锌锰电池原理是怎样的?
锌锰电池的工作原理:
酸性
酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极,并经汞齐化处理,使表面性质更为均匀,以减少锌的腐蚀,提高电池的储藏性能,正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物。正极材料中间插入一根炭棒,作为引出电流的导体。在正极和负极之间有一层增强的隔离纸,该纸浸透了含有氯化铵和氯化锌的电解质溶液,金属锌的上部被密封。这种电池是19世纪60年代法国的勒克兰谢(Leclanche)发明的,故又称为勒克兰谢电池或炭锌干电池,可表示为:
(-)Zn|NH4Cl(20%)ZnCl2|MnO2,C(+)
尽管这种电池的历史悠久,但对它的电化学过程尚未完全了解,通常认为放电时,电池中的反应如下:正极为阴极,锰由四价还原为三价
2MnO2+2
+2eˉ→2MnO(OH)
负极为阳极,锌氧化为二价锌离子:
Zn+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+2
+2eˉ
总的电池反应为:
2MnO2+Zn+2NH4Cl→2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2
实践经验表明,该电池的电流—电压特性和二氧化锰的来源有关,也直接地依赖于锰的氧化价态、晶粒的大小及水化程度等。目前已全部以ZnCl2电解液代替NH4Cl,充分说明Zn与Cl配合[ZnCl4],而不必有NH4存在,放电前pH=5,放电后pH上升到pH=7为中性。
该电池的特点:(1)开路电压为1.55V~1.70V;(2)原材料丰富,价格低廉;(3)型号多样1号~5号;(4)携带方便,适用于间歇式放电场合。缺点是:在使用过程中电压不断下降,不能提供稳定电压,且放电功率低,比能量小,低温性能差,在-20℃即不能工作。在高寒地区只可使用碱性锌锰干电池。
碱性
碱性锌锰电池简称碱锰电池,它是在1882年研制成功,1912年就已开发,到了1949年才投产问世。人们发现,当用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时,无论是电解质还是结构上都有较大变化,电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。它的电池表达式为:
(-)Zn︱KOH,K2[Zn(OH)4]︱MnO2,C(+)
它的电极反应如下:
正极为阴极反应:
MnO2+H2O+eˉ→MnO(OH)+OHˉ
MnO(OH)在碱性溶液中有一定的溶解度
MnO(OH)+H2O+OHˉ→Mn(OH)4
Mn(OH)4+2eˉ→Mn(OH)42-
负极为阳极反应:
Zn+2OHˉ→Zn(OH)2+2eˉ
Zn(OH)2+2OHˉ→Zn(OH)4
总的电池反应为:
Zn+MnO2+2H2O+4OHˉ→Mn(OH)42ˉ+Zn(OH)4
由于正极为阴极反应不全是固相反应,负极为阳极反应是可溶性的Zn(OH)4ˉ,故内阻小,放电后电压恢复能力强。碱性锌锰电池采用了高纯度、高活性的正、负极材料,以及离子导电性强的碱作为电解质,使电化学反应面积成倍增长。它的特点:(1)开路电压为1.5V;(2)工作温度范围宽在-20℃~60℃之间,适于高寒地区使用;(3)大电流连续放电其容量是酸性锌锰电池的5倍左右;(4)它的低温放电性能也很好。
延伸阅读
锌锰电池是碱性电池还是碳性电池?
锌锰电池是碱性电池。
碳性电池和碱性电池都是干电池,只是按照质材的不同而分的两种类别。
碳性电池是目前最普遍的干电池,它有价格低廉和使用安全可靠的特点,由于碳性电池含有重金属镉,因此必须回收,以免对地球环境造成破坏。
碱性电池适用于需放电量大及长时间使用的仪器,碱性电池内阻较低,因此产生的电流较一般锌锰电池大,而环保型碱性电池含汞量只有0.025%,无须回收。
碳性电池和碱性电池的标称电压都是1.5V,但同样体积的碱性电池容量更大,更能适应大电流放电。
碱性电池是碳性电池电量的4-5倍,价格是碳性电池的1.5-2倍。
锌锰电池与锂电池的区别?
1、锌锰电池:锌锰电池是以二氧化锰为正极,锌为负极,氯化铵水溶液为主电解液的原电池。俗称干电池。由于能重负载,大电流放电,电容量大,低温性能和防漏性能好,性能价格比高(价为干电池2-3倍,大电流工作电能是6-8倍)等优点而广泛用于民用和工业。
2、锂电池:锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。
锌锰电池的电极方程式?
锌锰电池是以二氧化锰为正极,锌为负极,氯化铵水溶液为主电解液,正极反应MnO2+2H2O+2e-=Mn(OH)42-,负极Zn+4OH–2e-=Zn(OH)42-,总反应Zn+MnO2+2H2O+4OH-=Mn(OH)42-+Zn(OH)42-
该原电池中Zn元素化合价由0价变为+2价,则Zn作负极、二氧化锰作正极,负极上失电子发生氧化反应、正极上得电子发生还原反应,负极反应式为Zn+20H-2eZn (OH) 2,正极反应式为Mno2+e H20-MnOOH+OH,
锌锰干电池和碱性电池有什么区别?
锌锰干电池和碱性电池电解液不同。
锌锰干电池以氯化氨(酸性)为电解质,会腐蚀电池的锌筒且反应有氢气生成,所以容易造成电池膨胀及漏液现象.
碱性锌锰电池的电解质溶液是碱性的,不会腐蚀电池的锌筒且不产生气体,因此不会有漏液现象,而且提供的电流更加稳定和持久.
锌锰电池和碳性电池哪个好?
一样好
碳性电池也叫锌锰电池,以二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物构成正极,以锌筒作为负极; 碱性电池也叫碱性锌锰电池,以二氧化锰为正极,锌为负极,氢氧化钾为电解液。
需要看使用在什么场合,小电流、长时间使用碳性电池;大电流、短时间使用碱性电池;不属于前两者的情况,用锌锰电池。
普通锌锰电池电极方程式?
负极:Zn-2e-==Zn2+
正极2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O
总反应式:Zn+MnO2+2NH4+==Mn2O3+2NH3+Zn2-+H2O
PS,普通干电池的电解质为NH4Cl,和碱性干电池区别很大。
酸性锌锰干电池,构造:正极:石墨碳棒;负极:锌皮;电解质溶液:糊状氯化铵。
正:2mno2+2e- +2nh4+=mn2o3+h2o+2nh3
负:zn-2e-=zn2+
总:2mno2+zn+2nh4+=mn2o3+zn2+ +2nh3
碱性锌锰干电池,碱性锌锰干电池与酸性锌锰干电池的区别在于:以氢氧化钾代替氯化铵做电解
正:2mno2+2e- +h2o=mn2o3+2oh-
负:zn-2e- +4oh-=[zn(oh)4]2-
总:2mno2+zn+2oh- +h2o=mn2o3+[zn(oh)4]2
锌锰电池和碳性电池哪个耐用?
锌锰电池比较耐用哦。
碳性电池也叫锌锰电池,以二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物构成正极,以锌筒作为负极; 碱性电池也叫碱性锌锰电池,以二氧化锰为正极,锌为负极,氢氧化钾为电解液。
碱性电池是碳性电池电量的4-5倍,价格是碳性的1.5-2倍。碳性电池适合用在低电流的电器上,如石英钟、遥控器、收音机等;碱性电池适用在高电流的电器上,如BP机、CD、掌上电脑等。碳性电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池。因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物,所以也叫做干电池,这是相对于具有可流动电解质的电池说的。
碳性电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域。碳性电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池,它以二氧化锰为正极,以锌筒为负极,把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼,锌失去电子被氧化,锰得到电子被还原。碱性电池的结构与酸性电池完全相反,电池中心是负极,锌呈粉状,正极区在外层,是MnO2和KOH混合物,外壳是钢筒。
碱性锌锰电池克服了酸性电池存放时间和电压不稳定的缺点,但仍为一次性电池。两者电压相同,都是1.5V,但同样体积的碱性电池容量更大,更能适应大电流放电。