PDF《开路电压及其影响因素》

2 开路电压的本质 开路电压是指电池无电流通过时正负极之间的电 位差 ,在实际的电池体系中 ,电池两极建立的电位多为 稳定电位 ,所以 ,开路电压实际上是两极的稳定电位之 差.开路电压是一个实测值 ,通常总是小于电池的电 动势的值.一般地 ,电池体系的可逆程度越高 ,开路电 压的值就越接近于电动势的值 ,只有当电池体系处于 热力字可逆状态时 ,二者的值才相等.

3 锌锰电池开路电压的影响因素 构成电池的开路电压是电池正负两极之间的稳定 电位之差 ,凡影响到两极稳定电位的因素均影响到开 路电压.电位的建立是两相间的界面行为 ,凡影响两 相间界面状态的因素也会影响电极的电位 ,一般地说 , 影响电位的因素主要有 :电极体系的本性 ,电极材料的 本质、 电液组成、 温度、 电极的界面状态等.

311 MnO2 正极电位的影响因素 MnO2 正极的影响因素主要有 : MnO2 的种类、 来源、 晶型、 纯度、 二氧化锰中的氧含量、 电极制造工艺、 正极导电材料(碳素类) 的种类及其加入量、 电液的组 成与浓度、 pH 值、 正极添加剂、 环境温度等.一般 MnO2 正极电位在 017~110V 之间. MnOx 电位与 x 值的关系(即与氧含量的关系) , x 值越小 ,MnO2 电位愈负.同一晶型在不同介质中电 位不同 ,介质酸度越高 ,电位越正 ;

反之 ,电位就越负 ;

实际中性电池生产中 ,正极或电液内加入 ZnO 或MgO 的主要作用是降低溶液的酸度 ,使pH 值升高 ,达到降 低正负极电位 ,使电池的开路电压不超标的目的.同 一介质中 ,不同的晶型结构其电位也不相同 ,高活性晶 型如γ 2MnO2 给出更正的电位 ,低活性晶型的电位较 前者就负一些.对于天然锰粉 , 其产地不同 , 构成 MnO2 的本质不同 ,纯度不同 ,所给出的开路电位是不 同的.应当指出 ,人们常说的高压锰、 中压锰、 低压锰 是用该锰粉在不同的放电阶段(高、 中、 低压段) 所持续 的时间来划分的 ,这种划分方法主要反映锰粉的活性 与放电动力学特性 ,而不是指该锰粉电位的高低 ,电位 高的并不一定是高压锰 ,电位低的并不一定是低压锰. 人们常遇到同一厂家不同批次或不同厂家同种性质的 锰粉如电解锰 ,其电位也不尽相同 ,有的开路电位低 , 但活性高 ,放分长 ,有的则电位高但活性低 ,高压段放 分短 ,这是上述现象的进一步体现.MnO2 的放电行 为与其放电活性(其实是表观活性) 有关 ,就MnO2 本 身而言 ,主要与结晶形态、 表面缺陷、 孔隙度、 分散度、 变价锰氧化物的含量、 水含量(特别是结合水的含量) 、 形成条件等因素有关. MnO2 正极是一个复杂的电极体系.对于各类锌 锰电池的正极 ,除固体 NH4Cl 外 ,其干基材料主要由 MnO2 和碳素材料组成 ,在电解质的作用下 ,都存在着 氧化与还原的热力学趋势 , 碳素材料 不仅影响着MnO2 的表面状态 ,而且与 MnO2 共同构成了正极的 多阴极体系 ,这个体系的电位主要由 MnO2 的电位来 决定 ,但碳素材料的种类及其分散度要影响到正极的 开路电位 ,一般地 ,正极中加入乙炔黑要比纯加石墨的 电位正一些 ,这可能是因为乙炔黑比石墨粉具有更大 的比表面 ,吸液量大 ,当乙炔黑对 MnO2 粉包覆时 ,其 自身吸收更多的电液使 MnO2 表面被润湿的程度更高 之故.在碱锰电池中加入适量乙炔黑 ,可提高正极开 路电位约 10mV 左右 (不同产地的锰粉提高幅度不 同) ,但乙炔黑的加入量不可过多 ,以免引起正极吸液 膨胀 ,导致贮存时开路电压下降过快.碳素材料在正 极中所占的比例也会影响到正极的开路电位.另外 , 乙炔黑或糊式电池用的导电碳黑 ,若有机物裂解不完 全 ,吸附或残留于其结构内 ,会导致正极电位的较大波 动 ,正极中加入乙炔黑比加入导电碳黑的电位也要正