[發明專利]一種抑制鋅電極在堿性電解液中析氫的方法

無效

• 申請號: 201010280746.4
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101964429A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 張正富;吳楨芬;趙逸群
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01M10/26
• 分類號: H01M10/26
• 代理公司: 昆明正原專利代理有限責任公司 53100
• 代理人: 金耀生

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，具體地說是一種應用于以鋅電極為負極的一次或二次電池中的抑制鋅電極在堿性電解液中析氫的方法。?

背景技術

鋅電極具有比能量高、資源豐富、價格低廉、毒性小、無環境污染、平衡電位低、可逆性好等優異性能，被廣泛用作電池的陽極材料。但由于鋅電極循環壽命短，以鋅為陽極的堿性二次電池一直沒有大量出現。其中鋅電極易析氫腐蝕是鋅電極循環壽命短的主要原因之一。?

鋅的化學性質活潑，鋅電極在堿性溶液中熱力學是不穩定的，會發生自溶解，放出氫氣，造成鋅電極腐蝕，其共軛反應為：?

Zn+4OH^-→Zn(OH)₄^2-+2e?????????(1)?

2H₂O+2e→H₂+2OH^-??????????????(2)?

合并后成為：?

Zn+2OH^-+2H₂O→Zn(OH)₄^2-+H₂????(3)?

方程(3)就是鋅電極析氫腐蝕的總反應方程。?

鋅電池中常采用的多孔鋅電極，真實表面積很大，電池因析氫腐蝕造成的自放電非常顯著。鋅的析氫腐蝕一方面消耗了活性物質鋅，減少了鋅電極容量；另一方面氣體的產生增加了電池內壓，導致電池氣脹、腐蝕、漏液、變形甚至破裂，對密封電池非常不利。?

稱取KOH?40g溶于蒸餾水，配成電解液100ml。?

將電解液在恒溫水浴鍋中放置4小時以上，使溫度與水浴鍋中水的溫度一致。稱取鋅粒5g，放置在專用的析氫測量裝置中，將100ml電解液加入該析氫裝置后，迅速放入恒溫水浴鍋中，每隔一段時間記錄一次析氫的體積。作附圖1所示的析氫時間體積圖，通過線性擬合，方程為Y＝0.81045x+2.17326。斜率即為鋅粒在該電解液的析氫速度，即0.81045ml/h。表1為實驗記錄數據。?

表1無添加劑的析氫數據?

?時間(min)???析氫體積(ml)???0???0???360???9???840???14???1440???22???1800???27???2220???31?

目前在含有鋅電極的電池中，通過利用汞將鋅粒汞齊化而減緩鋅腐蝕；鋅粒中通常添加或混合有銦、鉈、鎵、鉍、鎘、錫、鉛一種或多種元素，以得到低的腐蝕率和析氣率。但是這些元素對環境危害很大(此外汞還是劇毒物質)，目前很多國家(尤其是歐美國家)對產品中汞含量有著嚴格的控制。?

隨著人們環保意識的增強，無汞電池成為了研發的主流。本發明是在電解液中添加某些特定的無汞添加劑，對電極的析氫腐蝕起到一定的抑制作用。?

發明內容

本發明的目的是針對鋅電極在堿性電解液中析氫腐蝕速度過快的狀況，提供一種抑制鋅電極在堿性電解液中析氫的方法，?