干電池工作原理
干電池屬于化學(xué)電源中的原電池,是一種一次性電池,它碳棒以為正極,以鋅筒為負(fù)極,把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┙o外電路。在化學(xué)反應(yīng)中由于鋅比錳活潑,鋅失去電子被氧化,錳得到電子被還原。干電池不僅適用于手電筒、半導(dǎo)體收音機(jī)、收錄機(jī)、照相機(jī)、電子鐘、玩具等,而且也適用于國防、科研、電信、航海、航空、醫(yī)學(xué)等國民經(jīng)濟(jì)中的各個領(lǐng)域,十分好用。
干電池的重要工作原理就是氧化還原反應(yīng)在閉合回路中實現(xiàn)!和原電池非常類似,就是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。常見的干電池為鋅錳電池,中間是正極碳棒,外包石墨和二氧化錳的混合物,再外是一層纖維網(wǎng)。網(wǎng)上涂有很厚的電解質(zhì)糊,其構(gòu)成是氯化氨溶液和淀粉,另有少量防腐劑。最外層是金屬鋅皮做的筒,也就是負(fù)極。堿性鋅錳干電池電極原理如下:
堿性鋅錳干電池電極反應(yīng)式為:Zn+2MnO2+2NH4Cl=ZnCl2++Mn2O3+2NH3+H2O。金屬鋅皮做的筒,也就是負(fù)極,電池放電就是氯化氨與鋅的電解反應(yīng),釋放出的電荷由石墨傳導(dǎo)給正極碳棒,鋅的電解反應(yīng)是會釋放氫氣的,這氣體是會新增電池內(nèi)阻的,而和石墨相混的二氧化錳就是用來吸收氫氣的。
一般我們常用的干電池又稱為鋅錳電池??煞譃樘间\電池(Carbon-Zinc)和氯化鋅電池(Zinc-Chloride),其優(yōu)點是能量密度較高,電流密度適當(dāng),易實現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)等。在大賣場中這兩類電池被成盒成盒的以低廉的售價拍賣著。但很可惜的由于能量密度不足,一般這種電池只用于耗電量較小的電子產(chǎn)品,如:鬧鐘,計算器等。如果你打算用他來驅(qū)動你的數(shù)碼相機(jī)恐怕你會大失所望。
圓筒型鋅錳電池因隔離物的區(qū)別可分為糊式鋅錳電池和紙板鋅錳電池。其中紙板鋅錳電池因配方組成的差異引起電性能的不同,又分為C型紙板電池(碳鋅電池),也稱為高容量電池;P型紙板電池(氯化鋅電池),又稱為高功率電池。,一般超市或零售市場上的干電池皆為此類電池,其標(biāo)示為Super Heavy Duty。”C”型的電力容量較”P”型電池低約20%,一般隨貨贈送的電池多為此類電池,干電池的包裝分為紙殼(“C”型常用),PVC,鐵殼及鉛皮等四類包裝,同時依含汞量(基本標(biāo)準(zhǔn)為15ppm)來區(qū)分還有環(huán)保和非環(huán)保之不同。
堿性鋅-錳電池(Zinc-MnO2):是干電池中的一個重要角色。這一類的電池就是我們常稱的“堿性電池”,由于電容量大,電流強(qiáng)使用上又持久,市場上對此類電池的需求越來越高。然而,部分廠商的堿性電池為非環(huán)保的含汞電池,原因是此類電池如在成份中加入氧化銀可提升其電容量約30%以上,但同時零售價格也相對提高。迄今為止,堿性電池是最成功的高容量電池,也是目前最具性能價格比的電池之一,它改變了傳統(tǒng)電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電化學(xué)系統(tǒng),同過采用極純凈極活躍的正負(fù)極材料,它的放電容量達(dá)到了普通干電池的5-7倍,存儲壽命也超過了普通電池的兩倍。另一方面,堿性電池也因為它完美的放電曲線而倍受青睞,特別適用于需要持續(xù)大電流放電的場合,如相機(jī),電動玩具,BP機(jī),WALKMAN,電動剔須刀等。