鋅空氣電池性能介紹
鋅空氣電池上分別用字母A和P表示中性和堿性,其后用數(shù)字表示空氣電池型號(hào),如A2233表示直徑22mm,厚度3.3mm的中性電池。鋅空電池用活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質(zhì),以鋅為負(fù)極,以氯化銨或苛性堿溶液為電解質(zhì)的一種原電池。鋅空氣電池又稱鋅氧電池,分為中性和堿性兩個(gè)種類。
鋅空氣電池正負(fù)極反應(yīng)式:
正極(空氣電極)反應(yīng):O2+2H20+4e- →40H-
極(鋅電極)反應(yīng):Zn+20H- → ZnO+H2O+2e-–
電池總反應(yīng):2Zn+ O2 → 2Zn0
1、鋅空氣電池的正極材料
鋅空氣電池的正極是一種氣體擴(kuò)散電極,一種透氣不透液、具有良好導(dǎo)電性和催化活性的薄膜。空氣電極的制作方法主要有:沖壓法、輥壓法、絲網(wǎng)印刷法和噴射法等。
常見的空氣電極薄膜一般由防水透氣膜、集流網(wǎng)和催化膜三層壓制而成。防水透氣膜主要是按照一定比例把導(dǎo)電材料(碳黑或乙炔黑或它們的混合物)和造孔劑(硫酸鈉、草酸銨、碳酸氫鉸等)用分散劑乙醇混合均勻,再加入粘結(jié)劑(聚四氟乙烯)不斷攪拌使之分散均勻,經(jīng)凝聚后輥壓而成;集流網(wǎng)可以是鎳絲編織網(wǎng)、鎳泊沖拉網(wǎng)、銅材編織網(wǎng)、銅材沖拉網(wǎng)或鍍銀銅網(wǎng)等;而催化膜主要是將催化劑(二氧化錳)、活性炭和硫酸鈉用乙醇混合均勻后加入聚四氟乙烯乳液(加有少量親水性纖維素)不斷攪拌,待之分散均勻,經(jīng)凝聚后輥壓而成。常見的空氣電極一般為集流網(wǎng)嵌入型,即按照防水透氣膜、集流網(wǎng)和催化膜的順序壓制成型。
正極活性物質(zhì)是來源于空氣中的氧氣。來自空氣的氧氣首先溶解在電解液中,然后擴(kuò)散吸附到空氣電極的催化膜上,在催化劑的催化作用下在“氣、液、固”三相界面發(fā)生還原反應(yīng)生成OH-。生成的OH-再擴(kuò)散到鋅負(fù)極與鋅發(fā)生反應(yīng)。
2、鋅空氣電池的負(fù)極(鋅電極)
負(fù)極活性物質(zhì)是金屬鋅或者鋅合金(比如Zn與Ga、In、Pb、Bi、Sn等一種或多種元素的合金)的粉末或小顆粒。鋅電極的制備方法主要有壓成法、涂膏法、燒結(jié)法、電沉積法和化成法等?,F(xiàn)在一般把鋅粉或鋅合金粉與適量凝膠劑(交聯(lián)的羧甲基纖維素、交聯(lián)的聚丙烯酸、聚丙烯酸的鉀鹽和鈉鹽等)混合均勻后,加入25%~35%帶氧化鋅的氫氧化鉀電解液以及其它一些添加劑等調(diào)制成鋅膏,然后把鋅膏和陽(yáng)極電流集流體粘結(jié)成負(fù)極。
3、鋅空氣電池的隔膜
正極和負(fù)極之間必須放置一層絕緣的聚合物多孔隔膜以防止電池正負(fù)極發(fā)生短路。選用的隔膜材料可以是聚稀烴、聚酰胺(如尼龍)、碳氟型樹脂、玻璃紙、過濾紙等中的一種材料或多種材料的復(fù)合物。
4、鋅空氣電池的電解液
鋅空氣電池中所用的電解液是氫氧化鈉、氫氧化鉀堿性溶液,一般采用的是飽和了Zn0的氫氧化鉀的水溶液,溶液中含有減緩鋅腐蝕的無機(jī)緩蝕劑或有機(jī)緩蝕劑。