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锌锰干电池（19世纪60年代发明的一次电池）

次浏览 | 更新时间：2023-05-20

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锌锰干电池

19世纪60年代发明的一次电池

锌锰干电池,属于化学电源里的一次电池，即使用一次后就被废弃的电池，分为酸性和碱性锌锰干电池。

基本信息

发明者	Leclanche
类别	酸性/碱性锌锰电池
性质	一次电池
发明时间	19世纪 60年代

产品简介

锌锰干电池是最常见的化学电源。干电池的外壳（锌）是负极，中间的碳棒是正极，在碳棒的周围是细密的石墨和去极化剂 MnO2的混合物，在混合物周围再装入以NH4Cl溶液浸润的ZnCl2，NH4Cl和淀粉或其他填充物（制成糊状物）。为了避免水的蒸发，干电池用蜡封好。

产品分类

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+2H2O+2e→2MnOOH+2OHˉ

负极为阳极，锌氧化为二价锌离子:

Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2H+2eˉ

总的电池反应为:

2MnO2+Zn+2NH4Cl→2MnOOH+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着的提高。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)4

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。

我国目前主要生产酸性锌锰电池、碱性锌锰电池，前者如大公、牡丹、中华、天鹅、555，后者如南孚、双鹿、白象等。

仅根据1995年统计资料表明，全世界干电池总产量为250亿只，其中碱锰电池为70亿只。5年来，美国、欧洲和日本的碱锰电池年增长率超过12%，美、欧、日国内碱锰电池所占市场比例分别为72%、52%和29%。我国碱锰电也总产量近3亿只，仅占干电池总产量的3%，预计5年内将提高到10%~15%。从目前发展现况来看，"南孚"、"双鹿"、"白象"等品牌已达到国际标准，生产速率最高200只/min，美国、日本已达300只/min以上。

结构性能

结构与性能特点

碱性锌锰干电池(简称为碱锰电池)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。

产品特点

555牌一次碱性锌锰电池获得“中国名牌产品”和国家出口免检产品称号，产品具有以下优点：

a、不含汞和镉，对环境友好；

锌锰干电池

b、采用超薄钢壳技术增加电池内部容量，从而增加电池放电容量；

c、采用锰环二次复压以及钢壳内壁涂碳技术，降低电池内阻，提高电池大电流放电性能；

d、采用超细纤维高致密性的隔膜，能有效地延长电池的贮存期；

e、密封胶塞设置了安全防爆结构，防止电池因不正当使用而可能产生的电池爆炸。

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