电池常用的无机酸碱盐电解质＊

贾丰春，刘 园

（河南机电高等专科学校电气工程系，河南新乡453000）

电池常用的无机酸碱盐电解质＊

贾丰春，刘 园

（河南机电高等专科学校电气工程系，河南新乡453000）

电解质是电池的主要组成之一，在电池内部起离子导电的作用，有的电解质也参加电极反应而被消耗。目前使用的电解质大多数为无机水溶液电解质、非水溶液电解质、固体电解质和熔融盐电解质。一般电池采用酸、碱、盐的水溶液为电解质，本文从用途、质量技术要求、制备方法等方面介绍了硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化铵和氯化锌在电池中的应用。

电池；电解质；无机酸碱盐

0 引言

电解质是电池的主要组成之一，在电池内部起离子导电的作用，有的电解质也参加电极反应而被消耗。目前使用的电解质大多数为无机水溶液电解质、非水溶液电解质、固体电解质和熔融盐电解质［1］。一般电池采用酸、碱、盐的水溶液为电解质；锂电池则采用不含水的溶剂与无机盐形成的电解质；热电池采用熔融态的无机盐；某些电池也采用电池运行温度下呈离子导电的固体电解质。电池中常用到的无机酸碱盐电解质主要有硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氯化铵和氯化锌。

1 电池常用的无机酸电解质

电池常用的无机酸电解质主要是硫酸，它用于配制铅酸蓄电池的电解液，在铅酸电池中起离子导电的作用，也参加电池反应。

1.1 铅蓄电池用硫酸的规格要求

世界各国对制造铅酸蓄电池用硫酸的要求都比较严格，我国也有专供铅酸蓄电池用的硫酸标准（HG／T 2692－2007蓄电池用硫酸），技术条件见表1［2］。

1.2 硫酸的制法

主要采用焙烧法，即将硫黄或其他硫化物矿等，如硫精砂、硫铁矿、硫酸盐、硫化氢冶炼烟气，经焙烧生成二氧化硫，在高温下通过三氧化二铁或五氧化二钒催化氧化而制得三氧化硫，三氧化硫通过水吸收合成硫酸。

2 电池常用的无机碱电解质

在电池中，常用作电解质的碱主要是氢氧化钾和氢氧化钠。它们一般用于制作碱锰电池、镉镍蓄电池、镍氢蓄电池、铁镍电池、锌镍电池和锌银电池等碱性电池的电解质。氢氧化钾电解液一般用于高倍率放电电池，而氢氧化钠电解液则用于低倍率放电的电池。

2.1 氢氧化钾

2.1.1 氢氧化钾的技术要求

根据GB／T 1919－2014工业氢氧化钾，电池用氢氧化钾应满足表2要求［3］。

2.1.2 氢氧化钾的制法

工业上主要采用水银电解法和隔膜电解法制备氢氧化钾。水银电解法是将氯化钾溶液经精制、加热后流入水银电解槽，经电解生成钾汞齐，再流入解汞室，经解汞、浓缩而制得。

隔膜法是将氯化钾溶液经精制、加热后流入隔膜电解槽。电解槽是以石墨做阳极，铁网做阴极。石棉隔膜把阳极与阴极区分开，经电解后，从阴极室流出氢氧化钾溶液，通过真空蒸发、浓缩而制得。

2.2 氢氧化钠

2.2.1 氢氧化钠的技术要求

根据GB／T 209－2006工业用氢氧化钠，固体氢氧化钠的技术要求如表3所示［4］。

表1 蓄电池用硫酸要求

表2 工业氢氧化钾固体技术要求

表3 氢氧化钠技术要求

另外，以苛化法制得的氢氧化钠，在等级中其主含量与杂质含量与上所述要求稍有差别。

2.2.2 氢氧化钠的制法

氢氧化钠通常采用电解法和苛化法生产。电解法根据电解槽及阴极的不同，又分为水银电解法和隔膜电解法。水银电解法是将食盐水加入纯碱、烧碱和氯化钡以除去铁、镁和硫酸根离子，将精制食盐水送入电解槽。

3 电池常用的无机盐电解质

锌锰电池使用的电解质是由氯化铵和氯化锌组成的。

3.1 氯化铵

氯化铵是锌锰电池电解液的主要成分之一，起离子导电作用，对正极p H值变化具有缓冲作用，也参加成流反应。更重要的是Mn O2放电是一次过程和歧化反应的质子的提供者，故它还具有降低Mn O2放电过电势的作用。但由于氯化铵的冰点高，影响电池的低温性能，而且氯化铵水溶液易沿锌筒壁上爬，配置出的电糊易发生霉烂，所以，在氯化铵溶液中加入一定量的氯化锌。

3.1.1 氯化铵的技术要求

根据GB／T 2946－2008氯化铵，对工业用氯化铵产品的质量要求如表4所示［5］。

表4 工业用氯化铵的要求

3.1.2 氯化铵的制法

氯化铵采用气相合成、联合制碱和复分解法。气相合成是气态氯化氢与气态氨进行饱和反应，再经结晶、增稠、分离、干燥而得。

联合制碱法是将氨碱法生产纯碱时分离出碳酸氢钠后的滤液经结晶提纯后而得。

复分解法是将硫酸铵和氯化钠进行复分解反应后的溶液蒸发到适当浓度，沉淀分离后再将溶液冷却、结晶、脱水、干燥而得。

3.2 氯化锌

氯化锌在锌－锰原电池中的作用主要有以下几方面：起离子导电作用；具有良好的吸湿性，有利于电芯和电糊水分的保持；可以减轻锌电极的自放电，是很好的去氨剂，有利于降低极化和减小气胀；具有缓冲作用，抑制正极附近p H值的上升；可以防止电糊霉烂；具有降低溶液冰点的作用；可以加快浆液的糊化；具有增大NH4Cl溶解度的作用；能减缓氯化铵溶液的“爬盐”现象。

但氯化锌也有一些缺点：ZnCl2溶液浓度过高将使电解液的导电能力下降。同时，ZnCl2溶液浓度过高糨糊会自动糊化，因此ZnCl2的用量必须适当。

3.2.1 氯化锌的质量要求

根据HG／T 2323－2012工业氯化锌标准，工业氯化锌应满足表5要求［6］。

3.2.2氯化锌的制法［7］

氯化锌通常采用盐酸法制取。将氧化锌加入盐酸溶液中，生成氯化锌溶液。经加入氯化钡净化后，除去硫酸根杂质，将溶液沉降再加入适量锌粉，除去铅、铁等重金属杂质，再经过滤、蒸发结晶、粉碎，制得氯化锌粉状成品。

电解质在电池中起着重要作用，电解质的质量关系着电池性能的优劣。要想得到性能良好的电池，必须选择符合一定质量技术要求的物质配成合适的电解液。

表5 工业氯化锌技术要求

（责任编辑 吕春红）

［1］郭红霞.电池制造过程与质量控制［M］.北京：机械工业出版社，2012.

［2］HG／T 2692－2007，蓄电池用硫酸［S］.

［3］GB／T 1919－2014，工业氢氧化钾［S］.

［4］GB／T 209－2006，工业用氢氧化钠［S］.

［5］GB／T 2946－2008，氯化铵［S］.

［6］HG／T 2323－2012，工业氯化锌［S］.

［7］梁鹏翔.电池材料［M］.北京：电子工业出版社，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

贾丰春（1982－），女，河南南阳人，讲师，硕士研究生，主要从事电化学教学和研究。