电池博客
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Leclanche电池阴极材料是以二氧化锰为主的混合物,其中添加了细碳粒(例如炭黑),以使电极电导率足够大,并且保持电解液与二氧化锰颗粒紧密接触。
石墨曾经是Leclanche电池常用的阴极材料添加剂,但现在已被炭黑所取代,仅偶尔用在大电流电池上。集流体一般也由碳制成,做成棒状或薄片状。圆柱形电池的碳棒要用石蜡处理。以降低其孔隙率,阻止氧气的进人、水的损耗及电解液的泄漏。
Leclanchb电池中的碳棒要保持适当的孔隙率,以便于氢气和二氧化碳的排出,同时也避免因安装可密封放气阀而增加电池的生产成本。活性物质是Mn02,在Leclanchb电池早期发展中就认识到采用不同来源的自然态Mn,会导致电池性能千差万别。即使现在几乎所有高性能电他采用合成Mn02,制备方法的细微差别也对电池性能产生显著的影响。
Mn有许多同素异形体,晶体结构稍有不同,而表面类型很多。迄今为止还没有证实特定Mn02的具体晶体结构、表面特性等与其电化学行为有何关联,能证实Mn02作为电池有效材料的唯一实验就是其在电池中的行为。对于Leclanch。电池的生产制造,更多的是对其过程的经验描述而不是科学阐述。
自然态Mn02矿石(NMD)几乎游离于重金属杂质,洗涤后可以直接使用而无需经过化学净化处理。为了改善其在电池中的性能,可通过烘焙活化矿石使其转变为Mn2 03,然后用弱硫酸处理,生成Mn02和MnSO4。活化Mn02(AMD)具有高表面积。
合成Mn02的生产工艺是:将自然态Mn02还原成MnO,随后用硫酸酸化,对生成的MnSO,进行净化,最后氧化MnSO,。用化学方法生成的是CMD,用电化学方法生成的是EMD,这些Mn02有着很高的表面积和良好的性能一致性,已被应用于高性能的Leclanchb电池中。CMD和EMD的晶体结构与天然矿石中存在的Mn02不同,它们不含亚锰酸盐及MnO·OH,这两种物质在用NMD制成的电池中可降低电池开路电压。尽管生产成本较高,但它们可使Leclanchb电池及其他水溶液一次电池具有较高的容量和良好的倍率性能。
由于阴极放电本质的影响,Leclanchb电池在大电流工作条件下应有严格限制。另一方面,在需要间歇使用的场合,可使电池经历电压回复过程的全部有利影响,回复过程的速率受Mn的性质影响。
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