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1、德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文堿性鋅錳電池的發(fā)展及應(yīng)用PAGE 20PAGE 21德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì)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明。本人的畢業(yè)業(yè)論文若若有不實(shí)實(shí)或抄襲襲,愿意意承擔(dān)一一切相關(guān)關(guān)的后果果和責(zé)任任。目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc246849237 摘要 PAGEREF _Toc246849237 h 2 HYPERLINK l _Toc246849238 第一章 緒緒論 PAGEREF _
2、Toc246849238 h 3 HYPERLINK l _Toc246849239 第二章 堿堿性鋅錳錳電池的的概述 PAGEREF _Toc246849239 h 5 HYPERLINK l _Toc246849240 2.1堿性性鋅錳電電池的工工作原理理 PAGEREF _Toc246849240 h 5 HYPERLINK l _Toc246849241 2.2堿性性鋅錳電電池的結(jié)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc246849241 h 5 HYPERLINK l _Toc246849242 2.3堿錳錳電池特特點(diǎn) PAGEREF _Toc246849242 h 6 HYPERLINK l
3、 _Toc246849243 第三章 堿堿性鋅錳錳電池的的研究進(jìn)進(jìn)展 PAGEREF _Toc246849243 h 8 HYPERLINK l _Toc246849244 3.1 堿堿錳電池池的無汞汞化 PAGEREF _Toc246849244 h 8 HYPERLINK l _Toc246849245 3.1.11 無汞汞鋅粉的的開發(fā)及及組成 PAGEREF _Toc246849245 h 8 HYPERLINK l _Toc246849246 3.1.22 在電電液中加加代汞緩緩蝕劑 PAGEREF _Toc246849246 h 8 HYPERLINK l _Toc246849247
4、 3.1.33 提高高原材料料純度選選擇優(yōu)質(zhì)質(zhì)原材料料 PAGEREF _Toc246849247 h 9 HYPERLINK l _Toc246849248 3.1.44 加強(qiáng)強(qiáng)工藝控控制 PAGEREF _Toc246849248 h 9 HYPERLINK l _Toc246849249 第四章 堿堿性鋅錳錳電池的的應(yīng)用及及使用中中存在問問題 PAGEREF _Toc246849249 h 10 HYPERLINK l _Toc246849250 4.1堿性性鋅錳電電池的應(yīng)應(yīng)用 PAGEREF _Toc246849250 h 10 HYPERLINK l _Toc246849251 4.
5、2使用用中存在在的主要要問題 PAGEREF _Toc246849251 h 11 HYPERLINK l _Toc246849252 第五章 堿堿性鋅錳錳電池的的現(xiàn)狀與與發(fā)展趨趨勢(shì) PAGEREF _Toc246849252 h 13 HYPERLINK l _Toc246849253 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc246849253 h 14 HYPERLINK l _Toc246849254 致謝 PAGEREF _Toc246849254 h 155摘要文章介紹了了堿性鋅鋅錳電池池的發(fā)展展現(xiàn)狀及及應(yīng)用,通通過特點(diǎn)點(diǎn)、結(jié)構(gòu)構(gòu)、工作作原理、綜綜合闡述述了堿性性鋅錳電電池的研研究現(xiàn)狀狀,
6、存在在的問題題和應(yīng)用用。關(guān)鍵詞 堿錳電電池 正負(fù)極極材料 發(fā)展展趨勢(shì)第一章 緒緒論鋅錳電池發(fā)發(fā)展至今今經(jīng)歷了了漫長(zhǎng)的的演變,早早在18868年年法國(guó)工工程師喬喬治-勒克蘭蘭社采用用二氧化化錳和炭炭粉作正正極粉料料,將它它壓入多多孔陶瓷瓷的圓筒筒體中,并并插上一一根炭棒棒集流器器作正極極,用一一根鋅棒棒部分插插入溶液液中作負(fù)負(fù)極,電電解液是是用200%的氯氯化銨水水溶液,電電池的容容器是用用玻璃瓶瓶,做成成第一個(gè)個(gè)鋅錳濕濕電池。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
7、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年年前后這這種電池池在全世世界范圍圍內(nèi)投入入工業(yè)化化生產(chǎn)。118700年前后后采用了了汞齊化化鋅陽極極,以減減輕鋅的的自放電電。18877年年對(duì)碳棒棒采用浸浸蠟處理理,以防防止炭棒棒爬液,減減輕對(duì)金金屬集流流體的腐腐蝕。早在1000多年前前就有人人提出過過用鋅做做負(fù)極,MMnO22做正極極,KOOH或NNaOHH做電解解液,在在漫長(zhǎng)的的研究過過程中主主要圍繞繞四個(gè)問問題進(jìn)行行:一是是用粉狀狀多孔鋅鋅電極代代替片狀狀電極,降降低放電電電流密密度和解解決鋅片片在堿液液中易于于鈍化的的缺點(diǎn);二是
8、采采用反極極結(jié)構(gòu),提提高M(jìn)nnO2的填充充量,使使正負(fù)極極容量相相匹配;三是對(duì)對(duì)鋅粉汞汞齊化處處理和堿堿液中加加ZnOO,解決決鋅在堿堿液中的的腐蝕;四是密密封結(jié)構(gòu)構(gòu)和密封封材料的的改進(jìn),解解決爬堿堿現(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。但在前期的的堿錳電電池中要要控制負(fù)負(fù)極鋅粉粉在堿液液中的氣氣量,當(dāng)當(dāng)時(shí)電池池的用汞汞量非常常大,用用汞量在在2%6%,八八十年代代末隨著著人們環(huán)環(huán)保意識(shí)識(shí)的加強(qiáng)強(qiáng),
9、掀起起了無汞汞堿錳電電池的研研究熱潮潮,尋找找有機(jī)或或無機(jī)代代汞緩蝕蝕劑和鋅鋅粉中合合金元素素(主要要是All,Bii,Inn,Pbb)成為為主要的的研究方方向。到到九十年年代中旬旬,無汞汞堿錳電電池進(jìn)入入市場(chǎng)。 同時(shí),從60年代開始,對(duì)可充的堿性鋅錳二次電池開展了廣泛的研究,經(jīng)過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,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
10、提高上1。第二章 堿堿性鋅錳錳電池的的概述2.1堿性性鋅錳電電池的工工作原理理堿性鋅錳電電池的電電化學(xué)表表達(dá)式為為: ()ZZnKKOH(飽和ZZnO)MnnO2() (2-11)負(fù)極反應(yīng): Zn+2OHH-=ZnnO+HH2O+22e (2-2)正極反應(yīng):2MnO22+2HH2O+22e-=2MMnOOOH+22OH- (2-33)電池反應(yīng):Zn+2MMnO22+H2O=ZZnO+2MnnOOHH (2-44)其中正極MMnO22在堿性性溶液中中的放電電分兩步步進(jìn)行。第第一電子子放電步步驟是一一個(gè)涉及及固相傳傳質(zhì)的均均相反應(yīng)應(yīng)過程,質(zhì)質(zhì)子和電電子在MMnO22晶格中中移動(dòng)使使MnOO2逐步還
11、還原為MMnOOOH。在在這一步步驟的初初期,MMnO22固相基基本晶體體結(jié)構(gòu)沒沒發(fā)生變變化,而而只有晶晶格的膨膨脹,若若在此時(shí)時(shí)停止放放電而進(jìn)進(jìn)行充電電,則MMnO22具有良良好的可可逆性。第第二電子子放電步步驟俺“溶解-沉積機(jī)機(jī)理”進(jìn)行,這這是一個(gè)個(gè)不完全全可逆的的過程。原原因是MMnOOOH放電電時(shí)有MMn3O4生成,而而放電產(chǎn)產(chǎn)物Mnn(OHH)2充電時(shí)時(shí)又有一一部分氧氧化成MMn5O4。生成成的Mnn3O4既不能能被氧化化,也不不能被還還原,它它在充放放過程中中積累,一一方面消消耗了活活性材料料,另一一方面使使電池內(nèi)內(nèi)阻迅速速增大,造造成了MMnO22電極容容量的衰衰退22。其其負(fù)極
12、的的放電行行為在宏宏觀上的的順序?yàn)闉椋簭目靠拷龢O極部位逐逐漸進(jìn)行行到負(fù)極極集流體體附近,這這是由于于多孔電電極各部部分放電電時(shí)極化化不同造造成的。增增大正負(fù)負(fù)極對(duì)應(yīng)應(yīng)面積可可以大幅幅度提高高堿性鋅鋅錳電池池的放電電性能,特特別是大大電流放放電性能能。而負(fù)負(fù)極鈍化化的快慢慢受鋅粉粉粗細(xì)的的影響3。2.2堿性性鋅錳電電池的結(jié)結(jié)構(gòu)(1) 圓圓筒型電電池結(jié)構(gòu)構(gòu)堿性鋅錳電電池具有有代表性性的圓筒筒型,與與圓筒型型普通鋅鋅錳電池池的結(jié)構(gòu)構(gòu)布局恰恰好相反反。堿性性鋅錳電電池中圓圓環(huán)狀正正極緊挨挨容器鋼鋼筒內(nèi)壁壁,負(fù)極極位于正正極中間間,有一一個(gè)釘子子形的負(fù)負(fù)極集流流器,這這個(gè)釘子子被焊在在頂部蓋蓋子上,作
13、為電池的負(fù)極,而鋼筒為正極。為了方便并能與普通鋅錳電池互換使用,同時(shí)避免使用時(shí)正負(fù)極弄錯(cuò),電池在設(shè)計(jì)制造時(shí),將上述堿性鋅錳電池的半成品倒置過來,使鋼筒底朝上,開口朝下,再在鋼筒底上放一個(gè)凸形蓋(假蓋),正極便位于上方;在負(fù)極引出體上焊接一個(gè)金屬片(假底),這樣,外觀上堿性鋅錳電池正、負(fù)極性和形狀與普通鋅錳電池就一致了。(2) 卷卷式電池池結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)以金金屬網(wǎng)作作載體,把把正、負(fù)負(fù)極分別別壓制成成薄帶狀狀,再與與隔膜疊疊合在一一起卷成成螺旋狀狀(電容式式)結(jié)構(gòu)的的電池,這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)的特點(diǎn)點(diǎn)是正、負(fù)負(fù)極作用用面積大大,超電電勢(shì)小,從從而在低低溫、大大電流放放電時(shí)可可獲得更更高的容容量。(3) 方方
14、型單體體式電池池結(jié)構(gòu)方型單體電電池正、負(fù)負(fù)極采用用極群式式結(jié)構(gòu),正正、負(fù)極極分別壓壓制成方方型薄片片,極片片中間夾夾有金屬屬集流網(wǎng)網(wǎng)。2.3堿錳錳電池特特點(diǎn)負(fù)極放電產(chǎn)產(chǎn)生鋅酸酸鹽ZZn(OOH)-,鋅酸酸鹽濃度度達(dá)到飽飽和后沉沉積出ZZnO。放放電最終終產(chǎn)物ZZnO是是兩性物物質(zhì),同同KOHH溶液中中的鋅酸酸鹽ZZn(OOH)-之間存存在著溶溶解平衡衡。由于于負(fù)極放放電反應(yīng)應(yīng)遵循溶溶解沉積機(jī)機(jī)理,產(chǎn)產(chǎn)物ZnnO和反反應(yīng)物ZZn分屬屬兩相,因因此Znn電極的的放電曲曲線非常常平坦,存存在著明明顯的放放電平臺(tái)臺(tái),直至至負(fù)極放放電結(jié)束束Zn電電極的電電勢(shì)發(fā)生生突躍,迅迅速正移移。正極放電反反應(yīng)產(chǎn)物物
15、水錳石石(MnnOOHH)是通通過因相相的質(zhì)子子擴(kuò)散向向電極內(nèi)內(nèi)部轉(zhuǎn)移移的,固固相的質(zhì)質(zhì)子擴(kuò)散散過程是是正極放放電反應(yīng)應(yīng)的速度度控制步步驟,電電極反應(yīng)應(yīng)的速度度決定于于固相質(zhì)質(zhì)子擴(kuò)散散的速度度。由于于產(chǎn)物水水錳石(MnOOOH)是在反反應(yīng)物MMnO22的晶格格中通過過質(zhì)子電子機(jī)機(jī)理產(chǎn)生生的,MMnOOH和MnOOO2存在于于同一固固相之中中,反應(yīng)應(yīng)具有均均相性質(zhì)質(zhì),因此此根據(jù)NNernnst方方程,反反應(yīng)的平平衡電勢(shì)勢(shì)隨著MMnOOOH和MnOO2固相濃濃度比值值的增大大而不斷斷負(fù)移,這這是MnnO2放電時(shí)時(shí)電極電電勢(shì)持續(xù)續(xù)下降的的主要原原因,電電極放電電曲線上上沒有明明顯的放放電平臺(tái)臺(tái)。由于
16、于堿錳電電池的正正極只使使用石墨墨做導(dǎo)電電材料,而而不用乙乙炔黑,可可以壓制制成致密密的錳環(huán)環(huán),因此此在相同同的電池池空間中中,堿錳錳電池可可以填充充比中性性電池更更多的正正負(fù)極活活性物質(zhì)質(zhì);同時(shí)時(shí),堿錳錳電池的的正極采采用了電電解錳,負(fù)負(fù)極采用用了多孔孔鋅粉結(jié)結(jié)構(gòu),正正、負(fù)極極的極化化均比中中性電池池更小,活活性物質(zhì)質(zhì)利用率率更高,而而且KOOH電解解液的導(dǎo)導(dǎo)電能力力比中性性電解液液更強(qiáng),電電池的歐歐姆內(nèi)阻阻更小,所所以堿錳錳電他的的放電容容量遠(yuǎn)高高于中性性電池,可可達(dá)后者者的5倍以上上。另外,堿錳錳電池的的重負(fù)荷荷放電能能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)在中性性電池之之上,可可進(jìn)行較較大電流流的放電電。由于于固相
17、質(zhì)質(zhì)子擴(kuò)散散過程是是正極放放電反應(yīng)應(yīng)的速度度控制步步驟,擴(kuò)擴(kuò)散速度度緩慢導(dǎo)導(dǎo)致放電電產(chǎn)物MMnOOOH在電極極表面上上積累從從而引起起極化增增加,當(dāng)當(dāng)放電間間歇時(shí),固固相質(zhì)子子擴(kuò)散仍仍可繼續(xù)續(xù)進(jìn)行,MnOOH2仍可繼續(xù)從電極表面向內(nèi)部轉(zhuǎn)移,電極性能有所恢復(fù),因此堿錳電池具有恢復(fù)特性,常常用于間歇放電,間歇放電的容量比連續(xù)放電更高。不過,在無汞條件下,部分放電后鋅電極的自放電會(huì)加劇,因此需要采用非常嚴(yán)格的緩蝕措施。如果電池中存在微量的Cu等有害雜質(zhì),部分放電后還會(huì)出現(xiàn)緩慢的枝晶短路,因此電池必須保證嚴(yán)格的清潔條件,避免有害雜質(zhì)的污染。KOH水溶液的冰點(diǎn)較低,正、負(fù)極的極化較小,而且負(fù)極采用了多子
18、L鋅粉電極結(jié)構(gòu),減緩了鋅電極的鈍化。因此,堿錳電池在低溫條件下的放電特性要優(yōu)于中性鋅錳電池,它可以在40的溫度下工作,在20時(shí)可以放出21時(shí)容量的40%50%4。第三章 堿堿性鋅錳錳電池的的研究進(jìn)進(jìn)展3.1 堿堿錳電池池的無汞汞化隨著人類社社會(huì)文明明不斷進(jìn)進(jìn)步,各各國(guó)對(duì)保保護(hù)生態(tài)態(tài)環(huán)境的的要求越越來越強(qiáng)強(qiáng)烈,“綠色電電池”備受青青睞。西西方發(fā)達(dá)達(dá)國(guó)家基基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)低汞化化及無汞汞化,我我國(guó)也明明確規(guī)定定:自220011年1月月1日起起禁止在在國(guó)內(nèi)生生產(chǎn)各類類汞含量量大于電電池重量量0.0025%的電池池;20005年11月1日日起禁止止生產(chǎn)汞汞含量大大于電池池重量的的0.000011%的堿堿性鋅
19、錳錳電池。故故去汞就就成了當(dāng)當(dāng)今電池池研究的的熱點(diǎn)。堿堿性鋅錳錳電池中中,鋅腐腐蝕和氫氫氣析出出是不可可避免的的。鋅極極汞齊化化就是因因?yàn)楣牡奈鰵潆婋娢缓芨吒?,形成成的汞齊齊化膜可可均勻地地覆蓋在在鋅粉表表面,改改變了鋅鋅粉的表表面活性性,達(dá)到到抑制鋅鋅腐蝕的的目的,使使放電連連續(xù)進(jìn)行行、氣體體析出量量減少,電電池的耐耐沖擊性性能得以以增強(qiáng)。要要實(shí)現(xiàn)無無汞堿性性鋅錳電電池的工工業(yè)化生生產(chǎn),必必須從開開發(fā)無汞汞鋅粉、尋尋找代汞汞緩蝕劑劑、提高高原材料料純度、改改善粘結(jié)結(jié)劑和隔隔離層、優(yōu)優(yōu)化工藝藝設(shè)備和和環(huán)境、加加強(qiáng)工藝藝控制等等多方面面入手。3.1.11 無汞鋅鋅粉的開開發(fā)及組組成開發(fā)無汞鋅鋅
20、粉普遍遍采用的的方法是是,選擇擇純度很很高的鋅鋅,避免免任何引引起析氫氫的雜質(zhì)質(zhì)污染熔熔融的鋅鋅和鋅粉粉,同時(shí)時(shí)在鋅中中添加其其它微量量元素,如如銦、鉍鉍、鎘、鈷鈷、鋁、錳錳、稀土土金屬等等,這些些元素中中有的能能提高鋅鋅的析氫氫電位(如如鉛、鉍鉍等),有有的能改改變鋅的的表面性性能(如如鋁、鋇鋇等),銦銦、鉍鋁鋁等還能能提高電電池的放放電容量量。有些些元素與與鋅的合合金在未未放電狀狀態(tài)或放放電初期期幾乎與與汞齊化化鋅一樣樣能有效效的抑制制氫氣發(fā)發(fā)生,低低熔點(diǎn)的的銦能減減緩部分分放電電電池的析析氫,因因此被廣廣泛地用用于無汞汞鋅粉中中5。制造無汞鋅鋅粉可選選擇幾種種不同方方法,將將微量元元素與
21、鋅鋅共熔制制成合金金,或使使微量元元素形成成于鋅粉粉表面,或或?qū)⒁恍┬┙饘伲ɑ蚧蚱浠虾衔铮┨硖砑釉陔婋娊庖褐兄?,通過過置換反反應(yīng)沉積積于鋅表表面,來來改變鋅鋅合金的的表面性性能。后后兩種方方法比前前一種更更優(yōu)越,既既經(jīng)濟(jì)又又實(shí)用,除除能減少少鋅的析析氫外,還還能改善善鋅粉顆顆粒間的的接觸,提提高電池池的儲(chǔ)存存性能和和抗震性性能,但但尚不成成熟。3.1.22 在電液液中加代代汞緩蝕蝕劑代汞緩蝕劑劑主要有有兩類:一類為為無機(jī)緩緩蝕劑(含含金屬、氧氧化物、氫氫氧化物物、無機(jī)機(jī)鹽);另一類類為有機(jī)機(jī)緩蝕劑劑。而有有機(jī)緩蝕蝕劑又分分兩種,一一種表面面性活性性劑,如如聚乙烯烯氧化物物、聚乙乙二醇衍衍生物
22、、有有機(jī)磷酸酸鹽、胺胺、多元元醇等;另一種種為消氫氫添加劑劑,能吸吸收氫,如如德國(guó)格格里洛公公司的“Griilliin”。3.1.33 提高原原材料純純度選擇擇優(yōu)質(zhì)原原材料無汞電池對(duì)對(duì)有害雜雜質(zhì)的敏敏感度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于含含汞電池池。無汞汞電池對(duì)對(duì)原材料料中的重重金屬元元素十分分敏感。鐵鐵鋁等元元素易引引發(fā)電池池爬堿,銅銅等元素素造成電電池短路路。陽極極材料中中即使含含有微量量的析氫氫交換電電流密度度高的金金屬(如如鐵、鎳鎳等)都都將會(huì)有有氣體產(chǎn)產(chǎn)生的危危險(xiǎn)77。因因此,必必須有效效地控制制原材料料中的雜雜質(zhì)含量量,提高高原材料料純度。但但采用傳傳統(tǒng)的方方法使鐵鐵含量小小于100-6是難難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的,
23、鋅鋅粉生產(chǎn)產(chǎn)須采用用多次熔熔融霧化化的方法法,還必必須有效效地控制制容器、工工具以及及空氣中中的鐵含含量。但但電解法法如能成成功,有有其獨(dú)特特的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。3.1.44 加強(qiáng)工工藝控制制無污染的生生產(chǎn)過程程是堿錳錳電池?zé)o無汞化的的先決條條件之一一,其工工藝控制制歸結(jié)為為一個(gè)“凈”字。首先要有一一個(gè)潔凈凈的生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)境,所所有工序序要保證證無塵埃埃,因灰灰塵混入入也會(huì)引引起電池池析氣量量增大。KOH對(duì)CCO2十分敏敏感,在在空氣中中易碳酸酸化。當(dāng)當(dāng)原料中中的碳酸酸鹽過量量時(shí),易易造成“爬堿”,因此此,要有有效地控控制空氣氣中COO2的濃度度、減少少未封口口的在制制品電池池在空氣氣中的放放置時(shí)間間。組裝
24、裝設(shè)備增增加密封封罩,陽陽極膏、電電解液在在(氮?dú)鈿獗Wo(hù))或或密封條條件下配配制,盡盡可能縮縮短陰極極粉、陰陰極環(huán)和和半制品品電池等等都是控控制碳酸酸化的有有效措施施??刂浦骗h(huán)境濕濕度、強(qiáng)強(qiáng)化封口口克服爬爬堿,改改善工藝藝配方減減少析氣氣量、適適當(dāng)提高高正負(fù)極極活性物物質(zhì)的比比例增加加電池容容量等,對(duì)對(duì)無汞堿堿性鋅錳錳電池都都是十分分必要的的。第四章 堿堿性鋅錳錳電池的的應(yīng)用及及使用中中存在問問題4.1堿性性鋅錳電電池的應(yīng)應(yīng)用無論是民用用還是軍軍用,一一次堿性性鋅錳電電池主要要是作為為便攜式式電源使使用。普普通鋅錳錳電池(通常稱稱為鋅碳碳電池或或IjccIannch66電池)大電流流連續(xù)工工作
25、能力力差,而而堿性鋅鋅錳電弛弛能大電電流連續(xù)續(xù)工作,最最適合于于需要大大電流供供電的設(shè)設(shè)備使用用如照像像機(jī)、野野外攝像像機(jī)、無無線電控控制的航航模與海海模、電電動(dòng)工具具、電動(dòng)動(dòng)玩具、收收錄機(jī)等等。它具有高的的容量與與低的內(nèi)內(nèi)阻,對(duì)對(duì)用電設(shè)設(shè)備或器器具能夠夠提供比比普通鋅鋅錳電池池更平穩(wěn)穩(wěn)的工作作電壓和和更長(zhǎng)的的工作時(shí)時(shí)間,適適合于作作為遙控控器、筆筆記本電電腦、尋尋呼機(jī)、測(cè)測(cè)試儀表表、收音音機(jī)、手手持對(duì)講講機(jī)等裝裝置的配配套電源源。它優(yōu)異的高高溫放電電性能及及中等電電流放電電下還具具有高的的工作電電壓,這這些特點(diǎn)點(diǎn)使堿性性鋅錳電電池在某某些領(lǐng)域域比鍋鎳鎳蓄電池池更有優(yōu)優(yōu)勢(shì),如如野外井井下作業(yè)業(yè)
26、及高溫溫環(huán)境中中使用。另外,可再再充電的的堿性鋅鋅錳電池池,不僅僅具有很很好的荷荷電保持持能力,電電池的活活性材料料也得到到了充分分利用,從從而節(jié)約約了資源源,保護(hù)護(hù)了環(huán)境境,降低低了使用用費(fèi)用,使使堿性鋅鋅錳電池池的性能能價(jià)格比比(費(fèi)效比比)得到進(jìn)進(jìn)一步提提高,還還無記憶憶效應(yīng),這這使堿性性鋅錳電電池更具具有競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)力,應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域?qū)⒏蛹訌V泛。在軍事裝備備中,堿堿性鋅錳錳電池因因使用方方便、性性能優(yōu)良良,貯存存期長(zhǎng)已已被作為為裝備的的配套器器材。尤尤其在軍軍事通信信裝備中中,它被被廣泛作作為戰(zhàn)術(shù)術(shù)電臺(tái)、野野戰(zhàn)電話話、末端端設(shè)備、儀儀器儀表表等的配配套電源源。在野野戰(zhàn)條件件下,沒沒有市電電,充
27、電電又極困困難,全全靠電池池供電。電電臺(tái)244小時(shí)都都處工作作狀態(tài),發(fā)發(fā)訊時(shí)耗耗電較大大,為了了保證通通信不中中斷,需需要配套套電池能能夠提供供長(zhǎng)的工工作時(shí)間間,具有有很好的的連續(xù)工工作能力力,堿性性鋅錳電電池能較較好滿足足這些要要求,因因此目前前國(guó)內(nèi)外外戰(zhàn)術(shù)電電臺(tái)配套套的一次次電池大大量選用用的還是是堿性鋅鋅錳電池池6。電池池是通信信裝備的的“糧食”“血液液”,屬于消消耗品,需需貯備一一定數(shù)量量的電池池,以備備怠想不不到情況況發(fā)生時(shí)時(shí)有足夠夠的電池池能夠提提供使用用。優(yōu)質(zhì)質(zhì)的堿性性鋅錳電電池,貯貯存期可可在5年以上上,這是是其它一一次電池池難以達(dá)達(dá)到的,故故堿性鋅鋅錳電池池優(yōu)異的的貯存性性能
28、,在在軍用中中的另一一個(gè)主要要用途是是作為貯貯備電池池使用7。4.2使用用中存在在的主要要問題近些年來,我我國(guó)電池池工業(yè)有有了飛速速發(fā)展。我我國(guó)堿性性鋅錳電電池從包包裝到內(nèi)內(nèi)在質(zhì)量量,從容容量、防防漏到貯貯存性能能都有很很大的改改進(jìn)和提提高,與與國(guó)際先先進(jìn)水平平的差距距在日益益縮小。通通過抓質(zhì)質(zhì)量、創(chuàng)創(chuàng)名牌及及靈活的的營(yíng)銷策策略,已已使我國(guó)國(guó)堿性鋅鋅錳電池池在國(guó)內(nèi)內(nèi)和軍內(nèi)內(nèi)樹立了了良好的的形象。堿堿性鋅錳錳電池在在軍事通通信中已已開始取取代普通通鋅錳電電池,且且越來越越受到部部隊(duì)的歡歡迎。使使用中,也也暴露出出我國(guó)堿堿性鋅錳錳電池在在性能與與質(zhì)量上上存在的的一些問問題。要要使我國(guó)國(guó)堿性鋅鋅錳電
29、池池成為世世界一流流產(chǎn)品,臍臍身世界界前列,在在產(chǎn)品性性能,在在研制開開發(fā)力度度和技術(shù)術(shù)水平,在在產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量的穩(wěn)穩(wěn)定與一一致性方方面仍需需不懈努努力與進(jìn)進(jìn)取。目目前,使使用中存存在的主主要問題題是:(1)電池池的密封封性能滿滿足不了了使用要要求,時(shí)時(shí)有發(fā)生生電池漏漏液爬堿堿現(xiàn)象,制制造商應(yīng)應(yīng)徹底解解決電池池漏液爬爬堿問題題。19997年年我們對(duì)對(duì)某倉(cāng)庫庫貯存的的LR003、LLR6和和順200型堿性性鋅錳電電池進(jìn)行行了抽查查,結(jié)果果發(fā)現(xiàn)檢檢查的440只M6型堿堿性錳電電池,其其底部均均有輕微微氣脹;檢查的的40只LR003型堿堿性能鋅鋅錳電池池中,有有8只電池池開路電電壓與短短路電流流均為零零
30、,且電電池底部部漏液嚴(yán)嚴(yán)重,不不合格率率為200。在在部隊(duì)使使用中也也時(shí)有反反映電池池漏液?jiǎn)枂栴},且且小號(hào)電電池如量量t033、188肋型比比一號(hào)HHt200型電池池的漏泄泄比例數(shù)數(shù)大,不不同廠家家水平差差別很大大。堿性性電池調(diào)調(diào)泄對(duì)使使用是一一大忌,不不僅腐蝕蝕通信裝裝備,還還會(huì)導(dǎo)致致通信突突然中斷斷造成不不可彌補(bǔ)補(bǔ)的損失失。因此此對(duì)堿性性鋅錳電電池的漏漏液爬堿堿問題,應(yīng)應(yīng)引起高高度重視視,各制制造商應(yīng)應(yīng)針對(duì)自自己的具具體情況況從材料料、密封封結(jié)構(gòu)、工工藝等方方面綜合合考慮加加以解決決。我國(guó)國(guó)堿性鋅鋅錳電池池與國(guó)外外先進(jìn)水水平相比比,主要要差距之之一就是是電池的的防漏性性能,因因此應(yīng)把把它作
31、為為行業(yè)的的一個(gè)重重點(diǎn)加以以解決,從從而使我我國(guó)堿性性鋅錳電電他的密密封性能能達(dá)到世世界最先先進(jìn)的水水平。對(duì)對(duì)電解液液漏泄,GJB449A-98堿性鋅錳電池通用規(guī)范有明確的要求,以LR6、RU4、RL20為例,國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)分別要求它們以16.60、6.60、50連續(xù)放電24h,放電結(jié)束后擱置15天,其中50%的電池倒置擱置。在擱置的15天中,每天應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)酚酞指示劑檢查每只電他的外表面,電他的外表面應(yīng)無電解液漏泄8。(2)電池池容量的的均勻性性不夠好好,使電電池組的的整體性性能下降降。通過過對(duì)堿性性鋅錳電電池的放放電試驗(yàn)驗(yàn),表明明我國(guó)樣樣品電池池的放電電容量與與國(guó)外差差別不大大,有的的完全可可以
32、與國(guó)國(guó)外電池池姻美,但但大量生生產(chǎn)的電電池,其其容量的的均勻性性不如國(guó)國(guó)外產(chǎn)品品,這與與制造設(shè)設(shè)備、制制造技術(shù)術(shù)、工藝藝控制及及材料選選用有關(guān)關(guān),在這這方面我我們應(yīng)統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃劃,加速速研制適適合于我我國(guó)情況況的主要要原材料料、生產(chǎn)產(chǎn)設(shè)備與與制造技技術(shù),從從而研制制生產(chǎn)出出具有我我國(guó)特色色的高質(zhì)質(zhì)量的堿堿性鋅錳錳電池。(3)電池池的安全全性有待待進(jìn)一步步提高。堿堿性鋅錳錳電池一一定要有有可靠的的安全裝裝置,在在GJbb44999A98中中對(duì)電池池的泄放放作了明明確的要要求:將將4只未放放過電的的樣品電電池串聯(lián)聯(lián)連接放放在安全全罩中,其其中1只電池池反向連連接,電電路中連連接電阻阻應(yīng)不大大于0.1
33、。通通過開關(guān)關(guān)將電路路接通至至反向電電池泄放放為止,電電池泄放放時(shí)應(yīng)在在泄放孔孔處發(fā)生生泄放,且且泄放時(shí)時(shí)電他的的形變應(yīng)應(yīng)不超過過產(chǎn)品規(guī)規(guī)范規(guī)定定的最大大尺寸,并并不發(fā)生生爆炸。堿堿性鋅錳錳電池在在貯存過過程中,曾曾發(fā)生過過爆炸,制制造商應(yīng)應(yīng)嚴(yán)格按按照要求求對(duì)其生生產(chǎn)進(jìn)行行控制和和檢查,確確保電池池在即使使濫用的的情況下下也不致致發(fā)生爆爆炸,保保證使用用安全。(4) 使使用中還還有一個(gè)個(gè)問題,就就是個(gè)別別廠家電電他的貯貯存性能能差。在在國(guó)家軍軍用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GJBB4499A998中,對(duì)對(duì)堿性鋅鋅錳電池池的貯存存性能提提出了明明確要求求,規(guī)定定電池貯貯存3年后,按按產(chǎn)品規(guī)規(guī)范要求求進(jìn)行容容量試驗(yàn)驗(yàn),
34、其容容量保持持應(yīng)不低低于額定定容量的的85%,外殼殼及極端端處應(yīng)無無漏液爬爬堿現(xiàn)象象。優(yōu)質(zhì)質(zhì)的堿性性鋅錳電電池貯存存3年后,經(jīng)經(jīng)檢查電電池外觀觀無漏泄泄現(xiàn)象,容容量仍可可保持885%以上,但但個(gè)別廠廠家的電電池貯存存性能不不好,有有的不到到3年就出出現(xiàn)漏液液爬堿,這這種劣質(zhì)質(zhì)電池部部隊(duì)?wèi)?yīng)停停止采購(gòu)購(gòu)使用。(5) 可可再充電電的堿性性鋅錳電電池是當(dāng)當(dāng)前國(guó)內(nèi)內(nèi)外研制制的又一一個(gè)熱點(diǎn)點(diǎn),我國(guó)國(guó)在八十十年代初初,廣州州電池廠廠為部隊(duì)隊(duì)研制了了可再充充電的迭迭層式堿堿性鋅錳錳電池組組,在部部隊(duì)試用用反映很很好,當(dāng)當(dāng)時(shí)充放放電循環(huán)環(huán)壽命可可達(dá)200次左右右,荷電電保持性性能也不不錯(cuò),但但要求使使用時(shí)控控制
35、放電電深度,以以免深度度放電影影響電他他的循環(huán)環(huán)壽命,這這對(duì)使用用帶來很很大的不不便,部部隊(duì)難以以接受。從從使用考考慮,部部隊(duì)希望望在提高高循環(huán)壽壽命(要求10001500次)的同時(shí)時(shí),進(jìn)一一步提高高電池的的放電深深度(DDOD:60%70%),這是是一個(gè)急急待解決決的難題題??稍僭俪潆姷牡膲A性鋅鋅錳電池池要滿足足軍用要要求,需需解決一一些影響響其使用用性能的的“瓶頸”技術(shù),如如二氧化化錳的可可充性,提提高鋅電電極的循循環(huán)壽命命,深度度放電問問題,新新型隔膜膜材料,密密封技術(shù)術(shù)等。為為此,我我國(guó)應(yīng)加加大對(duì)可可再充電電的堿性性鋅錳電電池的研研制力度度,加強(qiáng)強(qiáng)研究所所、院校校、工廠廠問的合合作,突
36、突破其關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù),使我我國(guó)可再再充電的的堿性鋅鋅錳電池池在技術(shù)術(shù)性能上上有一個(gè)個(gè)大提高高,在應(yīng)應(yīng)用上有有一個(gè)大大發(fā)展9。第五章 堿堿性鋅錳錳電池的的現(xiàn)狀與與發(fā)展趨趨勢(shì)盡管堿性鋅鋅錳電池池的價(jià)格格比普通通鋅錳電電池高,但但它在高高耗能用用電設(shè)備備中的使使用時(shí)間間可達(dá)普普通鋅錳錳電池的的4倍以以上,綜綜合性價(jià)價(jià)比較高高,優(yōu)良良的性能能為它贏贏得了廣廣闊的市市場(chǎng)。據(jù)據(jù)統(tǒng)計(jì),220000年全球球鋅錳電電池市場(chǎng)場(chǎng)中,堿堿性鋅錳錳電池產(chǎn)產(chǎn)值為772億美美元,占占55%,而碳碳鋅電池池產(chǎn)值為為59億億美元,只只占455%,堿錳錳電池產(chǎn)產(chǎn)值已經(jīng)經(jīng)超過碳碳鋅電池池。當(dāng)然然從數(shù)量量上說,碳碳鋅電池池仍然占占多數(shù),估估計(jì)20000年年全球鋅鋅錳電池池產(chǎn)量3360億億只左右右,堿性性鋅錳電電池產(chǎn)量量約占11/3。實(shí)實(shí)際上,在在美國(guó)、歐歐洲和日日本,堿堿性電池池已經(jīng)全全面取代代其他鋅鋅錳電池池,成為為鋅錳電電池市場(chǎng)場(chǎng)的主體體。特別別是美國(guó)國(guó),堿性性鋅錳電電池的比比率已超超過800%。近幾幾年來,中中國(guó)的堿堿性鋅錳錳電池生生產(chǎn)增長(zhǎng)長(zhǎng)迅速,220011
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