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,其后用數字表示空氣電池型號,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,以鋅為負極,以氯化銨或苛性堿溶液為電解質的一種原電池。鋅空氣電池又稱鋅氧電池,分為中性和堿性兩個種類。
鋅空氣電池正負極反應式:
正極(空氣電極)反應:O2+2H20+4e- →40H-
極(鋅電極)反應:Zn+20H- → ZnO+H2O+2e-–
電池總反應: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散電極,一種透氣不透液、具有良好導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,再加入粘結劑(聚四氟乙烯)不斷攪拌使之分散均勻,經凝聚后輥壓而成;集流網可以是鎳絲編織網、鎳泊沖拉網、銅材編織網、銅材沖拉網或鍍銀銅網等;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,經凝聚后輥壓而成。常見的空氣電極一般為集流網嵌入型,即按照防水透氣膜、集流網和催化膜的順序壓制成型。
正極活性物質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”三相界面發生還原反應生成OH-。生成的OH-再擴散到鋅負極與鋅發生反應。
2、鋅空氣電池的負極(鋅電極)
負極活性物質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、燒結法、電沉積法和化成法等。現在一般把鋅粉或鋅合金粉與適量凝膠劑(交聯的羧甲基纖維素、交聯的聚丙烯酸、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制成鋅膏,然后把鋅膏和陽極電流集流體粘結成負極。
3、鋅空氣電池的隔膜
正極和負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極發生短路。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緩蝕劑或有機緩蝕劑。