電池常用的無機酸堿鹽電解質＊

賈豐春，劉 園

（河南機電高等?？茖W校電氣工程系，河南新鄉(xiāng)453000）

電池常用的無機酸堿鹽電解質＊

賈豐春，劉 園

（河南機電高等?？茖W校電氣工程系，河南新鄉(xiāng)453000）

電解質是電池的主要組成之一，在電池內部起離子導電的作用，有的電解質也參加電極反應而被消耗。目前使用的電解質大多數(shù)為無機水溶液電解質、非水溶液電解質、固體電解質和熔融鹽電解質。一般電池采用酸、堿、鹽的水溶液為電解質，本文從用途、質量技術要求、制備方法等方面介紹了硫酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氯化銨和氯化鋅在電池中的應用。

電池；電解質；無機酸堿鹽

0 引言

電解質是電池的主要組成之一，在電池內部起離子導電的作用，有的電解質也參加電極反應而被消耗。目前使用的電解質大多數(shù)為無機水溶液電解質、非水溶液電解質、固體電解質和熔融鹽電解質［1］。一般電池采用酸、堿、鹽的水溶液為電解質；鋰電池則采用不含水的溶劑與無機鹽形成的電解質；熱電池采用熔融態(tài)的無機鹽；某些電池也采用電池運行溫度下呈離子導電的固體電解質。電池中常用到的無機酸堿鹽電解質主要有硫酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氯化銨和氯化鋅。

1 電池常用的無機酸電解質

電池常用的無機酸電解質主要是硫酸，它用于配制鉛酸蓄電池的電解液，在鉛酸電池中起離子導電的作用，也參加電池反應。

1.1 鉛蓄電池用硫酸的規(guī)格要求

世界各國對制造鉛酸蓄電池用硫酸的要求都比較嚴格，我國也有專供鉛酸蓄電池用的硫酸標準（HG／T 2692－2007蓄電池用硫酸），技術條件見表1［2］。

1.2 硫酸的制法

主要采用焙燒法，即將硫黃或其他硫化物礦等，如硫精砂、硫鐵礦、硫酸鹽、硫化氫冶煉煙氣，經焙燒生成二氧化硫，在高溫下通過三氧化二鐵或五氧化二釩催化氧化而制得三氧化硫，三氧化硫通過水吸收合成硫酸。

2 電池常用的無機堿電解質

在電池中，常用作電解質的堿主要是氫氧化鉀和氫氧化鈉。它們一般用于制作堿錳電池、鎘鎳蓄電池、鎳氫蓄電池、鐵鎳電池、鋅鎳電池和鋅銀電池等堿性電池的電解質。氫氧化鉀電解液一般用于高倍率放電電池，而氫氧化鈉電解液則用于低倍率放電的電池。

2.1 氫氧化鉀

2.1.1 氫氧化鉀的技術要求

根據(jù)GB／T 1919－2014工業(yè)氫氧化鉀，電池用氫氧化鉀應滿足表2要求［3］。

2.1.2 氫氧化鉀的制法

工業(yè)上主要采用水銀電解法和隔膜電解法制備氫氧化鉀。水銀電解法是將氯化鉀溶液經精制、加熱后流入水銀電解槽，經電解生成鉀汞齊，再流入解汞室，經解汞、濃縮而制得。

隔膜法是將氯化鉀溶液經精制、加熱后流入隔膜電解槽。電解槽是以石墨做陽極，鐵網做陰極。石棉隔膜把陽極與陰極區(qū)分開，經電解后，從陰極室流出氫氧化鉀溶液，通過真空蒸發(fā)、濃縮而制得。

2.2 氫氧化鈉

2.2.1 氫氧化鈉的技術要求

根據(jù)GB／T 209－2006工業(yè)用氫氧化鈉，固體氫氧化鈉的技術要求如表3所示［4］。

表1 蓄電池用硫酸要求

表2 工業(yè)氫氧化鉀固體技術要求

表3 氫氧化鈉技術要求

另外，以苛化法制得的氫氧化鈉，在等級中其主含量與雜質含量與上所述要求稍有差別。

2.2.2 氫氧化鈉的制法

氫氧化鈉通常采用電解法和苛化法生產。電解法根據(jù)電解槽及陰極的不同，又分為水銀電解法和隔膜電解法。水銀電解法是將食鹽水加入純堿、燒堿和氯化鋇以除去鐵、鎂和硫酸根離子，將精制食鹽水送入電解槽。

3 電池常用的無機鹽電解質

鋅錳電池使用的電解質是由氯化銨和氯化鋅組成的。

3.1 氯化銨

氯化銨是鋅錳電池電解液的主要成分之一，起離子導電作用，對正極p H值變化具有緩沖作用，也參加成流反應。更重要的是Mn O2放電是一次過程和歧化反應的質子的提供者，故它還具有降低Mn O2放電過電勢的作用。但由于氯化銨的冰點高，影響電池的低溫性能，而且氯化銨水溶液易沿鋅筒壁上爬，配置出的電糊易發(fā)生霉爛，所以，在氯化銨溶液中加入一定量的氯化鋅。

3.1.1 氯化銨的技術要求

根據(jù)GB／T 2946－2008氯化銨，對工業(yè)用氯化銨產品的質量要求如表4所示［5］。

表4 工業(yè)用氯化銨的要求

3.1.2 氯化銨的制法

氯化銨采用氣相合成、聯(lián)合制堿和復分解法。氣相合成是氣態(tài)氯化氫與氣態(tài)氨進行飽和反應，再經結晶、增稠、分離、干燥而得。

聯(lián)合制堿法是將氨堿法生產純堿時分離出碳酸氫鈉后的濾液經結晶提純后而得。

復分解法是將硫酸銨和氯化鈉進行復分解反應后的溶液蒸發(fā)到適當濃度，沉淀分離后再將溶液冷卻、結晶、脫水、干燥而得。

3.2 氯化鋅

氯化鋅在鋅－錳原電池中的作用主要有以下幾方面：起離子導電作用；具有良好的吸濕性，有利于電芯和電糊水分的保持；可以減輕鋅電極的自放電，是很好的去氨劑，有利于降低極化和減小氣脹；具有緩沖作用，抑制正極附近p H值的上升；可以防止電糊霉爛；具有降低溶液冰點的作用；可以加快漿液的糊化；具有增大NH4Cl溶解度的作用；能減緩氯化銨溶液的“爬鹽”現(xiàn)象。

但氯化鋅也有一些缺點：ZnCl2溶液濃度過高將使電解液的導電能力下降。同時，ZnCl2溶液濃度過高糨糊會自動糊化，因此ZnCl2的用量必須適當。

3.2.1 氯化鋅的質量要求

根據(jù)HG／T 2323－2012工業(yè)氯化鋅標準，工業(yè)氯化鋅應滿足表5要求［6］。

3.2.2氯化鋅的制法［7］

氯化鋅通常采用鹽酸法制取。將氧化鋅加入鹽酸溶液中，生成氯化鋅溶液。經加入氯化鋇凈化后，除去硫酸根雜質，將溶液沉降再加入適量鋅粉，除去鉛、鐵等重金屬雜質，再經過濾、蒸發(fā)結晶、粉碎，制得氯化鋅粉狀成品。

電解質在電池中起著重要作用，電解質的質量關系著電池性能的優(yōu)劣。要想得到性能良好的電池，必須選擇符合一定質量技術要求的物質配成合適的電解液。

表5 工業(yè)氯化鋅技術要求

（責任編輯 呂春紅）

［1］郭紅霞.電池制造過程與質量控制［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2012.

［2］HG／T 2692－2007，蓄電池用硫酸［S］.

［3］GB／T 1919－2014，工業(yè)氫氧化鉀［S］.

［4］GB／T 209－2006，工業(yè)用氫氧化鈉［S］.

［5］GB／T 2946－2008，氯化銨［S］.

［6］HG／T 2323－2012，工業(yè)氯化鋅［S］.

［7］梁鵬翔.電池材料［M］.北京：電子工業(yè)出版社，1995.

Common Inorganic Acid Alkali and Salt Battery Electrolyte

JIA Feng－chun，et al

（Henan Mechanical and Electrical Engineering College，Xinxiang 453000，China）

Electrolyte is one of the main composition of the battery，the battery internal ion conductive role，some electrolyte also took part in the electrode reaction and consumed.Currently used mostly inorganic aqueous solution，nonaqueous solution and solid electrolyte and molten salt electrolyte.General battery with acid，alkali，salt aqueous solution as electrolyte，The purpose，quality and technical requirements，the preparation methods were introduced from the aspects such as the sulfuric acid，potassium hydroxide，sodium hydroxide，ammonium chloride and zinc chloride in the application of the battery.

battery；electrolyte；inorganic acid；alkali and salt

TM911.3

A

1008－2093（2015）01－0005－04

2014－11－15

賈豐春（1982－），女，河南南陽人，講師，碩士研究生，主要從事電化學教學和研究。