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鋅空氣電池與鋰離子電池哪一個(gè)好?

鋅空氣電池作為可充電循環(huán)使用的電池之一,由于其具有與鋰離子電池相比更高的能量密度和放電穩(wěn)定性,被很多人認(rèn)為其會(huì)是可以取代鋰離子電池的電池之一。那么鋅空氣電池與鋰離子電池哪一個(gè)好呢?

鋅空氣電池

鋅空氣電池工作原理:

陰極:Zn+2OH=ZnO+H2O+2e陽(yáng)極:O2+2H2O+4e=4OH

綜合:2Zn+O2=2ZnO

通常這種反映萌生的電壓是1.4伏,但放電電流和放電深度可引起電壓變化??諝夥堑媚懿婚g斷地進(jìn)入到陽(yáng)極,在正極殼體上開(kāi)有小孔以便氧氣源源不斷地進(jìn)入才能是電池萌生化學(xué)反映。

鋅空氣電池使用

鋅空電池保存的關(guān)鍵在封條,除非電池準(zhǔn)備立刻使用,否則不能取下電池陰極封條。模擬實(shí)驗(yàn)聲明,在室溫條件下,存放一年后電量下降到95%,存放兩年后電量下降到90%,存放四年后電量仍有85%。撕下封條后,電池被激活并開(kāi)始工作,在室溫環(huán)境并不接負(fù)載時(shí),依據(jù)不同的電池大小規(guī)格,3到12周后電池電量下降50%,超過(guò)20周電量下降到0-10%。因此鋅空電池適用于在很少幾周內(nèi)耗用完電池的場(chǎng)合。假如一旦鋅空電池的封條被撕下,空氣就進(jìn)入內(nèi)部激活電化學(xué)反應(yīng),此時(shí)即使再貼上封條,電化學(xué)反應(yīng)也會(huì)持續(xù)下去直到電量耗盡

鋅空氣電池優(yōu)勢(shì)

與其它傳統(tǒng)電池相比,鋅空氣電池具有以下優(yōu)勢(shì):

1.電池容量大

空氣電極工作正常的話(huà),鋅空氣電池的理論容量是由負(fù)極活性物質(zhì)的量決定的。負(fù)極(鋅電極)位于電池內(nèi)部,正極(空氣電極)緊接電池外殼內(nèi)側(cè),而且正極活性物質(zhì)是來(lái)自空氣中的氧氣,所以空氣電極占據(jù)電池的空間非常小,因此,在相同的體積和重量下,鋅空氣電池內(nèi)可以裝填更多的負(fù)極反應(yīng)物質(zhì),從而與傳統(tǒng)電池相比,它具有更高的容量(鋅空氣電池的制造成本與同型號(hào)堿性鋅錳電池的大體相同,但容量卻是同型號(hào)堿性鋅錳電池的2.5倍以上,是一般干電池的5-7倍)。

2.比能量高

鋅空氣電池理論質(zhì)量比能量是1320Whkg-1,實(shí)際比能量已經(jīng)達(dá)到220~300Whkg-1。

3.放電曲線(xiàn)平穩(wěn)。

放電的時(shí)候,正極只是發(fā)生氧氣的還原而空氣電極本身不發(fā)生變化,負(fù)極則是鋅被氧化而損耗。鋅電極電壓平穩(wěn),所以放電時(shí)電池電壓變化小,在1.3V左右出現(xiàn)一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的放電平臺(tái)。

4.自放電少,儲(chǔ)存壽命好

在儲(chǔ)存時(shí)電池的入氣孔是密封的,空氣電極與外界隔絕,只要阻隔空氣進(jìn)入鋅空氣電池即可使鋅空氣電池的電化學(xué)反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行,從而電池容量損失小,容量年損失小于2%。

5.加工成本低、價(jià)格低廉

正極活性物質(zhì)是空氣中的氧氣,無(wú)須花錢(qián)購(gòu)買(mǎi)而且取之不盡。負(fù)極活性物質(zhì)鋅來(lái)源豐富、價(jià)格便宜。

6.環(huán)保無(wú)污染

鋅空氣電池摒棄了傳統(tǒng)電池中的鉛、汞、鎘等有毒物質(zhì),處理了傳統(tǒng)電池的污染問(wèn)題。而且電池使用后的重要反應(yīng)產(chǎn)物是氧化鋅,可以方便的回收利用。

鋅空氣電池優(yōu)缺點(diǎn)_鋅空氣電池與鋰離子電池哪一個(gè)好

鋅空氣電池要處理的問(wèn)題(缺點(diǎn))

鋅空氣電池雖然有許多優(yōu)勢(shì),但由于其以下不足而制約了它的發(fā)展。

1電池類(lèi)型

目前為止,已經(jīng)商業(yè)化的鋅空氣電池重要有方型和紐扣型兩種,而具有巨大市場(chǎng)需求量的圓柱型特別是小圓柱型的鋅空氣電池則由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在國(guó)內(nèi)外一直沒(méi)有沖破性發(fā)展,尚未得到大量加工化。

2電池密封問(wèn)題

一直以來(lái)圓柱型鋅空氣電池沒(méi)有得到廣泛發(fā)展的重要原由之一是電池密封難的問(wèn)題。鋅空氣電池放電時(shí)要源源不斷的來(lái)自空氣中的氧氣進(jìn)入電池,所以電池不是完全密封的,電池外殼留有一個(gè)或多個(gè)空氣孔,因此電池內(nèi)部與外部是相通的。假如空氣電極,特別是防水透氣膜做的不好的話(huà),電池就很容易發(fā)生爬堿漏液、電解液蒸發(fā)而干涸、或者由于吸潮而使電解液變稀,外界的CO2也會(huì)進(jìn)入電池內(nèi)部而使電解液碳酸鹽化。這都會(huì)嚴(yán)重影響到鋅空氣電池的性能和質(zhì)量。

3空氣電極中的催化劑有待改進(jìn)

4鋅電極存在的一些問(wèn)題

鋅電極發(fā)生腐蝕自放電。鋅電極在堿性溶液中是熱力學(xué)不穩(wěn)定的,鋅溶解自放電析放出氫氣。另外由于鋅電極含有雜質(zhì),而且鋅電極表面往往是不平均的,各點(diǎn)的電化學(xué)活性有較大差別,各區(qū)域因電位高低不同而形成無(wú)數(shù)的微電池,使鋅在電池中發(fā)生腐蝕。

鋅空氣電池優(yōu)缺點(diǎn)_鋅空氣電池與鋰離子電池哪一個(gè)好

鋅空氣電池與鋰離子電池哪一個(gè)好

鋅空氣電池的發(fā)明已有100多年的歷史,最早是使用于鐵路信號(hào)燈等電源之上。與傳統(tǒng)電池相比,鋅空氣電池最大的特點(diǎn)就是綠色環(huán)保。由于電池工作過(guò)程中,負(fù)極上的鋅僅與電解液中的OH-和空氣中的氧氣相接觸而發(fā)生化學(xué)反應(yīng),所以在整個(gè)放電過(guò)程中,并不會(huì)萌生任何污染大氣的物質(zhì)。

此外,鋅空氣電池還以能量密度著稱(chēng),其每公斤發(fā)電量能夠達(dá)到0.3KWH,較鋰離子電池高出一倍。也就是說(shuō),雖然重量惟有鋰離子電池的一半,但鋅空氣電池的續(xù)航里程卻是鋰離子電池的兩倍之多,且蓄電量的增大,也不會(huì)使鋅空氣電池更易爆炸。而由于僅使用空氣中的氧及價(jià)格相對(duì)低廉的鋅,鋅空氣電池的成本也降了下來(lái),據(jù)悉其量產(chǎn)后的售價(jià)僅為鋰離子電池的1/3。

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