[发明专利]一种抑制锌电极在碱性电解液中析氢的方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体地说是一种应用于以锌电极为负极的一次或二次电池中的抑制锌电极在碱性电解液中析氢的方法。 

背景技术

锌电极具有比能量高、资源丰富、价格低廉、毒性小、无环境污染、平衡电位低、可逆性好等优异性能，被广泛用作电池的阳极材料。但由于锌电极循环寿命短，以锌为阳极的碱性二次电池一直没有大量出现。其中锌电极易析氢腐蚀是锌电极循环寿命短的主要原因之一。 

锌的化学性质活泼，锌电极在碱性溶液中热力学是不稳定的，会发生自溶解，放出氢气，造成锌电极腐蚀，其共轭反应为： 

Zn+4OH^-→Zn(OH)₄^2-+2e         (1) 

2H₂O+2e→H₂+2OH^-              (2) 

合并后成为： 

Zn+2OH^-+2H₂O→Zn(OH)₄^2-+H₂    (3) 

方程(3)就是锌电极析氢腐蚀的总反应方程。 

锌电池中常采用的多孔锌电极，真实表面积很大，电池因析氢腐蚀造成的自放电非常显著。锌的析氢腐蚀一方面消耗了活性物质锌，减少了锌电极容量；另一方面气体的产生增加了电池内压，导致电池气胀、腐蚀、漏液、变形甚至破裂，对密封电池非常不利。 

称取KOH 40g溶于蒸馏水，配成电解液100ml。 

将电解液在恒温水浴锅中放置4小时以上，使温度与水浴锅中水的温度一致。称取锌粒5g，放置在专用的析氢测量装置中，将100ml电解液加入该析氢装置后，迅速放入恒温水浴锅中，每隔一段时间记录一次析氢的体积。作附图1所示的析氢时间体积图，通过线性拟合，方程为Y＝0.81045x+2.17326。斜率即为锌粒在该电解液的析氢速度，即0.81045ml/h。表1为实验记录数据。 

表1无添加剂的析氢数据 

 时间(min)   析氢体积(ml)   0   0   360   9   840   14   1440   22   1800   27   2220   31 

目前在含有锌电极的电池中，通过利用汞将锌粒汞齐化而减缓锌腐蚀；锌粒中通常添加或混合有铟、铊、镓、铋、镉、锡、铅一种或多种元素，以得到低的腐蚀率和析气率。但是这些元素对环境危害很大(此外汞还是剧毒物质)，目前很多国家(尤其是欧美国家)对产品中汞含量有着严格的控制。 

随着人们环保意识的增强，无汞电池成为了研发的主流。本发明是在电解液中添加某些特定的无汞添加剂，对电极的析氢腐蚀起到一定的抑制作用。 

发明内容

本发明的目的是针对锌电极在碱性电解液中析氢腐蚀速度过快的状况，提供一种抑制锌电极在碱性电解液中析氢的方法，