專利名稱:錳中性蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是屬于電化學(xué)的一種蓄電池。
傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池,因有嚴(yán)重的腐蝕性,使之壽命短。鎳鎘電池其性能好,但價格很高。鋅錳電池雖價格便宜,但又屬于一次性的電池。
本發(fā)明是腐蝕性小,性能好,價格低,易制作的可充電池。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的正極是在石墨碳或鉛材料外覆蓋著一氧化錳(MnO)和二氧化錳(MnO2)的混合物,附加材料是乙炔黑或活性碳。溶液是氯化鋅(ZnCl2)和適量的氨水(NH3.H2O)的生成物-堿式鋅鹽[Zn(NH3)4](OH)2和氯化銨(NH4Cl),另外加氯化氨(NH4Cl)。負(fù)極是石墨碳、或鉛、或鋅或鍍鋅的導(dǎo)體。(若用硫酸鋅、氯化鋅、硫酸鋁作電解液時,充電后溶液呈弱酸性。)當(dāng)充電后,正極的一氧化錳變成二氧化錳(MnO2),負(fù)極導(dǎo)體上是溶液反應(yīng)生成的鋅(Zn),電解液形成兩個氯化銨(2NH4Cl)和四個氨水(4NH3·H2O)及原來外加的氯化銨(NH4Cl)溶液呈中性。
當(dāng)放電后,正極還原成一氧化錳(MnO),負(fù)極仍是原來導(dǎo)體的本體,電解液形成兩個氯化銨(2NH4Cl)和堿式鋅鹽[Zn(NH3]4(OH)2,及原來外加的氯化銨(NH4Cl),溶液仍呈中性。
以下結(jié)合附圖介紹工作原理
圖1充電原理2放電原理圖如圖所示各部分名稱如下[1]正極引線,[2]一氧化錳和二氧化錳的混合物和附加材料,[3]電解液,[4]隔板,[5]容器,[6]負(fù)極導(dǎo)體,[7]電源,[8]負(fù)載,[9]二氧化錳和附加材料。
電解液用氯化鋅(ZnCl2)與氨水(NH3·H2O)生成的堿式鋅鹽[Zn(NH3)4](OH)2和氯化銨(NH4Cl),以及外加氯化銨(NH4Cl),介紹充、放電時,正、負(fù)極和電解液的反應(yīng)過程。
一、充電溶液中的堿式鋅鹽[Zn(NH3)4](OH)2在水分子的作用下,離解為一個銨鋅鹽的正離子[Zn(NH3)+4]和兩個氫氧根的負(fù)離子2(OH)-,在外電源電場的作用下,鋅鹽的正離子[Zn(NH3)+4]移向負(fù)極,從負(fù)極導(dǎo)體上得到兩個電子(2e),還原成鋅分子(Zn),附著在導(dǎo)體上。這時四個氨分子和水分子結(jié)合,生成四個氨水(4NH3·H2O),兩個氫氧根的負(fù)離子移向正極,丟去一個氧的負(fù)離子(O2-)和失去兩個電子的一氧化錳(MnO)結(jié)合,生成一個二氧化錳分子(MnO2)。兩個氫氧根的負(fù)離子因丟去一個氧的負(fù)離子(O2-),生成一個水分子(H2O)。
其反應(yīng)式為
在配制溶液時,溶液里已生成兩個氯化銨(2NH4Cl)四個氨水(4NH3.H2O),及配制時外加的氯化銨(NH4Cl),呈中性。
二放電當(dāng)接通負(fù)載時,負(fù)極上的電子在電動勢的作用下,經(jīng)外電路不斷地移向正極,由于負(fù)極向正極移去兩個電子(2e),一個鋅原子還原成鋅正離子(Zn+),接著和溶液中的兩個氯化銨離解的兩個氯離子(2Cl-)結(jié)合,生成一個氯化鋅(ZnCl2),兩個氨的正離子(2NH+4)就移向正極,丟去兩個氫的正離子(2H+)和二氧化錳排出的一個氧的負(fù)離子(O2-)結(jié)合,生成一個水分子(H2O),余下的兩個氨分子和溶液中的兩個水分子結(jié)合,生成兩個水合氨分子(2NH3·H2O),這樣到一直放完電為止,負(fù)極只剩下不參加反應(yīng)的導(dǎo)體的本體,正極變成一氧化錳,溶液是兩個氯化銨和堿式鋅鹽及原來外加的氯化銨(NH4Cl)。
其反應(yīng)式為
從放電中可看出,溶液中有兩個氯化氨(2NH4Cl)和一個堿式鋅鹽[Zn(NH3)4](OH)2及原來外加的氯化銨(NH4Cl),溶液仍呈中性。
其總的反應(yīng)式為
從充、放電過程中,可看到本發(fā)明不消耗水,可以制成理想的蓄電池。
三、主要性能(實(shí)驗(yàn)測試)(1)標(biāo)準(zhǔn)電壓2V(2)充電后PH值=7-9(3)放電后PH值=5-7(4)效率為90%左右本電池有很有好的發(fā)展前景,可探討出最佳結(jié)構(gòu),開發(fā)出各種系列產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明屬于電化學(xué)的一種蓄電池,其特征是蓄電池的正極是在石墨碳或鉛等金屬材料外覆蓋著一氧化錳(MnO)和二氧化錳(MnO2)的混合物,附加材料是乙炔黑或活性碳,溶液是氯化鋅(ZnCl2)和適量的氨水(NH3·H2O)的生成物---堿式鋅鹽[Zn(NH3)4](OH)2和氯化銨(NH4Cl),另外加氯化銨(NH4Cl),負(fù)極是石墨碳、或鉛、或鋅或鍍鋅的導(dǎo)體,充電后正極物質(zhì)全變成二氧化錳(MnO2),負(fù)極導(dǎo)體上從溶液中還原成鋅原子,電解液形成是兩個氯化銨(2NH4Cl),和四個氨水(4NH3·H2O)及外加的氯化銨(NH4Cl),溶液呈中性,放電后正極是一氧化錳(MnO),負(fù)極是原來的導(dǎo)體,電解液是兩個氯化銨(2NH4Cl)和堿式鋅鹽[Zn(NH3)4](OH)2及外加的氯化銨(NH4Cl),仍呈中性,蓄電池的電解液若用硫酸鋅ZnSO4、氯化鋅(ZnCL2)、硫酸鋁AL2(SO4)3充電后,呈弱酸性。
2.按權(quán)利要求1所述,蓄電池電解液充放電呈中性。
3.按權(quán)利要求1所述,負(fù)極在充放電過程中只起到導(dǎo)體作用,充電時在負(fù)極上生成的附著物,放電后仍返回溶液中。
4.按權(quán)利要求書所述充放電反應(yīng)式為
全文摘要
本發(fā)明是屬于電化學(xué)的一種蓄電池。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的正極是在石墨碳或鉛等金屬材料外層覆蓋著氧化錳,附加材料是乙炔黑或活性炭。電解液是氯化鋅和氨水生成的堿式鋅鹽[Zn(NH
文檔編號H01M10/36GK1083974SQ9211039
公開日1994年3月16日 申請日期1992年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月8日
發(fā)明者蔡國華, 李昆俠 申請人:內(nèi)蒙古烏海市企業(yè)家俱樂部, 蔡國華, 梁克勤