环境温度对湿态锌银电池使用的影响

郭敬宇

关键词：湿态锌银电池;环境温度;锌银电池

锌银电池最初被应用在舰船上，其安全性和可靠性均比较高，逐渐被广泛应用于军民用装备中。在锌银电池中加入KOH溶液后，就是湿态锌银电池，但是会明显缩短锌银电池的使用寿命。一般情况下，湿态锌银电池搁置时间大概在6-12个月，充放电循环次数8-15次，如果超次数或者超时间使用，会导致电池容量变小。

1 锌银电池特性

1.1充电特性

锌银电池电极活性物质包括Ag、Ag2O、AgO，单体电池电极电压有高坪阶和低坪阶特性，因此当电池进行充电时，就会同时存在两个电位坪阶。在锌银电池充电过程中，或者充电完成后，采取相应措施，可减少两个电位坪阶对放电的影响。充电后，电池的电极将转变为荷电状态，其充电曲线如图1所示。

对于锌银电池而言，其放电过程刚好是充电反应的逆过程，同样存在两个电位坪阶，对应两个不同的化学反应。在长时间低倍率放电情况下，锌银电池的电位起伏比较大，一般在15-30%，因此对于供电要求相对较高的设备来说，影响比较大。当在高倍率条件下放电时，锌银电池的空载电压达到1.85V，从开始放电后，电压起伏过程为1.35V→1.29-1.30V→1.32-1.33V→1.20-1.25V，起伏在10%左右[1]。通过上述叙述可以发现，无论是高倍率还是低倍率放电，电位坪阶都会引发电池电压起伏，但是起伏存在一定差异。由于电池放电过程中电压起伏受到电池内阻和电位坪阶的影响，因此如何弱化两种因素的影响，是锌银电池研究对重点所在。

1.3电极特性

锌银电池主要由银电极、锌电极、隔膜、KOH溶液以及绝缘壳组成，隔膜被包覆两个电极之外，可避免碱液中被溶解的银离子附带OH-向负极迁移和扩散。银电极长期浸泡在强碱溶液中，容易产生自反应现象以及溶解迁移，导致隔膜变软，造成银电极还原金属银的作用大为下降。与之相比，锌电极隔膜周围的物质是ZnO，当温度升高后，ZnO的生成速度会明显加快，可通过降低锌电极氧化腐蚀作用來改善。也就是说，锌电极及其隔膜对锌银电池性能的影响程度相对较轻，银电极及其隔膜抗老化以及阻银性能才是真正影响电池使用寿命的关键因素。

2 控制环境因素对湿态锌银电池特性影响的方法

通过上述分析可以发现，环境温度变化对锌银电池的正常使用以及贮藏均存在较大的影响，因此要采取一定控制措施，降低环境温度因素对锌银电池充电、放电以及存放的影响，从而延长湿态锌银电池的使用时间，保证其使用效率。

2.1注液注意事项

向锌银电池中注入KOH溶液，形成湿态锌银电池，鉴于湿态锌银电池使用寿命比较短，应该尽快使用。与此同时，采用整组电磁串联恒流的充电方式辉可进一步强化电池的稳定性。注液后，锌银电池要搁置一段时间再进行首次充电，严格根据说明书对电池进行放电处理，当单体电压达到1.20-1.25V时，要停止放电，然后才能对电池组实施充电。对于温度对湿态锌银电池的影响，要适当提高环境温度，或者通过增加注液锌银电池的浸泡时间的方式[2]。加注KOH溶液后，将电池浸泡时间延长到36-48h，环境温度调整到30-40℃。如果条件允许，可将电池置入真空罐中，每隔一段时间加温并且抽真空。

2.2充电注意事项

在湿态锌银电池充电时，适当升高环境温度，保证充电过程中环境温度>30℃，更利于电池的使用与维护。可将电池置入加温槽中，槽外加注热空气。这是因为，在高温条件下，锌银电池电极生成的AgO更加稳定，对保持电池本身的荷电容量具有明显帮助。与此同时，充电时以及充电后，将湿态锌银电池放入高温蒸馏水中，可进一步强化AgO自身的热稳定性[3]。如果电池充电后暂时不用，可将充满电的电池存放在低温环境中，这是因为AgO热稳定性比较差，低温环境可进一步加强湿态锌银电池的荷电稳定性。

2.3放电注意事项

湿态锌银电池在放电过程中，也需要对环境温度进行相应控制。一般来说，湿态锌银电池放电时采取电池外部加热方法，提高放电温度，可减少湿态锌银电池坪阶电位对放电的影响，提高放电效果的同时，也进一步稳定电池电压，避免电压起伏过大而影响电池后续使用性能。

2.4贮藏注意事项

超过3个月不使用的湿态锌银电池，可采用低温环境贮藏方法，降低电池两个电极隔膜受电溶解后产生胶体性物质的量，并且尽量避免这些物质迁移导致电池性能下降。低温贮藏需注意以下几个事项：

（1）湿态锌银电池单体荷电容量接近1/3，且每只单体电池开路电压维持在1.58-1.60V后，开始贮藏。

（2）将贮藏湿态锌银电池的冰箱放在空气流通条件良好的房间内，并且将温度控制在零下30到零下40℃。

（3）单体电池装在封口型塑料袋中，抽出空气后封口，保证封口密实，防止冰箱内冷凝水对电池本身造成不良影响[4]。

低温贮藏的湿态锌银电池再次使用时，要在常温下解冻，时间控制在48-72h之间，如有需要，可适当提高环境温度。解冻后，对电池电极的电压进行测量，电压水平维持在1.5-1.60V说明低温贮藏效果比较良好。

结束语

综上所述，针对湿态锌银电池，其使用时间受到环境温度变化的影响，掌握好存放温度，能够提高湿态锌银电池的使用寿命，并且更有助于电池的维护。针对锌银电池电极结构特征，分析控制环境温度的方法，从而有效提高湿态锌银电池的使用时间，避免浪费。

参考文献：

[1]覃韬，龙金，刘富亮，等.锌银电池用PVA/天丝隔膜的研制[J].中国造纸，2019，38（05）：27-31.

[2]罗晓玉，黎学明，袁再芳，等.锌银电池湿荷电贮存容量衰减机理[J].电池，2020，50（05）：14-18.

[3]杨朝蓬，陈永杰，王兴贺，等.锌银一次电池横置激活漏电分析研究[J].电源技术，2019，43（11）：1860-1862，1900.

[4]田军挺，吕晓晴，邱星园，等.延长锌银贮备电池贮存寿命的研究[J].电源技术，2020，44（04）：598-601.