電池世界 - 第 3 部分

現代電池的歷史始於 XNUMX 世紀，今天使用的大多數設計都是從這個世紀開始的。 這種情況一方面證明了當時科學家的優秀思想，另一方面也證明了新模型開發中出現的困難。

很少有事情是那麼好，以至於無法改進。 這條規則也適用於電池 - XNUMX 世紀的模型經過多次改進，直到它們呈現出現在的形式。 這也適用於 勒克朗切細胞.

改進鏈接

法國化學家的設計已經改變 卡爾·加斯納 變成一個真正有用的模型：製造成本低且使用安全。 然而，仍然存在問題 - 元件的鋅塗層在與充滿碗的酸性電解質接觸時被腐蝕，並且濺出腐蝕性內容可能會禁用動力設備。 決定變成了 合併 鋅體的內表面（汞塗層）。

鋅汞齊實際上不與酸反應，但保留了純金屬的所有電化學特性。 但是，由於環保規定，這種延長電芯壽命的方法越來越少用了（在無汞電芯上，可以找到銘文或）（1）。

2.鹼性電池佈局：1）外殼（陰極鉛），2）含有二氧化錳的陰極，3）電極隔板，4）含有KOH和鋅粉的陽極，5）陽極端子，6）電池密封（電極絕緣體）。 .

另一種增加細胞壽命和壽命的方法是添加 氯化鋅₂ 用於杯裝糊。 這種設計的電池通常被稱為重型電池，並且（顧名思義）旨在為更多能源密集型設備供電。

一次性電池領域的突破是 1955 年 鹼性電池. 加拿大工程師的發明 劉易斯厄裡由當前的 Energizer 公司使用，其結構與 Leclanchet 電池的結構略有不同。

首先，你不會在那裡找到石墨陰極或鋅杯。 兩個電極都製成濕的、分離的糊狀物（增稠劑加試劑：陰極由二氧化錳和石墨的混合物組成，陽極由鋅粉和氫氧化鉀的混合物組成），它們的端子由金屬製成（ 2）。 然而，在操作過程中發生的反應與在 Leclanchet 電池中發生的反應非常相似。

一個任務。 對鹼性電池進行“化學屍檢”，以確定內容物確實是鹼性的 (3)。 請記住，同樣的預防措施適用於 Leclanchet 電池的拆卸。 有關如何識別鹼性電池的信息，請參見電池代碼字段。

3.鹼性電池的“部分”確認鹼含量。

自製電池

4、國產鎳氫、鎳鎘電池。

使用後可充電的電池從電力科學發展之初就一直是設計者的目標，因此它們種類繁多。

目前，用於為小家電供電的型號之一是 鎳鎘電池. 他們的原型出現在 1899 年，當時一位瑞典發明家做到了。 恩斯特·容納 申請了鎳鎘電池的專利，該電池可以與已經廣泛用於汽車行業的電池競爭。 鉛酸蓄電池.

電池陽極是鎘，陰極是三價鎳化合物，電解質是氫氧化鉀溶液（在現代“乾式”設計中，是用 KOH 溶液飽和的增稠劑濕膏）。 Ni-Cd 電池（這是它們的名稱）的工作電壓約為 1,2 V - 這低於一次性電池的電壓，但是對於大多數應用來說這不是問題。 最大的優勢是能夠消耗大量電流（甚至幾安培）和寬範圍的工作溫度。

5、充電前請查看不同型號電池的要求。

鎳鎘電池的缺點是繁重的“記憶效應”。 當頻繁對部分放電的鎳鎘電池充電時會出現這種情況：系統表現得好像其容量僅等於充電所補充的電量。 在某些類型的充電器中，可以通過以特殊模式對電池充電來減少“記憶效應”。

因此，放電後的鎳鎘電池應該進行一個完整的循環充電：首先完全放電（使用適當的充電器功能），然後再充電。 頻繁充電還會降低 1000-1500 次循環的估計壽命（在其使用壽命期間，許多一次性電池將被單個電池替換，因此更高的購買成本將收回很多倍，更不用說對電池的壓力更小了)。 環境與細胞的生產和處置）。

含有毒鎘的鎳鎘元素已被替換 鎳氫電池 （鎳氫名稱）。 它們的結構類似於 Ni-Cd 電池，但使用具有吸氫能力的多孔金屬合金（Ti、V、Cr、Fe、Ni、Zr、稀土金屬）代替鎘（4）。 Ni-MH 電池的工作電壓也約為 1,2 V，這使得它們可以與 NiCd 電池互換使用。 鎳氫電池的容量大於相同尺寸的鎳鎘電池。 然而，鎳氫系統自放電更快。 已經有一些現代設計沒有這個缺點，但它們的成本比標準型號高得多。

鎳氫電池不表現出“記憶效應”（部分放電的電池可以充電）。 但是，始終有必要在充電器 (5) 的說明中檢查每種類型的充電要求。

對於鎳鎘和鎳氫電池，我們不建議拆卸它們。 首先，我們不會在它們中找到任何有用的東西。 其次，鎳和鎘不是安全元素。 不要冒不必要的風險，並將處置交給受過培訓的專業人員。

蓄能器之王，就是……

6.“電池之王”在工作。

… 鉛酸蓄電池，由法國物理學家於 1859 年建造 加斯頓·普蘭泰戈 （是的，是的，該設備今年將滿 161 歲！）。 電池電解液為37%左右的硫酸（VI）溶液，電極為鉛（陽極），鉛上塗有一層二氧化鉛PbO。₂ （陰極）。 在操作過程中，電極上會形成鉛 (II)(II)PbSO 硫酸鹽沉澱物₄. 充電時，一節電池的電壓超過 2 伏。

鉛蓄電池 它實際上具有所有缺點：重量大、對放電和低溫敏感、需要在充電狀態下儲存、腐蝕性電解質洩漏的風險以及使用有毒金屬。 此外，它需要小心處理：檢查電解質的密度，向腔室中加水（僅使用蒸餾水或去離子水）， 電壓控制 （在一個腔室中低於 1,8 V 可能會損壞電極）和一種特殊的充電模式。

那麼為什麼這個古老的建築還在使用呢？ “蓄能器之王”擁有真正統治者的屬性——權力。 高電流消耗和高達 75% 的高能效（用於充電的能量可以在運行期間回收），以及簡單的設計和低生產成本，意味著 鉛蓄電池 它不僅用於啟動內燃機，還用作應急電源的一個元件。 儘管有 160 年的歷史，鉛電池仍然表現良好，並沒有被其他類型的設備取代（鉛本身，由於電池，鉛是生產量最大的金屬之一） . 只要基於內燃機的機動化繼續發展，其地位可能不會受到威脅（6）。

發明者並沒有停止嘗試製造鉛酸電池的替代品。 一些模型變得流行起來，至今仍在汽車行業中使用。 在 XNUMX 世紀和 XNUMX 世紀之交，創造了不使用 H 解決方案的設計。₂SO₄但鹼性電解質。 一個例子是上面顯示的 Ernst Jungner 的鎳鎘電池。 1901 年 托馬斯·阿爾瓦·愛迪生 改變設計以使用鐵代替鎘。 與酸性電池相比，鹼性電池更輕，可以在低溫下工作，並且不那麼難以處理。 然而，它們的生產成本更高，能源效率更低。

那麼，下一步是什麼？

當然，關於電池的文章並沒有窮盡問題。 例如，他們沒有討論鋰電池，鋰電池也常用於為計算器或計算機主板等家用電器供電。 你可以在一月份關於去年諾貝爾化學獎的文章中了解更多關於它們的信息，並且在實踐部分 - 一個月內（包括拆卸和體驗）。

電芯，尤其是電池，前景看好。 世界變得越來越移動，這意味著需要獨立於電力電纜。 確保電動汽車的高效能源供應也是一個大問題。 - 這樣他們就可以在經濟性方面與內燃機汽車競爭。

蓄電池

為了便於識別細胞類型，我們引入了一個特殊的字母數字代碼。 對於我們家中最常見的小家電類型，它具有數字-字母-字母-數字的形式。

然後：

- 第一個數字是單元格的數量； 忽略單細胞；

– 第一個字母表示細胞類型。 當它丟失時，您正在處理 Leclanche 鏈接。 其他細胞類型標記如下：

C – 鋰電池（最常見的類型），

H – 鎳氫電池，

K – 鎳鎘電池，

L – 鹼性電池；

- 以下字母表示鏈接的形狀：

F - 盤子，

R - 圓柱形，

P - 非圓柱形鏈環的總稱；

– 最後一個或多個數字表示鏈接的大小（目錄值或直接表示尺寸）（7）。

7. 流行的電池和電池的尺寸。

標記示例：

R03
- 一個小指大小的鋅石墨電池。 另一個名稱是 AAA 或。

LR6 - 一個手指大小的鹼性電池。 另一個名稱是 AA 或。

HR14 – 鎳氫電池； 字母 C 也用於表示尺寸。

KR20 – 鎳鎘電池，其大小也標有字母 D。

3LR12 – 一個扁平電池，電壓為 4,5 V，由三個圓柱形鹼性電池組成。

6F22 - 9 伏電池，由六個 Leclanchet 扁平電池組成。

CR2032 – 直徑為 20 毫米、厚度為 3,2 毫米的鋰電池。

另請參見：