添加剂对锌银蓄电池性能的影响

第35卷第6期电池Vol.35, No.62005年12月BATTERY BIMONTHLYDec. ,2005添加剂对锌银蓄电池性能的影响杜向辉' ,王民贤2 ,范建国2 ,常照荣3 ,杨忠祥2(1.海军驻洛阳地区航空军事代表室,河南洛阳471009; 2. 新乡太行电源股份有限公司,河南新乡453009;3.河南师范大学化学与环境科学学院,河南新乡453002)摘要:在锌银蓄电池的电解液中加入3~5 g/L的铬酸铅添加剂,明显减少了金属银在隔膜上的沉积,同时减少了对隔膜的氧化作用,进而减缓短路的发生,延长了电池的使用寿命。添加剂的使用,对电池的正常使用没有影响。关键词:锌银蓄电池;隔膜; 添加剂; 电解液中图分类号:TM912.2文献标识码:A文章编号:1001 - 1579(2005)06 - 0448 - 02Effects of additive on the performance of Zn/ 'AgO batteryDU Xiang-hui' , W ANG Min-xian2, FAN Jian-guo2，CHANG Zhao-rong' ，YANG Zhong xiang2(1. Military Representative Office of PLA Nary in Luoyang ，Luoyang, Henan 471009， China;2. Xinxiang Taihang Power Sources Co. , Ltd., Xinrxiang, Henan 453009, China;3. College of Chemistry and Environmental Science , Henan Normal University, Xirxiang , Henan 453002, China)Abstract: When the 3~ 5 g/L PbCrO4 additive was used in the elctrolyte of Zn/AgO battery, the Ag deposited on separator wasdecreased evidently , the oxidation of the separator was also dccreased. It retarded the short-circuit and extended the service life ofthe battery. It had no influence on the normal operation of the battery.Key words: Zn/AgO bttery; separator; additive; ectrolyte锌银蓄电池的缺点是湿寿命短,注人电解液后的有效期一液分 为不加添加剂和加人添加剂(铬酸铅)两种。添加剂依度为般为6~ 12个月。目前的接枝膜也只是作为辅助隔膜使用,对3~5 g/L。电池的寿命提高很有限。研制新的隔膜是锌银蓄电池进一步隔膜:醋酸纤维索膜(保定产) ,经皂化处理。发展的方向,但根据目前的情况,只能对现有的隔膜进行改进,试验电池:正、负极板尺寸均为20 mm x35 mm,正极板为延长其使用寿命。多数研究集中在锌负极及其电解液添加剂烧结极板,未包尼龙布;负极为涂膏式,包有3层经皂化处理的方面(1-3]。使用电解液添加剂的目的主要是减小锌电极在醋酸纤维素膜;装配成一片负极、两片正极的开口方形电池，容KOH中的溶解度和使用过程中的形变,延长电池的使用寿命。量为550 mAh,加入5 ml电解液。本文作者通过在电解液中加入自制的无机添加剂铬酸铅,使溶2结果与讨论.解在电解液中的Ag(OH)2离子与添加剂发生反应,被还原为金属银,不再对隔膜进行氧化,减少对水化纤维素膜的氧化破2.1常温循环寿命试验坏作用,延长隔膜的使用时间。对试验电池进行25 C和40 C的循环寿命试验,采用新威BTS充放电仪(深圳产)。用35 mA电流充电至截止电压1试验2.05 V;用70 mA电流放电至终止电压1.00 V。寿命终止为放在电解液10 molVL KOH中加入80 g/L的氧化锌。电解电容量低于 550 mAh的50%。循环次数见表1。作者简介:中国煤化工杜向辉(1977-),男,河北人,海军驻洛阳地区航空军事代表室在职硕.JH.CNMH G王民贤(1967-),男,河南人,新乡太行电源股份有限公司工程师,研究力同:圩球。电池;范建国(1971-),男,河南人,新乡太行电源股份有限公司高级工程师,研究方向:锌银蓄电池;常照荣(1958- ),男,河南人,河南师范大学化学与环境科学学院教授,研究方向:物理化学;杨忠祥(1970-),男,河南人,新乡太行电源股份有限公司工程师,研究方向:化学电源。第6期杜向辉,等:添加剂对锌银蓄电池性能的影响449表1不同条件 下电池的循环次数个月的容量损失为7.2% ~ 4.6% ;电解液中加舔加剂的电池Table1 Cycle number of the bttries in diferent conditins放、充电容量比为95.6% -93.8% ,充电态搁置1个月的容量电池电解液循环次数/次损失为5.7%-3.5%。这表明在电解液中加入舔加剂后,对电25 C40 C池的大电流放电及自放电没有影响。1不加添加剂25-2010-82.5 隔膜上沉积银含量及电解液中添加剂含的变化加添加剂69-5820-17添加剂的作用是把Ag(OH)z离子在接触隔膜之前氧化成在25 C下,电解液中加入添加剂后,电池的循环寿命大于金属银阻止其与隔膜接触而发生氧化还原作用。在-般的电不加添加剂的电池寿命。在40 C下,电解液中加入添加剂后，池使用过程中,电池 经过循环使用以后,在隔膜上会有金属银电池的寿命是不加添加剂的2倍。沉积,对隔膜上银含量及电解液中铬酸铅含量进行分析,可以2.2实效试验判断添加剂的作用。在实验电他经不同放电循环次数后,对隔2.2.1 1 h倍率电池放电试验膜上的银含量和电解液中的铬酸铅含量进行分析对比，试验结在批量(800只)生产的XYZ25S型锌银蓄电池中随机抽取2果见表 3。只电池,做连续循环寿命试验。用2.5 A电流充电至截止电压表3隔膜上银的沉积量2.05 V;用25 A电流放电至终止电压1.25 v。寿命终止为放Table3 The Ag content deposied on separator电容量低于25 Ah的50%或电池短路。结果表明:在电解液中循环隔膜上银的沉积量/ mg'cm-2电解液中不加添加剂,电池80 d循环90次;加入添加剂后,电池156 d循次数添加剂含量环176次。电解液中加人添加剂后,电池寿命明显延长。第1层第2层第3层第1层第2层第3层/g1.-12.2.2高倍率电池放电试验10 0.532.43为了考察添加剂在电池高倍率(15.5 C)放电下的作用,本) 1.06 0.06 - 0.61 -1.60文作者采用XYC45电池进行试验,整个试验过程时间安排,按30 1.56 0.10 0.03 0.861.05照GJB 1657 - 93(15XYG45碱性蓄电池组规范)进行。12个月40 2.00 0.07 0.03 0.94 0.04 - -0.64后,本文作者1个月进行3次循环试验(一次起动放电，两次50 1.30 0.21 0.05 1.09 0.05 -0.320.2 c放电),寿命终止为放电容量低于40 Ah或电池短路。结60_ 2.68 0.27 0.08 0.97 0.040.10 _果表明:电解液中加人添加剂后,电池的使用寿命达到500 d。表3数据说明:有添加剂的情况下,电池经过60次充放电2.3 不同温度下的充电态搁置试验循环后,银在隔膜.上的沉积明显减少,且在第3层上没有银的沉在40 C、60 C和80 C下,对实验电池进行充电态搁置试积;不加黍加剂时,经30次循环，在第3层隔膜上就有银的沉验,采用新威BTS充放电仪(深圳产)。用35 mA电流充电至截积。这说明添加剂铬酸铅与Ag(OH);离子发生了氧化还原止电压2.05 V;用70 mA电流放电至终止电压1.00v。寿命.反应,阻止了Ag(OH);i离子与隔膜的接触。随着循环的进行，终止为放电容量低于550 mAh的50%。试验结果见表2。电解液中铬酸铅含量逐渐减少,说明铬酸铅和Ag(OH);离子表2在不同温度下添加剂对电池充电态搁时间的影响发生反应,被消耗掉。电解液中加入铬酸铅量的多少也是很重Table2 Efets of aditive on the shelf lives of the btterie in要的因素,含量过少,在电池循环后期,不会产生作用。charge state at various temperatures3结论温度搁置时间/d在电解液中加入添加剂铬酸铅后，隔膜上银的沉积明显减1020~ 1867-49少,增加了隔膜的使用寿命。在电池的正常使用条件下,电解液5010~718-15中加入3~5 g/L铬酸铅延长了电池的使用寿命,且对电池的电03性能无不利影响。通过对电解液中铬酸铅含量的分析,初步判从表2可以看出，电池在80 C时,电解液中有、无添加剂对断其作用机理为氧化还原反应,使Ag(OH)z离子还原成金属电池的影响程度不大,但在60 C以下时,电解液中加人添加剂银,银本身也被氧化,其详细的作用机理需作进一一步研究。后,电池的充电态搁置时间增加明显，说明电池在一般使用条参考文献:件下,在电解液中加人添加剂铬酸铅可以延长电池的使用寿[] HUA Shou nan(华寿南),ZHANC Shu-yong(张树永). YAN xin.命hua(阎新华)，t al.二次锌电极循环容量的研究[]. Bttery Bi2.4添加剂对 电池大电流放电和自放电的影响monthly(电池)2003,33(2):65 -67.添加剂的加人，影响了电解液的电导率,进而影响电池的[2] HU igwe(胡经纬),CAO Ciriq(高翠琴),LAI Lu(赖潞).稀大电流放电性能。添加剂和溶解于电解液中的Ag(OH);离子中国煤化Iattey Bimothly(电池)，发生氧化还原反应,是否会影响电池的自放电性能,需通过试3] ZH:AYHCN M. H Gw).锋电极振加州作用机验来验证。本文作者采用批量生产的XY225型锌银蓄电池进理的探讨[J]. Bttery Brmanthly(电池).192, 22(6): 245 - 248.行试验，电池的大电流放电(25 A)采用1 h率,电解液中不加添加剂的电池放、充电容量比为96.2% ~ 93.0% ,充电态擱置1收稿日期:2005-07-08