题目

锌锰干电池是一种什么电池

提问时间：2020-10-13

答案

锌锰干电池分两种：酸性锌锰干电池、碱性锌锰干电池
　1．酸性锌锰干电池
　　酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极,并经汞齐化处理,使表面性质更为均匀,以减少锌的腐蚀,提高电池的储藏性能,正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物.正极材料中间插入一根碳棒,作为引出电流的导体.在正极和负极之间有一层增强的隔离纸,该纸浸透了含有氯化铵和氯化锌的电解质溶液,金属锌的上部被密封.这种电池是19世纪60年代法国的勒克兰谢（Leclanche）发明的,故又称为勒克兰谢电池或炭锌干电池,可表示为：（－）Zn|NH4Cl（20%）ZnCl2|MnO2,C（+）
　　尽管这种电池的历史悠久,但对它的电化学过程尚未完全了解,通常认为放电时,电池中的反应如下：正极为阴极,锰由四价还原为三价
　　2MnO2+2H2O+2e→2MnO(OH)+2OHˉ
　　负极为阳极,锌氧化为二价锌离子：
　　Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2H﹢+2e
　　总的电池反应为：
　　2MnO2+Zn+2NH4Cl→2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2
　　实践经验表明,该电池的电流—电压特性和二氧化锰的来源有关,也直接地依赖于锰的氧化价态、晶粒的大小及水化程度等.目前已全部以ZnCl2电解液代替NH4Cl,充分说明Zn与Cl配合[ZnCl4],而不必有NH4存在,放电前pH=5,放电后pH上升到pH=7为中性.
　　该电池的特点：（1）开路电压为1．55V～1．70V；（2）原材料丰富,价格低廉；（3）型号多样1号～5号；（4）携带方便,适用于间歇式放电场合.缺点是：在使用过程中电压不断下降,不能提供稳定电压,且放电功率低,比能量小,低温性能差,在－20℃即不能工作.在高寒地区只可使用碱性锌锰干电池.
　　2．碱性锌锰干电池
　　碱性锌锰电池简称碱锰电池,它是在1882年研制成功,1912年就已开发,到了1949年才投产问世.人们发现,当用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时,无论是电解质还是结构上都有较大变化,电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高.它的电池表达式为：
　　（－）Zn︱KOH,K2[Zn(OH)4]︱MnO2,C（+）
　　它的电极反应如下：
　　正极为阴极反应：
　　MnO2+H2O+e→MnO(OH)+OHˉ
　　MnO(OH)在碱性溶液中有一定的溶解度
　　MnO(OH)+H2O+OHˉ→Mn(OH)4
　　Mn(OH)4+e→Mn(OH)4
　　负极为阳极反应：
　　Zn+2OHˉ→Zn(OH)2+2e
　　Zn(OH)2+2OHˉ→Zn(OH)42ˉ
　　总的电池反应为：
　　Zn+MnO2+2H2O+4OHˉ→Mn(OH)42ˉ+Zn(OH)42ˉ
　　由于正极为阴极反应不全是固相反应,负极为阳极反应是可溶性的Zn(OH)42ˉ,故内阻小,放电后电压恢复能力强.碱性锌锰电池采用了高纯度、高活性的正、负极材料,以及离子导电性强的碱作为电解质,使电化学反应面积成倍增长.它的特点：（1）开路电压为1.5V；（2）工作温度范围宽在－20℃～60℃之间,适于高寒地区使用；（3）大电流连续放电其容量是酸性锌锰电池的5倍左右；（4）它的低温放电性能也很好.