氟化钾对锌电池影响
影响大。 氟化钾，是一种无机盐，化学式为KF，为白色结晶性粉末，味咸，易吸湿，溶于水，不溶于乙醇。
中文名
氟化钾[2]
外文名
Potassium fluoride[2]
化学式
KF[2]
分子量
58.097[2]
CAS登录号
7789-23-3[2]
基本信息
化学式：KF
分子量：58.097
CAS号：7789-23-3
EINECS号：232-151-5
理化性质
物理性质
熔点：858℃
密度：2.48g/cm3
沸点：1505℃
折射率：1.363
蒸汽压：922mmHg at 25°C
外观：白色结晶性粉末
溶解性：溶于水、氢氟酸、液氨，不溶于醇[1]
化学性质
加热至升华温度时才少许分解，但熔融氟化钾的活性较大，能腐蚀耐火物质。与过氧化氢可形成加成物KF・H2O2。水合物有两种：KF・2H2O和KF・4H2O。低于40.2℃时，水溶液中可结晶得到二水物（KF・2H2O），系单斜晶体，41℃时可自溶于结晶水中。
计算化学数据
疏水参数计算参考值（XlogP）：无
氢键供体数量：0[2]
氢键受体数量：1[2]
可旋颂数瞎转化学键数量：0[2]
互变异构体数量：0
拓扑分子极性表面积：0[2]
重原子数量：2[2]
表面电荷：0[2]
复杂度：2[2]
同位素原子数量：0[2]
确定原子立构中心数量：0[2
保留的锌电极组分包括氧化锌,以及任选的氧化铋、氧化铝、铟和氟化钾或者钙。 在该阶段可添加野空更多的锌颗粒。这些保留的锌电极组分可以以粉末的。
锌（Zinc）是一种化学元素，它的化学符号是Zn，它的原子序数是30，在化学元素周期表中位于第4周期、第ⅡB族。锌是一种浅灰色的过渡金属，也是第四常见的金属。在现代工业中，锌是电池制造上不可替代、相当重要的金属。此外，锌也是人体必需的微量元素之一，起着极其重要的作用。
中文名
锌
外文名
zinc
分子量
65.38
CAS登录号
7440-66-6
熔点
419.53 ℃
化学元素控 锌Zn 常给其他金属做“嫁衣”的金属 也能使人更强壮02:33
锌[xīn]
元素周期表第30号元素
本词条是多义词，共3个义项
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审阅专家 杨刚
锌（Zinc）是一种化学元素，它的化学符号是Zn，它的原子序数是30，在化学元素周期表中位于第4周期、第ⅡB族。锌是一种浅灰色的过渡金属，也是第四常见的金属。在现代工业中，锌是电池制造上不可替代、相当重要的金属。此外，锌也是人体必需的微量元素之一，起着极其重要的作用。
中文名
锌
外文名
zinc
分子量
65.38
CAS登录号
7440-66-6
熔点
419.53 ℃
无线便携设备如电动工具的普及增加了高能量密度(同样可提供高功率)的可再充电蓄电池的需要和要求。随着功率和能量密度要求的提高，对高循环寿命可再充电电极的需更也增加。碱性锌电极以高电压、低当量和低成本闻名。与充电和放电过程相关的快速电化学动力学使锌电极可同时提供高功率和高能量密度。与锌电极相关的低氧化还原电位使电极在氢析出方面不稳定。使用锌的一次碱性蓄电池通过使锌与特定元素合金化以及使用气体抑制剂来解决这个问题。与锌接触的材料纯度很重要，也限制了锌暴露于任何氢析出催化剂的程度。一次和可再充电电池起始材料的差别影响到防腐蚀途径的技术和有效性。锌一毕搜次蓄电池制备为充电状态，而锌二次蓄电池则制备为深放电态。在锌一次蓄电池中，活性材料为用100至300微米的颗粒形成的凝胶粉末状的金属锌。在锌二次蓄电池中，活性材料为含有少量锌金属，颗粒尺寸在0. 2到0. 3 微米之间的氧化锌(ZnO)。可再充电电池负电极中所使用的小氧化锌颗粒的尺寸导致为一次蓄电池中使用的锌电极中颗粒的两倍数量级的表面积。一旦在起始充电后化成时，二次蓄电池中的腐蚀速率明显较高。继续寻求可再充电锌电极组合物和生产工艺的改进，以尽量减少腐蚀和提高可制造性。
用于可再充电锌碱性电化学电池的负电极的活性材料由涂覆有锡和/或铅的锌金属颗粒制成。锌颗粒可通过向含有锌颗粒、增稠剂和水的混合物中添加铅和锡的盐进行涂覆。然后添加其余锌电极组分例如氧化锌(ZnO)，氧化铋(Bi2O3),分散剂，以及粘结剂如聚四氟乙烯(Teflon)。在氧化锌以及其它电极组分的存在下，可涂覆金属锌。得到的浆料 /糊料具有稳定的粘度，在锌电极制造的过程中容易操作。此外，电解质中存在钴时，锌电极很不容易释气。较之常规电池，由根据本发明生产的电极制造的电池，显示出少得多的释氢，减少高达60-80 %。由于锌导电基体保持完整且自放电减少，所以循环寿命和贮存寿命同样得以提高。在一个方面，本发明涉及一种具有锌负电极的镍锌电池。电极包括涂覆有铅、锡或者二者的锌粉末颗粒，其尺寸小于约100微米，小于约40微米，约25微米或约5-15微米。向电极中添加金属锌颗粒以在循环中产生和保持导电基体。比锌更具惰性的铅和锡在锌电位下不会放电，并将防护其涂覆的锌颗粒。电极在放电中可保特较好的连通性。仅使用少量的铅和锡。根据不同的实施方案，铅可能小于锌电极活性材料的约0. 05%，且锡可能小于锌电极活性材料的约1%。镍锌电池还包括镍正电极。正电极可含有钴和/或钴化合物，可将其涂覆于氢氧化镍颗粒上，或以钴金属、钴氧化物、氢氧化钴、羟基氧化钴、和/或其它钴化合物形式分别添加至正电极。正电极还可包括未涂覆的氢氧化镍颗粒。本发明的另一方面涉及一种制备用于镍锌电池的锌负电极的方法。该方法包括 将铅和/或锡涂覆于锌金属颗粒上(优选在浆料中)，使用锌颗粒形成活性材料浆料/糊料，并将活性材料纳入锌电极中。根据不同实施方案，将至少一种可溶性锡盐和至少一种可溶性铅盐添加至液体介质(优选为水)中的锌金属颗粒以涂覆锌颗粒。液体介质还可包括增稠剂(触变剂)，和/或粘合剂。可使锡和铅涂覆锌颗粒。锡盐可为硫酸锡、醋酸锡、氟硼酸锡、氯化锡、和硝酸锡中的一种或多种。铅盐可为醋酸铅、氯化铅、氟硼酸铅、或硝酸铅中的一种或多种。涂覆操作可得到可用于形成活性材料的浆料。在一些实施方案中，在被加入活性材料前可将浆料进行处理。例如，可将浆料浓缩、加热或洗涤。锌颗粒浆料也可包括溶液中一些残余的锡和铅盐。残余锡和铅盐可随后涂覆电化学形成的锌(电池化成后)，以进一步的防护锌免于腐蚀。用锌颗粒浆料形成活性材料浆料/糊料。将其余锌电极组分加入浆料中。这些组分可包括氧化锌，氧化铋，分散剂，粘合剂和液体。还可包含其它添加剂，例如不溶性的腐蚀抑制剂。这些组分在加入浆料时可为预搅拌的粉末形式，从而形成混合后可加工的浆料或糊料。制备负电极的一个方面是在制备时间段内浆料和糊料的稳定性。浆料/糊料需要在从浆料制备到涂糊于基材上的时间段内稳定，该过程可需要4-6个小时或更多。发现添加微量的铅和锡可以令浆料/糊料稳定。在某些实施方案中，可分别添加可溶性铅和锡。例如，预溶解的锡盐溶液可在其余锌电极组分之后添加到活性材料糊料中。糊料中的铅浓度最高可达约0. 05重量％，锡浓度最高可达约1重量％。在60°C温度下的测试显示在电池并入锌电极时，因完全充电的电池中锌的腐蚀导致的释气减少了 60-80%。较少的释气减少了自放电和电池中的压力，这导致了降低的电解质渗漏和可见的膨胀。在制备中将锌颗粒加入电极以在循环中产生和保持电极中的导电基体。使用的金属锌颗粒大于氧化锌颗粒，并且尺寸小于约100微米，或小于40微米。金属锌颗粒的尺寸可防止完全放电以留下完整的内部核心，虽然其金属特性由于绝缘的表面氧化物而损失连通性。在锌颗粒表面上保持惰性但导电的层即锡和铅将有利于保持锌颗粒的完整性。在另一个方面，本发明涉及所制造的锌电极。电极包括导电基材层和活性材料层， 该活性材料层具有氧化锌、涂覆有铅和/或锡的锌颗粒，氧化铋和粘合剂。可使用本文所述的方法涂覆锌颗粒，或使用特定量铅和/或锡预涂覆而得到。活性材料中的铅浓度可能为最大约0. 05重量％，锡浓度可能为最大约1重量％。参照相应附图在下面进一步讨论这些以及其它特征和优点。
图IA为适于结合本发明不同实施方案的圆柱形蓄电池组电池的分解图。
图IB为适于结合本发明不同实施方案的圆柱形蓄电池组电池的横截面图。图2为分隔体的不同层的横截面图。图3为对比在锌颗粒上具有和不具有锡和铅涂层的负极活性材料糊料的粘度图。图4A为显示铅对在碱性溶液中锌的腐蚀速率的影响的柱形图。图4B为显示铅对在具有钴的碱性溶液中锌腐蚀速率的影响的柱形图。图5为显示对于负极糊料中不同量锡和铅的腐蚀减少百分数。图6A为具有涂覆铅的锌颗粒的电池和具有未涂覆的锌颗粒的对照电池的放电容量图。图6B为具有涂覆锡的锌颗粒的电池和具有未涂覆的锌颗粒的对照电池的放电容量图。图7为具有涂覆铅和锡的锌颗粒的电池和具有未涂覆的锌颗粒的对照电池的放电容量图。本发明详细说明在制备锌_氧化锌负电极的上下文和用于镍锌电池的锌_氧化锌负极活性材料的上下文中公开了本发明的实施方案。本领域技术人员可意识到，下述本发明详细说明仅为解释性的，并不意图以任何方式为限定性的。本发明其它实施方案可向本领域技术人员容易的表明本公开的优势。例如，本发明可用于其它可再充电蓄电池，如银_锌或锌_空气蓄电池。在本文中，术语“蓄电池(battery)”和“电池(cell) ”可互换使用。介绍本发明提供一种制备用于可再充电锌电池中的负电极的改进方法。本发明使制备过程更加可控。本发明所得到的可再充电电池具有下述特点的一个或几个长的贮存寿命、 长的循环寿命、低的渗漏以及极少或没有鼓胀。常规镍正电极包括活性材料中的钴颗粒。钴颗粒以钴金属和/或氧化钴(或者有时为氢氧化钴或羟基氧化钴)的形式提供。本发明人意识到，在完成电池的化成过程之前， 溶解的钴可能从正电极迁移。迁移可发生在向电池填充电解质和施用第一次充电之间的时间段内，或者在作为电化学电池化成过程的一部分的第一次充电期间。相比涂糊的正电极， 钴迁移对烧结的正电极具有较少问题。钴的来源也影响其是否会溶解于电解质中并且迁移至正电极。通常，相比涂覆在其它颗粒上或并入其它颗粒(例如组成典型正电极的氢氧化镍颗粒)的钴，自由添加的钴/钴化合物更容易迁移。本发明人发现钴在负电极处可以催化负电极中的氢析出。本发明的一个特定特征是减弱钴的这种催化效果。已研发出密封的可再充电Ni-Zn蓄电池用于高功率应用场合，如电动工具和混合电动车。这些蓄电池显示特殊的高倍率充电能力和放电能力以及超过2000W/kg的最大功率密度。通过在蓄电池工作和存储期间加速氢析出，可溶性钴物质对该类蓄电池的影响是尤其有害的。加速的氢析出可导致多电池的蓄电池中电池-电池间的不均衡，并可能促进枝晶短路的发生，这可导致早期失效。已研制碱性电解质以检查枝晶生长，但在钴污染存在下其效果被减弱。在Jeffrey Phillips 的名为 “Electrolyte Composition For Nickel-ZincBatteries” 美国专利公开 US中公开用于可再充电镍-锌蓄电池的先进碱性电解质的例子，在此将其引入本文。
镍锌蓄电池的电化反应对于碱性电化学电池中氢氧化镍正电极的充电过程由以下反应主导Ni (OH) 2+0Γ ― Ni00H+H20+e(l)碱性电解质作为锌电极中的离子载体。在可再充电的锌电极中，起始活性材料为ZnO粉末或锌和氧化锌粉末的混合物。ZnO粉末溶解在KOH溶液中以形成锌酸盐 (Zn(OH)42-),其在充电过程中还原为锌金属。锌电极处的反应可写为如下Ζη0+20Η>Η20 ― Zn (OH)广(2)和Zn (OH)广+2e- ― Zn+40F (3)因此，负电极处的净电极反应为Zn0+H20+2e ― Ζη+20Η>2θ(4)因而，总的Ni/Zn蓄电池反应可表达为
Zn+2Ni00H+H20 = Zn0+2Ni (OH) 2 (5)锌电极放电过程中，金属锌给出电子以形成锌酸盐。同时，KOH溶液中锌酸盐的浓度增加。锌酸盐浓度的增加导致锌酸盐析出以形成ZnO，如反应103所示。经过多次充电和放电循环，在锌电极处发生的这些转变和聚集是电极活性最终损失的主要因素。在先引用 W Jeffrey PhillipsofManufacturing Nickel Zinc Batteries，，白勺__ 专利公开US以及美国专利公开US公开了在Ni-Zn蓄电池中消除分隔体中锌酸盐聚集的技术改进。镍蓄电池和蓄电池部件图IA及IB是根据本发明实施方案的柱形动力电池的主要部件的示意图，而图IA 显示了电池的分解图。在柱形组件101 (也称为“卷绕体”)中提供了交替的电极和电解质的层。将柱形组件或卷绕体101定位在罐体113或其它容器中。将负集流盘103和正集流盘105连接到柱形组件101的相对端。负集流盘和正集流盘用作内部端子，而负集流盘与负电极电连接，且正集流盘与正电极电连接。盖体109和罐体113用作外部端子。在描述的实施方案中，负集流盘103包括用于将负集流盘103连接到盖体109的接头107。将正集流盘105焊接或用其它方式电连接到罐体113。在其它的实施方案中，负集流盘连接到罐体且正集流盘连接到盖体。正集流盘103和负集流盘105显示有穿孔，这可用来促进到卷绕体的结合和/或电解质从电池一部分到另一部分的通路。在其它的实施方案中，所述盘可使用槽(径向或周向)、沟或其它结构，以促进结合和/或电解质分布。柔性垫片111置于环绕卷边115上，沿罐体113的上方部分的周边，临近盖体109 提供该柔性垫片111。垫片111用于电隔离罐体113与盖体109。在一些实施方案中，卷边 115(垫片111位于其上)涂覆有聚合物涂层。垫片可以由任何将盖体与罐体电隔离的材料制成。优选地，该材料在高温下并不明显变形；一种这样的材料是尼龙。在其它的实施方案中，使用相对疏水性材料以减少驱动力可能是需要的，该驱动力引起碱性电解质蠕流 (creep)，并最终在缝或其它可用出口位置处从电池中泄漏。润湿性较低的材料的例子是聚丙烯。在用电解质填充罐体或其它容器后，将容器密封以便从环境中隔离电极和电解
6质，如图IB所示。通常通过卷曲法密封垫片。在一些实施方案中，使用密封剂以防止泄漏。合适密封剂的例子包括浙青密封剂、焦油和可从Cognis ofCincinnati OH获得的 VERSAMID .在一些实施方案中，对电池进行配置以便在电解质“贫液”状态下工作。此外，在某些实施方案中，本发明的镍-锌电池使用贫液电解质规格体(format)。这样的电池相对于活性电极材料的量具有相对低量的电解质。它们可以很容易地区别于在电池内部区域具有自由的液体电解质的富液电池。正如在2005年4月26日提交的，名为“Nickel Zinc Battery Design”的美国专利申请No. USA1中(通过引用将其并入本文)所述，出于多种原因，可能需要使电池在贫液条件下工作。通常将贫液电池理解为这样电池 在电池的电极堆垛体中的总空隙体积没有被电解质完全占据。在一个典型的实施例中，在电解质填充后的贫液电池的空隙体积可以是填充前的总空隙体积的至少约10%。本发明的蓄电池组电池可以具有多种不同形状和尺寸中的任一种。例如，本发明的柱形电池可有常规AAA电池、M电池、A电池、C电池等的直径和长度。在某些应用中，定制的电池设计是合适的。在一个具体实施方案中，电池的尺寸是直径为22mm且长度为43mm 的亚-C的电池尺寸。请注意，本发明也可适用于在相对小的棱形电池规格体，以及适用于各种非便携式应用的各种较大的规格体电池。通常用于例如电动工具或草坪工具的蓄电池组的外形将决定蓄电池组电池的尺寸和形状。本发明还涉及蓄电池组，其包括本发明的一个或多个镍锌蓄电池组电池和适当的外壳、触点、导电线，以允许在电装置中充电和放电。请注意，在图IA及IB中显示的实施方案具有与常规Ni-Cd电池相反的极性，因为盖体是负性的而罐体是正性的。在常规动力电池中，电池的极性是这样的盖体是正性而罐体或容器是负性的。也就是说，电池组件的正电极与盖体电连接而电池组件的负电极与容纳电池组件的罐体电连接。在本发明的一些实施方案中，包括图IA及IB所示的实施方案， 电池的极性与常规的电池的极性是相反的。因此，负电极与盖体电连接，正电极与罐体电连接。应当理解，在本发明的某些实施方案中，极性保持与常规设计相同，即具有正盖体。罐体可以是用作最终电池的外部包壳或壳体的容器。在常规的电池中，罐体是负性端子，其是典型的镀镍钢。正如所指出的，罐体可是负性端子或正性端子。在罐体是负性的实施方案中，罐体材料可具有与用于常规镍镉蓄电池的组成类似的组成，例如钢，只要该材料涂覆有与锌电极电位兼容的另一材料即可。例如，负性罐体可涂覆有例如铜的材料以防止腐蚀。在罐体是正性的而盖体负性的实施方案中，罐体可具有与用于常规镍_镉电池的组成类似的组成，通常为镀镍钢。在一些实施方案中，罐体内部可涂覆有材料以便有助于氢复合。可使用任何催化氢复合的材料。这样的材料的例子是氧化银。排气盖体虽然电池通常从环境中密封，但可允许电池从蓄电池排出在充电和放电期间产生的气体。典型的镍镉电池在约200磅每平方英寸(PSI)的压力下排出气体。在一些实施方案中，对镍锌电池进行设计以便在此压力甚至更高压力(例如高达约300PSI)下工作而无需排气。这可促进在电池内产生的任何氧和氢的复合。在某些实施方案中，将电池构建成维持高达约450 PSI或甚至高达约600PSI的内部压力。在其它的实施方案中，对镍锌电池进行设计以便在相对低的压力下排出气体。当设计促进电池内的氢和/或氧气体的受控释放而无其复合时，这可以是合适的。在以下专利申请(出于所有目的通过引用将其并入本文)中可以找到通风盖体和盘以及支撑基材本身的结构的一些细节2006年4月25日提交的PCT/US2006/015807和 2004 年 8 月 17 日提交的 PCT/US2004/026859 (公开 W02005/020353 A3)。电极和分隔体结构图2显示了可用于卷绕体或棱柱形电池结构中的负电极-分隔体-正电极夹层结构中的层。分隔体205将负电极(部件201和203)从正电极(部件207和209)机械和电分离，同时允许离子电流在电极之间流动。负电极包括电化学活性层201和电极基材203。 锌负电极的电化学活性层201通常包括氧化锌和/或锌金属作为电化学活性材料。层201 还可包括其它添加剂或电化学活性化合物例如锌酸钙、氧化铋、氧化铝、氧化铟、羟乙基纤维素和分散剂。将在下面详细描述根据特定实施方案的锌负电极组合物。负电极基材203应与负电极材料201电化学地相兼容。
影响很大
氟化钾能与锌发生化学反应，且反应比较强烈的。
氟化钾对锌电池影响很大。 氟化钾能与锌发生化学反应，对电池的寿命有折损，且反应比较强烈的。
影响很大
氟化钾能与锌发生化学反应，且反应比较强烈的。