酸�鋅錳電池,是法國科學(xué)家勒蘭社(Leclanche)于1868年發(fā)明的由鋅(Zn)作負極,二氧化錳(MnO2)為正極,電解質(zhì)溶液采用中性氯化銨(NH4C1)、氧化鋅(ZnC12)的水溶�,面淀粉或漿層紙作隔離層制成的電池稱鋅錳電�,由于其電解�(zhì)溶液通常制成凝膠狀或被吸附在其它載體上而呈�(xiàn)不流動狀�(tài),故又稱鋅錳干電�。按使用隔離層區(qū)分為糊式和板式電池兩�,板式又按電解質(zhì)液不同分銨型和鋅型電池紙板電池兩��
鋅錳電池可以分為:酸性鋅錳電池和堿性鋅錳電池正極材料中間插入一根碳棒,作為引出電流的導(dǎo)�。在正極和負極之間有一層增強的隔離�,該紙浸透了含有氯化銨和氯化鋅的電解�(zhì)溶液,金屬鋅的上部被密封。這種電池�19世紀60年代法國的勒克蘭謝(Leclanche)發(fā)明的,故又稱為勒克蘭謝電池或炭鋅干電池�
?、俣趸i:俗稱錳�。是正極的活性物�(zhì),直接參加電化學(xué)反應(yīng),是決定電池電荷量的主要材料。根�(jù)其制備方法可以分為天然二氧化�、化�(xué)二氧化錳和電解二氧化�。其中電解二氧化錳的電化�(xué)活性,化學(xué)二氧化錳次之�
②石墨:正極原料之一。有顯晶�(俗稱鱗片狀)和隱晶型(俗稱土狀)兩種。石墨不參加電化�(xué)反應(yīng),有良好的導(dǎo)電�,具有吸附性和粘著�。摻入電芯中可以提高電芯的導(dǎo)電性。它粘著在多孔錳粉的周圍吸收一定量的電�,使電芯保持一定的水分,可充分提高錳粉的利用率�
?、勐然@:是鋅錳電池電解液的主要成分。其作用是:補充放電過程中由于正極反�(yīng)減少的H+;在正極中也加入一定量的固體氯化銨,以補充放電時電解液中氯化銨的減�;增強電解液的導(dǎo)電��
④氯化鋅:用于電解液�。主要作用有:減緩鋅片腐�,保持電解液中的水分,破壞淀粉的鏈狀�(jié)�(gòu),加快電解液的糊化速度,減少正極電芯在放電過程中pH值的提高�
⑤鋅:負極活性物�(zhì),兼作電池的容器和負極引電體,是決定電池貯存性能的主要材料。在鋅片中含有少量的鎘和�。鎘能增強鋅的強�,鉛能改進鋅的延展加工性能。鎘與鉛均能提高氫在鋅電極上的過電位,減少鋅電極的自放電,減緩鋅片的腐蝕和氫氣的釋放。鋅片中若含有Cu、Fe、Ni等,將降低H2在鋅電極上析出的過電�,加速電池在貯存過程中的自放電,因此這些有害雜質(zhì)必須嚴格控制�
酸性鋅錳電池可表示為:
Zn|NH4Cl�20%)ZnCl2|MnO2,C�+�
盡管這種電池的歷史悠�,但對它的電化學(xué)過程尚未完全了解,通常認為放電時,電池中的反應(yīng)如下:正極為陰極,錳由四價還原為三價
2MnO2+2H2O+2e�2MnO(OH)+2OH
負極為陽極,鋅氧化為二價鋅離子:
Zn+2NH4Cl--→Zn(NH3)2Cl2+2H+2e
總的電池反應(yīng)為:
2MnO2+Zn+2NH4Cl--�2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2
實踐�(jīng)驗表�,該電池的電�-電壓特性和二氧化錳的來源有�(guān),也直接地依賴于錳的氧化價態(tài)、晶粒的大小及水化程度等。目前已全部以ZnCl2電解液代替NH4Cl,充分說明Zn與Cl配合[ZnCl2],而不必有NH4存在,放電前pH=5,放電后pH上升到pH=7為中��
Zn(-)失去電子:Zn�2e→Zn(氧化反�(yīng)�
C�+)得到電子:2NH4++2e�2NH3+H2(還原反�(yīng)�
實際干電池正極周圍還有二氧化�,它起什么作用呢?在模擬干電池實驗中可以看到,電流會迅速減�,這是由于碳棒上吸附一層氫氣,�(nèi)電阻增加而使反應(yīng)停止的緣�。二氧化錳把正極上產(chǎn)生的H2氧化成水,而本身則被還原為MnO(OH)。顯然沒有二氧化錳的干電池是沒有實用價值的�
另外,產(chǎn)生的NH3被糊狀電解�(zhì)中的Zn吸收為Zn(NH3)2Cl2。因�,干電池工作�,負極的反應(yīng)材料是鋅,正極是二氧化錳,故而它的學(xué)名叫鋅錳電池,輸出電壓為1.5�。干電池中總反應(yīng)可大體表示為:Zn+2MnO2+2NH4Cl�2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2�
�1)開路電壓為1�55V�1�70V�
�2)原材料豐富,價格低��
�3)型號多�1號~5��
?�?)攜帶方�,適用于間歇式放電場�。缺點是:在使用過程中電壓不斷下降,不能提供�(wěn)定電�,且放電功率�,比能量�,低溫性能差,在-20℃即不能工作。在高寒地區(qū)只可使用堿性鋅錳干電池�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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