Физиологичен и алкални батерии

Манган-цинкови батерии са произведени в два варианта: със сол и алкален електролит.

мангановите

До неотдавна, елементите на електрохимичната система е най-честата въпреки факта, че те са един от първите, и остава почти непроменен поради неговите характеристики:

За производителя:
- ниска цена и наличност на суровини
- проста технология
за купувача:
- нисък краен стойност, определена от производителя на ниска цена;
- лекота на употреба;
- задоволително за повечето приложения oblosti електрически параметри.

Това е съотношението на цена и качество им позволява почти половин век да държи дланта. И все пак, през последните години, много от производителите са постоянно намаляване на тяхното производство или напълно отказват тяхното освобождаване, което се дължи на нарасналите изисквания на съвременните производители на електронно оборудване за електрическите параметри на токозахранващи устройства.

Сред недостатъците на сол батерии са:
- рязък спад на напрежението в разряден ток;
- значително намаляване отказал капацитет при разрядни токове увеличение на стойностите, необходими за текущи устройства;
- остри характеристики на влошаване при ниски температури;
- малък срок на годност (около две години).

Терминът "номинален капацитет" рядко се използва за характеризиране на манган и цинк батерии, тъй като качеството им е силно зависим от режим и оперативни условия.

Основните недостатъци на тези елементи са процент голям пад на напрежение в целия значителна отговорност и намален капацитет чрез увеличаване на разряден ток. окончателното им изхвърляне напрежение се настройва в зависимост от натоварването в границите на 0.7-1.0 V.

Той е не само за освобождаване от отговорност текущата стойност, но графика и товара. С периодично освобождаване на средни до големи токове, че батериите се увеличава значително в сравнение с непрекъснато действие. Въпреки това, при ниски токове разрядни и месеца от прекъсвания на техния капацитет може да бъде намалена в резултат на саморазряд.

Елементите са функционални в температурния диапазон от -20 до 60 ° С При продължително излагане на висока температура увеличава елементи саморазреждане. Ниска температура контейнер се получава значително намалена. Въпреки това, когато регулиране състава на електролит предизвиква поредица от студено устойчиви батерии работещи при температура от -40 до 40 ° С

На оперативност сол манган-цинк елементи оказва значително влияние върху времето на съхранение след производството. Саморазряд тях се определя основно от корозия на цинков електрод, и взаимодействие на активната маса на положителния електрод с електролит сгъстители. В зависимост от активните състави и формулировки електролитни видове и размери на елементите на диапазоните на безопасност от 1 до 3 години. До края на гарантирания срок загубата на капацитет може да бъде 30-40%.

Когато се използва в устройства за елементите в последния етап на освобождаване и след завършването му може да се получи изтичане на електролит, поради увеличаването на обема на активната маса на положителния електрод и електролит екструдира от неговите пори. Особено този ефект се проявява след силно отговорност силнотоков или късо съединение. В края на изпълнението поради бавното разлагане на манганов диоксид може да се освобождава кислород, и в резултат на корозия на цинк - водород, което също допринася за увеличаване на вътрешния обем на батериите.

Отрицателният електрод е направен от устойчив на корозия цинк висока чистота (цинк маса фракция на 99,94% или повече). Цинк съдържа малко количество олово, кадмий, или галий (десети или стотни от процента), които са инхибитори на цинк корозия.

Електролитът в елементите на тази система е предварително разтвор на амониев хлорид (класически елементи Leklanshe). амониев хлорид участва в настоящите производство реакции, електролита осигурява йонната проводимост и стабилизира рН на електролита при ниски токове разреждане. Но образуването на слабо разтворими комплексни съединения, попадащи в обхвата на масата на катода, в резултат, от една страна, до увеличаване на вътрешното съпротивление на батерията, а другият - с излишък електролит отделяне от реакционната област. Следователно, след като електролитен разтвор на амониев хлорид се заменя с разтвор на цинков хлорид, понякога допълнена с калциев хлорид. Такива манган-цинк батерии могат да изпълняват за дълго време с относително високи плътности на тока и имат крива на освобождаване наклонена. Цинков хлорид ускорява втвърдяването на електролита, и има буферна antignilostnymi свойства. Ефективността на тези елементи при понижени температури значително по-висока от класически. За намаляване на точката на замръзване на електролита в неговата формулировка е калциев хлорид. Освен посочените по-горе инхибитори на корозията цинкови понякога допълнително добавени калиев дихромат и хром сулфат, който се тен агент предотвратяване електролит разреждане с повишаване на температурата.

Когато процеси при използване на амониев хлорид са описани електрод текущото производство реакции следното уравнение:

Когато се използва цинков хлорид уравнение има формата:

Енергийният елементи с цинков хлорид електролит е много по-високи: на средно и високо натоварване течения, те могат да предоставят 1,5-2 пъти по време на работата. Сервизно обслужване тях при по-ниски температури и по-високи.

Конструкцията на сол батерии

Тялото на физиологичен разтвор клетка, изработен от цинк, отрицателен електрод 1. положителния електрод 2 е преформа на активната маса сгъстен, навлажнена с електролит, се намира в центъра на колектор 3 - въглероден прът импрегнирани с парафинови базирани състави за намаляване на загубата на вода от електролита , Топ колектор гофрирани метална капачка. Електролитът в сепаратора 4 - на сгъсти. Елементите 5 са ​​с газ камера, която получава газовете развили по време на изхвърлянето и самостоятелно отговорност. Най уплътнение поставя 6. За да се намали вероятността от изтичане в резултат на хлътва корозия на цинка тънки стени чаша елемент 7 се поставя в торбичка, картон или полимер, понякога използва допълнително дело ламарина. В този случай, долната и горната елемент е също запечатана ламарина.

Дизайнът на батериите с физиологичен разтвор

Алкалните (алкални) батерии

Алкалните цинк-манганови батерии са започнали да произвеждат в средата на 20-ти век. Един от първите си производство с търговска цел на компанията е овладял Duracell (САЩ).

Окислителят е манганов диоксид, и редуциращ агент - под формата на цинков прах, което значително развиват повърхност и по този начин да се намали вероятността от цинк пасивация повърхност при високи токове разреждане.

За да се забави до корозия използвана преди сбор от насипно състояние, така и на повърхността. След налагане на ограничения за използването на живак прилага цинкови прахове с висока чистота, легирани с някои метали, както и органични инхибитори на корозията.

Компоненти на алкални батерии. активен аноден материал е цинков прах с висока чистота. За да се намали скоростта на корозия на цинк може да бъде легиран с малки допълнения на олово, индий, бисмут и алуминий. скорост цинк корозия значително увеличава с съдържанието на желязо в нея, така че е много важно да се намали съотношението на желязо до най-ниското ниво. Средният диаметър на частиците от цинк - в границите на 155-255 микрона, специфична повърхност от около 0.02 m2 / г.

Активното анода съдържа цинк маса (обемна фракция от 18-33%), сгъстители (силикагел компонент), електролитен разтвор, цинков оксид и инхибитор на корозия (вж. Таблица). Като компонент гел използва целулозни производни, полиакрилати, поливинил алкохол и други полимери.

Типичен състав на алкални батерии анод масови

Електролитът, използван концентрирани разтвори на КОН (понякога NaOH) с добавки на ZnO, а понякога и LiOH. Електролитът се сгъсти с естествени или синтетични полимерни съединения, съдържащи ОН-групи.

В началото на процеса на освобождаване се извършва за да се образува цинков окисляване цинкатно ZnO2 2- (или Zn (OH) 4 2-). След започва електролитен разтвор вторичен процес насищане цинкатно:

Zn + 2ОН - → Zn (OH) 2 + 2е -

последвано от разлагане на цинков хидроксид на ZnO и Н2 О. В втория етап в елемент идва баланс на излъчване и поглъщане на ОН - йони и алкален се консумира, като по този начин, за да работи достатъчно малко количество електролит, който изпълва само порите на електродите и пространство interelectrode.

Прах цинков електрод осигурява значително увеличение на активното използване материал в сравнение със сол елементи. При непрекъснато освобождаване средни и високи токове алкални елементи осигуряват по-голям капацитет (7-10 пъти) в сравнение с физиологичен разтвор елементи с еднакви размери. Алкална работят по-добре при ниски температури: при -20 ° С се дава същия капацитет като сол в режим на непрекъснато освобождаване при стайна температура. Скоростта на саморазряд на алкални манган цинкови клетки по-малко: след 1 година съхранение при 20 ° С или 3 месеца при 50 ° С загуба на капацитет е приблизително 10% от първоначалния капацитет.

Гарантирано срок на годност на алкални батерии е 5-7 години, понякога до 10 години.

Така че, за един и същ размер на солени и алкални батерии, продължителността на последния при същите текущи 1,5-2 пъти по-висока ниски, а за големи - 4-10 пъти повече.

Кривите на разреждане на манган-цинк клетка на различни течения газоразрядни: а физиологичен разтвор, б-алкален

Дизайнът на алкални батерии

Размери цилиндрични тела съвпадат с размерите на елементите, манган-цинк система с физиологичен електролит. В същото време, устройството алкални батерии се различава от устройството аналози сол: елементи на алкални метали имат като обърнатия структура (виж фиг.). Елементи с алкален електролит е винаги цинк под формата на прах, обаче, вместо от поцинкована стоманена чаша използва цилиндрично тяло служи като колектор на положителния електрод. В активната маса на положителния електрод podpressovyvaetsya към вътрешната стена на корпуса. В алкална клетка може да бъде позициониран върху активната маса на положителния електрод от физиологичен разтвор на същия обем елемент. Например, размер D алкална клетка може да бъде поставен 37-41 г манганов диоксид, докато в физиологичен разтвор само 22-28 елемент се поставя във вътрешната кухина, образуваната положителен електрод активния материал, въведен сепаратора импрегнирани с електролит. Като материал за разделяне регенерирана филм (целофан) или нетъкани полимерни материали. Съгласно ос елемент поставени месинг токоприемник на отрицателния електрод и пространството между него и колектора на сепаратор анод плътно трамбована паста, състояща се от цинк на прах суспендира електролит импрегнирани. Често при производството на изделия, които вече са в алкален електролит се използва, предварително наситен с цинкатно, който се избягва употребата на алкален в първоначалната операция. Освен това, присъствието на електролита забавя цинкати скорост цинк корозия.

алкални батерии устройство:
1, катод 2 с сепаратор електролит, 3-жилища случай 4, колектора 5, анод 6, дъно 7, 8-уплътнение

Благодарение на по-плътна маса и активните тяло алкални батерии приложение стомана със същия размер обикновено тежки сол 25-50%.

Капацитет и енергия алкални батерии. Както с всички химически източници на енергия, капацитета на батерията с алкален електролит намалява с увеличаване на разряден ток и понижаване на температурата, но по-малко драматично от елементите с физиологичен електролит. Специфичните капацитет елементи с алкален електролит по време на разреждане малки токове от около 1,5 пъти специфичен капацитет елемент с физиологичен електролит. Когато изпълнение на големи токове, тази разлика достига до 4-10 пъти.

източник Капацитет мощност с носителя на непостоянно освобождаване от отговорност и големи нормализирани течения по-високи, отколкото по време на продължително разреждане. Но с периодични малки разрядни токове на източник капацитет ток по-малко, при непрекъснато капацитет разряд поради саморазряд.

В света в производството наблюдава стабилна тенденция за увеличаване на дела на енергоемки повече алкални манган-цинк клетки.

Отново трябва да се подчертае, че за да се намали самостоятелно изпразване елементи са вече не се използва живак, кадмий, цинк и други инхибитори на корозията, които са по-малко токсични.

В случай на съдържанието на сайта, трябва да се превърне в активен линк към този сайт видим за посетителите и търсачките.