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1. 锌锰电池原理是怎样的？

1、锌锰电池原理是怎样的？

锌锰电池的工作原理：

酸性

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炭棒，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 2

2eˉ→2MnO(OH)

负极为阳极，锌氧化为二价锌离子：

Zn 2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2 2

2eˉ

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[ZnCl4]，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。

碱性

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 eˉ→MnO(OH) OHˉ

MnO(OH)在碱性溶液中有一定的溶解度

MnO(OH) H2O OHˉ→Mn(OH)4

Mn(OH)4 2eˉ→Mn(OH)42-

负极为阳极反应：

Zn 2OHˉ→Zn(OH)2 2eˉ

Zn(OH)2 2OHˉ→Zn(OH)4

总的电池反应为：

Zn MnO2 2H2O 4OHˉ→Mn(OH)42ˉ Zn(OH)4

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)4ˉ，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。

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