中国碱性锰电池行业的发展概况及碱性锰电池的工作原理.ppt

中国碱性锰电池行业的发展概况及碱性锰电池的工作原理 化学1201班 杨苏新 碱性锌锰电池 　　以锌为负极，二氧化锰为正极，氢氧化钾溶液为电解液的原电池。简称碱锰电池，俗称碱性电池 Alkaline Battery 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。其特性上较碳性电池来的优异，电容量大。 ?? 在原电池中，目前最令人瞩目的是碱性锌锰电池和一次锂电池。后者虽性能优越，但价格偏贵。而碱性锌锰电池不仅价格便宜，容量大，贮存性能好，且由于技术的进步，重负荷放电性能已提高50%甚至100%，可以预计，碱性锌锰电池还将有一个大的发展时期。 碱性锰电池的发展 锰电池的主要优势在于耐久的电量，一般是普通电池的7倍，另外最初回复时间短，最适合用于照相机闪光灯，输出稳定，而且不漏液。碱性电池我国很多人还不熟悉，但他一令人吃惊的速度开始占领市场。 2007-2011年电池市场容量统计 我国碱性锌锰电池仍处于成长期, 电池整体质量水平在不断提高, 产品成本在逐年下降, 特别是零配件和商标等包装物的成本, 近两年下降了3 0 % 左右。 碱性锌锰电池在性能提高、成本降低等方面仍有较大空间。其质量仍在不断提高。出口逐年增多。 出口目的地 我国碱性锌锰电池工业现状 我国碱性锌锰电池生产厂商较多,较分散, 大多数规模较小, 碱性锌锰电池的产量比较集中 我国生产碱性锌锰电池的工厂中, 机械装备和技术水平悬殊很大。较多的厂家使用的仍是国产低效率的半自动生产线或未连线的单机, 还有部分厂只进行简单的包装加工。 国产碱性锌锰电池的质量总体水平比几年前有了很大提高, 就电性能而言, 与国外一般品牌相比, 几乎无差别 。 国产碱性锌锰电池的综合性能与外国名牌电池相比, 仍有一定差距, 如外观、贮存性能、一致性、高电压放电性能等 。 国内电池行业产品消费总体情况分析 碱性锰电池的技术研发进展 可充碱性锌锰电池 碱性锌锰电池的无汞化 可充碱性锌锰电池，通过充电获得重复使用的一种改进型电池。 ① 改善正极结构，提高正极环强度或加入粘接剂等添加剂，防止正极在充放电时发生溶胀 。 ② 通过正极掺杂，提高二氧化锰的可逆性 ③控制负极活性物质锌的用量，控制二 氧化锰只能以1电子放电； ④ 改良隔离层，防止电池充电时产生 锌枝晶穿透隔离层发生短路。 充电时发生放电反应的逆反应： MnOOH+Zn(OH)2→Zn+MnO2+H2O 由于电池的循环寿命较短，发展受到制约，全球仅有美国、加拿大的几家公司规模化生产，我国也生产该类电池，但生产量和出口量较小 碱性锌锰电池的无汞化 无汞碱性锌锰电池技术是一项系统技术，实现无汞化要从开发无汞锌粉，提高原材料纯度，改善粘接剂和隔膜，优化生产工艺设备和环境，加强工艺控制等方面着手。 无汞锌粉的开发及组成 开发无汞锌粉普遍采用的方法是，选择纯度很高的锌，避免任何引起析氢的杂质污染熔融的锌和锌粉。如银，鉍，铅，鉻，镓，钴，锂，铝，钙等。来提高锌的析氢电位，表面性能，还能提高电池的放电容量。 制造无汞锌粉的几种方法 将微量元素与锌共熔制成合金，或使微量元素形成于锌粉表面，或将一些金属添加在电解质中，通过置换反应沉积于表面，来改变锌合金的表面性能。 后两种方法比前一种方法更优越，既经济又实用，除能减少锌的析氢外，还能改善锌粉颗粒间的接触，提高电池的制、贮存性能和抗震性能，但尚不成熟。 　我国碱锰电池工业化较迟，无汞化技术的研究由于受装备、零配件和材料等因素的制约，尚处于起步阶段，特别是适用于低、无汞碱锰电池生产的国产机械设备还未成熟，绝大多数厂仍然采用间断式的设备生产，零配件加工、工装模具仍未考虑无汞化的要求。 碱性锰电池的工作原理 正极反应： MnO2+H2O+e=MnO(OH)+OH－ MnO(OH)在碱性溶液中有一定的溶解度 MnO(OH)+H2O+OH－=Mn(OH)4－ Mn(OH)4－+e=Mn(OH)42－ 负极反应（阳极）： Zn+2OH－=Zn(OH)2+2e Zn(OH)2+2OH－=Zn(OH)42－ 总的电极反应： Zn+MnO2+2H2O+4OH－=Mn(OH)42+Zn(OH)42 随着人类社会文明不断进步，各国对保护生态环境的要求越来越强烈，“绿色电池”倍受青睐。 我国是锌锰电池生产大国，年产量达200亿只，电池用锌约占锌总消费量的25％。无汞锌粉是生产无汞碱锰电池的关键原料，研制碱锰电池用无汞锌粉，满足我国绿色环保型碱性电池制造的需要，替代高价的进口锌粉，降低电池制作成本已是十分迫切的任务 * *