碱性锌锰干电池比普通锌锰干电池的优点

易金矿业网 2023-07-12 20:46 编辑:admin 229阅读

一、碱性锌锰干电池比普通锌锰干电池的优点

一样

碱性电池亦称为碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池,是锌锰电池系列中性能最优的品种.适用于需放电量大及长时间使用.电池内阻较低,因此产生之电流较一般锰电池为大,而环保型含汞量只有0.025%,无须回收.碱性电池是最成功的高容量干电池,也是目前最具性能价格比的电池之一.碱性电池是以二氧化锰为正极,锌为负极,氢氧化钾为电解液.其特性上较碳锌电池来的优异,电容量大.碱性电池在结构上采用于普通电池相反的电极结构,增大了正负极间的相对面积,而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液,负极锌也由片状改变成粒状,增大了负极的反应面积,加之采用了高性能的电解锰粉,所以电性能得以很大提高,一般的,同等型号的碱性电池是普通电池的容量和放电时间的3-7倍,低温性能两者差距更大,碱性电池更适用于大电流连续放电和要求高的工作电压的用电场合,特别适用于照相机、闪光灯、剃须刀、电动玩具、CD机、大功率遥控器等.所以,碱性电池就是干电池.

二、碱性锌锰干电池的原理

干电池的工作原理

干电池(Drycell)是一种以糊状电解液来出现直流电的化学电池(湿电池则为使用液态电解液的化学电池),属于一次电池,是日常生活之中为普遍使用,以及轻便的电池。它可在实验室内自制的电池们可以使用于很多电器用品上。普通干电池大都是锰锌电池,中间是正极碳棒,外包石墨和二氧化锰的混合物,再外是一层纤维网。网上涂有很厚的电解质糊,其构成是氯化氨溶液和淀粉,另有少量防腐剂。

干电池的重要工作原理就是氧化还原反应在闭合回路中实现,干电池属于化学极电源中的原电池,是一种一次性电池,它碳棒以为正极,以锌筒为负,把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼,锌失去电子被氧化,锰得到电子被还原。

干电池放电就是氯化氨与锌的电解反应,释放出的电荷由石墨传导给正极碳棒,锌的电解反应是会释放氢气的,这气体是会新增电池内阻的。而和石墨相混的二氧化锰就是用来吸收氢气的。但若电池持续工作或是用的太久,二氧化锰就来不及或已近饱和没能力再吸收了。此时,电池就会因内阻太大而输出电流太小而失去用途。但此时若将电池加热,或放置一段时间,它内部的聚集氢气就会受热放出或缓慢放出,二氧化锰也到了还原恢复,那电池就又有活力了!

干电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域,十分好用。

干电池是不能充电的,当我们把电量使用完之后是不能够再充电二次使用的,因为我们常见的酸性电池当它里面的能量完全发出之后就不能够进行还原反应。假如说电池不能够进行充电,那么一定不要充电,否则电池就可能发生爆炸危害人身安全。

干电池是一次性电池,也就是常见的碳性电池,碱性电池,内部的化学反应转化成电能,不可逆的,进行充电有安全隐患,搞不好可能会炸,说明书也有说,一般的干电池是锌-二氧化锰体系。

三、碱性锌锰电池是干电池吗

锌锰干电池和碱性电池电解液不同。

锌锰干电池以氯化氨(酸性)为电解质,会腐蚀电池的锌筒且反应有氢气生成,所以容易造成电池膨胀及漏液现象。

碱性锌锰电池的电解质溶液是碱性的,不会腐蚀电池的锌筒且不产生气体,因此不会有漏液现象,而且提供的电流更加稳定和持久。

四、碱性锌锰干电池的电池性质

锌锰电池的工作原理:

酸性

酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极,并经汞齐化处理,使表面性质更为均匀,以减少锌的腐蚀,提高电池的储藏性能,正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物。正极材料中间插入一根炭棒,作为引出电流的导体。在正极和负极之间有一层增强的隔离纸,该纸浸透了含有氯化铵和氯化锌的电解质溶液,金属锌的上部被密封。这种电池是19世纪60年代法国的勒克兰谢(Leclanche)发明的,故又称为勒克兰谢电池或炭锌干电池,可表示为:

(-)Zn|NH4Cl(20%)ZnCl2|MnO2,C(+)

尽管这种电池的历史悠久,但对它的电化学过程尚未完全了解,通常认为放电时,电池中的反应如下:正极为阴极,锰由四价还原为三价

2MnO2+2

+2eˉ→2MnO(OH)

负极为阳极,锌氧化为二价锌离子:

Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2

+2eˉ

总的电池反应为:

2MnO2+Zn+2NH4Cl→2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2

实践经验表明,该电池的电流—电压特性和二氧化锰的来源有关,也直接地依赖于锰的氧化价态、晶粒的大小及水化程度等。目前已全部以ZnCl2电解液代替NH4Cl,充分说明Zn与Cl配合[ZnCl4],而不必有NH4存在,放电前pH=5,放电后pH上升到pH=7为中性。

该电池的特点:(1)开路电压为1.55V~1.70V;(2)原材料丰富,价格低廉;(3)型号多样1号~5号;(4)携带方便,适用于间歇式放电场合。缺点是:在使用过程中电压不断下降,不能提供稳定电压,且放电功率低,比能量小,低温性能差,在-20℃即不能工作。在高寒地区只可使用碱性锌锰干电池。

碱性

碱性锌锰电池简称碱锰电池,它是在1882年研制成功,1912年就已开发,到了1949年才投产问世。人们发现,当用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时,无论是电解质还是结构上都有较大变化,电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。它的电池表达式为:

(-)Zn︱KOH,K2[Zn(OH)4]︱MnO2,C(+)

它的电极反应如下:

正极为阴极反应:

MnO2+H2O+eˉ→MnO(OH)+OHˉ

MnO(OH)在碱性溶液中有一定的溶解度

MnO(OH)+H2O+OHˉ→Mn(OH)4

Mn(OH)4+2eˉ→Mn(OH)42-

负极为阳极反应:

Zn+2OHˉ→Zn(OH)2+2eˉ

Zn(OH)2+2OHˉ→Zn(OH)4

总的电池反应为:

Zn+MnO2+2H2O+4OHˉ→Mn(OH)42ˉ+Zn(OH)4

由于正极为阴极反应不全是固相反应,负极为阳极反应是可溶性的Zn(OH)4ˉ,故内阻小,放电后电压恢复能力强。碱性锌锰电池采用了高纯度、高活性的正、负极材料,以及离子导电性强的碱作为电解质,使电化学反应面积成倍增长。它的特点:(1)开路电压为1.5V;(2)工作温度范围宽在-20℃~60℃之间,适于高寒地区使用;(3)大电流连续放电其容量是酸性锌锰电池的5倍左右;(4)它的低温放电性能也很好。

五、碱性锌锰干电池的正负极

负极:Zn-2e-==Zn2+ 正极2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 总反应式:Zn+MnO2+2NH4+==Mn2O3+2NH3+Zn2-+H2O PS,普通干电池的电解质为NH4Cl,和碱性干电池区别很大。

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