锌空气电池恒流充放电后期间距变小
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发布时间：2023-03-17 23:16
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时间：2023-11-06 03:28
早在1879年，Maiche等人利用金属锌为电池负极，铂粉和碳作为电池正极——空气电极， NH4Cl中性水溶液为电解质，组装了世界上最早的锌-空电池。与当时的锌锰干电池相比,其容量是后者的两倍以上，因此一经诞生就引起人们的密切关注。锌空气电池在一战时期开始大规模生产，并广泛应用在铁路等领域，但其放电电流密度很小，约为0.3mA/cm2。
1932 年，Heise和Schumadcher为提高电解液导电能力将中性NH4Cl电解液改为碱性，显著降低了电池的内阻，电流密度可达到10 mA/cm2。但是，由于一直没有发现合适的空气电极结构和有效的催化剂，在很长的一段时间内锌-空电池发展遇到瓶颈。
1960年以后，随着常温燃料电池的迅速发展，气体扩散电极得到人们的大力开发，这为锌-空电池的发展带来了契机。以聚四氟乙烯作粘接剂以及疏水剂制备而成的优异气体扩散电极慢慢取代了其它的气体电极，其电极厚度在0.12~0.5 mm，在纯氧状态下放电电流密度最大可达1000 mA/cm2。随后人们进一步将上述电极加上防水透气膜使其能在常压下工作，从此商业化的锌-空电池开始进入市场。目前，锌-空电池在许多重要领域发挥了不可替代的作用，包括助听器等小功率设备、电动汽车等大功率设备以及固定式能量站等储能基地。
锌空气电池的优点和不足
锌-空电池是一种半蓄电池半燃料电池。锌-空电池具有如下优点：
(1) 比能量高：锌-空电池的理论比能量可达1350Wh/kg以上，属于大容量高能比化学电源。
(2) 价格低廉：锌作为地壳中第四大丰富的金属，来源广泛，价格便宜。而阴极活性物质氧气来源于周围空气，整个锌-空电池成本极低。
(3) 性能稳定：由于在电池外部直接与空气接触,所以锌-空电池的大电流放电和脉冲放电性能都相当好。锌-空电池电池组具有良好的一致性，不存在充放电不均匀现象。该电池允许深度放电，工作电流范围很宽，且能在-20～80℃的范围内正常工作。
(4) 环境友好，无污染；回收方便，再生成本较低：电池本身不含有害的反应剂，因此不会污染环境。
(5) 安全性好：锌-空电池所有组件没有极强的活性，更不具备可燃性，因此没有因泄漏、短路而引起起火或爆炸的情况。
不足之处
虽然锌-空电池发展潜力巨大，但是由于结构以及材料本身的一些固有特性，导致其面临的问题也开始越来越严峻。主要问题有：
1.电解液中水分的蒸发或电解液的吸潮：由于空气电极露于空气中，必然会发生电解液水分的蒸发和吸潮问题，这些情况将改变电解液的性能，从而使电池性能下降。
2.电池的发热问题：当电池大电流放电时会伴随热量的产生,而要想让这部分热量不影响电池的性能,就必须有很好的散热材料,这也是当前锌-空电池迫切需要解决的问题。
3．电解质溶液成分发生变化：锌-空电池本身是半开放体系，空气电极暴露在空气中，导致二氧化碳有机会进入电解质中与氢氧化钾形成碳酸盐，进而增大电池内阻，使电池性能下降。反应方程式：2KOH+CO2=K2CO3+H2O或者KOH+CO2=KHCO3
4．充放电过程中枝晶的析出与生长：金属电极中锌在充放电时会生产锌枝晶，当锌枝晶在一定次数充放电过程中逐渐长大超过临界值时，会扎破隔膜，使电池发生短路。
5．空气电极催化剂的氧化还原活性：不同的催化剂，氧化还原能力都是有所差异的，这些差异会导致氧气发生氧化还原反应的路径及机理不同；这些最终都会影响到锌-空电池的电压、使用寿命以及效率。
此外，锌-空电池还有间歇放电性能差，漏液爬碱，电池及其附属设施的结构复杂且电池的抗震性能较差等问题。这些都是锌-空电池大量应用的障碍，因此，发展锌-空电池，需要针对这些不利因素进行逐个突破。
