银锌电池寿命短的原因有哪些，银锌蓄电池是一种碱性蓄电池吗

经过了200多年的更迭，银锌蓄电池至今仍然出现在我们的手表、计算器等低耗电设备中。既然银锌蓄电池有那么久远的历史，为什么至今才被当作锂电池最有希望的接班人推出？其实自问世以来，民用的银锌电池就只能提供较低的电压和电流，电池容量也相当小。普通的锌银电池的正极是氧化汞加石墨，或者是氧化银加石墨，负极材料是金属锌，电解质是强碱氢氧化钾。普通银锌电池性能稳定，不可充电，占据了纽扣电池市场的半壁江山。在上世纪七十年代，人们才开发出了银锌蓄电池。银锌蓄电池正极采用Ag2O2+2H2O+4e→2Ag+4OH-，负极采用2Zn+4OH-→2Zn（OH）2+4e，可以拥有极高的电容量和稳定的电池性能。大容量银锌蓄电池价格惊人，在当今的航天飞机、导弹、鱼雷等尖端领域才能找到大容量银锌蓄电池的身影。

 

锌银电池具有比功率大、比能量高、放电电压平稳、技术成熟、可靠性高和安全性好的优点J。从目前生产和使用的情况来看，长期干态贮存带来的主要影响是降低了电池的电性能，包括工作电压偏低及放电容量减小。

 

通过分析有关锌银电池干态贮存寿命的报道，总结出影响锌银电池干态贮存寿命的因素主要有：化成后极片的清洗、极片的烘干、电池组干态贮存环境温度、极片容量设计的裕度、电池组干态贮存环境湿度及正极片中银网骨架的腐蚀等。

 

相关研究报道的结果均显示：正极中的氧化银（AgO）缓慢分解是电池性能下降的主要原因，影响AgO分解速率的主要因素是贮存的环境温度。

 

本文作者通过实验，分析、介绍极片清洗、化成干燥、干态贮存环境温度和设计容量裕度等因素对锌银电池干态贮存性能的影响，总结研制具备长期干态贮存寿命锌银电池需考虑的因素。

 

1极片清洗

锌银电池使用的化成液为KOH溶液。如果极片中残留有KOH，负极中的活性锌粉在长期搁置过程中，可能与KOH发生反应，最终降低极片的容量，影响电池组的干态贮存寿命和使用可靠性。极片在化成结束后，需进行彻底的清洗，才有利于提高锌银电池的干态贮存性能。

 

为了考核现有清洗工艺能否满足锌银电池组的干态贮存要求，称取自制的25Ah锌银电池电极中的正、负极活性材料各5g，正极材料为银的氧化物，主要成分为过氧化银（Ago）和氧化银（Ag20），负极材料主要为zn粉。正负极材料粉碎后，分别浸泡在50IIll去离子水中，搅拌后，静置2h，在室温下用$470型pH计（瑞士产）测量溶液的pH值。

 

测试结果表明：浸泡正、负极活性材料的溶液，pH值分别为7．45、7．83，实验用去离子水的pH值为7．19。浸泡两种活性材料的溶液，pH值均接近于7，达到了工艺指标pH值在7．0—8．0的要求，但仍高于所用去离子水本身的pH值。

 

2化成干燥

极片干燥得不够充分，会降低其吸收电解液的能力，同时，会在长期搁置过程中，引起电极材料的缓慢腐蚀，最终导致电池失效J，严重影响锌银电池的干态贮存性能和使用可靠性。

 

目前，锌银电池正极片的干燥工艺是：将清洗好的正极片置于恒温箱中，于50℃鼓风干燥，干燥约10h后，取2片正极片进行称重，随后每隔1h对这2片正极片进行称重，直至前后两次称得的质量不再变化为止。

 

负极片干燥工艺是：将箱式电阻炉调至约220℃，用烘片夹夹住负极片，放入炉膛内，每隔几分钟交换夹子的位置，同时，观察负极片的干燥情况。当打开炉门检查到水蒸气量较少时，加快更换夹子位置的频率，直至完全干燥，干燥总时间不超过2h。

 

2．1现有千燥工艺制作极片的考核

 

为了考核现有干燥工艺对极片的干燥程度，用TGA／DSC3+型热重分析仪（瑞士产）对锌银电池的正、负极活性材料进行热重分析，研究材料质量随温度升高的变化情况。测试条件：温度范围为室温～120℃；升温速度为5℃／min；负极活性材料测试时，使用N：作为保护气氛。

 

为了分析得更清晰，仅对50—120℃的数据进行分析。取生产线上新制作的25Ah锌银电池极片的正、负极活性材料进行热重分析，结果见图1。

 

银锌电池寿命短的原因

 

从图1可知，随着温度的升高，正极活性材料的质量减少。在升温至120℃的过程中，质量呈线性减少的趋势，至120℃时，质量约减少1．25％。在实验温度范围内，还不会引起正极活性材料中Ago的分解，因此可认为，正极质量的损失主要是水分损失所致。

 

在升温至120℃的过程中，随着温度的升高，负极活性材料质量变化复杂，但在约100℃时，质量较稳定，此时质量减少约为0．18％。这说明现有工艺制作的负极活性材料，水分含量较少，只有0．18％。当温度由110℃升温至120℃的过程中，质量又有所增加，可能是由于所用的保护气N：中含有痕量的O，氧化了锌粉引起的。

 

2．2改进干燥工艺制作极片的考核

 

在现有的干燥工艺基础上，使用真空干燥技术，并考核改进干燥工艺对极片干燥程度的影响。

 

将现有干燥工艺制作的极片放入真空干燥箱中，进一步干燥。正、负极片分别在50℃、90℃下真空（真空度约为一0．09MPa）干燥12h，然后对正、负极活性材料进行热重分析，