影響大。 氟化鉀，是壹種無機鹽，化學式為KF，為白色結晶性粉末，味鹹，易吸濕，溶於水，不溶於乙醇。
中文名
氟化鉀[2]
外文名
Potassium fluoride[2]
化學式
KF[2]
分子量
58.097[2]
CAS登錄號
7789-23-3[2]
基本信息
化學式：KF
分子量：58.097
CAS號：7789-23-3
EINECS號：232-151-5
理化性質
物理性質
熔點：858℃
密度：2.48g/cm3
沸點：1505℃
折射率：1.363
蒸汽壓：922mmHg at 25°C
外觀：白色結晶性粉末
溶解性：溶於水、氫氟酸、液氨，不溶於醇[1]
化學性質
加熱至升華溫度時才少許分解，但熔融氟化鉀的活性較大，能腐蝕耐火物質。與過氧化氫可形成加成物KF·H2O2。水合物有兩種：KF·2H2O和KF·4H2O。低於40.2℃時，水溶液中可結晶得到二水物（KF·2H2O），系單斜晶體，41℃時可自溶於結晶水中。
計算化學數據
疏水參數計算參考值（XlogP）：無
氫鍵供體數量：0[2]
氫鍵受體數量：1[2]
可旋轉化學鍵數量：0[2]
互變異構體數量：0
拓撲分子極性表面積：0[2]
重原子數量：2[2]
表面電荷：0[2]
復雜度：2[2]
同位素原子數量：0[2]
確定原子立構中心數量：0[2
保留的鋅電極組分包括氧化鋅,以及任選的氧化鉍、氧化鋁、銦和氟化鉀或者鈣。 在該階段可添加更多的鋅顆粒。這些保留的鋅電極組分可以以粉末的。
鋅（Zinc）是壹種化學元素，它的化學符號是Zn，它的原子序數是30，在化學元素周期表中位於第4周期、第ⅡB族。鋅是壹種淺灰色的過渡金屬，也是第四"常見"的金屬。在現代工業中，鋅是電池制造上不可替代、相當重要的金屬。此外，鋅也是人體必需的微量元素之壹，起著極其重要的作用。
中文名
鋅
外文名
zinc
分子量
65.38
CAS登錄號
7440-66-6
熔點
419.53 ℃
化學元素控 鋅Zn 常給其他金屬做“嫁衣”的金屬 也能使人更強壯02:33
鋅[xīn]
元素周期表第30號元素
本詞條是多義詞，***3個義項
科普中國?|?本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目審核
審閱專家?楊剛
鋅（Zinc）是壹種化學元素，它的化學符號是Zn，它的原子序數是30，在化學元素周期表中位於第4周期、第ⅡB族。鋅是壹種淺灰色的過渡金屬，也是第四"常見"的金屬。在現代工業中，鋅是電池制造上不可替代、相當重要的金屬。此外，鋅也是人體必需的微量元素之壹，起著極其重要的作用。
中文名
鋅
外文名
zinc
分子量
65.38
CAS登錄號
7440-66-6
熔點
419.53 ℃
無線便攜設備如電動工具的普及增加了高能量密度(同樣可提供高功率)的可再充電蓄電池的需要和要求。隨著功率和能量密度要求的提高，對高循環壽命可再充電電極的需更也增加。堿性鋅電極以高電壓、低當量和低成本聞名。與充電和放電過程相關的快速電化學動力學使鋅電極可同時提供高功率和高能量密度。與鋅電極相關的低氧化還原電位使電極在氫析出方面不穩定。使用鋅的壹次堿性蓄電池通過使鋅與特定元素合金化以及使用氣體抑制劑來解決這個問題。與鋅接觸的材料純度很重要，也限制了鋅暴露於任何氫析出催化劑的程度。壹次和可再充電電池起始材料的差別影響到防腐蝕途徑的技術和有效性。鋅壹次蓄電池制備為充電狀態，而鋅二次蓄電池則制備為深放電態。在鋅壹次蓄電池中，活性材料為用100至300微米的顆粒形成的凝膠粉末狀的金屬鋅。在鋅二次蓄電池中，活性材料為含有少量鋅金屬，顆粒尺寸在0. 2到0. 3 微米之間的氧化鋅(ZnO)。可再充電電池負電極中所使用的小氧化鋅顆粒的尺寸導致為壹次蓄電池中使用的鋅電極中顆粒的兩倍數量級的表面積。壹旦在起始充電後化成時，二次蓄電池中的腐蝕速率明顯較高。繼續尋求可再充電鋅電極組合物和生產工藝的改進，以盡量減少腐蝕和提高可制造性。
用於可再充電鋅堿性電化學電池的負電極的活性材料由塗覆有錫和/或鉛的鋅金屬顆粒制成。鋅顆粒可通過向含有鋅顆粒、增稠劑和水的混合物中添加鉛和錫的鹽進行塗覆。然後添加其余鋅電極組分例如氧化鋅(ZnO)，氧化鉍(Bi2O3),分散劑，以及粘結劑如聚四氟乙烯(Teflon)。在氧化鋅以及其它電極組分的存在下，可塗覆金屬鋅。得到的漿料 /糊料具有穩定的粘度，在鋅電極制造的過程中容易操作。此外，電解質中存在鈷時，鋅電極很不容易釋氣。較之常規電池，由根據本發明生產的電極制造的電池，顯示出少得多的釋氫，減少高達60-80 %。由於鋅導電基體保持完整且自放電減少，所以循環壽命和貯存壽命同樣得以提高。在壹個方面，本發明涉及壹種具有鋅負電極的鎳鋅電池。電極包括塗覆有鉛、錫或者二者的鋅粉末顆粒，其尺寸小於約100微米，小於約40微米，約25微米或約5-15微米。向電極中添加金屬鋅顆粒以在循環中產生和保持導電基體。比鋅更具惰性的鉛和錫在鋅電位下不會放電，並將防護其塗覆的鋅顆粒。電極在放電中可保特較好的連通性。僅使用少量的鉛和錫。根據不同的實施方案，鉛可能小於鋅電極活性材料的約0. 05%，且錫可能小於鋅電極活性材料的約1%。鎳鋅電池還包括鎳正電極。正電極可含有鈷和/或鈷化合物，可將其塗覆於氫氧化鎳顆粒上，或以鈷金屬、鈷氧化物、氫氧化鈷、羥基氧化鈷、和/或其它鈷化合物形式分別添加至正電極。正電極還可包括未塗覆的氫氧化鎳顆粒。本發明的另壹方面涉及壹種制備用於鎳鋅電池的鋅負電極的方法。該方法包括 將鉛和/或錫塗覆於鋅金屬顆粒上(優選在漿料中)，使用鋅顆粒形成活性材料漿料/糊料，並將活性材料納入鋅電極中。根據不同實施方案，將至少壹種可溶性錫鹽和至少壹種可溶性鉛鹽添加至液體介質(優選為水)中的鋅金屬顆粒以塗覆鋅顆粒。液體介質還可包括增稠劑(觸變劑)，和/或粘合劑。可使錫和鉛塗覆鋅顆粒。錫鹽可為硫酸錫、醋酸錫、氟硼酸錫、氯化錫、和硝酸錫中的壹種或多種。鉛鹽可為醋酸鉛、氯化鉛、氟硼酸鉛、或硝酸鉛中的壹種或多種。塗覆操作可得到可用於形成活性材料的漿料。在壹些實施方案中，在被加入活性材料前可將漿料進行處理。例如，可將漿料濃縮、加熱或洗滌。鋅顆粒漿料也可包括溶液中壹些殘余的錫和鉛鹽。殘余錫和鉛鹽可隨後塗覆電化學形成的鋅(電池化成後)，以進壹步的防護鋅免於腐蝕。用鋅顆粒漿料形成活性材料漿料/糊料。將其余鋅電極組分加入漿料中。這些組分可包括氧化鋅，氧化鉍，分散劑，粘合劑和液體。還可包含其它添加劑，例如不溶性的腐蝕抑制劑。這些組分在加入漿料時可為預攪拌的粉末形式，從而形成混合後可加工的漿料或糊料。制備負電極的壹個方面是在制備時間段內漿料和糊料的穩定性。漿料/糊料需要在從漿料制備到塗糊於基材上的時間段內穩定，該過程可需要4-6個小時或更多。發現添加微量的鉛和錫可以令漿料/糊料穩定。在某些實施方案中，可分別添加可溶性鉛和錫。例如，預溶解的錫鹽溶液可在其余鋅電極組分之後添加到活性材料糊料中。糊料中的鉛濃度最高可達約0. 05重量％，錫濃度最高可達約1重量％。在60°C溫度下的測試顯示在電池並入鋅電極時，因完全充電的電池中鋅的腐蝕導致的釋氣減少了 60-80%。較少的釋氣減少了自放電和電池中的壓力，這導致了降低的電解質滲漏和可見的膨脹。在制備中將鋅顆粒加入電極以在循環中產生和保持電極中的導電基體。使用的金屬鋅顆粒大於氧化鋅顆粒，並且尺寸小於約100微米，或小於40微米。金屬鋅顆粒的尺寸可防止完全放電以留下完整的內部核心，雖然其金屬特性由於絕緣的表面氧化物而損失連通性。在鋅顆粒表面上保持惰性但導電的層即錫和鉛將有利於保持鋅顆粒的完整性。在另壹個方面，本發明涉及所制造的鋅電極。電極包括導電基材層和活性材料層， 該活性材料層具有氧化鋅、塗覆有鉛和/或錫的鋅顆粒，氧化鉍和粘合劑。可使用本文所述的方法塗覆鋅顆粒，或使用特定量鉛和/或錫預塗覆而得到。活性材料中的鉛濃度可能為最大約0. 05重量％，錫濃度可能為最大約1重量％。參照相應附圖在下面進壹步討論這些以及其它特征和優點。
圖IA為適於結合本發明不同實施方案的圓柱形蓄電池組電池的分解圖。
圖IB為適於結合本發明不同實施方案的圓柱形蓄電池組電池的橫截面圖。圖2為分隔體的不同層的橫截面圖。圖3為對比在鋅顆粒上具有和不具有錫和鉛塗層的負極活性材料糊料的粘度圖。圖4A為顯示鉛對在堿性溶液中鋅的腐蝕速率的影響的柱形圖。圖4B為顯示鉛對在具有鈷的堿性溶液中鋅腐蝕速率的影響的柱形圖。圖5為顯示對於負極糊料中不同量錫和鉛的腐蝕減少百分數。圖6A為具有塗覆鉛的鋅顆粒的電池和具有未塗覆的鋅顆粒的對照電池的放電容量圖。圖6B為具有塗覆錫的鋅顆粒的電池和具有未塗覆的鋅顆粒的對照電池的放電容量圖。圖7為具有塗覆鉛和錫的鋅顆粒的電池和具有未塗覆的鋅顆粒的對照電池的放電容量圖。本發明詳細說明在制備鋅_氧化鋅負電極的上下文和用於鎳鋅電池的鋅_氧化鋅負極活性材料的上下文中公開了本發明的實施方案。本領域技術人員可意識到，下述本發明詳細說明僅為解釋性的，並不意圖以任何方式為限定性的。本發明其它實施方案可向本領域技術人員容易的表明本公開的優勢。例如，本發明可用於其它可再充電蓄電池，如銀_鋅或鋅_空氣蓄電池。在本文中，術語“蓄電池(battery)”和“電池(cell) ”可互換使用。介紹本發明提供壹種制備用於可再充電鋅電池中的負電極的改進方法。本發明使制備過程更加可控。本發明所得到的可再充電電池具有下述特點的壹個或幾個長的貯存壽命、 長的循環壽命、低的滲漏以及極少或沒有鼓脹。常規鎳正電極包括活性材料中的鈷顆粒。鈷顆粒以鈷金屬和/或氧化鈷(或者有時為氫氧化鈷或羥基氧化鈷)的形式提供。本發明人意識到，在完成電池的化成過程之前， 溶解的鈷可能從正電極遷移。遷移可發生在向電池填充電解質和施用第壹次充電之間的時間段內，或者在作為電化學電池化成過程的壹部分的第壹次充電期間。相比塗糊的正電極， 鈷遷移對燒結的正電極具有較少問題。鈷的來源也影響其是否會溶解於電解質中並且遷移至正電極。通常，相比塗覆在其它顆粒上或並入其它顆粒(例如組成典型正電極的氫氧化鎳顆粒)的鈷，自由添加的鈷/鈷化合物更容易遷移。本發明人發現鈷在負電極處可以催化負電極中的氫析出。本發明的壹個特定特征是減弱鈷的這種催化效果。已研發出密封的可再充電Ni-Zn蓄電池用於高功率應用場合，如電動工具和混合電動車。這些蓄電池顯示特殊的高倍率充電能力和放電能力以及超過2000W/kg的最大功率密度。通過在蓄電池工作和存儲期間加速氫析出，可溶性鈷物質對該類蓄電池的影響是尤其有害的。加速的氫析出可導致多電池的蓄電池中電池-電池間的不均衡，並可能促進枝晶短路的發生，這可導致早期失效。已研制堿性電解質以檢查枝晶生長，但在鈷汙染存在下其效果被減弱。在Jeffrey Phillips 的名為 “Electrolyte Composition For Nickel-ZincBatteries” 美國專利公開 US20060127761中公開用於可再充電鎳-鋅蓄電池的先進堿性電解質的例子，在此將其引入本文。
鎳鋅蓄電池的電化反應對於堿性電化學電池中氫氧化鎳正電極的充電過程由以下反應主導Ni (OH) 2+0Γ — Ni00H+H20+e"(l)堿性電解質作為鋅電極中的離子載體。在可再充電的鋅電極中，起始活性材料為ZnO粉末或鋅和氧化鋅粉末的混合物。ZnO粉末溶解在KOH溶液中以形成鋅酸鹽 (Zn(OH)42-),其在充電過程中還原為鋅金屬。鋅電極處的反應可寫為如下Ζη0+20Η>Η20 — Zn (OH)廣(2)和Zn (OH)廣+2e- — Zn+40F (3)因此，負電極處的凈電極反應為Zn0+H20+2e" — Ζη+20Η>2θ"(4)因而，總的Ni/Zn蓄電池反應可表達為
Zn+2Ni00H+H20 = Zn0+2Ni (OH) 2 (5)鋅電極放電過程中，金屬鋅給出電子以形成鋅酸鹽。同時，KOH溶液中鋅酸鹽的濃度增加。鋅酸鹽濃度的增加導致鋅酸鹽析出以形成ZnO，如反應103所示。經過多次充電和放電循環，在鋅電極處發生的這些轉變和聚集是電極活性最終損失的主要因素。在先引用 W Jeffrey PhillipsofManufacturing Nickel Zinc Batteries，，白勺__ 專利公開US20060207084以及美國專利公開US20060127761公開了在Ni-Zn蓄電池中消除分隔體中鋅酸鹽聚集的技術改進。鎳蓄電池和蓄電池部件圖IA及IB是根據本發明實施方案的柱形動力電池的主要部件的示意圖，而圖IA 顯示了電池的分解圖。在柱形組件101 (也稱為“卷繞體”)中提供了交替的電極和電解質的層。將柱形組件或卷繞體101定位在罐體113或其它容器中。將負集流盤103和正集流盤105連接到柱形組件101的相對端。負集流盤和正集流盤用作內部端子，而負集流盤與負電極電連接，且正集流盤與正電極電連接。蓋體109和罐體113用作外部端子。在描述的實施方案中，負集流盤103包括用於將負集流盤103連接到蓋體109的接頭107。將正集流盤105焊接或用其它方式電連接到罐體113。在其它的實施方案中，負集流盤連接到罐體且正集流盤連接到蓋體。正集流盤103和負集流盤105顯示有穿孔，這可用來促進到卷繞體的結合和/或電解質從電池壹部分到另壹部分的通路。在其它的實施方案中，所述盤可使用槽(徑向或周向)、溝或其它結構，以促進結合和/或電解質分布。柔性墊片111置於環繞卷邊115上，沿罐體113的上方部分的周邊，臨近蓋體109 提供該柔性墊片111。墊片111用於電隔離罐體113與蓋體109。在壹些實施方案中，卷邊 115(墊片111位於其上)塗覆有聚合物塗層。墊片可以由任何將蓋體與罐體電隔離的材料制成。優選地，該材料在高溫下並不明顯變形；壹種這樣的材料是尼龍。在其它的實施方案中，使用相對疏水性材料以減少驅動力可能是需要的，該驅動力引起堿性電解質蠕流 (creep)，並最終在縫或其它可用出口位置處從電池中泄漏。潤濕性較低的材料的例子是聚丙烯。在用電解質填充罐體或其它容器後，將容器密封以便從環境中隔離電極和電解
6質，如圖IB所示。通常通過卷曲法密封墊片。在壹些實施方案中，使用密封劑以防止泄漏。合適密封劑的例子包括浙青密封劑、焦油和可從Cognis ofCincinnati OH獲得的 VERSAMID .在壹些實施方案中，對電池進行配置以便在電解質“貧液”狀態下工作。此外，在某些實施方案中，本發明的鎳-鋅電池使用貧液電解質規格體(format)。這樣的電池相對於活性電極材料的量具有相對低量的電解質。它們可以很容易地區別於在電池內部區域具有自由的液體電解質的富液電池。正如在2005年4月26日提交的，名為“Nickel Zinc Battery Design”的美國專利申請No. US2006-0240317A1中(通過引用將其並入本文)所述，出於多種原因，可能需要使電池在貧液條件下工作。通常將貧液電池理解為這樣電池 在電池的電極堆垛體中的總空隙體積沒有被電解質完全占據。在壹個典型的實施例中，在電解質填充後的貧液電池的空隙體積可以是填充前的總空隙體積的至少約10%。本發明的蓄電池組電池可以具有多種不同形狀和尺寸中的任壹種。例如，本發明的柱形電池可有常規AAA電池、M電池、A電池、C電池等的直徑和長度。在某些應用中，定制的電池設計是合適的。在壹個具體實施方案中，電池的尺寸是直徑為22mm且長度為43mm 的亞-C的電池尺寸。請註意，本發明也可適用於在相對小的棱形電池規格體，以及適用於各種非便攜式應用的各種較大的規格體電池。通常用於例如電動工具或草坪工具的蓄電池組的外形將決定蓄電池組電池的尺寸和形狀。本發明還涉及蓄電池組，其包括本發明的壹個或多個鎳鋅蓄電池組電池和適當的外殼、觸點、導電線，以允許在電裝置中充電和放電。請註意，在圖IA及IB中顯示的實施方案具有與常規Ni-Cd電池相反的極性，因為蓋體是負性的而罐體是正性的。在常規動力電池中，電池的極性是這樣的蓋體是正性而罐體或容器是負性的。也就是說，電池組件的正電極與蓋體電連接而電池組件的負電極與容納電池組件的罐體電連接。在本發明的壹些實施方案中，包括圖IA及IB所示的實施方案， 電池的極性與常規的電池的極性是相反的。因此，負電極與蓋體電連接，正電極與罐體電連接。應當理解，在本發明的某些實施方案中，極性保持與常規設計相同，即具有正蓋體。罐體可以是用作最終電池的外部包殼或殼體的容器。在常規的電池中，罐體是負性端子，其是典型的鍍鎳鋼。正如所指出的，罐體可是負性端子或正性端子。在罐體是負性的實施方案中，罐體材料可具有與用於常規鎳鎘蓄電池的組成類似的組成，例如鋼，只要該材料塗覆有與鋅電極電位兼容的另壹材料即可。例如，負性罐體可塗覆有例如銅的材料以防止腐蝕。在罐體是正性的而蓋體負性的實施方案中，罐體可具有與用於常規鎳_鎘電池的組成類似的組成，通常為鍍鎳鋼。在壹些實施方案中，罐體內部可塗覆有材料以便有助於氫復合。可使用任何催化氫復合的材料。這樣的材料的例子是氧化銀。排氣蓋體雖然電池通常從環境中密封，但可允許電池從蓄電池排出在充電和放電期間產生的氣體。典型的鎳鎘電池在約200磅每平方英寸(PSI)的壓力下排出氣體。在壹些實施方案中，對鎳鋅電池進行設計以便在此壓力甚至更高壓力(例如高達約300PSI)下工作而無需排氣。這可促進在電池內產生的任何氧和氫的復合。在某些實施方案中，將電池構建成維持高達約450 PSI或甚至高達約600PSI的內部壓力。在其它的實施方案中，對鎳鋅電池進行設計以便在相對低的壓力下排出氣體。當設計促進電池內的氫和/或氧氣體的受控釋放而無其復合時，這可以是合適的。在以下專利申請(出於所有目的通過引用將其並入本文)中可以找到通風蓋體和盤以及支撐基材本身的結構的壹些細節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 (公開 W02005/020353 A3)。電極和分隔體結構圖2顯示了可用於卷繞體或棱柱形電池結構中的負電極-分隔體-正電極夾層結構中的層。分隔體205將負電極(部件201和203)從正電極(部件207和209)機械和電分離，同時允許離子電流在電極之間流動。負電極包括電化學活性層201和電極基材203。 鋅負電極的電化學活性層201通常包括氧化鋅和/或鋅金屬作為電化學活性材料。層201 還可包括其它添加劑或電化學活性化合物例如鋅酸鈣、氧化鉍、氧化鋁、氧化銦、羥乙基纖維素和分散劑。將在下面詳細描述根據特定實施方案的鋅負電極組合物。負電極基材203應與負電極材料201電化學地相兼容。
影響很大
氟化鉀能與鋅發生化學反應，且反應比較強烈的。