經(jīng)過了200多年的更迭，銀鋅蓄電池至今仍然出現(xiàn)在我們的手表、計算器等低耗電設備中。既然銀鋅蓄電池有那么久遠的歷史，為什么至今才被當作鋰電池最有希望的接班人推出？其實自問世以來，民用的銀鋅電池就只能提供較低的電壓和電流，電池容量也相當小。普通的鋅銀電池的正極是氧化汞加石墨，或者是氧化銀加石墨，負極材料是金屬鋅，電解質(zhì)是強堿氫氧化鉀。普通銀鋅電池性能穩(wěn)定，不可充電，占據(jù)了紐扣電池市場的半壁江山。在上世紀七十年代，人們才開發(fā)出了銀鋅蓄電池。銀鋅蓄電池正極采用Ag2O2+2H2O+4e→2Ag+4OH-，負極采用2Zn+4OH-→2Zn（OH）2+4e，可以擁有極高的電容量和穩(wěn)定的電池性能。大容量銀鋅蓄電池價格驚人，在當今的航天飛機、導彈、魚雷等尖端領(lǐng)域才能找到大容量銀鋅蓄電池的身影。

 

鋅銀電池具有比功率大、比能量高、放電電壓平穩(wěn)、技術(shù)成熟、可靠性高和安全性好的優(yōu)點J。從目前生產(chǎn)和使用的情況來看，長期干態(tài)貯存帶來的主要影響是降低了電池的電性能，包括工作電壓偏低及放電容量減小。

 

通過分析有關(guān)鋅銀電池干態(tài)貯存壽命的報道，總結(jié)出影響鋅銀電池干態(tài)貯存壽命的因素主要有：化成后極片的清洗、極片的烘干、電池組干態(tài)貯存環(huán)境溫度、極片容量設計的裕度、電池組干態(tài)貯存環(huán)境濕度及正極片中銀網(wǎng)骨架的腐蝕等。

 

相關(guān)研究報道的結(jié)果均顯示：正極中的氧化銀（AgO）緩慢分解是電池性能下降的主要原因，影響AgO分解速率的主要因素是貯存的環(huán)境溫度。

 

本文作者通過實驗，分析、介紹極片清洗、化成干燥、干態(tài)貯存環(huán)境溫度和設計容量裕度等因素對鋅銀電池干態(tài)貯存性能的影響，總結(jié)研制具備長期干態(tài)貯存壽命鋅銀電池需考慮的因素。

 

1極片清洗

鋅銀電池使用的化成液為KOH溶液。如果極片中殘留有KOH，負極中的活性鋅粉在長期擱置過程中，可能與KOH發(fā)生反應，最終降低極片的容量，影響電池組的干態(tài)貯存壽命和使用可靠性。極片在化成結(jié)束后，需進行徹底的清洗，才有利于提高鋅銀電池的干態(tài)貯存性能。

 

為了考核現(xiàn)有清洗工藝能否滿足鋅銀電池組的干態(tài)貯存要求，稱取自制的25Ah鋅銀電池電極中的正、負極活性材料各5g，正極材料為銀的氧化物，主要成分為過氧化銀（Ago）和氧化銀（Ag20），負極材料主要為zn粉。正負極材料粉碎后，分別浸泡在50IIll去離子水中，攪拌后，靜置2h，在室溫下用$470型pH計（瑞士產(chǎn)）測量溶液的pH值。

 

測試結(jié)果表明：浸泡正、負極活性材料的溶液，pH值分別為7．45、7．83，實驗用去離子水的pH值為7．19。浸泡兩種活性材料的溶液，pH值均接近于7，達到了工藝指標pH值在7．0—8．0的要求，但仍高于所用去離子水本身的pH值。

 

2化成干燥

極片干燥得不夠充分，會降低其吸收電解液的能力，同時，會在長期擱置過程中，引起電極材料的緩慢腐蝕，最終導致電池失效J，嚴重影響鋅銀電池的干態(tài)貯存性能和使用可靠性。

 

目前，鋅銀電池正極片的干燥工藝是：將清洗好的正極片置于恒溫箱中，于50℃鼓風干燥，干燥約10h后，取2片正極片進行稱重，隨后每隔1h對這2片正極片進行稱重，直至前后兩次稱得的質(zhì)量不再變化為止。

 

負極片干燥工藝是：將箱式電阻爐調(diào)至約220℃，用烘片夾夾住負極片，放入爐膛內(nèi)，每隔幾分鐘交換夾子的位置，同時，觀察負極片的干燥情況。當打開爐門檢查到水蒸氣量較少時，加快更換夾子位置的頻率，直至完全干燥，干燥總時間不超過2h。

 

2．1現(xiàn)有千燥工藝制作極片的考核

 

為了考核現(xiàn)有干燥工藝對極片的干燥程度，用TGA／DSC3+型熱重分析儀（瑞士產(chǎn)）對鋅銀電池的正、負極活性材料進行熱重分析，研究材料質(zhì)量隨溫度升高的變化情況。測試條件：溫度范圍為室溫～120℃；升溫速度為5℃／min；負極活性材料測試時，使用N：作為保護氣氛。

 

為了分析得更清晰，僅對50—120℃的數(shù)據(jù)進行分析。取生產(chǎn)線上新制作的25Ah鋅銀電池極片的正、負極活性材料進行熱重分析，結(jié)果見圖1。

 

銀鋅電池壽命短的原因

 

從圖1可知，隨著溫度的升高，正極活性材料的質(zhì)量減少。在升溫至120℃的過程中，質(zhì)量呈線性減少的趨勢，至120℃時，質(zhì)量約減少1．25％。在實驗溫度范圍內(nèi)，還不會引起正極活性材料中Ago的分解，因此可認為，正極質(zhì)量的損失主要是水分損失所致。

 

在升溫至120℃的過程中，隨著溫度的升高，負極活性材料質(zhì)量變化復雜，但在約100℃時，質(zhì)量較穩(wěn)定，此時質(zhì)量減少約為0．18％。這說明現(xiàn)有工藝制作的負極活性材料，水分含量較少，只有0．18％。當溫度由110℃升溫至120℃的過程中，質(zhì)量又有所增加，可能是由于所用的保護氣N：中含有痕量的O，氧化了鋅粉引起的。

 

2．2改進干燥工藝制作極片的考核

 

在現(xiàn)有的干燥工藝基礎(chǔ)上，使用真空干燥技術(shù)，并考核改進干燥工藝對極片干燥程度的影響。

 

將現(xiàn)有干燥工藝制作的極片放入真空干燥箱中，進一步干燥。正、負極片分別在50℃、90℃下真空（真空度約為一0．09MPa）干燥12h，然后對正、負極活性材料進行熱重分析，