锌空气电池及其未来的完整介绍

锌空气电池（不可充电）和锌空气燃料电池（可充电）是结构特殊的品种。阳极（负电极）使用锌合金。阴极（正极）材料是空气中的氧气。一般密封保存，基本不会自放电，但使用后会不断释放。

锌空气电池，又称锌氧电池，有时也称为锌空气电池。因为正极（阴极）直接使用空气，所以能量密度比较高，其大小从助听器的纽扣电池，到电影摄像机中使用汞电池的大电池，再到电动汽车中的超大电池提供动力。

锌空气电池充电过程

锌空气电池的充电过程非常缓慢。为解决这一问题，通常将锌空气电池的负极锌板或锌粒氧化成氧化锌而失效，一般直接更换锌板或锌粒和电解液。所以锌空气电池可以完全更新换代。

锌空气电池结构

锌空气电池在阳极侧有糊状锌粉，在阴极侧有催化碳。电池外壳上的孔允许空气中的氧气进入空腔并附着在阴极的碳上。同时，阳极的锌被氧化，这是一种类似于小型银氧或汞氧电池的化学反应。

阴极- 是从空气中吸收氧气的催化碳。

阳极——是锌粉和电解液的混合物，成糊状。

电解质——高浓度氢氧化钾水溶液。

隔离层——用于隔离两级之间固体颗粒的运动。

绝缘和密封垫圈- 尼龙材料。

电池外表面——镍金属外壳，导体具有良好的耐腐蚀性。

 

锌空气电池使用

锌空气电池保存的关键是密封。除非电池已准备好立即使用，否则电池正极封条不能拆除。模拟测试表明，在常温下，存放一年后电量会下降到95%，存放两年后会下降到90%，存放四年后会下降到85%。

撕开封条后，电池被激活并开始工作。电池在常温下不接负载时，3到12周后电池电量会下降50%，20周后电量会下降到0-10%，具体取决于电池的大小。因此，锌空气电池适用于电池将在几周内耗尽的场合。

一旦锌空气电池的密封被撕开，空气就会进入内部激活电化学反应。即使重新贴上封条，电化学反应也会继续，直到电池耗尽。

工作准则

以下是锌空气电池的化学方程式：

阳极：2Zn + 4OH– → 2Zn(OH)2 + 4e–

阴极：O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–

合成：2Zn + O2 → 2ZnO

通常这种反射产生的电压为1.4伏，但放电电流和放电深度会引起电压变化。空气必须能够源源不断地进入正极，正极外壳上有小孔，这样氧气才能源源不断地进入，使电池产生化学反应。

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

电池的充电容量一般比同体积的锌锰电池大3倍以上。这里有一篇关于电池容量的文章，让您了解更多。大型锌空气电池的充电容量一般为500-2000Ah，主要用于铁路和航标灯设备。纽扣型锌空气电池的充电容量为200-400mAh，已广泛应用于助听器。

 

不同类型的锌空气电池

锌空气电池主要有4种类型。

1. 中性锌空气电池：结构与锌锰圆柱电池相似，同样采用氯化铵和氯化锌作为电解液，但碳包中采用活性炭代替二氧化锰，置于或封面周围。有通风孔，使用时打开；
2. 纽扣式锌空气电池：结构与锌银纽扣电池基本相同，只是正极壳上有一个小孔，使用时可以打开；
3. 锌空气湿电池：具有低功率和高充电容量。它将烧结或粘合的活性炭电极与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；
4. 大功率锌空气电池：一般在电池外壁安装片状粘结活性炭电极，电池中间安装锌粉电极。使用时注入氢氧化钾溶液。这种电池是便携式的。小功率锌空气湿电池和大功率锌空气电池暂时激活，活性炭电极可重复使用。因此，电池用完后，只要更换锌电极和碱液就可以再次使用。

锌空气电池的发展现状

 

锌空气原电池研究现状

锌空气电池发展至今，其相关技术不断完善，其性能也得到显着提升。主要产品形式为锌空气一次电池和锌空气二次电池，可满足多种用途的需要。

与其他原电池相比，锌空气电池具有容量大、能量密度高、价格低廉、放电曲线平滑等优点。目前，除了常见的纽扣电池，一次性电池产品日趋多样化，应用领域也相应扩大。

• 扣式原电池

早期商业化的锌空气电池仅限于纽扣式原电池，安全且价格低廉。用于便携式电子产品，主要是助听器。目前，这种电池的用途正在扩大，因为高能量密度可以逐渐满足各种用途的一般要求，例如电子表、计算器、电子词典等便携式电子信息产品。

• 其他结构原电池

随着圆柱电池防漏液问题的逐步解决，可以实现实用的圆柱串联锌空气电池的生产和推广。此外，手机用方形电池的研究在国内一些研究机构也取得了不错的成果。Israel ElectricFuel率先将锌空气电池推向手机应用领域。

与锂离子电池和镍氢电池相比，这种电池在价格、重量等方面都表现出了明显的优势。科学家们还开发了一种用于手机的方形结构锌空气电池。电池组比能量高达220Wh/kg，最大输出功率可达3.6W，综合性能完全满足手机要求。

此外，锌空气蓄电池也受到关注。这种电池体积相对较小，储能较大，广泛应用于军事设备、航海照明、野外勘探等领域。

锌空气二次电池的研究现状

近年来电动汽车的快速发展为锌空气电池的发展提供了广阔的空间。锌空气电池具有高能量、零污染、不可燃、可回收等特点。它们非常适合作为城市电动汽车的动力源，具有很大的发展潜力。

 

锌空气二次电池也成为各研究机构的研究开发对象。重点。锌空气二次电池主要包括可直接充电的锌空气电池、可机械更换的锌空气电池和锌空气燃料电池。

• 连接到可充电锌空气电池

直充式锌空气电池直接给锌空气电池的锌电极充电，过程中存在很多问题。例如锌在碱性溶液中的电化学活性很高，同时热力学性质不稳定。

充电产物锌酸盐在强碱性溶液中溶解度大，因此电极容易产生变形、枝晶生长、自腐蚀和钝化等现象，导致电极逐渐失效。

• 机械式可充电锌空气电池

针对直接充电式锌空气电池存在的问题难以解决，研究人员根据锌空气电池的放电特性和自身特点，建立了二次锌空气电池充电新理念——机械充电法在研究过程中。

所谓机械充电，是指电池完全放电后，将电池中用过的锌电极取出，换上新的锌电极，或将整个电池完全更换。整个过程需要3-5分钟。

锌电极气电池可在超市、电池销售点、汽配店等处购买，这对锌空气电池动力电动汽车的普及十分有利。使用过的锌电极或锌空气电池在专门的锌回收厂回收再加工，达到绿色环保无污染。

• 锌空气燃料电池

锌空气燃料电池的概念是在现有燃料电池的基础上提出的。其基本原理与机械充电类似，都是更换锌活性物质。锌空气燃料电池是将配制好的锌膏不断地送入电池，同时将反应后的混合物排出电池外，同时保证电池在运行过程中有充足的氧气供应。 

电池的充电容量一般比同体积的锌锰电池大3倍以上。大型锌空气电池的充电容量一般为500-2000Ah，主要用于铁路和航标灯装置。纽扣型锌空气电池充电容量为200-400mAh，已广泛应用于助听器。