Почему щелочные марганцево-цинковые батареи работают лучше, чем обычные марганцево-цинковые батареи

Цинк-марганцевые батареи можно разделить на обычные цинково-марганцевые батареи и щелочные цинково-марганцевые батареи.

Обычная цинково-марганцевая батарея: положительный электрод - это графитовый стержень и диоксид марганца (MnO2), материал отрицательного электрода - цинковая пластина, а электролит - крахмальная паста из хлорида аммония (NH4Cl) и хлорида цинка (ZnCl2). Поскольку положительный электрод имеет графитовый стержень, обычную марганцево-цинковую батарею иногда называют угольной батареей.

Щелочная батарея Zn-Mn: положительный электрод - это диоксид марганца, отрицательный электрод - цинк, а электролит чаще встречается с гидридом калия (КОН). Можно сказать, что щелочные батареи являются усовершенствованным продуктом обычных цинково-марганцевых батарей.

Общая производительность щелочных марганцево-цинковых батарей выше, чем у обычных марганцево-цинковых батарей:

Емкость щелочных батарей значительно выше, чем у обычных батарей, примерно в 3-8 раз больше, чем у последних;

Разрядная емкость щелочных батарей значительно выше, чем у обычных батарей, и больше подходит для разряда большим током;

Срок хранения щелочных батарей может достигать 3-7 лет, что в 3-7 раз больше, чем у обычных батарей;

Уровень использования сырья для щелочных батарей выше, например, коэффициент использования цинка в 3-8 раз выше, чем у обычных батарей.

Следовательно, щелочные цинково-марганцевые батареи лучше обычных марганцево-цинковых батарей.

Щелочная цинк-марганцевая батарея представляет собой батарею с обратной полярностью, в которой цинк используется в качестве отрицательного электрода, диоксид марганца используется в качестве положительного электрода, а гидроксид натрия или гидроксид калия используется в качестве электролита. [1]

Вступление

Цинк используется в качестве отрицательного электрода, диоксид марганца - положительный электрод, а раствор гидроксида калия - это основная батарея электролита, называемого щелочно-марганцевой батареей, обычно известной как щелочная батарея. Его продуктовая линейка обозначена буквой «LR», а цифра после нее указывает номер модели аккумулятора.

Щелочная марганцевая батарея, которая впервые была замечена в немецком патенте, представляет собой влажную батарею. В 1912 году еще одна сухая батарея получила патент Германии. Батарея типа «Корона» американской компании Yuehua была выпущена на рынок только в 1949 году. После успешной разработки цилиндрической конструкции в 1960 году щелочные марганцевые батареи были быстро разработаны.

Щелочная батарея Zn-Mn - это усовершенствованная высокопроизводительная батарея для обычных сухих батарей. В нем установлены батареи LR6 (№ 5) и LR03 (№ 7). Продукция делится на обычные (содержащие 0,60% ртути) и микрортутные (содержащие менее 0,025% ртути), и в настоящее время ведется пробное производство безртутных батарей.

Электродная реакция

Батарея кнопки:

Отрицательная реакция: Zn + 2OH - 2e- = Zn (OH) 2

Реакция положительного электрода: 2MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnOOH + 2OH-

Общая реакция: Zn + 2MnO2 + H2O = Zn (OH) 2 + Mn2O3

Общая батарея:

Реакция отрицательного электрода: Zn + 2OH- = Zn (OH) 2 + 2e-, Zn (OH) 2 + 2OH - = [Zn (OH) 4] 2-

Реакция положительного электрода: MnO2 + H2O + e- = MnOOH + OH-, MnOOH + H2O + e- = Mn (OH) 2 + OH-

Общая реакция: Zn + MnO2 + 2H2O + 2OH- = Mn (OH) 2+ [Zn (OH) 4] 2-

(1) Цилиндрическая конструкция батареи

Щелочная цинк-марганцевая батарея является представителем цилиндрического типа, который противоположен структурной схеме цилиндрической обычной цинково-марганцевой батареи. В щелочной цинк-марганцевой батарее кольцевой положительный электрод находится рядом с внутренней стенкой стального цилиндра контейнера, а отрицательный электрод расположен в середине положительного электрода. К верхней крышке приварен отрицательный токоприемник в форме гвоздя в качестве отрицательного полюса батареи, а стальной цилиндр - в качестве положительного электрода. Для облегчения использования обычных цинково-марганцевых батарей и их взаимозаменяемости, а также во избежание ошибок положительных и отрицательных электродов при использовании батарей, полуфабрикаты указанных выше щелочных цинково-марганцевых батарей переворачиваются, когда батарея спроектирован и изготовлен таким образом, чтобы нижняя часть стального цилиндра была обращена вверх, а отверстие было обращено в сторону. Далее установите выпуклую крышку (поддельную крышку) на дно стального цилиндра, положительный полюс расположен вверху; металлическая деталь (ложное дно) приварена к корпусу вывода отрицательного электрода, так что внешний вид щелочной цинково-марганцевой батареи будет как положительным, так и отрицательным. А форма соответствует обычным цинково-марганцевым батареям.

(2) Роликовая конструкция батареи

В конструкции используется металлическая сетка в качестве носителя, а положительный и отрицательный электроды соответственно спрессовываются в форму тонкой полосы, а затем укладываются вместе с диафрагмой, которая наматывается в батарею спиральной (емкостной) структуры, и конструкция отличается тем, что положительный и отрицательный электроды имеют большую площадь действия. Перенапряжение невелико, поэтому более высокая емкость может быть получена при низкой температуре и большом токе разряда.

(3) Ячеистая структура квадратного типа.

Положительный и отрицательный электроды батареи квадратного типа имеют структуру группы полюсов, а положительный и отрицательный электроды соответственно спрессованы в лист квадратной формы, а металлическая токосъемная сетка зажата между полюсными наконечниками.

Производственный метод

Самые популярные щелочные марганцевые батареи доступны в цилиндрической и кнопочной форме, а также квадратной и плоской формы. Внешний кожух цилиндрической батареи (см. Рисунок) представляет собой стальной никелированный кожух с положительным колпачком, который одновременно выполняет роль коллектора положительного тока. Тесный контакт с оболочкой - использование электролитического окисления, графита.

Щелочная цинково-марганцевая батарея

Щелочная цинково-марганцевая батарея

Кольцо положительного электрода (катод) из технического углерода. Середина заполнена цинковой пастой, приготовленной из цинкового порошка и гелевого щелока, то есть отрицательным электродом (анодом), в который вставлен латунный токоприемник. Положительный и отрицательный электроды разделены пипеткой, устойчивой к щелочам. Коллектор отрицательного тока приваривается к крышке отрицательного электрода и вставляется в пластиковое уплотнительное кольцо. Сборка вставляется в стальную оболочку, обжимается и запаивается, а стальная оболочка оборачивается товарным знаком термоусаживаемой пленки, чтобы стать коммерческой батареей. Характеристики конструкции и размеров кнопочной щелочно-марганцевой батареи в основном такие же, как и у серебряно-цинковой батарейки. Типовая формула (масса) активных материалов в батарее: положительный электрод - электролитический диоксид марганца 90-92%, порошок графита 8-9%, сажа ацетиленовая сажа 0,5-1%; отрицательный электрод представляет собой амальгамный цинковый порошок 88-90%, оксид цинка от 5 до 7%, натриевую соль КМЦ от 3 до 4%, раствор КОН (плюс) в соответствующем количестве. Электролит представляет собой раствор от 8 до 12 н. КОН, в котором растворено соответствующее количество оксида цинка.

Тактико-технические характеристики

Щелочная марганцевая батарея имеет номинальное напряжение 1,5 В и максимальное напряжение 1,65 В. Его разрядная способность имеет следующие характеристики по сравнению с обычными марганцево-цинковыми батареями: 1 небольшое внутреннее сопротивление, непрерывная работа при большой нагрузке при сохранении высокого напряжения стабильности; Коэффициент использования 2MnO2 высокий, по сравнению с тем же объемом, его заряд примерно вдвое больше, чем у картонной батареи; 3 скорость саморазряда невелика во время хранения, и он все еще может поддерживать 85% первоначального заряда после 3 лет хранения и имеет длительный срок службы. 4 низкотемпературные характеристики, могут выдавать 25% от нормальной температуры заряда при -20 ° C, могут работать при более низких температурах при небольшой нагрузке; 5 можно использовать как дешевую батарею при особой конструкции и строго контролируемых условиях использования. Многократное использование нескольких зарядов. MnO2 легирован титаном или другим оксидом металла для улучшения характеристик зарядки MnO2.

Спецификации разновидностей и использование

Технические характеристики основных разновидностей широко используемых цилиндрических щелочно-марганцевых батарей приведены в таблице. Щелочная марганцевая батарейка кнопочного типа имеет заряд около 55% от серебряно-цинковой батарейки того же размера. Чаще всего используются модели LR41, LR43, LR44, LR54 и LR55, а их габариты такие же, как у соответствующих серебристо-цинковых батарей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.