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碱性锌锰电池的发展史
来源: 发布时间:2013-9-5 11:00:48

锌锰电池发展至今经历了漫长的演变,早在1868年法国工程师乔治-勒克兰社采用二氧化锰和炭粉作正极粉料,将它压入多孔陶瓷的圆筒体中,并插上一根炭棒集流器作正极,用一根锌棒部分插入溶液中作负极,电解液是用20%的氯化铵水溶液,电池的容器是用玻璃瓶,做成第一个锌锰湿电池。1886年盖斯将氯化铵水溶液改用氯化铵,氯化锌,石膏和水合成的糊状物,并将锌片作成圆筒形作电池的容器,同时用石蜡封口,从而做成原电池的雏形。此后不久,又将面粉和淀粉作为电解质溶液的凝胶剂,是锌锰电池的便携性大大提高,为这种电池的工业化生产和广泛地使用打下了良好的基础。1890年前后这种电池在全世界范围内投入工业化生产。

1870年前后采用了汞齐化锌阳极,以减轻锌的自放电。1877年对碳棒采用浸蜡处理,以防止炭棒爬液,减轻对金属集流体的腐蚀。

1923年采用乙炔黑代替石墨粉,使容量提高40%-50%,1945年电解二氧化锰在电池中的应用使锌锰电池的放电性能进一步有大的提高。然而,随着时代的发展,普通碱性锌锰电池不能满足市场的需求。

    早在100多年前就有人提出过用锌做负极,MnO2做正极,KOH或NaOH做电解液,在漫长的研究过程中主要围绕四个问题进行:一是用粉状多孔锌电极代替片状电极,降低放电电流密度和解决锌片在碱液中易于钝化的缺点;二是采用反极结构,提高MnO2的填充量,使正负极容量相匹配;三是对锌粉汞齐化处理和碱液中加ZnO,解决锌在碱液中的腐蚀;四是密封结构和密封材料的改进,解决爬碱现象。
直到1950代前后在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池,。它以锌粉为负极,电解二氧化锰为正极,电解液采用NaOH或KOH,使电池性能成倍的提高。它不仅容量高,还适合于大电流连续放电。还具有优良的低温性能,储存性能和防漏性能。

    但在前期的碱锰电池中要控制负极锌粉在碱液中的气量,当时电池的用汞量非常大, 用汞量在2%-6%,八十年代末随着人们环保意识的加强,掀起了无汞碱锰电池的研究热潮,寻找有机或无机代汞缓蚀剂和锌粉中合金元素(主要是Al,Bi,In,Pb)成为主要的研究方向。到九十年代中旬,无汞碱锰电池进入市场。

    同时,从60年代开始,对可充的碱性锌锰二次电池开展了广泛的研究,经过30多年的研究已取得突破性的进展,但由于其放电深度浅,循环寿命短,还未能实现商品化。
    进入二十一世纪以来,碱性锌锰电池得到飞速的发展,大有替代普通锌锰电池和其他电池的趋势。同时用电器具的发展对碱锰电池高容量和大电流放电提出更高的要求。因此,未来碱锰电池的研究主要集中在高功率重负荷放电性能,电池容量的提升以及储存寿命的提高上。



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