常見的化學電池與廢舊電池的危害

夏圓

摘 要： 化學電池在現代社會中應用十分廣泛，其種類繁多，特點各異。本文主要介紹了不同化學電池的構造、原理、特點以及對環境產生的危害和如何回收利用等問題。

關鍵詞：化學電池原理種類環境污染

中圖分類號：O64 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）03-0290-01

化學電池是將化學能直接轉變為電能的裝置。主要組成部分是電解質溶液、浸在溶液中的正、負電極以及連接電極的導線。根據能否充電復原，分為原電池與蓄電池。

一、常見的化學電池

化學電池的種類繁多，常見的主要是干電池、蓄電池，和體積較小的微型電池。還有金屬—空氣電池、燃料電池以及其他能量轉換電池，如太陽能電池、核電池等。下面就集中常見的化學電池來舉例說明。

1.鋅錳電池

鋅二氧化錳電池由鋅作為負極，炭棒作為正極，使用二氧化錳，氯化鋅、中性氯化銨的水溶液做電解質溶液，以漿層紙或者淀粉作隔離層來制得的電池稱為鋅錳電池。按其使用隔離層不同區分為糊式和板式電池兩種。

干電池用鋅制筒形外殼作為負極，而位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作為正極，在石墨棒的周圍由內而外依次是a：二氧化錳粉末--用于吸收在正極上產生的氫氣（為防止產生極化現象）；b：用飽和了氯化鋅和氯化銨的淀粉糊作電解質溶液。

電極反應式為：負極（鋅筒）：Zn-2e-===Zn2+

正極（石墨）：2NH4+ +2e- === 2NH3↑+H2↑

H2O + 2MnO2 + 2e- === 2MnOOH+ 2OH-

總反應為：Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 === Zn（NH3）2Cl2↓+2MnOOH

干電池的電壓大約為1.5V，不能充電再次使用。

2.鎳鎘電池

鎳鎘電池可以重復500次以上的充放電，比較經濟耐用。它的放電電壓根據其放電裝置的不同也各不一樣。它的自放電率低，鎳鎘電池在長時間放置的情況下，特性也不會劣化，充分充電后可以完全恢復原有的特性，它可在-20℃- +60℃的溫度范圍內使用。由于單元電池采用金屬容器，堅固耐用；采用完全密封的方式，不會出現電解液泄漏現象，故無須補充電解液。

放電原理：負極反應：Cd + 2OH- - 2e- → Cd（OH）2

正極反應：NiO2 + 2H2O + 2e- → Ni（OH）2 + 2OH-

3.鋰電池

鋰電池是一類由鋰合金或鋰金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

最早出現的鋰電池具有以下反應：Li + MnO2 = LiMnO2，該反應為氧化還原反應。

在正極上發生的反應為：

LiCoO2=充電= Li1 + CoO2 + XLi+ + Xe-（電子）

負極上發生的反應為

6C + XLi+ + Xe- = LixC6

電池總反應：LiCoO2+6C=Li1- xCoO2+LixC6

4.氫氧燃料電池

燃料電池是新的動力電源，一般以用空氣中的氧作為正極。氫氣、碳、硼氫化物、甲醇、煤氣或天然氣為燃料，作為負極.和一般電池的主要區別在于一般電池的活性物質是提前放在電池內部的，貯存的活性物質的量決定了電池的容量；不同的是燃料電池的活性物質是在反應進行的同時不斷地輸入進去的，所以，氫氧燃料電池本質上是一個能量轉換裝置。

電極反應式如下：

負極：2H2 +4OH-- 4e-=== 4H2O

正極：O2 + 2H2O + 4e-=== 4OH-

總反應式：2H2 + O2 === 2H2O

二、廢舊電池給社會帶來的危害

廢舊電池潛在的污染已引起社會各界人士的廣泛關注。我國是世界上最主要的干電池生產和消費大國，有關資料顯示， 目前我國有電池生產企業1350家左右，在1980 年時我國的干電池生產量已經超過美國成為世界最大的電池使用國。盡管廢舊電池質量輕、體積小，可是它含有多種重金屬物質，稍微處理不得當就會對環境造成無法挽回的危害。

1.給成賴以生存的環境造成污染

多數電池內部含有汞、鋅、鉛、鎳、銅等重金屬元素，它們在無人為地條件下很難轉變為無毒的物質。如果重金屬在環境中不斷積累，就會侵蝕我們賴以生存的水源和土壤。實驗得知，當一節一號電池在土地中掩埋，它的有毒物質能導致一平方米的土地失去使用價值；一粒紐扣電池扔進水里，它的毒性物質能夠造成 60 萬升水體污染，相當于一個人生的用水量。這是多么可怕的數據。

2.人體危害

目前我國大部分的廢舊電池都和生活垃圾一并被埋入地下，時間久了，電池就會腐爛，當重金屬溶出，既會污染地下水體，又將污染土壤，最終將會通過各種各樣的途徑進入人的食物鏈。生物從環境中攝取的重金屬經過食物鏈的生物而得到放大作用，逐級在較高級的生物中成千上萬倍地聚集，在器官中積蓄造成慢性中毒，日本的水俁病就是汞中毒的典型案例。

三、結語

電池用完后不加以回收利用，不但對環境嚴重污染 ， 危害人類健康， 而且浪費了寶貴的金屬資源.城鎮地區使用電池數量較多、沒有合理的處理廢棄電池的方法 ，會給城市帶來巨大的污染，分類回收各種廢舊電池，用科學的方法去處理 .從自己從每一個公民做起， 愛護環境，每個人如果都有這種意識從而付出行動 便足以形成一種與自然和諧相處的文明， 一種可持續發展的文明.通觀我國國情， 積極倡導鼓勵電池生產廠家生產對環境無害的綠色電池， 加大力度， 積極研究開發有效的回收廢舊電池的方法。