碱锰电池
更新时间：2017-06-26 10:40
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碱锰电池，是在碱性锌锰电池的基础上发展起来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，故又称为无汞碱锰电池。这种电池在不改变原碱性电池放电特性的同时，又能充电使用几十次到几百次，比较经济实。碱锰电池是在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。
特性
容量
碱性电池的容量比碳性电池为高，原因是用作阴极的二氧化锰有较高的纯度同密度，内部零件体积较细(例如电极)，也让出空间，有助增加容量，总的来说比碳性电池多3至5倍容量。 但碱性电池的容量会随输出电流增加而变小，例如同一枚电池可以在低输出电流时有3000mAh的容量，但当用在取1A电流的负—载时，容量只会得700mAh，小于原来的1/4。
电压
单一枚碱性电池的电动势(e.m.f)，也即在无负载时的电压一般是1.5V，但随不同的二氧化锰及锌氧化物会使电压在1.5V至1.65V之间变化。当接上负载后，随输出电流的增加电压会下降，在一般负载下电压会降至约在1.1V至1.3V之间。
电流
碱性电池所能输出的电流比碳锌电池大，却比一般蓄电池细。容量较大的碱性电池能够输出较大的电流，原因是电极面积增加，有更多的物质可以同时产生化学反应。过大的电流会使电池在放电的过程加热升温，一般AA电池可以输出700mA电流也不至明显升温，较大型号的C、D电池就可承受更大的升温而不互显升温。
碱锰电池无汞化需要解决的技术问题
碱锰电池无汞化涉及的技术问题主要有以下几个方面：
机械设备和工装模具
我国碱锰电池工业化较迟，无汞化技术的研究由于受装备、零配件和材料等因素的制约，尚处于起步阶段，特别是适用于低、无汞碱锰电池生产的国产机械设备还未成熟，绝大多数厂仍然采用间断式的设备生产，零配件加工、工装模具仍未考虑无汞化的要求。
正负极准备设备目前使用最多的仍是制药机械，包括拌粉、轧片或济条、成粒、过筛和锌膏配制等。
原材料和零配件
为推进碱锰电池无汞化的进程，要扎扎实实地抓好几个基地的建设。无汞碱锰电池专用EMD尚须进一步提高质量，特别是重金属杂质的含量有待再降低，还要在提高电池电位和高电压放电容量上下点功夫。
无汞化的工艺及控制
(1)改善锌膏的导电性能
汞的“湿性”有助于锌粉之间和锌粉与集流体之间的连(粘)接，改善了锌膏的导电性，使电池具有较好的抗振动性能。电池去汞后，导电性明显下降。改善锌膏的导电性能可从使用高粘度稳定性好的锌膏增稠剂、适当提高锌膏中锌粉的比例和在锌膏中添加其它导电材料几方面入手。
(2)控制生产过程的污染
无汞碱锰电池生产必须保持洁净的生产环境和无污染的生产过程。根据国外电池业的经验，生产一般要求在恒温湿条件下进行，适宜的温度为20℃～28℃，湿度为30%～60%(RH)。负极组合件组装不适宜在低温下进行，钢壳涂布导电石墨不宜在高湿条件下进行。整个生产过程要做到无尘，防止带入使锌析氢增加的杂质。间断式的零配件加工方式，手工操作多，配件污染无法控制，质量也无法保证。
(3)控制碳酸化
生产过程中有效控制正负极的碳酸化是无汞碱锰电池重要的工艺措施之一。首先要控制空气中CO2的浓度，锌膏配制在真空条件下进行，电解液、锌膏、正极粉必须密封包装，KOH、无汞锌粉等应尽可能减少暴露于空气中的时间，包装破损时，应杜绝使用等等。封口工序前的设备和输送轨道均应加设防护罩，减少空气交换，防止电池制品碳酸化。还应注意控制电池的在线时间，无汞电池生产在特殊情况下的最长停机时间一般不得超过两小时。国产设备的可靠性相对较差，容易出现故障，要有防止设备故障的应急措施。
(4)注意Cu和超细锌粉对无汞电池的影响
铜在碱锰电池的阴极中基本以化合态存在，在电势的作用下，容易向阳极迁移，电池阳极中的锌由于去汞，加速了超细颗粒向阴极迁移，当隔膜管中有缺陷点时，Cu2+与Zn在缺陷点处发生氧化还原反应，形成的铜的氢氧化物晶枝逐渐穿透隔膜，形成短路。生产过程中必须严格控制Cu的污染，无汞锌粉中的超细颗粒应加以限制，防止因锌微粉迁移形成电池短路。
(5)研究更适合于无汞化要求和电池容量提高的新结构
国产碱锰电池目前仍以日本富士结构占主流，就封口形式而言，由于无汞碱锰电池析气量增大，这种结构的可靠性值得商榷。带辅片的负极组合件更有利于密封，由于尼龙的一致性较好，无汞碱锰电池的密封圈从可靠性考虑选用尼龙比聚丙烯好，遗憾的是尼龙密封圈的成本较高。欧美碱锰电池的结构很值得我国借鉴，除了密封可靠外，电池可利用的空间变大了，更有利于电池容量的提高。
