炭黑在干电池中的应用

㈡干电池的构造及应用炭黑的部位

锌-二氧化锰电池是以锌为负极，二氧化锰为正极，并与适宜的隔膜及电解液组成的一种原电池，目前应用广泛的简式锌锰电池可分为四类。

       第一类是传统的勒克朗谢型电池。其正极活性物质是天然二氧化锰(MnO₂含量70%~75%)，电池隔膜是淀粉浆糊隔离层，电解液是以NH₄CI为主体的NH₄CI、ZnCl₂的水溶液，负极是锌简。这种类型的电池称“糊式锌锰电池”，因为电解液是不流动的，故又称干电池。它的性能较差，R20型电池的比能量仅0.08W· h/cm3。

第二类电池称为“高性能电池”。这种电池从1960年开始生产，它与第一类电池无甚区别、 主要是正极活性物质采用了电解二氧化临(MnO₂含量91%~ 93%)，放电时间是第一类电池1.5-2.0倍。R20型电池的比能量达0.12W·h/cm3。

第三类电池是1970年开始生产的“超高性能电池”，也称“高氯化锌型纸板电池"。以电解MnO₂为正极活性物质，电池隔膜用浆层纸衬隔离层，电解液改为ZnCl₂为主体加少量NH₄CI的水溶液，从而改变了电池的成流机理。该类电池在放电性能和防漏性能方面有很大的改进和提高，放电时间比“高性能电池”大约又提高了1倍，而且可以大电流放电，R20型电池的比能量达0.15W·h/cm3。

第四类电池是碱性锌锰电池，自1965年开始生产至今。正极是电解MnO₂粉，负极是汞齐化锌粉，电解液是KOH水溶液。电池反应机理和电池结构与上述三类电池全然不同。其性能优于前三类电池，放电时间大约是同类糊式电池的5~7倍，其R20电池的比能量达0.21W·h/cm3,且可制成可充电式电池。

二氧化锰正极在干电池中通称电芯或碳包，它是由二氧化锰、乙炔炭黑、固体氯化铵和电解液混合而成。二氧化锰是正负极中参与电化学反应的成分。但它的导电性差，故加入石墨和乙炔炭黑等导电组分。导电组分并不参加成流反应。石墨和乙炔炭黑皆有导电性,而乙炔炭黑还有颗粒细，非常疏松，表观密度小的特点，其比表面积和吸湿能力大。加入石墨和乙炔炭黑能使电芯中二氧化锰颗粒之间有良好的电子通道，在孔隙中电解液的扩散也比较畅通，从而大大提高二氧化锰的利用率。一般电芯粉料中二氧化锰含量在80%~89%之间，乙炔炭黑含量一般为10%以上，此外，还加上一定量的一般为干粉量的15%~ 19%的固体氯化铵以补充成流反应消耗的氯化铵，保持电解液组成恒定。并加入少量氯化锌，以稳定电芯中的水分，并对电芯的pH值起缓冲作用。最后加水使电芯水分为17%~ 18%。水是电芯粉料的黏合剂，并保证电芯微孔有良好的导电能力。

但在碱性锌锰电池中，正极的粉料是压成圆环状紧贴于简体内璧，通常用片状石墨为导电材料以缩小体积，增大二氧化锰用量，提高电池容量。