活性锌粉制备方法比较

1、前言

由于干压锌粉与导电骨架结合不紧密，其韧性较低，易脱落，选择直接沉积导电骨架上，沉积出满足锌粉的容量的锌粉，锌粉容量不易过多，过多使锌电极片过厚，不利于电解液的侵入。对导电骨架进行表面处理后压制成片直接制作锌负极片。这样制作的锌负极，锌粉的导电性能良好，电解液很容易被吸收。

2、实验

2.1材料及工艺

阳极材料：锌锭或锌板；阳极在使用前先用乙醇、丙酮除油，后用稀盐酸去除表面氧化层，再经重蒸水清洗待用。阴极材料：60目紫铜网或黄铜网；阴极在使用前先用乙醇、丙酮除油，再用稀盐酸去除表面氧化层，再经重蒸水清洗待用。电解液：以浓度为1-10M的苛性碱中，加入一定量的氧化锌，或加入碳酸钾，电流密度220mA/cm2，电解液温度为室温，所有试剂均为分析纯。采用恒电流方式进行电沉积。

2.2分析测定

YP-2B型精密稳流电源提供电流和电源，CT-3008W-5V-30Ma-3A-S1型新威高精度电池性能测试系统测定电池的放电性能。电池在设计上，要保证其的容量能够充分发挥，就要使正极的容量充足，锌负极成为限制电极，所以采用两片正极对一片负极。以氢氧化镍为正极，已一定浓度的氢氧化钠为电解液，放电电流密度为180mA/cm2，放电截止电压为1.1v，因为是大电流放电，截止电压可以设置的稍低。为了保证快速激活的特点，前期把一切准备完好，电池放入电解液5-10s内开始测试。

3、结果与讨论

3.1.1 25%KOH+1.7%ZnO +2.5%K2CO3体系

以细密黄铜网与紫铜网为阴极基体，阳极为两等同面积的锌箔。在电流密度分别为5到220mA/cm2时，分镀铅与不镀铅在基体上沉积锌粉比较，做了56组实验，结果显示镀铅的极片利用率最高达到47%，此时电流密度为40mA/cm2；不镀铅的极片利用率最高为45%，此时电流密度为5mA/c2。镀铅后有较明显的电压平台，且放电时间长。可以说明，在K2CO3参加的体系中，电流密度越小，活性物质的放电性能越好。紫铜网的利用率均比黄铜网的高。

3.1.2 33%KOH+1.7%ZnO +2.5%K2CO3体系

以细密黄铜网与紫铜网为阴极基体，阳极为两等同面积的锌箔。在电流密度分别为10到40mA/cm2时，做了8组实验，结果发现在电流密度为35mA/cm2时，锌粉的利用率最高达38.6%；沉积时间加倍，锌粉容量利用率为28.6%，可看出，电极片越厚，锌粉的利用率越低。

3.1.3 56%MKOH+0.5MZnO体系

以细密黄铜网与紫铜网为阴极基体，阳极为两等同面积的锌箔，电沉积过程中不镀铅。在不同电流密度下沉积锌粉比较，发现以紫铜网为基体，利用率较高。放电电流密度为180mA/cm时，放电时间达10分钟以上。

3.1.4 62%MKOH+0.5MznO体系

以紫铜网为阴极基体，阳极为两等面积的锌箔。在10、20、100、150、180、220mA/cm2电流密度下沉积锌粉，沉积锌粉质量在1.2-2.7g之间，极片利用率在7%-23%范围内，此时放电电流密度为150mA/cm，放电时间都较短。此体系没有镀铅比较。

4、结论

从电沉积的电流效率、电镀极片放电时间，放电电压平台高低以及放电过程中电极片的析氢反应程度合电极片活性物质利用率高低等多方面综合考虑，56%MKOH+0.5MznO的置换铅体系为较好沉积锌电极片的体系，在放电电流密度180mA/cm2的条件下且快速激活，我们能做到10分钟以上，电压平台较好。

（作者单位：河南省疾病预防控制中心）