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鋅錳干電池（19世紀(jì)60年代發(fā)明的一次電池）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-20

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鋅錳干電池

19世紀(jì)60年代發(fā)明的一次電池

鋅錳干電池,屬于化學(xué)電源里的一次電池，即使用一次后就被廢棄的電池，分為酸性和堿性鋅錳干電池。

基本信息

發(fā)明者	Leclanche
類別	酸性/堿性鋅錳電池
性質(zhì)	一次電池
發(fā)明時間	19世紀(jì) 60年代

產(chǎn)品簡介

鋅錳干電池是最常見的化學(xué)電源。干電池的外殼（鋅）是負(fù)極，中間的碳棒是正極，在碳棒的周圍是細(xì)密的石墨和去極化劑 MnO2的混合物，在混合物周圍再裝入以NH4Cl溶液浸潤的ZnCl2，NH4Cl和淀粉或其他填充物（制成糊狀物）。為了避免水的蒸發(fā)，干電池用蠟封好。

產(chǎn)品分類

酸性

酸性鋅錳干電池是以鋅筒作為負(fù)極，并經(jīng)汞齊化處理，使表面性質(zhì)更為均勻，以減少鋅的腐蝕，提高電池的儲藏性能，正極材料是由二氧化錳粉、氯化銨及碳黑組成的一個混合糊狀物。正極材料中間插入一根炭棒，作為引出電流的導(dǎo)體。在正極和負(fù)極之間有一層增強(qiáng)的隔離紙，該紙浸透了含有氯化銨和氯化鋅的電解質(zhì)溶液，金屬鋅的上部被密封。這種電池是19世紀(jì)60年代法國的勒克蘭謝(Leclanche)發(fā)明的，故又稱為勒克蘭謝電池或炭鋅干電池，可表示為:

(-)Zn|NH4Cl(20%)ZnCl2|MnO2，C(+)

盡管這種電池的歷史悠久，但對它的電化學(xué)過程尚未完全了解，通常認(rèn)為放電時，電池中的反應(yīng)如下：正極為陰極，錳由四價還原為三價

2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH+2OHˉ

負(fù)極為陽極，鋅氧化為二價鋅離子:

Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2H+2eˉ

總的電池反應(yīng)為:

2MnO2+Zn+2NH4Cl→2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2

實(shí)踐經(jīng)驗表明，該電池的電流-電壓特性和二氧化錳的來源有關(guān)，也直接地依賴于錳的氧化價態(tài)、晶粒的大小及水化程度等。目前已全部以ZnCl2電解液代替NH4Cl，充分說明Zn與Cl配合[ZnCl4]，而不必有NH4存在，放電前pH=5，放電后pH上升到pH=7為中性。

該電池的特點(diǎn):(1)開路電壓為1.55V~1.70V;(2)原材料豐富，價格低廉;(3)型號多樣1號~5號;(4)攜帶方便，適用于間歇式放電場合。缺點(diǎn)是：在使用過程中電壓不斷下降，不能提供穩(wěn)定電壓，且放電功率低，比能量小，低溫性能差，在-20℃即不能工作。在高寒地區(qū)只可使用堿性鋅錳干電池。

堿性

堿性鋅錳電池簡稱堿錳電池，它是在1882年研制成功，1912年就已開發(fā)，到了1949年才投產(chǎn)問世。人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用KOH電解質(zhì)溶液代替NH4Cl做電解質(zhì)時，無論是電解質(zhì)還是結(jié)構(gòu)上都有較大變化，電池的比能量和放電電流都能得到顯著的提高。它的電池表達(dá)式為:

(-)Zn︱KOH，K2[Zn(OH)4]︱MnO2，C(+)

它的電極反應(yīng)如下:

正極為陰極反應(yīng):

MnO2+H2O+eˉ→MnO(OH)+OHˉ

MnO(OH)在堿性溶液中有一定的溶解度

MnO(OH)+H2O+OHˉ→Mn(OH)4

Mn(OH)4+2eˉ→Mn(OH)4

負(fù)極為陽極反應(yīng):

Zn+2OHˉ→Zn(OH)2+2eˉ

Zn(OH)2+2OHˉ→Zn(OH)4

總的電池反應(yīng)為:

Zn+MnO2+2H2O+4OHˉ→Mn(OH)42ˉ+Zn(OH)4

由于正極為陰極反應(yīng)不全是固相反應(yīng)，負(fù)極為陽極反應(yīng)是可溶性的Zn(OH)4ˉ，故內(nèi)阻小，放電后電壓恢復(fù)能力強(qiáng)。堿性鋅錳電池采用了高純度、高活性的正、負(fù)極材料，以及離子導(dǎo)電性強(qiáng)的堿作為電解質(zhì)，使電化學(xué)反應(yīng)面積成倍增長。它的特點(diǎn):(1)開路電壓為1.5V;(2)工作溫度范圍寬在-20℃~60℃之間，適于高寒地區(qū)使用;(3)大電流連續(xù)放電其容量是酸性鋅錳電池的5倍左右;(4)它的低溫放電性能也很好。

我國目前主要生產(chǎn)酸性鋅錳電池、堿性鋅錳電池，前者如大公、牡丹、中華、天鵝、555，后者如南孚、雙鹿、白象等。

僅根據(jù)1995年統(tǒng)計資料表明，全世界干電池總產(chǎn)量為250億只，其中堿錳電池為70億只。5年來，美國、歐洲和日本的堿錳電池年增長率超過12%，美、歐、日國內(nèi)堿錳電池所占市場比例分別為72%、52%和29%。我國堿錳電也總產(chǎn)量近3億只，僅占干電池總產(chǎn)量的3%，預(yù)計5年內(nèi)將提高到10%~15%。從目前發(fā)展現(xiàn)況來看，"南孚"、"雙鹿"、"白象"等品牌已達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)速率最高200只/min，美國、日本已達(dá)300只/min以上。

結(jié)構(gòu)性能

結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)

堿性鋅錳干電池(簡稱為堿錳電池)在結(jié)構(gòu)上采用與普通鋅錳電池相反的電極結(jié)構(gòu)，增大了正負(fù)極間的相對面積，采用高導(dǎo)電性的堿性電解液，正負(fù)極采用高能電極材料，所以，堿錳電池的容量和放電時間是同等型號普通電池的3～7倍，低溫性能兩者差距更大，堿錳電池更耐低溫，而且更適合于大電流放電和要求工作電壓比較穩(wěn)定的用電場合。

產(chǎn)品特點(diǎn)

555牌一次堿性鋅錳電池獲得“中國名牌產(chǎn)品”和國家出口免檢產(chǎn)品稱號，產(chǎn)品具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a、不含汞和鎘，對環(huán)境友好；

鋅錳干電池

b、采用超薄鋼殼技術(shù)增加電池內(nèi)部容量，從而增加電池放電容量；

c、采用錳環(huán)二次復(fù)壓以及鋼殼內(nèi)壁涂碳技術(shù)，降低電池內(nèi)阻，提高電池大電流放電性能；

d、采用超細(xì)纖維高致密性的隔膜，能有效地延長電池的貯存期；

e、密封膠塞設(shè)置了安全防爆結(jié)構(gòu)，防止電池因不正當(dāng)使用而可能產(chǎn)生的電池爆炸。

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