锌银电池大电流放电平稳性的分析

锌银电池大电流放电平稳性的分析

岳珊孔瑷琳

(中国人民解放军第63723部队山西省忻州市036304)

摘要：在对蓄电池的制作过程中，锌银电池在其中起到了必不可少的作用。为了可以对锌银电池大电流放电电压的平稳性进行不断的完善，本文结合相应的试验过程，对浅充电制度以及薄电极成形技术进行了分析，在此基础上得出浅充电制度可以进一步提升大电流放电电压的平稳定，但是会对电池容量造成严重的消耗，而薄电极成形技术不但可以有效提升电流放电电压的平稳性，同时也不会对电池容量造成浪费现象，需要加强相应的探究工作。

关键词：锌银电池；大电流放电；平稳性；分析

锌银电池因为在使用的过程中具有较强的大电流放电能力，所以在各个行业的配套电源中实现了非常广泛的推广和使用。在我国科学技术不断发展的背景下，各个行业对于锌银电池的使用性能提出了更高的要求，需要锌银电池在目前的比能量上进行不断的提升，同时还应该进一步提升大电流放电的平稳性。这就需要进一步加强对锌银电池的研究工作，对相关的电极充电制度进行不断的完善。

1、贮备式电池的应用分析

在锌银贮备式电池的结构组成中，主要涉及到了气体发生器、贮液器、外壳以及电池堆等几个方面。其中电池堆就是把多个连接在一起的单体电池与电解液系统之间进行有效的连接，最终形成一个合理的部件。一般情况下，单体电池都是处于干荷电的形式而存在的，当单体电池的正负两级出现化学反应时，就是实现化学能与电能之间的有效转换，从而实现最终的供电操作。另外，在进行使用的过程中，将贮液器当中的电解液注入到电池堆当中，电池组就可以完成相应的供电操作[1]。贮备式电池在进行工作的过程中，通过直流外电源将气体发生器进行点燃，在形成一定的高压气体之后，就可以将贮液器当中存在的电解液注入到电池堆当中，这样电池在较快的时间之内同样能完成电能的传输工作。

2、试验分析

2.1通用电极放电实验

在具体的实验过程中，利用锌银电池经常使用的方法进行电极的生产，从而开展相应的大电流放电性能实验。其中，锌银电池的正极在制备的过程中主要利用的是银粉，负极在制备过程中利用的是氧化锌粉与氧化汞。将电池分别放置在两个温度不同的环境中，温度分别在15°C与60°C，在这两个环境当中进行80A与230A的电流放电操作，试验结果如下表所示。

2.2浅充电制度实验

一般情况下，在进行浅充电实验的过程中，锌银电池自身必须具备较强的质量比能量，同时对于体积比能量也有着很高的要求。因此，电极一般都是对深充电制度进行利用，充电容量为正极理论容量的125%，为负极理论容量的105%。在这次实验过程中，将电极的充电深度做出了相应的调整，然后在此基础上开展相应的测试工作。在电极生产过程中，是通过充电容量为正极理论容量25%的充电方式。电池在进行放电的过程中，分别是以80A与230A的电流来完成的，同样也是在两种不同的温度条件下来完成，分别是15°C与60°C。实验结果如下表所示。

2.3薄电极技术实验

结合现如今所具备的电极技术水平进行深入的分析，在本次试验过程中，利用的是薄电极技术。首先，应该保证电池活性物质总量具备一定的稳定性，然后在此基础上将正极与负极的厚度进行减薄，同时将电池正负两极的电极片总数量进行增加，然后开展相应的实验工作[2]。在具体的实施过程中，在负极物料中所涉及到的粘合剂比例为3%，将负极物料总量进行相应的减少，将负电极的成型压力增加45%。将正极的物料总量进行相应的减少，将正电极的成型压力提升75%，同时将正电极的烧结温度提升55%。在电极实际的加工过程中，电池分别是以80A和230A的电流进行放电，然后在15°C与60°C的两个温度条件下进行实验操作，实验结果如下表所示。

3、实验结果讨论

结合相关的化学电源放电数据进行分析，然后严格按照W=W°−IR的公式，其中W指的是电池组在进行放电的过程中所形成的实际电压值，W°指的是电池所呈现出的电动势，I指的是实验过程中的放电电流，R指的是电池的实际内阻值。在对电池正极以及负极活性物质明确的基础上，电池的电动势W°在正常的范围之内。由此可以看出，电池在进行工作的过程中，电压经常会受到工作电流以及内阻值的影响。结合锌锌贮备电池组所具有的特性，在大电流放电实施的同时，电池的内阻值也会随之产生一定的变化趋势，另外，当处于不同的温度条件下进行工作时，也会影响到电池的内阻。因此，要想使大电流放电的平稳行得到有效的保障一定要将电池内阻在原来基础上进行不断的降低。结合以往的电极技术特点来看，在使用性能当面还无法在根本上实现电池内阻的降低，这就需要进一步加强对相关电极技术的研究力度。在电池的内阻当中，主要涉及到了以下三个部分内容，分别是电化学反应的极化内阻、电子导体的欧姆极化内阻以及电解质的浓差极化内阻等。

3.1电化学极化

结合塔菲儿公式来看，要想使电池放电过程中的电压稳定性得到不断的提升，需要在一定程度上降低电极产生电化学反应时的电位，争取在最大程度上减少电池放电的电流密度。在对薄电极成形技术利用的基础上，可以相应的减少正负极的电极厚度，通过这种方式可以使电池正极与负极的电极片数相应增加，同样电极发生电化学反应的总范围也会扩大[3]。结合相关公式i=I/S，当电流I在固定的状态下时，将面积S不断的增加，从而使放电电流密度i不断的减少，这样就可以在一定程度上降低电极的机化电位，这对于提高工作放电电压的稳定性有着非常重要的作用。

3.2电子导体的欧姆极化

欧姆极化就是将电极导体与正负两级内部的电子导体组合而成，在对导体材料进行明确之后，欧姆极化同样也可以进行确定，而正负电极内部组成的电子导体极化是受到电极物料的影响。电极物料组在一定程度上将制剂影响到欧姆电极的变化趋势，在对充电制度利用的基础上对电极物料进行明确，在这次试验过程中所选择的是浅充电制度，在电极化之后正极主要涉及到了一价氧化银和单体银两个部分，负极主要是单体锌，因此呈现出了非常好的导电性能，极化与内阻都相比较低。

3.3电解质的浓差极化

电解质的浓差极化经常会受到各种因素的影响，其中主要包括了电解液的种类、浓度以及温度等。通常情况下，锌银电池所采用的电解液都是为碱性的，在这次试验过程中采取的氢氧化钾，具有非常强的导电性能，在配置成相应的水溶液之后对最合适的电解液用量进行了明确。当电解质的粘度较小时，传质的速度就会增加，浓差极化与内阻变小。在温度较低状态下时，电解质的粘度增加，传质的速度变慢，浓差极化与内阻增加。电池自身的温度会受到环境温度的影响，如果是在没有热源的状态下，电池需要满足一定的工作环境需求。

4、结语：

综上所述，与相关的电极制备技术进行对比可以看出，利用薄电极成形技术，在电池活性物质总量固定的基础上，减少正、负电极厚度，从而使电极正、负电极片数总量不断的增加，通过这种方式可以为锌银电池大电流放电的平稳性提供良好的保障。其中浅充电方法可以在一定程度上提升电压的稳定性，但是最终起到的效果与薄电极成形技术还存在着一定的差异，并且这种方法会对电池容量造成一定的消耗。

参考文献:

[1]王勇.锌银电池大电流放电平稳性研究[J].电源技术,2016

[2]徐金.锌银电池的应用和研究进展[J].电源技术,2014

[3]代洪秀.锌银电池新型锌电极的制备及其电化学性能研究[D].哈尔滨工业大学,2014