鋅空氣電池概要

鋅空氣電池（ zinc air battery），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。又稱鋅氧電池。分為中性和堿性兩個(gè)體系的鋅空氣電池，分別用字母A和P表示，其后再用數(shù)字表示電池的型號(hào)。

鋅空氣電池構(gòu)造及原理

編輯糊狀的鋅粉在陽極端，起催化作用的碳在陰極。電池殼體上的孔可讓空氣中的氧進(jìn)入腔體附著在陰極的碳上。同時(shí)，陽極的鋅被氧化，這與小型銀氧或汞氧電池的化學(xué)反應(yīng)類似。

陰極——是起催化作用的碳從空氣中吸收氧。

陽極——是鋅粉和電解液的混合物，成糊狀。

電解液——高濃度的氫氧化鉀水溶液。

隔離層——用于隔離兩級(jí)間固體粉粒的移動(dòng)。

絕緣和密封襯墊——尼龍材料。

電池外表面——鎳金屬外殼，具有良好的防腐性的導(dǎo)體

工作原理：

陰極： Zn + 2OH ＝ ZnO + H2O + 2e 陽極： O2 + 2H2O + 4e ＝ 4OH

綜合： 2Zn + O2 ＝ 2ZnO

通常這種反映產(chǎn)生的電壓是1.4伏，但放電電流和放電深度可引起電壓變化。空氣必須能不間斷地進(jìn)入到陽極，在正極殼體上開有小孔以便氧氣源源不斷地進(jìn)入才能是電池產(chǎn)生化學(xué)反映。

鋅空氣電池使用

鋅空電池保存的關(guān)鍵在封條，除非電池準(zhǔn)備立刻使用，否則不能取下電池陰極封條。模擬試驗(yàn)表明，在室溫條件下，存放一年后電量下降到95%，存放兩年后電量下降到90%，存放四年后電量仍有85%。撕下封條后，電池被激活并開始工作，在室溫環(huán)境并不接負(fù)載時(shí)，根據(jù)不同的電池大小規(guī)格，3到12周后電池電量下降50%，超過20周電量下降到0-10%。因此鋅空電池適用于在很少幾周內(nèi)耗用完電池的場合。如果一旦鋅空電池的封條被撕下，空氣就進(jìn)入內(nèi)部激活電化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)即使再貼上封條，電化學(xué)反應(yīng)也會(huì)繼續(xù)下去直到電量耗盡。

鋅空氣電池優(yōu)點(diǎn)

與其它傳統(tǒng)電池相比，鋅空氣電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.電池容量大

空氣電極工作正常的話，鋅空氣電池的理論容量是由負(fù)極活性物質(zhì)的量決定的。負(fù)極（鋅電極）位于電池內(nèi)部，正極（空氣電極）緊接電池外殼內(nèi)側(cè)，而且正極活性物質(zhì)是來自空氣中的氧氣，所以空氣電極占據(jù)電池的空間非常小，因此，在相同的體積和重量下，鋅空氣電池內(nèi)可以裝填更多的負(fù)極反應(yīng)物質(zhì)，從而與傳統(tǒng)電池相比，它具有更高的容量（鋅空氣電池的制造成本與同型號(hào)堿性鋅錳電池的大體相同，但容量卻是同型號(hào)堿性鋅錳電池的2.5倍以上，是普通干電池的5－7倍）。

2.比能量高

鋅空氣電池理論質(zhì)量比能量是1320Whkg-1，實(shí)際比能量已經(jīng)達(dá)到220～300Whkg-1。

3.放電曲線平穩(wěn)。

放電的時(shí)候，正極只是發(fā)生氧氣的還原而空氣電極本身不發(fā)生變化，負(fù)極則是鋅被氧化而損耗。鋅電極電壓平穩(wěn)，所以放電時(shí)電池電壓變化小，在1.3V左右出現(xiàn)一個(gè)較長時(shí)間的放電平臺(tái)。

4.自放電少，儲(chǔ)存壽命好

在儲(chǔ)存時(shí)電池的入氣孔是密封的，空氣電極與外界隔絕，只要阻隔空氣進(jìn)入鋅空氣電池即可使鋅空氣電池的電化學(xué)反應(yīng)無法進(jìn)行，從而電池容量損失小，容量年損失小于2%。

5.生產(chǎn)成本低、價(jià)格低廉

正極活性物質(zhì)是空氣中的氧氣，無須花錢購買而且取之不盡。負(fù)極活性物質(zhì)鋅來源豐富、價(jià)格便宜。

6.環(huán)保無污染

鋅空氣電池摒棄了傳統(tǒng)電池中的鉛、汞、鎘等有毒物質(zhì)，解決了傳統(tǒng)電池的污染問題。而且電池使用后的主要反應(yīng)產(chǎn)物是氧化鋅，可以方便的回收利用。

鋅空氣電池需要解決的問題（缺點(diǎn)）

鋅空氣電池雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但由于其以下不足而制約了它的發(fā)展。

1 電池類型

目前為止，已經(jīng)商業(yè)化的鋅空氣電池主要有方型和紐扣型兩種，而具有巨大市場需求量的圓柱型特別是小圓柱型的鋅空氣電池則由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在國內(nèi)外一直沒有突破性發(fā)展，尚未得到大量生產(chǎn)化。

2 電池密封問題

一直以來圓柱型鋅空氣電池沒有得到廣泛發(fā)展的主要原因之一是電池密封難的問題。鋅空氣電池放電時(shí)需要源源不斷的來自空氣中的氧氣進(jìn)入電池，所以電池不是完全密封的，電池外殼留有一個(gè)或多個(gè)空氣孔，因此電池內(nèi)部與外部是相通的。如果空氣電極，特別是防水透氣膜做的不好的話，電池就很容易發(fā)生爬堿漏液、電解液蒸發(fā)而干涸、或者由于吸潮而使電解液變稀，外界的CO2也會(huì)進(jìn)入電池內(nèi)部而使電解液碳酸鹽化。這都會(huì)嚴(yán)重影響到鋅空氣電池的性能和質(zhì)量。

3 空氣電極中的催化劑有待改進(jìn)

4 鋅電極存在的一些問題

鋅電極發(fā)生腐蝕自放電。鋅電極在堿性溶液中是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，鋅溶解自放電析放出氫氣。另外由于鋅電極含有雜質(zhì)，而且鋅電極表面往往是不均勻的，各點(diǎn)的電化學(xué)活性有較大差別，各區(qū)域因電位高低不同而形成無數(shù)的微電池，使鋅在電池中發(fā)生腐蝕。

鋅空氣電池與鋰電池哪個(gè)好

鋅空氣電池的發(fā)明已有100多年的歷史，最早是應(yīng)用于鐵路信號(hào)燈等電源之上。與傳統(tǒng)電池相比，鋅空氣電池最大的特點(diǎn)就是綠色環(huán)保。由于電池工作過程中，負(fù)極上的鋅僅與電解液中的OH-和空氣中的氧氣相接觸而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以在整個(gè)放電過程中，并不會(huì)產(chǎn)生任何污染大氣的物質(zhì)。

此外，鋅空氣電池還以能量密度著稱，其每公斤發(fā)電量能夠達(dá)到0.3KWH，較鋰電池高出一倍。也就是說，雖然重量只有鋰電池的一半，但鋅空氣電池的續(xù)航里程卻是鋰電池的兩倍之多，且蓄電量的增大，也不會(huì)使鋅空氣電池更易爆炸。而由于僅使用空氣中的氧及價(jià)格相對(duì)低廉的鋅，鋅空氣電池的成本也降了下來，據(jù)悉其量產(chǎn)后的售價(jià)僅為鋰電池的1/3。

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