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广东快乐十分预测专家:影響堿性鋅錳干電池電壓余量環境因素的研究

作者:黎長源時間:2019-05-29來源:電子產品世界收藏

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本文引用地址://www.ihqrd.com/article/201905/401027.htm

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  摘要:鋅錳是為最常見的,在使用時會隨著使用時間的延長而降低,直至電壓過低無法正常供電為止。除了正常使用會導致降低,其他外界因素同樣會導致降低,而使電池發生情況。本文將設計試驗研究外界條件影響電池電壓變化的因素。

  關鍵詞:;;電壓余量;

  0 前言

  堿性鋅錳干電池簡稱鋅錳電池,在1882年研制成功,1912年就已開發,1914年投產問世,在結構上采用與普通鋅錳電池相反的電極結構,增加了正負極間的相對面積,采用高導電性的堿性電解液,正負極采用高能電極材料,所以堿性鋅錳電池的容量和放電時間是同等型號普通電池的3~7倍。每年公司會使用幾千萬的電池,售后出現電池的情況,電池漏液直接導致電池功能失效。

  1 堿性干電池工作原理

  干電池的外殼鋅是負極,中間碳棒是正極,碳棒周圍為石墨和去極化劑MnO2的混合物,在混合物周圍 裝 入 以NH4Cl溶液浸潤的ZnCl 2 ,NH 4 Cl和淀粉或 其 他 填 充物。為了避免水分蒸發,使用 蠟 進 行 封裝。堿性鋅錳電池內部結構見圖1。

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  化學表達式為:

  正極(陽極)反應:MnO 2 +H 2 O+e→MnO(OH)+OH - (1)

  MnO(OH)在堿性溶液中有一定的溶解度MnO(OH)+ H 2 O+OH - →Mn(OH) 4 (2)

  Mn(OH) 4 +e→ Mn(OH) 4 (3)

  正極(陰極)反應:Zn+2OH - →Zn(OH) 2 +2e (4)

  Zn(OH) 2 +2OH - →Zn(OH) 4 2- (5)

  總的電池反應為:Zn+ MnO 2 + 2H 2 O+4OH - →Mn(OH) 4 2- + Zn(OH) 4 2- (6)

  由于正極為陰極反應不完全是固相反應,負極為陽極反應是可溶性的Zn(OH) 4 2- ,故內阻小,放電后電壓恢復能力強。堿性鋅錳干電池采用了高純度、高活性的正負極材料,以及離子高導電性強的堿作為電解質,使電化學反應面積成倍增長,具有以下特點:

 ?。?)開路電壓為1.5 V;

 ?。?)工作溫度范圍為-20 ℃~60 ℃之間,適于高寒地區使用;

 ?。?)大電流連續放電器容量是酸性鋅錳電池的5倍左右。

  2 結合電池生產、使用、運輸環境設計試驗條件

  生產、使用以及運輸中,能夠對電池造成影響的外界因素為溫度、濕度、振動。針對幾個環境因素分別制定具體試驗條件:

  2.1 高溫:環境溫度45 ℃,測試20天時間。

  2.2 高濕:在室溫70 %(RH)環境下儲存20 h,測試外觀以及電壓值。

  2.3 高溫、高濕:在溫度為45 ℃、濕度為70 %(RH)環境下試驗30 h,測試外觀以及電壓值。

  2.4 振動:對電池施加振幅為0.8 mm,最大總振幅為1.6 mm的簡諧運動。頻率變化1 Hz/min,頻率范圍10 Hz~55 Hz。

  電池分別承受相互垂直的三個方向的振動,每個方向往(10 Hz~55 Hz)、返(55 Hz~10 Hz)振動90 min±5 min。

  3 試驗結果統計

  生產涉及干電池編碼有3個,每個編碼抽取3個樣品,每組試驗樣品9個,分別進行試驗,結束后測試樣品電壓余量匯總數據并進行對比。

  3.1 試驗結果記錄如表1所示。

  3.2 試驗結果分析

  根據幾組試驗的測試結果,電池外形尺寸均在合格范圍內(A:≤3.8;F:≤3.8;φ:9.5≤φ≤10.5),外觀檢查電池無變形、漏液的情況。

  電壓變化情況如下:

 ?。?)高溫試驗電壓變化范圍:0.02 V ~0.13 V

 ?。?)高濕試驗電壓變化范圍:0.01 V ~0.09 V

 ?。?)高溫、高濕試驗電壓變化范圍:0.02 V~0.09 V

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 ?。?)振動試驗電壓變化范圍:0.04 V ~0.18 V從上述的數據總結以及樣品趨勢圖可以看出,振動試驗樣品電壓變化最為明顯,高溫試驗結果次之,高溫、高濕以及高濕試驗樣品電壓并未發生太大變化。由此可確認影響電池電壓余量的環境因素為振動以及高溫,濕度對樣品影響可忽略。

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  4 生產環節優化以及注意事項

  4.1電池放置環境優化

 ?。?)電池所存放的倉庫為恒溫倉庫,溫度控制在25℃±3℃,生產環境應與此同步,避免高溫導致電池電壓下降過多影響用戶使用。

  2)用戶室內溫度基本為室溫,與電池存儲環境相差無幾,在使用時應避免日曬或高溫烘烤,尤其北方,切忌將??仄鞣旁諗澆?。

  4.2電池打包環節優化

 ?。?)電池從廠家在廠家打包時每小盒僅打包一層,且需排列緊湊;

 ?。?)將電池放入與整機一起打包時需將電池單獨放置,裝入氣泡袋內,做好防振。

  參考文獻

  [1] 盧財鑫,蔣強民, 藍秀清. 堿性Zn-MnO2電池漏液原因分析及對策.電池工業,2003.06.25

  [2] 蘇建歡.延長堿性干電池使用壽命的實驗研究:廣西輕工業,2008.11.

  [3] 彥輝.電池十問:中國防偽,2002.11.15

  作者簡介

  黎長源(1984-),男,高級工程師,主要研究方向:空調制冷技術、干電池可靠性技術

  本文來源于科技期刊《電子產品世界》2019年第6期第74頁,歡迎您寫論文時引用,并注明出處



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