酸性锌锰电池

用于提供电源的设备

酸性锌锰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。

简介

锌锰电池可以分为：酸性锌锰电池和碱性锌锰电池

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.

材料

①二氧化锰：俗称锰粉。是正极的活性物质，直接参加电化学反应，是决定电池电荷量的主要材料。根据其制备方法可以分为天然二氧化锰、化学二氧化锰和电解二氧化锰。其中电解二氧化锰的电化学活性最高，化学二氧化锰次之。

②石墨：正极原料之一。有显晶型（俗称鳞片状）和隐晶型（俗称土状）两种。石墨不参加电化学反应，有良好的导电性，具有吸附性和粘着性。掺入电芯中可以提高电芯的导电性。它粘着在多孔锰粉的周围吸收一定量的电液，使电芯保持一定的水分，可充分提高锰粉的利用率。

③氯化铵：是锌锰电池电解液的主要成分。其作用是：补充放电过程中由于正极反应减少的H+；在正极中也加入一定量的固体氯化铵，以补充放电时电解液中氯化铵的减少；增强电解液的导电性。

④氯化锌：用于电解液中。主要作用有：减缓锌片腐蚀，保持电解液中的水分，破坏淀粉的链状结构，加快电解液的糊化速度，减少正极电芯在放电过程中pH值的提高。

⑤锌：负极活性物质，兼作电池的容器和负极引电体，是决定电池贮存性能的主要材料。在锌片中含有少量的镉和铅。镉能增强锌的强度，铅能改进锌的延展加工性能。镉与铅均能提高氢在锌电极上的过电位，减少锌电极的自放电，减缓锌片的腐蚀和氢气的释放。锌片中若含有Cu、Fe、Ni等，将降低H2在锌电极上析出的过电位，加速电池在贮存过程中的自放电，因此这些有害杂质必须严格控制。

化学反应

酸性锌锰电池可表示为：（－）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

MnO2+H++e-→MnO(OH)

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Zn与Cl配合[ZnCl2]，而不必有NH4存在，放电前pH=5，放电后pH上升到pH=7为中性。

原理

Zn（－）失去电子：Zn－2e→Zn2+（氧化反应）

C（+）得到电子：2NH4++2e→2NH3+H2（还原反应）

实际干电池正极周围还有二氧化锰，它起什么作用呢？在模拟干电池实验中可以看到，电流会迅速减小，这是由于碳棒上吸附一层氢气，内电阻增加而使反应停止的缘故。二氧化锰把正极上产生的H2氧化成水，而本身则被还原为MnO(OH)。显然没有二氧化锰的干电池是没有实用价值的。

另外，产生的NH3被糊状电解质中的ZnCl2吸收为Zn(NH3)2Cl2。因此，干电池工作时，负极的反应材料是锌，正极是二氧化锰，故而它的学名叫锌锰电池，输出电压为 1.5伏。干电池中总反应可大体表示为：Zn+2MnO2+2NH4Cl→2 MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2。

产品特点

（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。由于废电池污染比较严重，产量逐年降低；

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