普通锌锰干电池 11．普通干电池中装有MnO2和其它物质，MnO2的作用是（）。 A．和正极作用把碳氧化为CO2B．把正极附近生成的H2氧化成水 C．电池中发生化学反应的催化剂D．和负极作用，将锌变成锌离子 12．干电池的负极反应为：Zn－2e－＝Zn2+，现以它为电源电解32.4g34％的KNO3溶液，一段时间后测得溶液的质量分数为36％，问这段时间内，干电池中消耗的Zn 的物质的量为（）。 A．0.05mol B．0.1mol C．0.2mol D．0.3mol 49．锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为： Zn+2MnO2+2NH4+＝Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O 在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是（）。 A．Zn B．碳棒C．MnO2和NH4+D．Zn2+和NH4+ 49．解析：干电池放电时，正极得到电子发生还原反应。答案：C 13．某干电池的电极分别为碳棒（上面由铜帽）和锌（皮），以糊状NH4Cl和ZnCl2做为电解质（其中加入MnO2吸收H2，ZnCl2吸收NH3），电极反应可简化为：Zn－2e－＝Zn2+，2NH4++2e－＝2NH3+H2。根据以上所述判断下列结论正确的是（）。 A．Zn为正极，碳为负极B．工作时电子由碳极经外电路流向Zn极 C．Zn为负极，碳为正极D．长时间使用内装糊状物可能流出，腐蚀用电器14．常用的锌锰干电池在放电时总反应可表为：Zn（s）+2MnO2（s）+2NH4+＝Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O，放电时正极区发生反应的物质或微粒是（）。 A．Zn B．MnO2和NH4+C．MnO2D．Zn2+和NH3 23．（6分）手电筒中使用的干电池一般是普通锌锰干电池， 其结构如右图所示。在放电时的总反应可表示为： Zn+2MnO2+2NH4+＝Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O 试回答下列问题： （1）该电池的正极是____________。 （2）写出该电池的极反应式： 负极反应式：______________________________； 正极反应式：______________________________。 23．（1）碳棒 （2）Zn－2e－＝Zn2+ 2MnO2+2NH4++2e－＝Mn2O3+2NH3+H2O（每空2分，共6分） 20．小刚为了解生活中常见的锌锰干电池，做了以下探究． 他打开一节废电池，观察到如下现象：○1黑色碳棒完好无损；○2电极周 围充满黑色粉末；○3里面有少量无色晶体；○4金属外壳明显破损．
一、普通锌锰干电池 化学电池分不可充电（一次性电池）与可充电（二次性电池）两种，锌锰干电池是一次性电池中使用历史最长、产量最大、价格最低的品种，使用最为普遍。 目前干电池已经在世界范围内统一了规格尺寸，按国际电工委员会IEC标准和我国GBT112- 86标准，主要有R20、R14、R6和R03几种，其它几种国内外电池的标称方法的等效代换举例如表12-1所示。根据生产工艺和所用原材料的差异，普通干电池分成糊式（又称S 型）、高容量型(C型)和高功率型(P型)。 糊式电池历史最长，目前国内外均已不多见，这种电池性能最差，只适合于中，小电流间歇放电时使用，主要用于晶体管收音机、手电筒、电子钟、计算器等。它有两个致命的缺点：一是容量小，高电压维持时间短，无论用在何种电器中，有效使用时间都比较短；二是容易发生漏液，无论在大电流连续使用时，还是在小电流使用及本身质量不好自放电时，都可能发生漏液的情况，从而腐蚀损坏用电器具，所以S型电池用毕最好立即从器具中取出。目前5号7号型电池使用糊式的已很少见，但由于生产成本低，还有1号、2号的产品供应。 为了更有效地利用电池内的空间，用一层特殊的纸代替原来浆糊层，构成了纸板型电池。电池的电解质仍采用糊式电池所用的氯化铵。由于纸层比浆糊层薄，电池正极材料的充电填量有所增加，所以提高了电池的容量，构成了高容量(C型)电池。对于小型电池，如5号电池，容量约可提高1/2倍。这种电池在大电流放电时使用，性能不佳，
而且同样有漏液的可能。因此仅适于用S型电池的场合，但比S型电池的使用寿命长。我国绝大多数电池厂已完成了纸板化电池技术的改造，在产量上这种电池已占有绝对优势。 近年来消耗电流大和连续使用的电器产品越来越多，如单放机、闪光灯等等，使用上述S型、c型电池巳难满足需要，比如，用S型或c型电池供电的照相机闪光灯，在闪光十余次后，充电时间就变得很长了，使用极为不便。为了适应这种大电流放电器具的需要，又开发出了高功率P型电池。它与C型电池比较，虽然容量没有增加，但电解质用氯化锌代替了原来的氯化铵，在大电流使用情况下，可以充分释放电能，输出功率大，连续使用性能蜒，特别适合于中、高耗电的电器产品。一般来说，二节质量合格的5号高功率电池，用于目前流行的自动卷片照相机中，其中一部分照片使用闪光灯拍摄时，大约可以持续拍完1卷(36张)胶卷；用于单放机中，可以收听2-4盘60分钟的录音磁带，比S型和c型电池使用时间约提高1-2倍，虽然售价稍高于S型和C型电池，却带来很大方便，避免反复更换电池。P 型电池用于原来S型和C型电池的场合，虽然使用寿命并不能改善，但由于高电压放电持续时间长，可使手电筒照明度高、电子钟走时准确的时间长，半导体收音机和单放机持续放音时间长，放音宏亮。另外，最重要的一点是，高功率电池在防漏液方面采取了许多可靠的新措施，保证了电池在用尽时，不渗漏液体。高功率电池的生产技术要求高于S型和C型电池，目前国内能生产高功率电池的厂家不多，主要有苏州的汇南牌、上海的天鹅脾、北京天坛牌、杭州的长命牌和河
碱性锌锰干电池以氢氧化钾水溶液等碱性物质作电解质的锌锰电池，是中性锌锰电池的改良型。使用电解二氧化锰作正极活性物质，与导电石墨粉等材料混和后压成环状， 锌粉作负极活性物质，与电解液和凝胶剂混和制成膏状。它是普通干电池的升级换代的 高性能电池产品。 目录 碱性锌锰干电池的结构 碱性锌锰干电池的原理 碱性锌锰干电池的性能 碱性锌锰干电池对隔膜的要求 碱性锌锰干电池的特点 碱性锌锰干电池的应用 碱性锌锰干电池的选购 碱性锌锰干电池的市场前景 碱性锌锰干电池的选用注意事项 碱性锌锰干电池的结构 1--金属顶帽；2--塑料套简；3--锌膏；4--钢壳；5--金属外套；6--隔膜 7--二氧化锰环；8--锌极集流柱；9--塑料底；10--金属底盖绝缘垫圈 碱性锌锰干电池的原理 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： Zn＋MnO2＋2H2O＋4OH－→Mn（OH）42－＋Zn（OH）42－ 碱性锌锰干电池的性能 碱性锌锰干电池在结构上采用与普通锌锰电池相反的电极结构，增大了正负极间的相对面积，采用高导电性的碱性电解液，正负极采用高能电极材料，所以，碱锰电池的容量和放电时间是同等型号普通电池的3～7倍，低温性能两者差距更大，碱锰电池更耐低温，而且更适合于大电流放电和要求工作电压比较稳定的用电场合。 碱性锌锰干电池对隔膜的要求 1、外观要均匀、平整，无机械杂质 2、有良好的耐化学腐蚀能力 3、有良好的机械强度 4、有良好的电解液吸收能力和保持电解液的能力 5、在电解液中需要有良好的尺寸稳定性 6、具有良好的离子导电能力 7、金属杂质的含量要低 8、规格要求 碱性锌锰干电池的特点 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、低温放电性能好。 碱性锌锰干电池的应用 碱性锌锰干电池广泛应用于电剃刀、矿灯、鞋灯、手电筒、闪光产品、蓝牙无线产品、PDA、电子匙、IC卡、数码产品、钟表、机芯、电脑主板、电动工具、音像设备、仪器、仪表、遥控器、防盗器、计算器、玩具及小型电子设备、军用和民用的控制电源。 碱性锌锰干电池的选购 1、选购有“国家免检”、“中国名牌”标志的电池产品和地方名牌电池产品，这些产品质量有保障。 2、根据电器的要求，选择适用的电池类型和规格尺寸，并根据电器耗电的大小和特点，购买适合电器的电池。
将废旧锌锰干电池“分子料理”为全新干电池 摘要：锌锰干电池作为生活中最常用的一次性电池，使用方便、成本低廉，但 锌锰干电池的回收一直存在效率低、成本高等问题。本文以废旧锌锰干电池为原料，利用酸浸法分解其中的活性材料，再用电化学方法将失活的活性材料重组激活，组装为全新的干电池，实现锌锰干电池的“分子料理”。本文的回收方法效率高、所需设备小，为家用式干电池回收装置提供了一种思路。 关键词：废旧干电池、活性材料、回收、再利用 1. 引言 我国是锌锰干电池的生产与消耗大国，锌锰干电池的生产量世界第一。[1]但我国的锌锰 干电池回收率却非常低，大多数的废旧干电池得不到回收。暴露在外的废旧干电池不仅污染 环境、影响人类健康，也是一种资源浪费。废旧干电池的工业回收方法，主要有人工分选法、干法（高温热解法）、湿法、干湿法共四种方法。[2]这些回收方法都致力于大批量的处理废 旧干电池，以降低成本。使得他们回收的活性材料，比如锌和锰，只能分别运输到加工锌的 车间和加工锰的车间，进行后续加工。 就像“分子料理”将食物分解为分子，再重组为食物，使其获得全新的味道一样。本文将 利用湿法酸浸回收的方法，同时分解干电池中的活性材料，再利用电沉积原理，直接制取全 新的活性材料，“复活”废旧干电池的活性材料锌锰。做到了先分解废旧干电池再重组为新的 干电池，实现锌锰干电池的“分子料理”。 本研究用到的锌锰干电池回收方法，不仅回收效率高、回收纯度高，而且能够在回收的 同时直接制取新的活性材料，用于组装全新的干电池。不仅回收制取过程快捷，而且用作回 收并制取活性材料的设备体积小，可以离开工厂车间，进行小规模、私人化的干电池回收， 有家用干电池回收的应用前景。 本文用稀硫酸溶解拆得的锌锰干电池活性材料，过滤后在溶液中分别将锌和二氧化锰电 沉积在电极上，再在锌和二氧化锰中间夹入浸润氢氧化钾的电池隔膜，封装后即可得到全新 的锌锰干电池。 2. 实验结果与讨论 2.1 酸浸法回收氧化锌与氢氧化氧锰 先用斜口钳剥开废旧锌锰干电池负极附近的金属外皮，取出负极外壳及其附带的碳棒。 再继续用斜口钳一点一点剥开金属外皮，每剥开一点都用牙签将里边黑色的正极活性材料捣 出来收集起来。直到金属外皮被剥开到一半左右，轻轻扯出里边的电池隔膜和负极。用牙签 捣出外壳中剩下的活性材料，再把电池隔膜表面粘着的活性材料刮下来，完成正极活性材料 的收集。 轻轻展开电池隔膜，刮下里边包裹的负极活性材料，完成负极活性材料的收集。 2.2 电化学法沉积二氧化锰和锌
酸性与碱性干电池 以二氧化锰为正极，锌为负极，氯化铵水溶液为主电解液的原电池。俗称干电池。在学术界中又称为勒克朗谢电池。用面粉、淀粉等使电解液成为凝胶，不流动，形成隔离层，或 的种类、电解液的组成和pH值等用棉、纸等加以分隔。锌锰电池的开始电压随使用的MnO 2 的不同而异,一般在1.55～1.75V，公称电压为1.5V。最适宜的使用温度为15～30℃。在-20℃以下的低温条件下,普通锌锰电池不能工作。 锌锰电池便于携带，使用方便，品种齐全，工艺稳定，原料丰富，价格低廉，因而长期保持化学电源产品的主要地位并能持续发展。但是它的比能量低，工作电压稳定性差，尤其在大电流密度放电时更为明显。 锌锰电池用途十分广泛，可作为电话机、信号装置、仪器仪表等所需的直流电源，以及照明、收音机、录放音机、电动玩具、计算器、助听器等日常用电器具的电源。 分类锌锰电池有多种分类方法。 ①按组合方式分：有单体电池、组合电池和复式电池 3类。单体电池按形状又可分为圆筒形、方形和扁平形 3种。根据不同的使用要求，由若干只相同型号的单体电池通过串联或并联组合在一起的称为组合电池。如层叠电池就是一种扁平形单体电池串联组成的组合电池。由两种不同型号的单体电池组合而成的，称为复式电池。各国对于锌锰电池型号的表示方法不尽相同, 其中使用比较普遍的是国际电工委员会第35技术委员会(IEC/TC35)所规定的表示方法。中国采用此法。其要点是：用字母“R”、“S”和“F”分别表示圆筒形、方形和扁平型单体电池；字母后面的阿拉伯数字表示电池的型号，每一型号代表了规定的外形尺寸；组合电池以字母前所置的数字表示串联电池的个数，并联电池的个数置于单体电池型号之后，并用短线分开。如：S4、6F22、3R20-4。复式电池的型号，一般用其所包含的组合电池来表示。 ②按结构分：采用面粉、淀粉和电解液形成的凝胶作为正负极间的隔离层的，称为糊式电池；采用浆层纸为隔离层的称为纸板电池；采用高分子薄膜材料为隔离层的称为薄膜电池。 ③按电解液的成分分：电解液以氯化铵为主体的称为氯化铵型（或铵型）电池；以高浓度氯化锌为主体的称为氯化锌型（或锌型）电池。 ④按电池的放电性能分：有普通品 (S)、高电荷量(C)和高功率(P)3种类型。分别置于电池型号的后面,以示区别。如R6P表示R6高功率电池。 原材料有以下几种。 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。
原创性声明 本人声明，所呈交的毕业论文是本人在导师指导下完成的研究开发的成果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容。如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。 本人的毕业论文若有不实或抄袭，愿意承担一切相关的后果和责任。 目录
摘要 文章介绍了碱性锌锰电池的发展现状及应用，通过特点、结构、工作原理、综合阐述了碱性锌锰电池的研究现状，存在的问题和应用。 关键词碱锰电池正负极材料发展趋势 第一章绪论 锌锰电池发展至今经历了漫长的演变，早在1868年法国工程师乔治-勒克兰社采用二氧化锰和炭粉作正极粉料，将它压入多孔陶瓷的圆筒体中，并插上一根炭棒集流器作正极，用一根锌棒部分插入溶液中作负极，电解液是用20%的氯化铵水溶液，电池的容器是用玻璃瓶，做成第一个锌锰湿电池。1886年盖斯将氯化铵水溶液改用氯化铵，氯化锌，石膏和水合成的糊状物，并将锌片作成圆筒形作电池的容器，同时用石蜡封口，从而做成原电池的雏形。此后不久，又将面粉和淀粉作为电解质溶液的凝胶剂，是锌锰电池的便携性大大提高，为这种电池的工业化生产和广泛地使用打下了良好的基础。 1890年前后这种电池在全世界范围内投入工业化生产。1870年前后采用了汞齐化锌阳极，以减轻锌的自放电。1877年对碳棒采用浸蜡处理，以防止炭棒爬液，减轻对金属集流体的腐蚀。 做正极，KOH或NaOH做电解液，在早在100多年前就有人提出过用锌做负极，MnO 2 漫长的研究过程中主要围绕四个问题进行:一是用粉状多孔锌电极代替片状电极，降低 的填放电电流密度和解决锌片在碱液中易于钝化的缺点；二是采用反极结构，提高MnO 2 充量，使正负极容量相匹配；三是对锌粉汞齐化处理和碱液中加ZnO，解决锌在碱液中的腐蚀；四是密封结构和密封材料的改进，解决爬碱现象。 直到1950代前后在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池。它以锌粉为负极，电解二氧化锰为正极，电解液采用NaOH或KOH，使电池性能成倍的提高。它不仅容量高，还适合于大电流连续放电。还具备优良的低温性能，储存性能和防漏性能。 但在前期的碱锰电池中要控制负极锌粉在碱液中的气量，当时电池的用汞量非常大，用汞量在2%~6%，八十年代末随着人们环保意识的加强，掀起了无汞碱锰电池的研究热潮，寻找有机或无机代汞缓蚀剂和锌粉中合金元素(主要是Al，Bi，In，Pb)成为主要的研究方向。到九十年代中旬，无汞碱锰电池进入市场。 同时，从60年代开始，对可充的碱性锌锰二次电池开展了广泛的研究，经过30多年的研究已取得突破性的进展，但由于其放电深度浅，循环寿命短，还未能实现商品化。
汞在碱性锌锰电池中的作用 碱性电池的负极活件物质是金属锌，由其提供电子，产生电流。锌皮或锌箔在碱液中，但其比表面较小,含电解液性能差,低温和重负荷下使用极易钝化。而锌粉具有足够大的比表面,在碱性电液中也不易钝化。而使用汞齐锌对电极性能有很大的作用，它能提高锌的析氢过电位，并使电池的防漏性能提高。同时碱性电池的锌粉必须严格控制重金属杂质,尤其是铁,因为铁不易汞齐，从而控制杂质含量。汞由于其高毒性及污染性现在都在寻求其合适的替代物，包括各种氧化物、氢氧化物或金属盐等无机物以及聚乙烯氧化物，聚乙二醇类，芳烃类多元醇等各种有机物。我们可以从他的反应式中来加以了解碳极： 2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2 +）H2 + 2MnO2 = 2MnO(OH) （“+）”指将两个反应加在一起） 锌极： Zn － 2e- = Zn2+ 总反应： Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = 2MnO(OH) + 2NH3 + Zn2+ 从反应式看出：加MnO2是因为碳极上NH4+ 离子获得电子产生H2，妨碍碳棒与NH4+ 的接触，使电池的内阻增大，即产生“极化作用”。添加MnO2就能与H2反应生成MnO(OH)。这样就能消除电极
上氢气的集积现象，使电池畅通。所以MnO2起到消除极化的作用，叫做去极剂。 此外，普通碱性干电池也是用锌和MnO2或HgO做反应物，但在KOH碱性条件下工作。例如汞电池是最早应用的微型电池，有Zn（负极）和HgO（正极）组成，电解质为KOH浓溶液，电极反应为负极： Zn(s) + 2OH- —— ZnO(s) + H2O + 2e- 正极： HgO(s) + H2O + 2e- —— Hg(l) + 2OH- 总反应： Zn(s) + HgO(s) ——ZnO(s) + Hg (l) 电动势为1.35V，特点是在有效使用期内电势稳定。另有一种氧化银电池由Zn和Ag2O组成，电解质为碱性溶液，电动势为1.5V。 无机物可以在电池液中加入In2O3或In(OH)3至于有机类含聚氧乙烯基的较为被重视，这种基团表面活性剂在水中不电离，化工不受酸碱影响而且成本低，能够改善电池放电性能。
酸性锌锰干电池 锌-锰电池又称勒兰社（Leclanche）电池，是法国科学家勒兰社（Leclanche）于1868年发明的由锌（Zn）作负极，二氧化锰（MnO2）为正极，电解质溶液采用中性氯化铵（NH4C1）、氧化锌（ZnC12）的水溶液，面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池，由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态，故又称锌锰干电池。按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种，板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。 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［ZnCl2］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。
碱性锌锰电池的发展及应 用 The latest revision on November 22, 2020
原创性声明 本人声明，所呈交的毕业论文是本人在导师指导下完成的研究开发的成果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容。如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。 本人的毕业论文若有不实或抄袭，愿意承担一切相关的后果和责任。 目录
摘要 文章介绍了碱性锌锰电池的发展现状及应用，通过特点、结构、工作原理、综合阐述了碱性锌锰电池的研究现状，存在的问题和应用。 关键词碱锰电池正负极材料发展趋势 第一章绪论 锌锰电池发展至今经历了漫长的演变，早在1868年法国工程师乔治-勒克兰社采用二氧化锰和炭粉作正极粉料，将它压入多孔陶瓷的圆筒体中，并插上一根炭棒集流器作正极，用一根锌棒部分插入溶液中作负极，电解液是用20%的氯化铵水溶液，电池的容器是用玻璃瓶，做成第一个锌锰湿电池。1886年盖斯将氯化铵水溶液改用氯化铵，氯化锌，石膏和水合成的糊状物，并将锌片作成圆筒形作电池的容器，同时用石蜡封口，从而做成原电池的雏形。此后不久，又将面粉和淀粉作为电解质溶液的凝胶剂，是锌锰电池的便携性大大提高，为这种电池的工业化生产和广泛地使用打下了良好的基础。 1890年前后这种电池在全世界范围内投入工业化生产。1870年前后采用了汞齐化锌阳极，以减轻锌的自放电。1877年对碳棒采用浸蜡处理，以防止炭棒爬液，减轻对金属集流体的腐蚀。 早在100多年前就有人提出过用锌做负极，MnO 做正极，KOH或NaOH做电解液， 2 在漫长的研究过程中主要围绕四个问题进行:一是用粉状多孔锌电极代替片状电极，降 低放电电流密度和解决锌片在碱液中易于钝化的缺点；二是采用反极结构，提高MnO 2的填充量，使正负极容量相匹配；三是对锌粉汞齐化处理和碱液中加ZnO，解决锌在碱液中的腐蚀；四是密封结构和密封材料的改进，解决爬碱现象。 直到1950代前后在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池。它以锌粉为负极，电解二氧化锰为正极，电解液采用NaOH或KOH，使电池性能成倍的提高。它不仅容量高，还适合于大电流连续放电。还具备优良的低温性能，储存性能和防漏性能。 但在前期的碱锰电池中要控制负极锌粉在碱液中的气量，当时电池的用汞量非常大，用汞量在2%~6%，八十年代末随着人们环保意识的加强，掀起了无汞碱锰电池的研究热潮，寻找有机或无机代汞缓蚀剂和锌粉中合金元素(主要是Al，Bi，In，Pb)成为主要的研究方向。到九十年代中旬，无汞碱锰电池进入市场。
碱 性 锌 锰 干 电 池 07应用化学一班 郑潇 200707302141
?一、碱性锌锰干电池简介 ?二、碱性锌锰干电池的电极反应?三、常见的碱性锌锰干电池 ?四、碱性锌锰干电池的的特点及应用?五、电池的一些相关常识
一、碱性锌锰干电池简介 ?以锌为负极，二氧化锰为正极，氢氧化钾溶液为电解液的原电池。简称碱锰电池，俗称碱性电池。其产品系列都用字母“LR”表示，其后的数字表示电池的型号。 ?最早见诸于德国专利的碱锰电池是一种湿电池。1912年又有一种干电池取得德国专利。直到1949年才有美国悦华公司的“皇冠”型电池投入市场。1960年开发成功圆筒形结构以后，碱锰电池才得以迅速发展。 ?碱性锌锰电池是普通干电池的升级换代的高性能电池产品，有LR6(五号)和LR03(七号)两种产品电池。产品分普通型(含汞量0.60%)和微汞量(含汞量不大于0.025%)，现有新开发出的无汞型电池。 二、碱性锌锰干电池的电极反应 ?正极为阴极反应： ?MnO2＋2H2O＋2e －→Mn(OH)2＋2OH － ?负极为阳极反应： ?Zn＋2OH－－2e －→ZnO＋H2O ?总的电池反应为： ?Zn＋MnO2＋H2O→Mn(OH) 2＋ZnO 三、常见的碱性锌锰电池 1、圆柱型碱性锌锰电池，又称碱锰电池，俗称碱性电池，是锌锰电池系列中性能最优的品种。其外壳一般由08F镀镍钢带经冷轧冲压制成，同时兼作正极集流体，电解二氧化锰正极材料压成圆环紧贴在柱体内壁，以保证良好的接触，其负极采用粉状锌粒并制成膏剂，处于电池的中间，其间插入负极集流体（负极一般为铜钉），集流体与负极底部相连，在电池内部，正极间用隔膜（隔离层）隔开，其外部用尼龙或聚丙烯密封圈隔开，同时实现电池的密封，电池外部与一般电池几乎相同。
汞齐锌粉在锌锰电池中的作用 2017-07-31 碱性电池的负极第一文库网活件物质是金属锌，由其提供电子，产生电流。锌皮或锌箔在碱液中，但其比表面较小,含电解液性能差,低温和重负荷下使用极易钝化。而锌粉具有足够大的比表面,在碱性电液中也不易钝化。而使用汞齐锌对电极性能有很大的作用，它能提高锌的析氢过电位，并使电池的防漏性能提高。同时碱性电池的锌粉必须严格控制重金属杂质,尤其是铁,因为铁不易汞齐，从而控制杂质含量。汞由于其高毒性及污染性现在都在寻求其合适的替代物，包括各种氧化物、氢氧化物或金属盐等无机物以及聚乙烯氧化物，聚乙二醇类，芳烃类多元醇等各种有机物。我们可以从他的反应式中来加以了解 碳极： 2NH4+ + 2e- =2NH3 + H2 +）H2 + 2MnO2 =2MnO(OH) （“+）”指将两个反应加在一起） 锌极： Zn － 2e- = Zn2+ 总反应： Zn + 2MnO2 +2NH4+ = 2MnO(OH) + 2NH3 + Zn2+ 从反应式看出：加MnO2是因为碳极上NH4+ 离子获得电子产生H2，妨碍碳棒与NH4+ 的接触，使电池的`内阻增大，即产生“极化作用”。添加MnO2就能与H2反应生成MnO(OH)。这样就能消除电极上氢气的集积现象，使电池畅通。所以MnO2起到消除极化的作用，叫做去极剂。 此外，普通碱性干电池也是用锌和MnO2或HgO做反应物，但在KOH碱性条件下工作。例如汞电池是最早应用的微型电池，有Zn（负极）和HgO（正极）组成，电解质为KOH浓溶液，电极反应为 负极： Zn(s) + 2OH- ―― ZnO(s) + H2O +2e- 正极： HgO(s) + H2O +2e- ―― Hg(l) + 2OH- 总反应：Zn(s) + HgO(s)――ZnO(s) + Hg (l) 电动势为1.35V，特点是在有效使用期内电势稳定。另有一种氧化银电池由Zn 和Ag2O组成，电解质为碱性溶液，电动势为1.5V。 无机物可以在电池液中加入In2O3或In(OH)3至于有机类含聚氧乙烯基的较为被重视，这种基团表面活性剂在水中不电离，化工不受酸碱影响而且成本低，能够改善电池放电性能。
酸性锌锰干电池 锌-锰电池又称勒兰社（Leclanche）电池，是法国科学家勒兰社（Leclanche）于1868年发明的由锌（Zn）作负极，二氧化锰（MnO2）为正极，电解质溶液采用中性氯化铵（NH4C1）、氧化锌（ZnC12）的水溶液，面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池，由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态，故又称锌锰干电池。按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种，板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。 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（＋） ，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［ZnCl2］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。
废旧锌锰干电池的回收与利用 ——碱式碳酸锌、柠檬酸锌、葡萄糖酸锌与高锰酸钾的联合制备 化学学院 应用化学 张明程 33160818
实验目的 1. 掌握锌与锰相应化合物的制备。 2. 通过废旧电池回收了解电池的工作原理与构造，体会环境保护的重要性。 3. 进一步练习各类实验操作流程。 基本原理 电池内容物中的二氧化锰不溶于水。将其浸泡后可以得到粗制的二氧化锰，而再经过灼烧，又可以除去其中的碳，得到较为纯净的二氧化锰。 使用得到的二氧化锰与熔融的氯酸钾与氢氧化钾反应，可以得到锰酸钾。而锰酸钾进一步在弱酸性（醋酸或者二氧化碳）条件下歧化生成高锰酸钾。 3MnO 2+6KOH+KClO 3===3K 2MnO 4+KCl+3H 2O 2+2H 2O 电池的锌皮经过提纯以后，使用硫酸溶解，同时加入双氧水并加热以使二价铁离子转化为三价铁离子。再通过调整pH 达到除去铁的目的。 Fe + H 2SO 4 === FeSO 4 + H 2↑ Zn + H 2SO 4 === ZnSO 4+ H 2↑ 32O === ZnCO 3·2Zn(OH)2·H 2O ↓3随后将其分别与葡萄糖酸与柠檬酸混合，就能够得到葡萄糖酸锌与柠檬酸锌。至于葡萄糖酸，则使用葡萄糖与较高浓度的双氧水水浴加热条件下得到。
2NH3+ ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O +H2O===3Zn(OH)2↓ +(NH4)2CO3 H2O2+CH2OH(CHOH)4CHO===H2O+CH2OH(CHOH)4COOH ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O + 6CH2OH(CHOH)4COOH=== 3(CH2OH(CHOH)4COO)2Zn+6H2O+CO2 ZnCO 3·2Zn(OH)2·H2O + 2 C6H8O7=== (C6H5O7)2Zn3+6H2O+CO2另附柠檬酸锌结构式： 实验步骤 一、基本原料的制备 将废旧电池小心破拆，取出废旧干电池的炭棒，用水洗去表面的碳粉和Mn02粉末，晾干，可用作电极。取出电池中的黑色内容物置于烧杯中，加入蒸馏水（一节一号电池加入50ml）。充分搅拌数分钟，过滤并多次重复上述过程。 对滤渣进行清洗，置于坩埚中加热。待样品用钢制药匙舀出时火星持续时间少于一秒钟时停止加热，得到粗制的Mn02粉末。 对粉末先后使用适量水洗涤。抽滤， 蒸发水分，得到精制Mn02粉末。产物 如图一。 将电池外壳的锌皮清洗干净，使用 剪刀剪成碎片并置于烧杯中备用。 以上产物如有剩余，应让老师检查 并于实验彻底结束后回收。
德州职业技术学院毕业论文设计 原创性声明 本人声明，所呈交的毕业论文是本人在导师指导下完成的研究开发的成果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容。如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。 本人的毕业论文若有不实或抄袭，愿意承担一切相关的后果和责任。
碱性锌锰电池的发展及应用 目录 摘要 (2) 第一章绪论 (3) 第二章碱性锌锰电池的概述 (5) 2.1碱性锌锰电池的工作原理 (5) 2.2碱性锌锰电池的结构 (5) 2.3碱锰电池特点 (6) 第三章碱性锌锰电池的研究进展 (8) 3.1 碱锰电池的无汞化 (8) 3.1.1 无汞锌粉的开发及组成 (8) 3.1.2 在电液中加代汞缓蚀剂 (8) 3.1.3 提高原材料纯度选择优质原材料 (9) 3.1.4 加强工艺控制 (9) 第四章碱性锌锰电池的应用及使用中存在问题 (10) 4.1碱性锌锰电池的应用 (10) 4.2使用中存在的主要问题 (10) 第五章碱性锌锰电池的现状与发展趋势 (13) 参考文献 (14) 致谢 (15)
德州职业技术学院毕业设计论文 摘要 文章介绍了碱性锌锰电池的发展现状及应用，通过特点、结构、工作原理、综合阐述了碱性锌锰电池的研究现状，存在的问题和应用。 关键词碱锰电池正负极材料发展趋势
碱性锌锰电池的发展及应用 第一章绪论 锌锰电池发展至今经历了漫长的演变，早在1868年法国工程师乔治-勒克兰社采用二氧化锰和炭粉作正极粉料，将它压入多孔陶瓷的圆筒体中，并插上一根炭棒集流器作正极，用一根锌棒部分插入溶液中作负极，电解液是用20%的氯化铵水溶液，电池的容器是用玻璃瓶，做成第一个锌锰湿电池。1886年盖斯将氯化铵水溶液改用氯化铵，氯化锌，石膏和水合成的糊状物，并将锌片作成圆筒形作电池的容器，同时用石蜡封口，从而做成原电池的雏形。此后不久，又将面粉和淀粉作为电解质溶液的凝胶剂，是锌锰电池的便携性大大提高，为这种电池的工业化生产和广泛地使用打下了良好的基础。 1890年前后这种电池在全世界范围内投入工业化生产。1870年前后采用了汞齐化锌阳极，以减轻锌的自放电。1877年对碳棒采用浸蜡处理，以防止炭棒爬液，减轻对金属集流体的腐蚀。 早在100多年前就有人提出过用锌做负极，MnO2做正极，KOH或NaOH 做电解液，在漫长的研究过程中主要围绕四个问题进行:一是用粉状多孔锌电极代替片状电极，降低放电电流密度和解决锌片在碱液中易于钝化的缺点；二是采用反极结构，提高MnO2的填充量，使正负极容量相匹配；三是对锌粉汞齐化处理和碱液中加ZnO，解决锌在碱液中的腐蚀；四是密封结构和密封材料的改进，解决爬碱现象。 直到1950代前后在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池。它以锌粉为负极，电解二氧化锰为正极，电解液采用NaOH或KOH，使电池性能成倍的提高。它不仅容量高，还适合于大电流连续放电。还具备优良的低温性能，储存性能和防漏性能。 但在前期的碱锰电池中要控制负极锌粉在碱液中的气量，当时电池的用汞量非常大，用汞量在2%~6%，八十年代末随着人们环保意识的加强，掀起了无汞碱锰电池的研究热潮，寻找有机或无机代汞缓蚀剂和锌粉中合金元素(主要是Al，Bi，In，Pb)成为主要的研究方向。到九十年代中旬，无汞碱锰电池进入市场。 同时，从60年代开始，对可充的碱性锌锰二次电池开展了广泛的研究，经过30多年的研究已取得突破性的进展，但由于其放电深度浅，循环寿命短，还
普通锌锰干电池 自从第一只化学电源伏打电池问世以来,已经历了两个世纪了,在这期间,电池为我们人类 做出了巨大的贡献,特别是本世纪80年代以来,越来越多的移动电话,BP机,手提电脑等电子产品走进消费者的日常生活,使电池这一家族获得了巨大的发展,但凡事有利必有弊,大量电池废弃后给人类环境带来了巨大的污染,据测试一粒钮扣电池能污染60万升水,一个人一生也喝不完,一节1号电池烂在地里,能使一平方米土地失去使用价值,多么触目惊心的数字呀,于是我们课题组选择了这个课题, 让大家能切实感受到电池对生物的危害,从而为废电池回收做些力所能及的事,为环保事业贡献一份自己的力量。 随着科学技术的发展，干电池已经发展成为一个大的家族，到目前为止已经约有100多种。常见的有普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等。 对于使用最多的锌-锰干电池来说，由于结构的不同又可分：糊式锌-锰干电池、纸板式锌-锰干电池、薄膜式锌-锰干电池、氯化锌锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、四极并联锌-锰干电池、迭层式锌-锰干电池等。 锌-锰干电池的结构与原理 锌锰干电池是日常生活中常用的干电池。 正极材料：MnO2、石墨棒 负极材料：锌片 电解质：NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物 电池符号可表示为 （－）Zn｜ZnCl2、NH4Cl（糊状）‖MnO2｜C（石墨）（＋）
负极：Zn-2e=Zn2＋ 正极：2MnO2＋2NH4＋＋2e＝Mn2O3＋2NH3＋H2O 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4＋＝Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O 干电池属于化学电源中的原电池，是一种一次性电池，它碳棒以为正极，以锌筒为负极，把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼，锌失去电子被氧化，锰得到电子被还原。 废电池中含有汞、镉、铅、锌等重金属有毒物质。人若汞中毒，会损害中枢神经系统死亡率高达40％；镉的主要危害是肾毒性，还会续发“痛痛病”( 引起骨质疏松，软骨病和骨折）同时还是致癌物质；人体食用含铅的食物，会影响酶及正常血红素合成，影响神经系统； 废电池在填埋处理一个月内，其金属外壳就会被腐蚀穿孔，废电池中的有害物质就会进入土壤、水体，对环境造成污染。据环保专家测试，如果6吨生活垃圾中混入一粒含汞电池，当这些垃圾进行填埋后，土壤中汞的浓度就会超过安全标准；若废电池混入生活垃圾进入焚烧厂，则其中的汞、镉等金属将会在高温下气化排入大气，使大气环境受污染，影响人体的健康。 现在让我们来看看其他国家是如何处理废电池的。 德国：广泛设立收集点撒网回收废电池 德国具有一套行之有效的“回收废旧电池系统”。专门协调电池生产商、经销商与立法者之间的官方机构――德国电池回收协会的负责人舒维茨博士告诉记者，为了提高废旧电池的回收率，德国政府早在1998年就立下法规：按照“谁污染，谁治理”的原则，对电池生产商征收环境税。法律规定，消费者要将用完的干电池、钮扣电池等送交商店或废品回收站，这两个场所也必须无条件接收废旧电池，并转送处理厂家。对于具有毒性的镍镉电池和含汞电池，上面需要有特殊标记，消费者购买这类电池时，押金是包含在价格里面的，把废旧电池送到废品站时，押金就能得到返还。正是有了严格的立法，德国在第一年就回收了1万吨废电池。2005年，回收率也从2000年的25%提高到了70%以上。 瑞士：废旧电池高热处理最环保 “不得随意丢弃旧电池，更不能遗弃蓄电瓶”，“旧电池不能与其他垃圾混合处理，必须投入指定回收箱，并交由物业集中处理。”在瑞士，每个社区都有这样的明文规定，这也成为
锌锰干电池的发展 汪群拥尹占兰 一、锌锰干电池的分类和原理 化学电源可分为一次电池、二次电池（又称蓄电池）和燃料电池三种。顾名思义，一次电池就是使用一次后就被废弃的电池。例如锌锰干电池、锌银钮扣式电池、锂电池等。二次电池又称蓄电池，它是在充电后又能反复使用的电池，使用周期较长，故又称之为可充式电池。如铅酸蓄电池，镍镉电池、金属氢化物镍电池、锂离子电池等。严格来讲，燃料电池也属于一次电池，但一般的一次电池的正、负极活性物质是固体并放在电池内，用完后不能补充，因而容量较小，而燃料电池的活性物质是放在电池外储罐中的气体或液体，只要气体或液体的活性物质源源不断地输入燃料电池中，电池就连续发电。如碱性燃料电池（AFC），熔融碳酸盐电池（MCFC）、磷酸盐电池（PAC），固体氧化物电池（SOFC），固体聚合物电池（SPEFC）等。锌锰干电池根据电解质酸碱性质可分为以下两类： 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