锌空气电池（以锌为负极的原电池）

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更新时间：2023-05-22
锌空气电池
以锌为负极的原电池
锌空气电池（ zinc air battery），用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池。又称锌氧电池。分为中性和碱性两个体系的锌空气电池，分别用字母A和P表示，其后再用数字表示电池的型号。
基本信息
中文名
锌空气电池
外文名
zinc air battery
别名
锌氧电池
正极
活性炭吸附空气中的氧或纯氧
表示
用字母A和P
充电过程
锌空气电池的充电过程进行得十分缓慢，为解决这一问题，通常锌空气电池的负极锌板或锌粒，被氧化成氧化锌而失效后，一般采用直接更换锌板或锌粒和电解质的方法，使锌空气电池得到完全更新。放电时正、负极和总反应的化学方程式为：
2Zn+O2+2H2O=2Zn(OH)2
电池构成
糊状的锌粉在阳极端，起催化作用的碳在阴极。电池壳体上的孔可让空气中的氧进入腔体附着在阴极的碳上。同时，阳极的锌被氧化，这与小型银氧或汞氧电池的化学反应类似。
阴极——是起催化作用的碳从空气中吸收氧。
阳极——是锌粉和电解液的混合物，成糊状。
电解液——高浓度的氢氧化钾水溶液。
隔离层——用于隔离两级间固体粉粒的移动。
绝缘和密封衬垫——尼龙材料。
电池外表面——镍金属外壳，具有良好的防腐性的导体
电池类型
锌空气电池
主要有4种类型。①中性锌空气电池：结构与锌锰圆筒形电池的类同，也采用氯 化铵与氯化锌为电解质，只是在炭包中以活性炭代替了二氧化锰，并在盖上或周围留有通气孔，在使用时打开；②纽扣式锌空气电池：结构与锌银扣式电池基本相同，但在正极外壳上留有小孔，使用时可打开；③低功率大荷电量的锌空气湿电池：将烧结或粘接式活性炭电极和板状锌电极组合成电极组浸入盛有氢氧化钠溶液的容器中（见图）；④高功率锌空气电池：一般是将薄片状粘结式活性炭电极装在电池外壁上，将锌粉电极装在电池中间，两者之间用吸液的隔膜隔离，上口装有注液塞。使用时注入氢氧化钾溶液。这种电池便于携带。低功率锌空气湿电池和高功率锌空气电池属于临时激活型，活性炭电极能反复使用，因而电池在耗尽电荷量以后，只要更换锌电极和碱液，就可重复使用。
电池原理
阳极： Zn + 2OH → ZnO + HO + 2e
阴极： O + 2HO + 4e → 4OH
综合： 2Zn + O→ 2ZnO
通常这种反应产生的电压是1.4伏，但放电电流和放电深度可引起电压变化。空气必须能不间断地进入到阴极，在阴极壳体上开有小孔以便氧气源源不断地进入才能使电池产生化学反应。
电池使用
锌空电池保存的关键在封条，除非电池准备立刻使用，否则不能取下电池阴极封条。模拟试验表明，在室温条件下，存放一年后电量下降到95%，存放两年后电量下降到90%，存放四年后电量仍有85%。撕下封条后，电池被激活并开始工作，在室温环境并不接负载时，根据不同的电池大小规格，3到12周后电池电量下降50%，超过20周电量下降到0-10%。因此锌空电池适用于在很少几周内耗用完电池的场合。如果一旦锌空电池的封条被撕下，空气就进入内部激活电化学反应，此时即使再贴上封条，电化学反应也会继续下去直到电量耗尽。
代替炭包
1878年法国的L.梅谢在锌锰电池中用含铂的多孔性炭电极代替二氧化锰 炭包，开发了锌空气干电池的技术。1917年法国人C.费里用活性炭代替铂，以吸收氧，达到了锌空气电池的实用化。1932年G.W.海泽与E.A.舒梅赫尔又发表了采用碱性电解液的锌空气电池。60年代由于对宇航用常温燃料电池的氧电极的研究得到了很大的成功，大功率锌空气电池的开发才达到了实际应用阶段。70年代中期又发展了微型纽扣式锌空气电池。锌空气电池由于利用大气中的氧作为正极活性物质，具有很高的社会和经济效益。
空气电池
原理 　锌空气电池的电化学反应如下：
在中性溶液中： 2Zn+4NH4Cl+O2→2Zn(NH3)2Cl2+2H2O
在碱性溶液中： 2Zn+2NaOH+O2→2NaHZnO2
性能特征和用途 　锌空气电池的电压为1.4V左右，放电电流受活性炭电极吸附氧及扩散速度的制约。每一型号的电池有其最佳使用电流值，超过极限值时活性炭电极会迅速劣化。电池的荷电量一般比同体积的锌锰电池大 3倍以上。大型锌空气电池的电荷量一般在 500～2000Ah，主要用于铁路和航海灯标装置上。纽扣形锌空气电池的电荷量在200～400mAh，已广泛用于助听器中。
问答解疑
问：为什么锌空电池背面贴都有封条？
锌空电池保存的关键在封条，除非电池准备立刻使用，否则不能取下电池正极封条。
问：锌空会漏液吗？漏液会发生什么危害？
由于锌空电池内部含有高浓度的电解质（KOH，具有强碱**，强腐蚀**）。
漏液处理
锌空电池内部含有高浓度的电解质（氢氧化钾，具有强碱性，强腐蚀性），一旦发生渗漏，将腐蚀电池附近部件，而且这种腐蚀可能是不可修复的，致命的。而且电池上有孔，电池在激活使用后存放时间又很短，所以锌空电池较易发生电池漏液。使用锌空电池的场合要及时更换耗尽的电池，经常检查电池状况，较长时间不用时取出电池。