環(huán)境溫度對(duì)濕態(tài)鋅銀電池使用的影響

郭敬宇

關(guān)鍵詞：濕態(tài)鋅銀電池;環(huán)境溫度;鋅銀電池

鋅銀電池最初被應(yīng)用在艦船上，其安全性和可靠性均比較高，逐漸被廣泛應(yīng)用于軍民用裝備中。在鋅銀電池中加入KOH溶液后，就是濕態(tài)鋅銀電池，但是會(huì)明顯縮短鋅銀電池的使用壽命。一般情況下，濕態(tài)鋅銀電池?cái)R置時(shí)間大概在6-12個(gè)月，充放電循環(huán)次數(shù)8-15次，如果超次數(shù)或者超時(shí)間使用，會(huì)導(dǎo)致電池容量變小。

1 鋅銀電池特性

1.1充電特性

鋅銀電池電極活性物質(zhì)包括Ag、Ag2O、AgO，單體電池電極電壓有高坪階和低坪階特性，因此當(dāng)電池進(jìn)行充電時(shí)，就會(huì)同時(shí)存在兩個(gè)電位坪階。在鋅銀電池充電過(guò)程中，或者充電完成后，采取相應(yīng)措施，可減少兩個(gè)電位坪階對(duì)放電的影響。充電后，電池的電極將轉(zhuǎn)變?yōu)楹呻姞顟B(tài)，其充電曲線如圖1所示。

對(duì)于鋅銀電池而言，其放電過(guò)程剛好是充電反應(yīng)的逆過(guò)程，同樣存在兩個(gè)電位坪階，對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的化學(xué)反應(yīng)。在長(zhǎng)時(shí)間低倍率放電情況下，鋅銀電池的電位起伏比較大，一般在15-30%，因此對(duì)于供電要求相對(duì)較高的設(shè)備來(lái)說(shuō)，影響比較大。當(dāng)在高倍率條件下放電時(shí)，鋅銀電池的空載電壓達(dá)到1.85V，從開(kāi)始放電后，電壓起伏過(guò)程為1.35V→1.29-1.30V→1.32-1.33V→1.20-1.25V，起伏在10%左右[1]。通過(guò)上述敘述可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是高倍率還是低倍率放電，電位坪階都會(huì)引發(fā)電池電壓起伏，但是起伏存在一定差異。由于電池放電過(guò)程中電壓起伏受到電池內(nèi)阻和電位坪階的影響，因此如何弱化兩種因素的影響，是鋅銀電池研究對(duì)重點(diǎn)所在。

1.3電極特性

鋅銀電池主要由銀電極、鋅電極、隔膜、KOH溶液以及絕緣殼組成，隔膜被包覆兩個(gè)電極之外，可避免堿液中被溶解的銀離子附帶OH-向負(fù)極遷移和擴(kuò)散。銀電極長(zhǎng)期浸泡在強(qiáng)堿溶液中，容易產(chǎn)生自反應(yīng)現(xiàn)象以及溶解遷移，導(dǎo)致隔膜變軟，造成銀電極還原金屬銀的作用大為下降。與之相比，鋅電極隔膜周圍的物質(zhì)是ZnO，當(dāng)溫度升高后，ZnO的生成速度會(huì)明顯加快，可通過(guò)降低鋅電極氧化腐蝕作用來(lái)改善。也就是說(shuō)，鋅電極及其隔膜對(duì)鋅銀電池性能的影響程度相對(duì)較輕，銀電極及其隔膜抗老化以及阻銀性能才是真正影響電池使用壽命的關(guān)鍵因素。

2 控制環(huán)境因素對(duì)濕態(tài)鋅銀電池特性影響的方法

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度變化對(duì)鋅銀電池的正常使用以及貯藏均存在較大的影響，因此要采取一定控制措施，降低環(huán)境溫度因素對(duì)鋅銀電池充電、放電以及存放的影響，從而延長(zhǎng)濕態(tài)鋅銀電池的使用時(shí)間，保證其使用效率。

2.1注液注意事項(xiàng)

向鋅銀電池中注入KOH溶液，形成濕態(tài)鋅銀電池，鑒于濕態(tài)鋅銀電池使用壽命比較短，應(yīng)該盡快使用。與此同時(shí)，采用整組電磁串聯(lián)恒流的充電方式輝可進(jìn)一步強(qiáng)化電池的穩(wěn)定性。注液后，鋅銀電池要擱置一段時(shí)間再進(jìn)行首次充電，嚴(yán)格根據(jù)說(shuō)明書(shū)對(duì)電池進(jìn)行放電處理，當(dāng)單體電壓達(dá)到1.20-1.25V時(shí)，要停止放電，然后才能對(duì)電池組實(shí)施充電。對(duì)于溫度對(duì)濕態(tài)鋅銀電池的影響，要適當(dāng)提高環(huán)境溫度，或者通過(guò)增加注液鋅銀電池的浸泡時(shí)間的方式[2]。加注KOH溶液后，將電池浸泡時(shí)間延長(zhǎng)到36-48h，環(huán)境溫度調(diào)整到30-40℃。如果條件允許，可將電池置入真空罐中，每隔一段時(shí)間加溫并且抽真空。

2.2充電注意事項(xiàng)

在濕態(tài)鋅銀電池充電時(shí)，適當(dāng)升高環(huán)境溫度，保證充電過(guò)程中環(huán)境溫度>30℃，更利于電池的使用與維護(hù)?？蓪㈦姵刂萌爰訙夭壑?，槽外加注熱空氣。這是因?yàn)椋诟邷貤l件下，鋅銀電池電極生成的AgO更加穩(wěn)定，對(duì)保持電池本身的荷電容量具有明顯幫助。與此同時(shí)，充電時(shí)以及充電后，將濕態(tài)鋅銀電池放入高溫蒸餾水中，可進(jìn)一步強(qiáng)化AgO自身的熱穩(wěn)定性[3]。如果電池充電后暫時(shí)不用，可將充滿電的電池存放在低溫環(huán)境中，這是因?yàn)锳gO熱穩(wěn)定性比較差，低溫環(huán)境可進(jìn)一步加強(qiáng)濕態(tài)鋅銀電池的荷電穩(wěn)定性。

2.3放電注意事項(xiàng)

濕態(tài)鋅銀電池在放電過(guò)程中，也需要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行相應(yīng)控制。一般來(lái)說(shuō)，濕態(tài)鋅銀電池放電時(shí)采取電池外部加熱方法，提高放電溫度，可減少濕態(tài)鋅銀電池坪階電位對(duì)放電的影響，提高放電效果的同時(shí)，也進(jìn)一步穩(wěn)定電池電壓，避免電壓起伏過(guò)大而影響電池后續(xù)使用性能。

2.4貯藏注意事項(xiàng)

超過(guò)3個(gè)月不使用的濕態(tài)鋅銀電池，可采用低溫環(huán)境貯藏方法，降低電池兩個(gè)電極隔膜受電溶解后產(chǎn)生膠體性物質(zhì)的量，并且盡量避免這些物質(zhì)遷移導(dǎo)致電池性能下降。低溫貯藏需注意以下幾個(gè)事項(xiàng)：

（1）濕態(tài)鋅銀電池單體荷電容量接近1/3，且每只單體電池開(kāi)路電壓維持在1.58-1.60V后，開(kāi)始貯藏。

（2）將貯藏濕態(tài)鋅銀電池的冰箱放在空氣流通條件良好的房間內(nèi)，并且將溫度控制在零下30到零下40℃。

（3）單體電池裝在封口型塑料袋中，抽出空氣后封口，保證封口密實(shí)，防止冰箱內(nèi)冷凝水對(duì)電池本身造成不良影響[4]。

低溫貯藏的濕態(tài)鋅銀電池再次使用時(shí)，要在常溫下解凍，時(shí)間控制在48-72h之間，如有需要，可適當(dāng)提高環(huán)境溫度。解凍后，對(duì)電池電極的電壓進(jìn)行測(cè)量，電壓水平維持在1.5-1.60V說(shuō)明低溫貯藏效果比較良好。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)濕態(tài)鋅銀電池，其使用時(shí)間受到環(huán)境溫度變化的影響，掌握好存放溫度，能夠提高濕態(tài)鋅銀電池的使用壽命，并且更有助于電池的維護(hù)。針對(duì)鋅銀電池電極結(jié)構(gòu)特征，分析控制環(huán)境溫度的方法，從而有效提高濕態(tài)鋅銀電池的使用時(shí)間，避免浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]覃韜，龍金，劉富亮，等.鋅銀電池用PVA/天絲隔膜的研制[J].中國(guó)造紙，2019，38（05）：27-31.

[2]羅曉玉，黎學(xué)明，袁再芳，等.鋅銀電池濕荷電貯存容量衰減機(jī)理[J].電池，2020，50（05）：14-18.

[3]楊朝蓬，陳永杰，王興賀，等.鋅銀一次電池橫置激活漏電分析研究[J].電源技術(shù)，2019，43（11）：1860-1862，1900.

[4]田軍挺，呂曉晴，邱星園，等.延長(zhǎng)鋅銀貯備電池貯存壽命的研究[J].電源技術(shù)，2020，44（04）：598-601.