锌空气电池的结构和工作原理
2011-07-16 19:42:34| 分类：电化学 | 标签： |字号大中小订阅
1 锌空气电池的结构和工作原理
锌空气电池主要由正电极、负电极以及电解液三部分组成。

其中正极是空气电极（氧电极），负极是金属电极
（锌电极），电解液则主要是氢氧化钠或氢氧化钾碱性溶液。

比如碱性锌－空气电池的电池表达式为：
（-）Zn?KOH?O2(空气)（+）
正极（空气电极）反应： 1/2 O2 + H2O + 2e－ ? 2 OH－
负极（锌电极）反应：
Zn+ 4OH－ ? Zn(OH)42－ + 2e－
Zn(OH)42－ ? ZnO + H2O + 2OH－
Zn + 2OH－ ? ZnO + H2O + 2e－
电池总反应：
Zn + 1/2 O2 ? ZnO
1.1 正极（空气电极）
锌空气电池的正极是一种气体扩散电极，一种透气不透液、具有良好导电性和催化活性的薄膜。

空气电极的制
作方法主要有：冲压法、辊压法、丝网印刷法和喷射法等。

常见的空气电极薄膜一般由防水透气膜、集流网和催化膜三层压制而成。

防水透气膜主要是按照一定比例把导电
材料（碳黑或乙炔黑或它们的混合物）和造孔剂（硫酸钠、草酸铵、碳酸氢铵等）用分散剂乙醇混合均匀，再加
入粘结剂（聚四氟乙烯）不断搅拌使之分散均匀，经凝聚后辊压而成；集流网可以是镍丝编织网、镍泊冲拉网、
铜材编织网、铜材冲拉网或镀银铜网等；而催化膜主要是将催化剂（二氧化锰）、活性炭和硫酸钠用乙醇混合均
匀后加入聚四氟乙烯乳液（加有少量亲水性纤维素）不断搅拌，待之分散均匀，经凝聚后辊压而成。

常见的空气
电极一般为集流网嵌入型，即按照防水透气膜、集流网和催化膜的顺序压制成型。

正极活性物质是来源于空气中的氧气。

来自空气的氧气首先溶解在电解液中，然后扩散吸附到空气电极的催化膜上，在催化剂的催化作用下在“气、液、固”三相界面发生还原反应生成OH－。

生成的OH－再扩散到锌负极与锌
发生反应。

1.2 负极（锌电极）
负极活性物质是金属锌或者锌合金（比如Zn与Ga、In、Pb、Bi、Sn等一种或多种元素的合金）的粉末或小颗粒。

锌电极的制备方法主要有压成法、涂膏法、烧结法、电沉积法和化成法等。

现在一般把锌粉或锌合金粉与适
量凝胶剂（交联的羧甲基纤维素、交联的聚丙烯酸、聚丙烯酸的钾盐和钠盐等）混合均匀后，加入25％～35%带
氧化锌的氢氧化钾电解液以及其它一些添加剂等调制成锌膏，然后把锌膏和阳极电流集流体粘结成负极。

1.3 隔膜
正极和负极之间必须放置一层绝缘的聚合物多孔隔膜以防止电池正负极发生短路。

选用的隔膜材料可以是聚稀烃、聚酰胺（如尼龙）、碳氟型树脂、玻璃纸、过滤纸等中的一种材料或多种材料的复合物。

1.4 电解液
锌空气电池中所用的电解液是氢氧化钠、氢氧化钾碱性溶液，一般采用的是饱和了ZnO的氢氧化钾的水溶液，溶液中含有减缓锌腐蚀的无机缓蚀剂或有机缓蚀剂。