堿性鋅錳電池的發(fā)展及應(yīng)用(已修改)
2025-06-29 22:17 本頁(yè)面
【正文】 原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的畢業(yè)論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的研究開(kāi)發(fā)的成果。論文寫作中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究?jī)?nèi)容。如參考他人或集體的科研成果，均在論文中以明確的方式說(shuō)明。本人的畢業(yè)論文若有不實(shí)或抄襲，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的后果和責(zé)任。目錄摘要 2第一章 緒論 3第二章 堿性鋅錳電池的概述 5 5 5 6第三章 堿性鋅錳電池的研究進(jìn)展 8 堿錳電池的無(wú)汞化 8 無(wú)汞鋅粉的開(kāi)發(fā)及組成 8 在電液中加代汞緩蝕劑 8 提高原材料純度選擇優(yōu)質(zhì)原材料 9 加強(qiáng)工藝控制 9第四章 堿性鋅錳電池的應(yīng)用及使用中存在問(wèn)題 10 10 11第五章 堿性鋅錳電池的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 13參考文獻(xiàn) 14致謝 15摘要文章介紹了堿性鋅錳電池的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用，通過(guò)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作原理、綜合闡述了堿性鋅錳電池的研究現(xiàn)狀，存在的問(wèn)題和應(yīng)用。關(guān)鍵詞 堿錳電池 正負(fù)極材料 發(fā)展趨勢(shì)第一章 緒論鋅錳電池發(fā)展至今經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演變，早在1868年法國(guó)工程師喬治勒克蘭社采用二氧化錳和炭粉作正極粉料，將它壓入多孔陶瓷的圓筒體中，并插上一根炭棒集流器作正極，用一根鋅棒部分插入溶液中作負(fù)極，電解液是用20%的氯化銨水溶液，電池的容器是用玻璃瓶，做成第一個(gè)鋅錳濕電池。1886年蓋斯將氯化銨水溶液改用氯化銨，氯化鋅，石膏和水合成的糊狀物，并將鋅片作成圓筒形作電池的容器，同時(shí)用石蠟封口，從而做成原電池的雛形。此后不久，又將面粉和淀粉作為電解質(zhì)溶液的凝膠劑，是鋅錳電池的便攜性大大提高，為這種電池的工業(yè)化生產(chǎn)和廣泛地使用打下了良好的基礎(chǔ)。1890年前后這種電池在全世界范圍內(nèi)投入工業(yè)化生產(chǎn)。1870年前后采用了汞齊化鋅陽(yáng)極，以減輕鋅的自放電。1877年對(duì)碳棒采用浸蠟處理，以防止炭棒爬液，減輕對(duì)金屬集流體的腐蝕。早在100多年前就有人提出過(guò)用鋅做負(fù)極，MnO2做正極，KOH或NaOH做電解液，在漫長(zhǎng)的研究過(guò)程中主要圍繞四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行:一是用粉狀多孔鋅電極代替片狀電極，降低放電電流密度和解決鋅片在堿液中易于鈍化的缺點(diǎn)；二是采用反極結(jié)構(gòu)，提高M(jìn)nO2的填充量，使正負(fù)極容量相匹配；三是對(duì)鋅粉汞齊化處理和堿液中加ZnO，解決鋅在堿液中的腐蝕；四是密封結(jié)構(gòu)和密封材料的改進(jìn)，解決爬堿現(xiàn)象。 直到1950代前后在鋅錳干電池的基礎(chǔ)上成功研制出堿性鋅錳電池。它以鋅粉為負(fù)極，電解二氧化錳為正極，電解液采用NaOH或KOH，使電池性能成倍的提高。它不僅容量高，還適合于大電流連續(xù)放電。還具備優(yōu)良的低溫性能，儲(chǔ)存性能和防漏性能。但在前期的堿錳電池中要控制負(fù)極鋅粉在堿液中的氣量，當(dāng)時(shí)電池的用汞量非常大，用汞量在2%~6%，八十年代末隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，掀起了無(wú)汞堿錳電池的研究熱潮，尋找有機(jī)或無(wú)機(jī)代汞緩蝕劑和鋅粉中合金元素(主要是Al，Bi，In，Pb)成為主要的研究方向。到九十年代中旬，無(wú)汞堿錳電池進(jìn)入市場(chǎng)。 同時(shí)，從60年代開(kāi)始，對(duì)可充的堿性鋅錳二次電池開(kāi)展了廣泛的研究，經(jīng)過(guò)30多年的研究已取得突破性的進(jìn)展，但由于其放電深度淺，循環(huán)壽命短，還未能實(shí)現(xiàn)商品化。 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，堿性鋅錳電池得到飛速的發(fā)展，大有替代普通鋅錳電池和其他電池的趨勢(shì)。同時(shí)用電器具的發(fā)展對(duì)堿錳電池高容量和大電流放電提出更高的要求。因此，未來(lái)堿錳電池的研究主要集中在高功率重負(fù)荷放電性能，電池容量的提升以及儲(chǔ)存壽命的提高上[1]。第二章 堿性鋅錳電池的概述堿性鋅錳電池的電化學(xué)表達(dá)式為： (－)Zn│KOH(飽和ZnO)│MnO2(＋) (21)負(fù)極反應(yīng)： Zn+2OH=ZnO+H2O+2e (22)正極反應(yīng)：2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH (23)電池反應(yīng)：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH
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