面消耗了活性材料，另一方面使电池内阻迅速增大，造成了MnO2
电极容量的衰退[2]。其负极的放电行为在宏观上的顺序为：从靠近正极部位逐
渐进行到负极集流体附近，这是由于多孔电极各部分放电时极化不同造成的。增大正负极对应面积可以大幅度提高碱性锌锰电池的放电性能，特别是大电流放电性能。而负极钝化的快慢受锌粉粗细的影响[3]。 2.2碱性锌锰电池的结构 (1) 圆筒型电池结构 碱性锌锰电池具有代表性的圆筒型，与圆筒型普通锌锰电池的结构布局恰好相反。碱性锌锰电池中圆环状正极紧挨容器钢筒内壁，负极位于正极中间，有一个钉子形的负极集流器，这个钉子被焊在顶部盖子上，作为电池的负极，而钢筒为正极。为了方便并能与普通锌锰电池互换使用，同时避免使用时正负极弄错，电池在设计制造时，将上述碱性锌锰电池的半成品倒置过来，使钢筒