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鋅空氣電池（以鋅為負極的原電池）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-22

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鋅空氣電池

以鋅為負極的原電池

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

基本信息

中文名	鋅空氣電池
外文名	zinc air battery
別名	鋅氧電池
正極	活性炭吸附空氣中的氧或純氧
表示	用字母A和P

充電過程

鋅空氣電池的充電過程進行得十分緩慢，為解決這一問題，通常鋅空氣電池的負極鋅板或鋅粒，被氧化成氧化鋅而失效后，一般采用直接更換鋅板或鋅粒和電解質的方法，使鋅空氣電池得到完全更新。放電時正、負極和總反應的化學方程式為：

2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2

電池構成

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入腔體附著在陰極的碳上。同時，陽極的鋅被氧化，這與小型銀氧或汞氧電池的化學反應類似。

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——用于隔離兩級間固體粉粒的移動。

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體

電池類型

鋅空氣電池

主要有4種類型。①中性鋅空氣電池：結構與鋅錳圓筒形電池的類同，也采用氯化銨與氯化鋅為電解質，只是在炭包中以活性炭代替了二氧化錳，并在蓋上或周圍留有通氣孔，在使用時打開；②紐扣式鋅空氣電池：結構與鋅銀扣式電池基本相同，但在正極外殼上留有小孔，使用時可打開；③低功率大荷電量的鋅空氣濕電池：將燒結或粘接式活性炭電極和板狀鋅電極組合成電極組浸入盛有氫氧化鈉溶液的容器中（見圖）；④高功率鋅空氣電池：一般是將薄片狀粘結式活性炭電極裝在電池外壁上，將鋅粉電極裝在電池中間，兩者之間用吸液的隔膜隔離，上口裝有注液塞。使用時注入氫氧化鉀溶液。這種電池便于攜帶。低功率鋅空氣濕電池和高功率鋅空氣電池屬于臨時激活型，活性炭電極能反復使用，因而電池在耗盡電荷量以后，只要更換鋅電極和堿液，就可重復使用。

電池原理

陽極： Zn + 2OH → ZnO + HO + 2e

陰極： O + 2HO + 4e → 4OH

綜合： 2Zn + O→ 2ZnO

通常這種反應產(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入到陰極，在陰極殼體上開有小孔以便氧氣源源不斷地進入才能使電池產(chǎn)生化學反應。

電池使用

鋅空電池保存的關鍵在封條，除非電池準備立刻使用，否則不能取下電池陰極封條。模擬試驗表明，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)境并不接負載時，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，空氣就進入內(nèi)部激活電化學反應，此時即使再貼上封條，電化學反應也會繼續(xù)下去直到電量耗盡。

代替炭包

1878年法國的L.梅謝在鋅錳電池中用含鉑的多孔性炭電極代替二氧化錳炭包，開發(fā)了鋅空氣干電池的技術。1917年法國人C.費里用活性炭代替鉑，以吸收氧，達到了鋅空氣電池的實用化。1932年G.W.海澤與E.A.舒梅赫爾又發(fā)表了采用堿性電解液的鋅空氣電池。60年代由于對宇航用常溫燃料電池的氧電極的研究得到了很大的成功，大功率鋅空氣電池的開發(fā)才達到了實際應用階段。70年代中期又發(fā)展了微型紐扣式鋅空氣電池。鋅空氣電池由于利用大氣中的氧作為正極活性物質，具有很高的社會和經(jīng)濟效益。

空氣電池

原理　鋅空氣電池的電化學反應如下：

在中性溶液中： 2Zn+4NH4Cl+O2→2Zn(NH3)2Cl2+2H2O

在堿性溶液中： 2Zn+2NaOH+O2→2NaHZnO2

性能特征和用途　鋅空氣電池的電壓為1.4V左右，放電電流受活性炭電極吸附氧及擴散速度的制約。每一型號的電池有其最佳使用電流值，超過極限值時活性炭電極會迅速劣化。電池的荷電量一般比同體積的鋅錳電池大 3倍以上。大型鋅空氣電池的電荷量一般在 500～2000Ah，主要用于鐵路和航海燈標裝置上。紐扣形鋅空氣電池的電荷量在200～400mAh，已廣泛用于助聽器中。

問答解疑

問：為什么鋅空電池背面貼都有封條？

鋅空電池保存的關鍵在封條，除非電池準備立刻使用，否則不能取下電池正極封條。

問：鋅空會漏液嗎？漏液會發(fā)生什么危害？

由于鋅空電池內(nèi)部含有高濃度的電解質（KOH，具有強堿**，強腐蝕**）。

漏液處理

鋅空電池內(nèi)部含有高濃度的電解質（氫氧化鉀，具有強堿性，強腐蝕性），一旦發(fā)生滲漏，將腐蝕電池附近部件，而且這種腐蝕可能是不可修復的，致命的。而且電池上有孔，電池在激活使用后存放時間又很短，所以鋅空電池較易發(fā)生電池漏液。使用鋅空電池的場合要及時更換耗盡的電池，經(jīng)常檢查電池狀況，較長時間不用時取出電池。

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