銀鋅蓄電池
銀鋅蓄電池 |
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銀鋅蓄電池是一種鹼性蓄電池,突出優點是體積小、重量輕、容量大。例如15XYG-45型銀鋅蓄電池的重量只有12HK-28型電池的60%,而容量則為它的1.7倍。銀鋅蓄電池還有放電電壓平穩和自放電小等優點,銀鋅蓄電池的缺點是壽命短,容易產生內部短路故障,而且造價很高。
目錄
簡介
這種電池是由一系列圓形鋅片和銀片相互交迭而成的裝置,在每一對銀片和鋅片之間,用一種在鹽水或其他導電溶液中浸過的紙板隔開。銀片和鋅片是兩種不同的金屬,鹽水或其他導電溶液作為電解液,它們構成了電流迴路。這是一種比較原始的電池,是由很多銀鋅電池連接而成的電池組。 經過了200多年的更迭,銀鋅蓄電池至今仍然出現在我們的手錶、計算器等低耗電設備中。既然銀鋅蓄電池有那麼久遠的歷史,為什麼至今才被當作鋰電池最有希望的接班人推出?其實自問世以來,民用的銀鋅電池就只能提供較低的電壓和電流,電池容量也相當小。普通的鋅銀電池的正極是氧化汞加石墨,或者是氧化銀加石墨,負極材料是金屬鋅,電解質是強鹼氫氧化鉀。普通銀鋅電池性能穩定,不可充電,占據了紐扣電池市場的半壁江山。在上世紀七十年代,人們才開發出了銀鋅蓄電池。銀鋅蓄電池正極採用Ag2O2 + 2H2O + 4e→2Ag + 4OH-,負極採用2Zn + 4OH- →2Zn(OH)2 + 4e,可以擁有極高的電容量和穩定的電池性能。大容量銀鋅蓄電池價格驚人,在當今的航天飛機、導彈、魚雷等尖端領域才能找到大容量銀鋅蓄電池的身影。
對於數碼設備來說,在不考慮成本的情況下,銀鋅蓄電池將會使最佳的選擇。為了實現銀鋅蓄電池低價化的目標,一家叫做Zinc Matrix的公司自1999年開始就在風險投資的助力下開發低成本長壽命的銀鋅充電電池。經過了幾年的努力,在2006年Intel信息技術峰會上,Zinc Martix展出了它們首個民用銀鋅充電電池原型。初次展出的該款電池只有1.6V電壓,但電池容量可以達到10AH。在隨後的兩年間,Zinc Martix改名為ZPower,繼續從事銀鋅電池的改良設計。2008年5月ZPower公司宣布旗下的銀鋅充電電池在同等體積下能獲得超過鋰電池30%~40%的電容量,並且較後者更安全耐用。
評價
銀鋅蓄電池在充好電後,其正極板的活性物質是過氧化銀(Ag2O2),負極板的活性物質是鋅,電解液是以氫氧化鉀為主,並配以鋅酸鹽的飽和水溶液。放完電後,正極板的活性物質變為銀,負極板則變為氫氧化鋅[Zn(OH)2]。 放電時,在負極鋅與電解液中的氫氧根離子化合,生成氫氧化鋅,並放出兩個電子,其化學反應式為: Zn+2OH-→Zn(OH)2+2e 在正極,化學反應分兩個階段進行。第一階段,過氧化銀獲得電子並與水化合,生成氧化銀(Ag2O)和氫氧根離子,其化學反應式為: Ag2O2+H2O+2e→Ag2O+2OH- 當放電進行到一定程度時,轉入第二階段,氧化銀又獲得電子,並與水化合,生成銀和氫氧根離子,其化學反應式為: Ag2O+H2O+2e→2Ag+2OH- 與此同時,生成的銀還會與過氧化銀進行如下反應: 2Ag+Ag2O2→2Ag2O 綜合以上4個反應式,得到放電時的化學反應式如下: Ag2O2+ 2Zn + 2H2O→2Ag + 2Zn(OH)2 從上述化學反應過程可知,在放電時負極板上的鋅被氧化,生成氫氧化鋅,同時消耗掉氫氧根離子;正極板上的過氧化銀被還原,先生成氧化銀,繼而生成銀,同時消耗掉水,並產生氫氧根離子;電解液中的氫氧化鉀並無消耗掉,離子鉀和離子氫氧根僅是在兩極間起輸送電能的作用,但水則參與化學反應,不斷被極板吸收,氫氧化鉀的濃度越來越大。 銀鋅蓄電池的化學反應也是可逆的,故充、放電的化學反應式為: Ag2O2+ 2Zn + 2H2O 2Ag + 2Zn(OH)2 。[1]