锌银电池性能下降的主要因素有哪些?
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。
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。
3干态贮存环境温度
锌银电池正、负极活性材料的含量及活性的降低,都可以导致电池容量的减小。锌银电池正极活性材料Ago在热力学上不稳定,长期干态搁置期间会发生式(1)所示的分解衰变,降低电池的容量。4AgO一2Ag20+02t(1)
对于锌银电池负极活性材料金属zn来说,长时间的搁置容易被正极分解产生的氧气氧化;氧气的消耗进一步增加了正极AsO的分解速率。
3干态贮存环境温度
锌银电池正、负极活性材料的含量及活性的降低,都可以导致电池容量的减小。锌银电池正极活性材料Ago在热力学上不稳定,长期干态搁置期间会发生式(1)所示的分解衰变,降低电池的容量。4AgO一2Ag20+02t(1)
对于锌银电池负极活性材料金属zn来说,长时间的搁置容易被正极分解产生的氧气氧化;氧气的消耗进一步增加了正极AsO的分解速率。