鋅空電池放電特性

1、浙江科技學(xué)院能源與環(huán)境系統(tǒng)工程系鋅空電池的放電特性制 作：JQ指導(dǎo)教師：日 期：2016年5月25日CONTENT1234電池概述放電特性影響因素（不同條件下的放電特性）前景展望1電池概述電池概述概述概述01start020304end陰極反應(yīng)陰極反應(yīng)Zn + 2OH ZnO + H2O + 2e陽(yáng)極反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng)O2 + 2H2O + 4e 4OH簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介鋅空氣電池（ 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。電壓電壓通常這種反映產(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。

2、空氣必須能不間斷地進(jìn)入到陰極，在陰極殼體上開有小孔以便氧氣源源不斷地進(jìn)入才能使電池產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。總反應(yīng)： 2Zn + O2 2ZnO2放電特性放電特性在放電過程中，電池的陰極及空氣電極化學(xué)性質(zhì)不變，因而電池的放電電壓能保持很平穩(wěn)。鋅空氣典型放電曲線，在起始電壓瞬時(shí)下降以后，放電曲線比較平穩(wěn)，與鋅氧化汞電池和鋅氧化銀電池相比，以相同的符合連續(xù)放電，鋅空氣電池的放電時(shí)間是其他電池的兩倍左右。（參考文獻(xiàn)1）放電特性曲線放電特性曲線3影響因素影響因素123催化層催化層粘接劑粘接劑鋅電極物理狀態(tài)鋅電極物理狀態(tài)影響因素影響因素5鋅片厚度鋅片厚度電解液電解液6開路電壓開路電壓43.1.13.1.1催化劑濃度

3、催化劑濃度3.1催化層催化層鋅空電池的空氣擴(kuò)散電極的主要成分是催化層，理論上催化劑含量越多，催化效果越好，實(shí)質(zhì)上催化劑含量過高，增加電池的內(nèi)阻，反而影響催化性能，催化效果不佳。3.1.23.1.2催化層厚度催化層厚度3.1 3.1 催化層催化層（1）催化層太薄，電解質(zhì)的水分容易將催化層浸沒，減弱催化性能，降低催化活性。（2）催化層太厚，增加了氧擴(kuò)散路程和時(shí)間，減少氧擴(kuò)散量，同樣降低催化活性。研究發(fā)現(xiàn)，催化層厚度為2mm較佳。3.1.33.1.3催化層催化層PTFEPTFE含量含量3.1 3.1 催化層催化層PTFE（聚四氟乙烯）在電池中其翠花作用，同時(shí)有利于增加擴(kuò)散毛細(xì)微孔的孔隙率，增加微孔數(shù)

4、目，使樣擴(kuò)散量提高，加強(qiáng)催化性能。理論上越多越好，實(shí)質(zhì)上過量后，多余的被擠到極板邊緣，毛細(xì)微孔變小，減少氧擴(kuò)散量，增加內(nèi)阻，催化效果下降。3.2 3.2 開路電壓開路電壓12對(duì)于剛制成的鋅空氣電池，電池的開路電壓高達(dá) 1.536V隨著放置時(shí)間的增加，開路電壓逐漸減小，當(dāng)靜置 3600min 后，電壓降至 1.4V。3.3 3.3 粘接劑粘接劑12粘接劑含量過多，阻礙電極中電子的傳輸，增加內(nèi)阻，會(huì)導(dǎo)致電池的放電電壓變低粘接劑含量太少，會(huì)影響電極成分的粘接程度，干燥后的電極容易發(fā)生干裂甚至脫落3.5 3.5 鋅片厚度鋅片厚度 鋅粉電極在小電流放電和大電流放電的性能差別最大，鋅粉催化劑電極在大電流放

5、電時(shí)容量有部分減少。鋅片電極小電流放電和大電流放電的容量差別不大，但大電流放電時(shí)放電電壓都有較大程度的減少。由于鋅粉的比表面積大，因此含鋅粉的電極在電解液中更容易發(fā)生自腐蝕，使電池容量降低。 鋅片厚度越小，鋅的利用率越高，電池的容量密度越大，本文實(shí)驗(yàn)所使用的鋅片最小厚度是 0.1mm，其放電容量最大，鋅的利用率最高。厚度為 1mm 的鋅片恒流放電時(shí)的容量密度可達(dá) 750m Ah/g 以上，鋅的利用率達(dá) 55%以上。3.43.4鋅電極物理狀態(tài)鋅電極物理狀態(tài)3.6 3.6 電解液溫度電解液溫度堿性鋅空電池，使用氫氧化鉀溶液做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)室溫條件下電導(dǎo)率隨電解質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而增大，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到33%

6、時(shí)，電導(dǎo)率最高，繼續(xù)增加電解質(zhì)濃度，電導(dǎo)率呈緩慢下降趨勢(shì)。 溶液電導(dǎo)率隨溫度升高而增大，當(dāng)溫度超過60攝氏度時(shí)，變化減緩。這是由于溫度升高使溶液的能量升高，離子的運(yùn)動(dòng)速度增加，離子在電解液中的擴(kuò)撒能力增強(qiáng)。3.6 3.6 電解液濃度電解液濃度4前景展望前景展望前景前景（1）電池容量大。（2）比能量高。（3）自放電少，儲(chǔ)存壽命好。 （4）生產(chǎn)成本低、價(jià)格低廉。 （5）環(huán)保無(wú)污染。 在當(dāng)前社會(huì)電子電器設(shè)備逐步向小型化、小功率化發(fā)展，尤其是近年來(lái)便攜式電子產(chǎn)品對(duì)高比能量化學(xué)電源的需求不斷增強(qiáng)的情形下,開發(fā)鋅空氣電池更具有現(xiàn)實(shí)意義。被稱為“面向21世紀(jì)綠色新能源”的鋅空氣電池符合電池工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和社會(huì)需要，其應(yīng)用范圍將會(huì)越來(lái)越廣泛, 有望替代或部分替代現(xiàn)在廣泛使用的堿性鋅錳電池和普通鋅錳干電池，在電池產(chǎn)品中占有一席之地。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)【1】周春森，鋅-空氣電池催化劑的制備及其性能的研究，昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011【2】李升憲 , 周貴茂, 艾新平等圓