锌-空气电池的锌电极

6.5.1 锌阳极特性要求

(1)高比表面积。光滑锌电极放电极限电流为100m A/cm2。以单位质量的比功率而言相对于锂锌离子电池及镍氢电池，锌-空气电池的比功率约只有其四分之一，为了得到较好的功率表现，提高比表面积增加反应速率是必要的。所以现在的锌电极研究多倾向于多孔电极制造，或者是锌粉混合电解液的胶态高比表面积电极。

(2)低自放电。电极须做适当的处理，降低其在电解液中的腐蚀速率，减少自放电的损失和氢气生成造成电极内部压力蓄积。

6.5.2 锌电极的构成

锌电极主要有两种形式:一是锌金属板，二是锌金属粒。

1. 锌板式

锌板式锌电极可为密实的锌金属或多孔锌金属板。而多孔锌电极板的制造可以利用锌颗粒烧结、锌颗粒涂布、锌颗粒混合PTFE、PS、epoxy等高分子黏结剂，黏结锌粒或电镀锌于网状的惰性金属基板上等方式制造，电极的孔洞大小及孔洞分布决定了电极的表现跟电容流失量。已有研究指出最佳化的电极孔隙度为64%，以高分子黏结的锌电极一般孔隙度在60%～75%之间。一种新的电极制造法是以一层氧化锌包覆着锌电极，取代锌对氧化锌的混合物，如此可延长使用寿命。电极的润湿性则可利用添加纤维材料而获得改善。电极材料为锌及氧化锌的混合物或再加上其他添加物，典型的锌电极组成是超过90%的锌粉加氧化锌粉、小于5%的高分子黏结剂及小于5%的金属氧化物添加剂。已有多种的无机化合物被添加到锌氧化锌的混合物当中作为二次电池的电极材料，以改善性质。这些性质有:

(1)抑制氢气的生成;

(2)共沉淀以生成更紧致的锌层;

(3)生成金属基层提供紧致的锌，更好的导电通路;

(4)更一致的电流密度分布;

(5)改善锌电极结构的润湿性;

(6)改善锌电极的导电性;

(7)和溶解的锌形成错合物降低其移动性;

(8)增加可利用的锌电极活性材料;

(9)保持原来的多孔结构。

2. 锌粒式

以锌粒为电极反应物时，是直接将锌粒与电解液混合，加上电流收集器后作为电极。此时为了避免锌粒子沉淀至底部使得电极不均匀影响放电的稳定，在锌电极中加入使电解液呈胶状的添加剂，如羧甲基纤维素(CMC)等，使锌粒能够在电解液中较长时间地均匀分散。锌颗粒的大小及阳极的黏稠程度则视应用而定。