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鋅錳干電池（19世紀60年代發(fā)明的一次電池）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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鋅錳干電池

19世紀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(lèi)別	酸性/堿性鋅錳電池
性質(zhì)	一次電池
發(fā)明時(shí)間	19世紀 60年代

產(chǎn)品簡(jiǎn)介

鋅錳干電池是最常見(jiàn)的化學(xué)電源。干電池的外殼（鋅）是負極，中間的碳棒是正極，在碳棒的周?chē)羌毭艿?/span>石墨和去極化劑 MnO2的混合物，在混合物周?chē)傺b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(lèi)

酸性

酸性鋅錳干電池是以鋅筒作為負極，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(gè)混合糊狀物。正極材料中間插入一根炭棒，作為引出電流的導體。在正極和負極之間有一層增強的隔離紙，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60年代法國的勒克蘭謝(Leclanche)發(fā)明的，故又稱(chēng)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(guò)程尚未完全了解，通常認為放電時(shí)，電池中的反應如下：正極為陰極，錳由四價(jià)還原為三價(jià)

2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH+2OHˉ

負極為陽(yáng)極，鋅氧化為二價(jià)鋅離子:

Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2H+2eˉ

總的電池反應為:

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(lái)源有關(guān)，也直接地依賴(lài)于錳的氧化價(jià)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(shuō)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(kāi)路電壓為1.55V~1.70V;(2)原材料豐富，價(jià)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(chǎng)合。缺點(diǎn)是：在使用過(guò)程中電壓不斷下降，不能提供穩定電壓，且放電功率低，比能量小，低溫性能差，在-20℃即不能工作。在高寒地區只可使用堿性鋅錳干電池。

堿性

堿性鋅錳電池簡(jiǎn)稱(chēng)堿錳電池，它是在1882年研制成功，1912年就已開(kāi)發(fā)，到了1949年才投產(chǎn)問(wèn)世。人們發(fā)現，當用KOH電解質(zhì)溶液代替NH4Cl做電解質(zhì)時(shí)，無(wú)論是電解質(zhì)還是結構上都有較大變化，電池的比能量和放電電流都能得到顯著(zhù)的提高。它的電池表達式為:

(-)Zn︱KOH，K2[Zn(OH)4]︱MnO2，C(+)

它的電極反應如下:

正極為陰極反應:

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

負極為陽(yáng)極反應:

Zn+2OHˉ→Zn(OH)2+2eˉ

Zn(OH)2+2OHˉ→Zn(OH)4

總的電池反應為:

Zn+MnO2+2H2O+4OHˉ→Mn(OH)42ˉ+Zn(OH)4

由于正極為陰極反應不全是固相反應，負極為陽(yáng)極反應是可溶性的Zn(OH)4ˉ，故內阻小，放電后電壓恢復能力強。堿性鋅錳電池采用了高純度、高活性的正、負極材料，以及離子導電性強的堿作為電解質(zhì)，使電化學(xué)反應面積成倍增長(cháng)。它的特點(diǎn):(1)開(kāi)路電壓為1.5V;(2)工作溫度范圍寬在-20℃~60℃之間，適于高寒地區使用;(3)大電流連續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1995年統計資料表明，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(lái)，美國、歐洲和日本的堿錳電池年增長(cháng)率超過(guò)12%，美、歐、日國內堿錳電池所占市場(chǎng)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%，預計5年內將提高到10%~15%。從目前發(fā)展現況來(lái)看，"南孚"、"雙鹿"、"白象"等品牌已達到國際標準，生產(chǎn)速率最高200只/min，美國、日本已達300只/min以上。

結構性能

結構與性能特點(diǎn)

堿性鋅錳干電池(簡(jiǎn)稱(chēng)為堿錳電池)在結構上采用與普通鋅錳電池相反的電極結構，增大了正負極間的相對面積，采用高導電性的堿性電解液，正負極采用高能電極材料，所以，堿錳電池的容量和放電時(shí)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定的用電場(chǎng)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(chēng)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)增加電池內部容量，從而增加電池放電容量；

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

d、采用超細纖維高致密性的隔膜，能有效地延長(cháng)電池的貯存期；

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

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