《锌银电池》PPT课件.ppt

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1、(威海威海）Zn-AgO（Ag2O）电池）电池（Zinc/silver oxide batteries)(威海威海）()Zn|KOH()Zn|KOH(或或或或NaOH)|AgO(NaOH)|AgO(或或或或AgAg2 2O)(O)()优点：优点：优点：优点：（1 1）质量比能量和体积比能量高，）质量比能量和体积比能量高，）质量比能量和体积比能量高，）质量比能量和体积比能量高，100300Wh/kg100300Wh/kg，180220Wh/L180220Wh/L；（2 2）比功率很高，可以高速率放电，且在大电流放电）比功率很高，可以高速率放电，且在大电流放电）比功率很高，可以高速率放电，且在大电

2、流放电）比功率很高，可以高速率放电，且在大电流放电 时，容量下降不多；时，容量下降不多；时，容量下降不多；时，容量下降不多；（3 3）锌）锌）锌）锌-银电池放电电压非常平稳。银电池放电电压非常平稳。银电池放电电压非常平稳。银电池放电电压非常平稳。（4 4）锌）锌）锌）锌-银电池的自放电小，并具有良好的机械强度。银电池的自放电小，并具有良好的机械强度。银电池的自放电小，并具有良好的机械强度。银电池的自放电小，并具有良好的机械强度。缺点：缺点：缺点：缺点：锌锌锌锌-银电池的缺点是成本高、寿命短、高低温性能不太理想。银电池的缺点是成本高、寿命短、高低温性能不太理想。银电池的缺点是成本高、寿命短、高低

3、温性能不太理想。银电池的缺点是成本高、寿命短、高低温性能不太理想。(威海威海）(威海威海）(威海威海）锌-银电池的分类(威海威海）Cutaway view of typical zinc/silver oxide button type battery.(威海威海）(威海威海）Assembly of automatically activated zinc/silver oxide primary battery with tubular coil reservoir.(威海威海）3.2 工作原理工作原理Positive electrode:Negative electrode:(威海威海）O

4、verall reaction(威海威海）3.3 AgO（Ag2O电极）电极）(威海威海）3.3.1 充放电曲线充放电曲线氧化银电极充放电曲线氧化银电极充放电曲线(电势相对于锌电极电势相对于锌电极)1充电曲线充电曲线 2放电曲线放电曲线(威海威海）物物物物质质质质AgAgAgAg2 2OOAgOAgO电电电电阻率（阻率（阻率（阻率（mm）1.59101.5910-8-81101106 6(10(1015)1015)10-2-2密度（密度（密度（密度（g/cmg/cm3 3）10.910.97.157.157.447.44银及其氧化物的电阻率和密度银及其氧化物的电阻率和密度银及其氧化物的电阻率和

5、密度银及其氧化物的电阻率和密度(威海威海）消除高阶电压方法：消除高阶电压方法：预放电；预放电；还原；还原；电液中添加卤素离子；电液中添加卤素离子；不对称交流电或脉冲充电等。不对称交流电或脉冲充电等。*在大电流放电时高阶电压时间短。在大电流放电时高阶电压时间短。(威海威海）不对称交流电或脉冲充电不对称交流电或脉冲充电充电电流交变，在每个交变周期里，正半充电电流交变，在每个交变周期里，正半周充电，负半周放电。周充电，负半周放电。消除放电曲线上的高坪阶；防止充电末期消除放电曲线上的高坪阶；防止充电末期发生析气反应，提高容量发生析气反应，提高容量(威海威海）3.3.2 氧化银电极的自放电氧化银电极的自

6、放电荷电状态湿储存荷电状态湿储存荷电状态湿储存荷电状态湿储存AgAg2 2OO化学溶解化学溶解化学溶解化学溶解 ：Ag(OH)Ag(OH)2 2-AgOAgO的分解：固相分解的分解：固相分解的分解：固相分解的分解：固相分解 Ag+AgOAg+AgO Ag Ag2 2OO 液相分解液相分解液相分解液相分解 AgO AgO Ag Ag2 2O+OO+O2 2Ag(OH)Ag(OH)2 2-，Ag(OH)Ag(OH)4 4-：向负极迁移，在隔膜上沉：向负极迁移，在隔膜上沉：向负极迁移，在隔膜上沉：向负极迁移，在隔膜上沉积还原，隔膜自正极积还原，隔膜自正极积还原，隔膜自正极积还原，隔膜自正极负极被氧化

7、，致电池短路、失负极被氧化，致电池短路、失负极被氧化，致电池短路、失负极被氧化，致电池短路、失效。因此，效。因此，效。因此，效。因此，二次电池最好在低温下放电态搁置。二次电池最好在低温下放电态搁置。二次电池最好在低温下放电态搁置。二次电池最好在低温下放电态搁置。(威海威海）3.4 锌负极锌负极(威海威海）3.4.1 阳极钝化阳极钝化 46 mol/L KOH，搅拌；，搅拌；36 mol/L KOH,不搅拌；不搅拌；26mol/L KOH,饱和饱和ZnO，搅拌；，搅拌；16 mol/L KOH,饱饱和和ZnO，不搅拌，不搅拌锌在锌在6 mol/L KOH中的阳极极化曲线中的阳极极化曲线(威海威海

8、）(威海威海）3.5 Zn-AgO（Ag2O）电池电性能）电池电性能3.5.1 放电特性放电特性工作电压高，放电电压平稳工作电压高，放电电压平稳内阻小内阻小可大电流放电可大电流放电活性物质利用率高活性物质利用率高比能量、比功率高比能量、比功率高充电效率高充电效率高(威海威海）(威海威海）(威海威海）3.5.2 蓄电池循环寿命（自学）蓄电池循环寿命（自学）1.锌负极在循环过程中的容量损失锌负极在循环过程中的容量损失 电极变形电极变形 锌枝晶锌枝晶 2.隔膜损坏隔膜损坏 隔膜被氧化隔膜被氧化 锌枝晶的穿透锌枝晶的穿透 (威海威海）3.6 锌银电池结构与制造工艺锌银电池结构与制造工艺（自学）（自学）

9、(威海威海）习题1.锌银电池为什么有两个放电平台？锌银电池为什么有两个放电平台？2.如何消除锌银电池的高阶电压？如何消除锌银电池的高阶电压？3.为什么银电极充电时的高坪阶段比放电为什么银电极充电时的高坪阶段比放电的高坪阶段长很多。的高坪阶段长很多。4.为什么氧化银电极可以大电流放电，但为什么氧化银电极可以大电流放电，但是必须使用小电流充电？是必须使用小电流充电？5.影响锌银电池循环寿命的主要原因？影响锌银电池循环寿命的主要原因？6.锌电极钝化的影响因素？锌电极钝化的影响因素？(威海威海）锌汞电池锌汞电池电池的电性能特征：电池的电性能特征：储存寿命长储存寿命长 开路电压变化极小开路电压变化极小放

10、电电压平稳。在轻负荷下其平稳阶段可达放电电压平稳。在轻负荷下其平稳阶段可达全放电时间的全放电时间的97以上；以上；能量密度高。可达能量密度高。可达400mWh/cm3。(威海威海）MERCURIC OXIDE BATTERIESZinc AnodeCadmium Anode(威海威海）Zinc/mercuric oxide battery(威海威海）METAL/AIR BATTERIES(威海威海）(威海威海）CathodeAnodeOverall discharge reaction(威海威海）Other factors which can affect the performance of

11、 the metal/air battery are the following:PolarizationElectrolyte CarbonationWater Transpiration.EfficiencyCharging(威海威海）Zinc/air battery(威海威海）Zinc/air battery(威海威海）优点：优点：容量大容量大容量大容量大能量高能量高能量高能量高放电曲线平稳放电曲线平稳放电曲线平稳放电曲线平稳内阻小内阻小内阻小内阻小价格便宜价格便宜价格便宜价格便宜缺点：缺点：缺点：缺点：电解液的碳酸化电解液的碳酸化电解液的碳酸化电解液的碳酸化 湿储存性能差：自放电、电解

12、液干涸、电解液浓度降低湿储存性能差：自放电、电解液干涸、电解液浓度降低湿储存性能差：自放电、电解液干涸、电解液浓度降低湿储存性能差：自放电、电解液干涸、电解液浓度降低 空气电极催化活性偏低空气电极催化活性偏低空气电极催化活性偏低空气电极催化活性偏低 锌枝晶锌枝晶锌枝晶锌枝晶(威海威海）锌电极锌电极二次电池：锌枝晶、变形下沉二次电池：锌枝晶、变形下沉循环阳极：在电池外部充电还原处理循环阳极：在电池外部充电还原处理机械再充式：放电后取出，换入新锌电极机械再充式：放电后取出，换入新锌电极(威海威海）正极正极活性物质：活性物质：O2(空气）空气）活性炭为载体活性炭为载体催化剂：铂、银、镍、铂合金催化剂

13、：铂、银、镍、铂合金 锰氧化物、锰氧化物、Al2O3、活性炭、活性炭(威海威海）气、固、液三相界面气、固、液三相界面气体扩散电极气体扩散电极气体向电极表面输送过程：气体向电极表面输送过程：（1）气体溶解）气体溶解（2）气体向电极表面附近的传质过程）气体向电极表面附近的传质过程（3）气体穿越双电层）气体穿越双电层(威海威海）疏水（防水、增水）电极疏水（防水、增水）电极疏水（防水、增水）电极疏水（防水、增水）电极 防水透气层防水透气层防水透气层防水透气层+催化层催化层催化层催化层+导电网导电网导电网导电网通常用催化剂粉末与疏水性材料通常用催化剂粉末与疏水性材料通常用催化剂粉末与疏水性材料通常用催化剂粉末与疏水性材料混合后辗压、喷涂及经过适当的混合后辗压、喷涂及经过适当的混合后辗压、喷涂及经过适当的混合后辗压、喷涂及经过适当的热处理后制成。常用的疏水材料热处理后制成。常用的疏水材料热处理后制成。常用的疏水材料热处理后制成。常用的疏水材料是聚乙烯、聚四氟乙烯等。是聚乙烯、聚四氟乙烯等。是聚乙烯、聚四氟乙烯等。是聚乙烯、聚四氟乙烯等。图图 1-12 疏水电极示意图疏水电极示意图(威海威海）(威海威海）(威海威海）(威海威海）Design of a Cylindrical Primary Zinc-Air Cell(威海威海）