碱性电池的工作原理和碳芯锌筒电池一样吗?它里面的东西又是什么呢?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/23 13:47:15
碱性电池的工作原理和碳芯锌筒电池一样吗?它里面的东西又是什么呢?
碱性电池的工作原理和碳芯锌筒电池一样吗?
它里面的东西又是什么呢?
碱性电池的工作原理和碳芯锌筒电池一样吗?它里面的东西又是什么呢?
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)＋2OH－
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Zn2＋与Cl－配合[ZnCl4]2－,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)＋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－
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)42－,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.