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碱性电池

科普小知识2022-06-18 11:45:25
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碱性电池亦称为碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池,是锌锰电池系列中性能最优的品种。适用于需放电量大及长时间使用。电池内阻较低,因此产生之电流较一般碳性电池更大,此类电池因不含汞,因此可随生活垃圾处理,无须刻意回收。

中文名:碱性电池

类别:干电池

特点:电容量大

正极:二氧化锰

负极:锌

反应方程:Zn+MnO2+H2O→Mn(OH)2+ZnO

电解液:氢氧化钾

1、基本介绍

AlkalineBattery

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。化学式为:Zn+MnO2+H2O→Mn(OH)2+ZnO结构。


碱性电池

碱性电池在结构上采用于普通电池相反的电极结构,增大了正负极间的相对面积,而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液,负极锌也由片状改变成粒状,增大了负极的反应面积,加之采用了高性能的电解锰粉,所以电性能得以很大提高,一般的,同等型号的碱性电池是普通电池的容量和放电时间的3-7倍,低温性能两者差距更大,碱性电池更适用于大电流连续放电和要求高的工作电压的用电场合,特别适用于照相机、闪光灯、剃须刀、电动玩具、CD机、大功率遥控器、无线鼠标,键盘等。

2、如何选购

碱性电池我国很多人还不熟悉,但它以令人吃惊的速度开始占领市场。它的主要优点就是耐久的电量,一般是普通电池的七倍,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,因此一些高级电子产品如BP机,遥控器,电子照相机等规定必须使用碱性电池。另外还有一个小秘密:碱性电池上一般注有donotrecharge(不可充电),这是为了安全考虑。另外,电能“耗尽”的碱性电池放置一段时间后又可以恢复一定的电能,所以断续使用碱性电池可以有更长的工作时间。碱性电池识别上可以看是否印有ALKALINE字样或中文“碱性电池”字样。

电极反应式

正极为阴极反应:

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-

负极为阳极反应:

Zn+2OH-=Zn(OH)2+2e-

Zn(OH)2+2OH-=Zn(OH)42-

总的电池反应为:

Zn+MnO2+2H2O+4OH-=Mn(OH)42-+Zn(OH)42-

注意事项

(1)请勿对电池进行充电,这样可能会导致电池漏液或发生危险。

(2)应注意电池极性,防止错误安装。

(3)请勿将电池短路、加热、投入火中或试图拆开。

(4)新旧电池请勿混合使用。

3、最新技术

可充碱性锌锰电池(rechargeablealkalinezinc-manganesebattery)可通过充电获得重复使用的一种改进型碱性锌锰电池,简称RAM。该种电池的结构和制造工艺过程与碱性锌锰电池基本相同。


碱性电池

为实现可再充电,该电池在碱性锌锰电池的基础上作了改进: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。

可充碱性锌锰电池的充放电循环性能相对传统二次电池差,充放电制度对电池的循环寿命影响很大。目前,全充放电循环使用寿命只有50次左右。使用该种电池时不可过放电,浅放电可大幅度提高电池的循环寿命。电池的放电反应与碱性锌锰一次电池相同,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。

4、特性

容量

碱性电池的容量比碳性电池为高,原因是用作阴极的二氧化锰有较高的纯度同密度,内部零件体积较细(例如电极),也让出空间,有助增加容量,总的来说比碳性电池多3至5倍容量。但碱性电池的容量会随输出电流增加而变小,例如同一枚电池可以在低输出电流时有3000mAh的容量,但当用在取1A电流的负—载时,容量只会得700mAh,小于原来的1/4。

电压

单一枚碱性电池的电动势(e.m.f),也即在无负载时的电压一般是1.5V,但随不同的二氧化锰及锌氧化物会使电压在1.5V至1.65V之间变化。当接上负载后,随输出电流的增加电压会下降,在一般负载下电压会降至约在1.1V至1.3V之间。

电流

碱性电池所能输出的电流比碳锌电池大,却比一般蓄电池细。容量较大的碱性电池能够输出较大的电流,原因是电极面积增加,有更多的物质可以同时产生化学反应。过大的电流会使电池在放电的过程加热升温,一般AA电池可以输出700mA电流也不至明显升温,较大型号的C、D电池就可承受更大的升温而不互显升温。

5、注意事项

漏出电解液

长期放置的碱性电池会漏出电解液,由于电解液是带有腐蚀性的碱性物质氢氧化钾,对眼睛、呼吸道及皮肤会有刺激作用;电解液也会侵蚀金属、破坏电子零件,因此电池漏出的电解液也会破坏使用该电池的产品,特别是电子产品。


碱性电池

不可对碱性电池充电

对碱性电池充电也会使电池漏出电解液,甚或使电池破裂。极小数的碱性电池被设计成可以充电,但只可用相当小的电流充电,要达到明显的充电效果往往要一整日或更多时间,而且可再充电的次数不多,相当不便,所以已经很难在市场上找到。也有些充电器声称可以为普通一般的一次性碱性电池充电,但此类产品并不能对所充电完毕的电池的效能作出保证。

使用同型号、同电量的电池

当用多于一枚电池时,应使用同型号,甚至同牌子的电池;新旧电池应避免混在一起使用。否则会增加漏出电解液的风险。

不使用时需另作存放

当不使用用电池的装置时,应把电池取出,另作存放,避免存放过久而电解液漏出时损坏用电池的装置。

6、环境保护

在1996年前生产的碱性电池可能含有微量水银,现在的碱性电池已能做到不含水银。因此碱性电池一般可随生活垃圾丢弃,不用刻意回收处理。

7、市场

2013年前5个月国内碱性电池的总产量为2.55亿支,同比减少4.56%,其中5月产量为5027.79万支,同比下降18.62%。碱性电池月度产量的变化历来波动较大。由于锂电价格下降,预计碱性电池行业的表现难有实质好转。

2008-2013年国内碱性二次电池月度产量单位:只/月

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