鋅化學(xué)電池

鋅基化學(xué)物質(zhì)，例如鎳鋅化學(xué)物質(zhì) (Ni-Zn) 和銀鋅化學(xué)物質(zhì) (Ag-Zn)，在堿性環(huán)境中運行，化合物易于回收且原材料容易獲得。鋅化學(xué)電池具有廣泛的應(yīng)用，從消費電子產(chǎn)品到軍事或航空航天系統(tǒng)。

與鎳鎘化學(xué)電池相比，鎳鋅化學(xué)電池價格較低，可用電壓高25%，但充放電循環(huán)能力較差（600~1000次）。鎳鋅化學(xué)電池的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

鎳鋅化學(xué)電池是少數(shù)使用水電解質(zhì)的電池之一，但可以在高于水分解的電壓下工作，這與其熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。同時，鋅具有較高的理論容量，可達820A·h/kg。此外，鋅含量豐富、成本低、無毒等都是鋅化學(xué)電池的優(yōu)點，也是目前業(yè)界對鋅化學(xué)電池進行大量研究的原因。然而，遇到的主要問題之一基本上是如何提高鋅電極在堿性環(huán)境中的循環(huán)性能，包括晶體的形成和大面積鋅的重新分布。為了克服以上問題，業(yè)界推出了一些解決方案。我們特別關(guān)注其中電解質(zhì)不流動的那些化學(xué)電池，其主要目的是限制鋅在堿性條件下反應(yīng)形成的鋅酸鹽的溶解。為實現(xiàn)這一目標，采用了低濃度 (<5M) 氫氧化鉀溶液，其中含有添加劑，例如氟化物、磷酸鹽、碳酸鹽等，它們會與鋅形成不溶性化合物。同時在活性電極中加入石灰生成鋅酸鈣，濃度低于7M時穩(wěn)定不溶。含氟化物、磷酸鹽、碳酸鹽等添加劑，與鋅形成不溶性化合物。同時在活性電極中加入石灰生成鋅酸鈣，濃度低于7M時穩(wěn)定不溶。含氟化物、磷酸鹽、碳酸鹽等添加劑，與鋅形成不溶性化合物。同時在活性電極中加入石灰生成鋅酸鈣，濃度低于7M時穩(wěn)定不溶。

為了延遲充電時形成的鋅剝離枝晶的增加，通常采用多層微孔隔膜甚至離子交換膜。盡管不同的解決方案提高了化學(xué)電池的壽命（約 200 次循環(huán)），但由此產(chǎn)生的問題包括內(nèi)阻增加、功率和能量密度降低以及成本增加，尤其是對于多層微結(jié)構(gòu)。孔分離器或離子交換方式的引入破壞了鎳-鋅系統(tǒng)。

2000年代初，美國Evercel公司建成鎳鋅化學(xué)電池的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)能力，最初在美國，但很快轉(zhuǎn)移到中國。該技術(shù)基于低濃度堿液，使用鋅酸鈣活化劑（美國專利號5,863,676）和多層隔膜，但其循環(huán)壽命幾乎不超過300次循環(huán)。其他擁有鎳鋅技術(shù)的美國公司是 Evionyx，通過其子公司 Xellerion，推出了包含離子交換膜的化學(xué)電池（美國專利 7,119,126）；PowerGenix正在開發(fā)用于便攜式電子設(shè)備的Sub C型鎳鋅化學(xué)電池，包括氟化物、硼酸鹽、磷酸鹽等。

鎳鋅化學(xué)電池具有能量型儲能和功率型儲能的特點。按照目前的發(fā)展水平，它們的性能已經(jīng)優(yōu)于鎳鎘化學(xué)電池和鎳氫化學(xué)電池，能夠承受高倍率充放電。鎳鋅化學(xué)物質(zhì)的額定電壓為 1.65V，循環(huán)壽命與鎳鎘化學(xué)物質(zhì)相當，但鎳鋅化學(xué)物質(zhì)的自放電率和記憶效應(yīng)較低。鎳鋅化學(xué)物質(zhì)耐用、穩(wěn)定，并且在運行期間幾乎不需要維護（防水）。與金鎘、鎳氫等堿性化學(xué)電池相比，鎳鋅化學(xué)電池制造成本低，不含重金屬，廢舊電池易于回收利用。然而，

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本文由日本NEC鋰電池中國營銷中心于2023-04-19 21:54:47 整理發(fā)布。
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