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锌—空气电池

锌—空气电池●扣式锌空气电池市场:1990 世界101百万只日本8—5百万用量统计:助听器94%BB机4%其它用2%日本市场:助听器59%BB机41%●752厂Zn—Air电池工艺1 .C电极材料:青岛东风化工厂104型。

工艺:1)过120目 C :AB=5 :1混合2)活化:活化剂:AgNO3、Fe(NO3)3、Cu(NO3)2.3H2O、NH4NO3.9H2OFe(NO3)3根据所需电压决定用量。

3)烘干:在1000C经常搅动1—2H,降温至80—900C,烘干为止。

4)热分解:用玻璃布包好放入铁盒内,周围用C粉保护,逐渐升温到3800C(约3H),在3800C下保温2H,自然冷却至常温。

5)热化:低压聚乙烯(分子量148000—183300)+C粉+航空煤油,加热1300C,搅动至能拉糖丝6)倒入瓷盘,快速冷却至不烫手为止,用手搓碎后用尼龙布包住,冷压,把煤油挤掉。

7)粉碎,过60目。

8)热压:170—1800C保压2分。

9)同样压力,冷压1.5分后脱摸,用铁板压住.10) 用苯或甲苯浸泡4—5H.11) 抽风至无苯味,再在低于800C下烘干,烘箱不关严.2锌电极工艺;锌粉: 上海硫酸厂工业用锌粉. 制备工艺: 1) 汞齐化:在瓷缸中H2O+HgCl2(4%Hg计),溶解,加锌粉搅匀.2) 加二级HCl 2Kg+H2O,液面高出锌粉快速搅匀,浸泡一晚.3) 用自来水洗,再用蒸溜水洗至无Cl—为止(用AgNO3检查).4) 用乙醇洗。

5)用600C抽风干燥2.5H, 得含Zn 80—90%Hg 3%Fe 0.002以下6) 过60目7) 成型: 加3%纤维素粉(上海出),再加3%CMC(IH8)混合搅匀,再过60目.每片锌极重31.6g,压力120Kg/cm2(摸具垫纸,便于脱摸).3电液KOH d=1.3—1.44指标S c=50 ╳90mm2, Wc=11g, δ=1.8—2.2mm2双电极放电至1.1V, 3A 放20AH.5总装: 尼龙冲压壳,环氧胶粘结●清华实验室锌空气电池工艺1 Zn极1)除氧Zn +HCl(1:4)→搅拌1H2)汞齐化Zn +HgCl2 →ZnCl2 + Hg Zn : Hg=100 : 4将计算好的HgCl2量加水溶解,倒入1)中,搅拌1H。

3)冲洗Zn粉,先用自来水,再用纯水冲洗至中性,最后用酒精、丙酮冲洗,风干,或酒精冲洗后真空干燥。

4)压制锌极:处理好的锌粉100g+CMC4g混合过100目筛,取20分两次装模,夹银丝网。

极板面积:4ⅹ9cm,压力表指示280kg/cm2,,压力机活塞直径:56mm.2隔膜处理1)皂化处理将三醋酸纤维素隔膜〔C6H7O2(CH3COO)〕n放在KOH(200g)+CH3OH(800g)45℃恒温溶液内浸泡半小时,使其能对水↓Ag2O浸润。

反应为:〔C6H7O2(CH3COO)〕n +CH3OH --→〔C6H7O2(OH)〕n +CH3COOCH45℃恒温(醋酸甲酯)在KOH中用水冲至中性2)Ag、Mg盐溶液浸泡,为粘上Mg、Ag离子。

在AgNO3(10g/l) + Mg(NO3)2(17.4g/l)液中浸泡45-50分。

3)40%KOH中固银:将隔膜从Ag、Mg盐溶液中提出,控干水,放在40%KOH中浸40分至棕红色。

反应:AgNO3 + KOH --→ AgOH + KNO3 + H2O Ag2O为棕红色3C极工艺C:青岛东风化工厂104型1)内层:聚乙烯(1.5g)+活性碳(10g),混合,取5g+Ag(2g)混合研磨,过60目筛得C、Ag混合粉.2)外层: 聚乙烯(2.5g) +活性碳(10g)3)聚乙烯(1.5g) +汽油(60ml,200#),加热130℃成糊状,加入10gC,加热130℃,搅拌,趁热挤出所含汽油,搓碎60目,得C粉.4) Ag粉制造:联銨在冰盐环境降温至-4--10℃,边搅拌,成白雪状.↘AgNO3 25%水溶液加热至近沸点↗混合,Ag↓,冲洗到中性,抽滤,烘干,过200目,得Ag粉.5) 压制C极极板模:4ⅹ9cm2 ,压力表:450Kg/cm2 ,:压力机活塞:ф56mm,内外两层,中间夹银丝网,重4—5g.快速加热到200--220℃,保压2—3分,取下,冷压, 压力表指100Kg/cm2,冷后取出.6) 电液KOH密度1.3—1.47) 装配: 隔膜包锌极,外两片C极,夹紧,C极中间通气电池水平: 工作电压:1V,放电温度:30℃以上.一般电流密度:111mA/cm2—140mA/cm2最高:166mA/cm2---200mA/cm2用168个尺寸为10ⅹ18cm2电池组装成两箱,与坦克电瓶尺寸相同。

空载电压:39.2V起动电压: 19.6V起动电流: 820A*锌空电池催化电极的制备和研究王先友湘潭大学电池2003,6,P360催化剂的合成:La(NO3)3•6H2O: Ca(NO3)2•4H2O: Co(NO3)2•6H2O=0.6: 0.4: 0.1 共0.05mol加入到1mol/l的100ml柠檬酸溶液中,生成的配合物在70℃下蒸发至浆糊状,再在90℃干燥2天,在200℃燃烧2小时,再在马辐炉中700℃赔烧2h,迅速冷却至室温催化剂: 活性炭=15:85加PTFE和水调成糊状,涂到0.5×1cm2泡沫镍,烘干备用,用压片机15Mpa压力压实3分钟.催化剂种类-0.1V时的电流-0.3V时的电流△I/△VLa0.6Ca0.4CoO315% -0.03395 -0.06754 0.168MnO215%,CaO5% -0.02971 -0.06541 0.1785MnO220% -0.02505 - 0.05788 0.1642MnO25%,Ni(OH)215% -0.02640 -0.05345 0.1353硷锰和锌空电池放电性能比较硷锰锌空电流/ mA 10 10开路电压/V 1.602 1.383终止电压/V 0.800 0.800中值电压/V 1.273 1.202终止容量/mAh 1205.149 1819.443起始内阻/mΩ4531.2 4532.8平均内阻/ mΩ4078.08 3885.26终止时间/min 7055 10496文献:1高比特性实用锌空电池电源技术,2000,(2):63-66.2实用圆柱形锌空电池的开发电池工业,2000,5(6):261-2663 La1-x Ca x Fe1-y Co y O对氧气还原的催化活性无机材料学报,1999,14(4). 5铝空电池氧电极催化剂的工艺研究电源技术,1994,(2):23-27.6 International Journal of Hydrogen Energy,2002,27:45-55.7 J Electrochem Soc,1997,144:3 801-3 806.8 Carbon-based air electrodes carrying MnO2 in zinc-air batteries J Power Sources, 2000,91:83-85●实用电池手册755厂翻译10锌空电池1历史19世纪初就注意,1878设计用镀铂碳空气电极代替MnO2.20世纪30年代,1932用蜡浸的多孔碳空气阴极来防止充满液体。

有高比能量,功率输出能力低。

用于铁路遥控信号设备、助航设备。

70年代连续制备PTFE疏水薄型空气电极。

(1-2)USP 3419900 USP 32769091977年小型、高性能扣式电池商品化。

用于助听器、电子手表、存储器维护封闭式用纯氧,为宇宙飞船设计。

2原理阴极1/2O2 +H2O + 2e →2OH--E0 = 0.40V阳极Zn →Zn2+ +2eZn2+ +2OH--→Zn(OH)2= 1.25 VZn(OH)2→ZnO +H2O总反应Zn +1/2O2→ZnO = 1.65 V3结构3.1工业电池ST牌号1100Ah与汽车电池类似,用铅连接,干存放。

容量范围:320—3000Ah 浮标照明用。

3.2扣式电池阳极留15-20%体积,容纳放电过程中锌变成氧化锌时的膨胀和产生的水。

阴极包括隔膜、催化层、金属网、疏水膜、扩散膜和空气分散层。

催化层:碳导电介质里含锰氧化物,PTFE产生疏水性。

金属网:集电体。

疏水膜:防水、透气。

扩散膜:调节气体扩散速度,或用气孔调节。

空气分散层:氧均匀分散。

●AER Energy Resources,Inc3355 AA CZn-Air AlkalineWh 0.73A 4.7 1.5 4.0V/ml 4.7 8.4 27W/g 15 23.6 65δ/mm 5.5 14 26Wh/Kg 313 64 62Wh/L 1000 179 148R/mΩ50 51 80OCV: 1.4V OV: 1.2-0.8V(desing using 1.1V) Cut Off V: 0.75V C:4.0Ah Energy: 4.7Wh at 0.25A(25℃) Pulse C: 2.0A for 100ms Energy Density:335Wh/Kg1000Wh/L; R:140mΩ.W: 14g; V:0.0047L; Size:Ǿ×H = 33 ×5.5Temperature: Operating: 10-45℃; Storage: 0-50℃; Relative Humidity:Op.:5-90%;St.:5-95%.* D.H施帕彼尔博士谈锌空:空气电极:第一层白膜:非烧结的PTFE,孔率:4%,10个大气压不漏水.易有针孔两层合一起,总厚0.1mm第二层天然材料活性炭层,加入25%PTFE,构成三相界面. 第三层集流体镍网,要经特殊处理,以防生成氧化物.三层压一起,总厚0.5mm可承受的电流密度:50mA/cm2,在自由空气中,极限电流为150 mA/cm2,在纯氧达600 mA/cm2.活性炭:德国用ANTRAZIT的煤烧制,要很纯,可用酸纯化. 锌空:助听器: 极限电流定为20mA,可避免不必要的水份和CO2交换. 60%的湿度达平衡,>60%调整KOH浓度。

<60%,干。

美国古德尔、日本东芝生产过圆筒形,因使用范围受限制没成功。

高电流工作时,CO2进入与KOH反应,K2CO3向PTFE膜两边扩散,向外>向内,电池出汗。

扣式贴上密封膜,极限电流2µA,所有塑料都透气。

透气孔为Ǿ0。

3mm。

氧电极制备时要注意压力不要把孔堵死。

生成ZnO,体积膨胀要留空间,放一多孔聚苯,孔率99%。

●更换式锌空电池美国能源公司博信●752厂锌空电池买上海原子能所隔膜。

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