锌化学电池

锌基化学物质，例如镍锌化学物质 (Ni-Zn) 和银锌化学物质 (Ag-Zn)，在碱性环境中运行，化合物易于回收且原材料容易获得。锌化学电池具有广泛的应用，从消费电子产品到军事或航空航天系统。

与镍镉化学电池相比，镍锌化学电池价格较低，可用电压高25%，但充放电循环能力较差（600~1000次）。镍锌化学电池的化学反应方程式如下：

镍锌化学电池是少数使用水电解质的电池之一，但可以在高于水分解的电压下工作，这与其热力学性质有关。同时，锌具有较高的理论容量，可达820A·h/kg。此外，锌含量丰富、成本低、无毒等都是锌化学电池的优点，也是目前业界对锌化学电池进行大量研究的原因。然而，遇到的主要问题之一基本上是如何提高锌电极在碱性环境中的循环性能，包括晶体的形成和大面积锌的重新分布。为了克服以上问题，业界推出了一些解决方案。我们特别关注其中电解质不流动的那些化学电池，其主要目的是限制锌在碱性条件下反应形成的锌酸盐的溶解。为实现这一目标，采用了低浓度 (<5M) 氢氧化钾溶液，其中含有添加剂，例如氟化物、磷酸盐、碳酸盐等，它们会与锌形成不溶性化合物。同时在活性电极中加入石灰生成锌酸钙，浓度低于7M时稳定不溶。含氟化物、磷酸盐、碳酸盐等添加剂，与锌形成不溶性化合物。同时在活性电极中加入石灰生成锌酸钙，浓度低于7M时稳定不溶。含氟化物、磷酸盐、碳酸盐等添加剂，与锌形成不溶性化合物。同时在活性电极中加入石灰生成锌酸钙，浓度低于7M时稳定不溶。

为了延迟充电时形成的锌剥离枝晶的增加，通常采用多层微孔隔膜甚至离子交换膜。尽管不同的解决方案提高了化学电池的寿命（约 200 次循环），但由此产生的问题包括内阻增加、功率和能量密度降低以及成本增加，尤其是对于多层微结构。孔分离器或离子交换方式的引入破坏了镍-锌系统。

2000年代初，美国Evercel公司建成镍锌化学电池的大规模工业化生产能力，最初在美国，但很快转移到中国。该技术基于低浓度碱液，使用锌酸钙活化剂（美国专利号5,863,676）和多层隔膜，但其循环寿命几乎不超过300次循环。其他拥有镍锌技术的美国公司是 Evionyx，通过其子公司 Xellerion，推出了包含离子交换膜的化学电池（美国专利 7,119,126）；PowerGenix正在开发用于便携式电子设备的Sub C型镍锌化学电池，包括氟化物、硼酸盐、磷酸盐等。

镍锌化学电池具有能量型储能和功率型储能的特点。按照目前的发展水平，它们的性能已经优于镍镉化学电池和镍氢化学电池，能够承受高倍率充放电。镍锌化学物质的额定电压为 1.65V，循环寿命与镍镉化学物质相当，但镍锌化学物质的自放电率和记忆效应较低。镍锌化学物质耐用、稳定，并且在运行期间几乎不需要维护（防水）。与金镉、镍氢等碱性化学电池相比，镍锌化学电池制造成本低，不含重金属，废旧电池易于回收利用。然而，

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本文由日本NEC锂电池中国营销中心于2023-04-19 21:54:47 整理发布。
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