不同碱浓度对电池性能影响的差异

碱锰电池阴极碱浓度对工艺及电性能的影响厉斌郑昔宝，马历春马黎明（浙江三特电池有限公司，浙江东阳322104）性能的影响。结果表明阴极碱浓度不同时，对电池在不同负载下放电性能的影响不同，且随负载电阻加大时，不同的碱浓度对电池放电性能的影响程度间的差异降低，阴极的最佳用碱浓度为40%.刖言为了碱性锌锰电池正极成型及为正极反应时提供导电物质和反应所需的物质，在正极粉料中加入一定数量的水或KOH溶液，其中水或KOH溶液中的水参与Mr2放电过程，特别是Mn2的一次放电过程，KOH为电池放电时提供导电离子。另外，无论是水或是KOH溶液还起着对正极粉料的粘合作用。

选择适当的碱浓度及其用量对正极生产效率及电池的放电性能具有重要的现实意义。本文在设定的正极含水率的条件下，通过改变碱的浓度来讨论其对正极生产及电池性能的影响。

种浓度不同的碱进行拌粉、轧片、造粒，在相同操作条件下观察轧片、造粒情况。

b将上述粉料放一段时间，然后制环，在完全相同工艺下装成IR6电池（负极完全相同），测其开路电压、短路电流，并比较不同负荷下放电性能（1.8脉冲，3.犯，10，4犯）表1实验用碱浓度及其加入量2结果与讨论21碱浓度对制粉工艺的影响在不同碱浓度制粉试验中，浓度为0%、10%、20%的三种碱液拌粉后均表现为粉干，缺乏粘结力，轧片时轧不实，形成的片小、薄、没有硬度，用手轻捏即可使片还原为粉，且最后得粒率也厉斌（1974―），男，浙江东阳人浙江三特电池有限公司研究所所长，助理工程师，从事无汞碱锰电池研究；郑昔宝（1973―），男，浙江磐安人浙江三特电池有限公司技术员，助理工程师，从事无汞碱锰电池研究；马历春（1940-），男，浙江东阳人浙江三特电池有限公司总工程师，高级工程师，从事无汞碱锰电池研究；1马黎明男，A浙江东阳（人浙江三特e电t池有限公司1总经理经济师：从事电池研究及企业官理）://www.cnki.net31卷较低，制的粉中细粉多，没有硬度。25%碱液浓度试样是一个转折点，轧片时，形成的片较好，大小、厚度适当且有一定的硬度破碎、振筛后，粉料得粒率也得到较大提高达到531%.浓度为30%、40%的试样情况持续好转轧片硬度得粒率均进一步得到提高，50%试样表现为湿拌后粉偏湿，结果造成轧片虽然形成了片，但是由于碱量高片子硬度上不去，造成最后粒子硬度差。

列出不同碱浓度时的正极生产得粒率表2碱浓度对造粒得粒率的影响KOH质量浓度/%粒率/%从上面实验来看，虽然控制相同的含水率（3.8%）但从实际实验效果来看，似乎起粘结作用的是KOH水溶液这一个整体，而不只是其中的水，并且添加的量有一个最佳范围，超出这个范围会造成粉料粒硬度差、颗粒率分布不好、细粒多，在制环中出现质量上不去，且环强度差、易开裂等现象；碱浓度过高会造成粉过湿，制环时粘模、脱模困难。

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22组装成电池三参数的测定在保证环质量相同，负极活性物质相同，用量相同且生产工艺完全一致下制成LR6电池，测其三参数，结果见表3（先放置2~3天，使体系达到平衡）KOH质量浓度/%开路电压/V短路电流/A10负荷电压/V随着碱液浓度的提高，电池的三参数性能总体逐步提高，值得注意的现象是碱浓度25%试样仍是一个临界点，在此开路电压、短路电流、负荷电压都有了一个飞跃；在碱浓度0%~20%时电池开路电压低于正常水平约40mV，而且短路电流也远低于正常水平，只有4A~5A，这是由于电池总体碱浓度低造成的电池中溶液的「浓度会影响电极的电极电位和导电性。

MnCfc电极在碱液中的平衡电位，不仅与溶液中OH离子活度有关，还与Mn2表面层中2―离子活度有关，Mn2表面层中h活度越高，或H+活度越低，越正111.碱液浓度达到一定程度后，再提高浓度对电池三参数性能已无明显影响，从40%到50%，开路电压。负荷电压。短路电流都几乎没有变化。

23不同放电制度下放电性能比较表4中不同放电制度下的放电性能可知：不同的碱浓度对电池在不同放电制度下的放电性能的影响是不同的，最佳的碱浓度为40%.在重负荷放电时，特别是电池在18A15s/min脉冲放电时，低碱浓度，特别是碱浓度为20%时，放电性能差，放出容量少，高压段放分差；碱浓度高，特别是碱浓度为40%时，电池的放电性能优良，放出容量多，高压段放分时间长，这可能是由于KOH溶液的导电能力与导电离子的数量及碱浓度对Mn2放电的二次过程的影响不同所致。在轻负荷放电时，不同的碱浓度对电池的放电性能的影响程度较小，这可能是由于在低碱浓度时，因放电反应速度随负载电阻的加大而变慢，一方面使电池内非正极粒料中的碱（如隔膜中的）有足够的时间向正极粒料中扩散，另一方面，MnO2的一次放电过程消耗水生成OH―使正极区域中的离子导电能力升高，正极区域内阻降低，而在高碱浓度时，虽Mrf）2反应消耗水使OH浓度升高，但也有足够的时间使非正极粒料中的水向粒料内部迁移，同时使OH向粒料外部迁移，保持了正极区导电率和恒定的碱浓度，由此缩小碱浓度不同时电池性能间的差异。也应注意到，碱浓度过高时（如50%的碱浓度）电池的放电性能较最佳含量的碱浓度（40%）时差，这可能是由于过高的碱浓度时，为保持正极恒定的含水量，碱液用量增加，降低了正极活性材料的用量（实验中正极环质量相同）之故。当碱液浓度为20%时，电池性能最差，原因有待进一步研究。

碱浓度对LR6电池放电性能的影响Table.KOH质量浓度/%1.25V以上的脉冲数到达0.9V脉冲数脉冲放出容量/Ah到达0连放放出容量/Ah到达0连放放出容量/Ah到达0连放放出容量/Ah3结论a正极用碱浓度不同对正极生产及电池性能的影响不同，正极最佳用碱浓度为40%.b轻负荷放电时，不同碱浓度对电池性能影响的差异程度降低，但重负荷时，不同碱浓度对电池性能影响的差异升高。