Углеродная батарея - введение, работа и использование

Углеродная батарея, также известная как угольно-цинковая батарея, представляет собой новый тип батареи, изобретенный Карлом Гасснером в 1886 году. До этого батареи, которые обычно использовали люди, были хрупкими стеклянными оболочками, потому что электролит был жидкой кислотой, и любая металлическая оболочка была легкой. разъедать. Появление угольных аккумуляторов изменило всю отрасль производства аккумуляторов. Он обеспечивает надежную поддержку электропитания для появления и широкого применения портативного электронного оборудования и пользуется популярностью уже почти полвека. Поэтому в этой статье мы более подробно познакомимся с угольно-цинковыми батареями.

Что такое угольная батарея

Углеродно-цинковая батарея - это разновидность сухой батареи и первичной батареи. Его выработка электроэнергии в основном происходит за счет химической реакции между положительным диоксидом марганца и отрицательным металлическим цинком, который может обеспечивать постоянный ток около 1,5 В. Основными элементами угольно-цинковой батареи являются:

· Положительный электрод: диоксид марганца и угольный стержень в центре батареи, окруженный диоксидом марганца.

· Отрицательный электрод: металлический цинк, который используется в качестве корпуса аккумулятора и отрицательной клеммы. Цинк в отрицательном электроде легко вызывает неблагоприятные побочные эффекты, которые приводят к увеличению саморазряда аккумулятора и коррозии аккумулятора. Поэтому в прошлом производители покрывали ртутью поверхность металлического цинка с образованием амальгамы для защиты металлического цинка. Поскольку ртуть очень токсична, современные батареи не будут использовать этот метод. Современные производители выберут металлический цинк высокой чистоты, чтобы предотвратить коррозию и саморазряд.

· Сепаратор: на ранней стадии слой крахмала или муки использовался в качестве сепаратора угольно-цинковой батареи. В наше время в основном используется слой чрезвычайно тонкой бумаги с крахмальным слоем, поэтому батарея может переносить больше диоксида марганца.

· Электролит: паста хлорида аммония, по сравнению с жидким хлоридом аммония, твердый электролит хлорида аммония может обеспечить более длительный срок службы и более стабильное напряжение для батареи. Его состав в основном состоит из 26% хлорида аммония, 65,2% воды, 8,8% хлорида цинка и 1% ингибитора коррозии.

· Раньше угольно-цинковые батареи покрывали слоем асфальта, чтобы предотвратить высыхание электролита. В наше время для борьбы с этим используется термопластичный герметик для прокладок.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

В 19 веке из-за большой разрядной емкости, небольшого объема, низкой скорости саморазряда и прочного корпуса угольно-цинковая батарея стала первой коммерческой сухой батареей. Появление и коммерциализация угольно-цинковых батарей также привело к популярности небольших портативных устройств. Появление фонарика также связывают с угольно-цинковой батареей.

Как работает угольная батарея

Любая выработка энергии батареи зависит от химической реакции между положительными и отрицательными материалами для генерации электрического заряда, так же как и угольно-цинковая батарея. Производство энергии угольно-цинковой батареей происходит за счет реакции диоксида марганца на положительном электроде и металлического цинка на отрицательном электроде. Общее химическое уравнение реакции: Zn + 2mno2 → ZnO + Mn2O3. Однако реальная реакция намного сложнее. Из-за наличия иона аммония электролит будет выделять аммиак и водород под действием заряда. Эти два газа будут реагировать с хлоридом цинка в электролите и диоксидом марганца в положительном электроде соответственно. Без этих реакций аккумулятор может вздуться или протечь.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Угольный стержень в центре батареи в основном используется для сбора тока и обеспечения стабильной структурной поддержки батареи. Сырье для углеродного стержня очень пористое. Чтобы предотвратить потерю воды и попадание кислорода на отрицательный электрод для коррозии металлического цинка, его необходимо обработать воском или маслом. Однако во время обработки необходимо поддерживать достаточную пористость, поскольку углеродный стержень также используется для выделения водорода, образующегося в результате реакции.

Стоит отметить, что отрицательный электрод угольно-цинковой батареи состоит из металлического цинка. Металлический цинк присутствует не только в отрицательном электроде в качестве материала для реакции разряда, но и в оболочке отрицательного электрода батареи. Это означает, что, если он сильно изнашивается при использовании, емкость и нормальное использование аккумулятора ухудшаются.

Почему в батареях используется углерод

Хотя углеродно-цинковые батареи давно не используются из-за их низкой эффективности разряда, низкой емкости, загрязнения и невозможности зарядки, материалы на основе углерода активно используются в области аккумуляторов. Это связано с тем, что материалы на основе углерода обладают хорошей электропроводностью, стабильными химическими свойствами и низкой стоимостью. Углерод играет важную роль в области потребления электроэнергии, и его применение также широко:

· Углеродные материалы могут быть добавлены к электроду в качестве добавок для улучшения проводимости электрода.

· Углерод также может использоваться в качестве катализатора электрохимических реакций или в качестве основного материала для электрокатализаторов.

· Углеродистые материалы могут быть превращены в твердые конструкции для биполярных сепараторов или токоприемников.

Кроме того, графитовый углерод широко используется в современной электрохимической технологии. Этот вид углерода имеет гексагональную структуру, а атомы углерода упорядоченно расположены на плоскостях слоев. Современное производство литиевых батарей и топливных элементов, графитовый углерод и углеродсодержащие материалы являются их важным сырьем. Более того, в настоящее время нет подходящей замены углеродным материалам. Большинство разработанных новых материалов не могут иметь преимуществ низкой стоимости, высокой проводимости и сильной химической стабильности. Можно сказать, что если при производстве и использовании аккумуляторов не используется углерод, существующие аккумуляторы могут не только иметь более высокую стоимость, но и иметь более низкие характеристики.

Хотя углеродно-цинковые батареи были исключены в течение длительного времени, углеродные материалы всегда влияли на производство и использование батарей на протяжении сотен лет. Одним словом, появление угольной батареи - памятное изменение в истории аккумуляторной техники. Надеюсь, эта статья окажется для вас полезной.