Warum alkalische Zink-Mangan-Batterien eine bessere Leistung erzielen als gewöhnliche Zink-Mangan-Batterien

Zink-Mangan-Batterien können in gewöhnliche Zink-Mangan-Batterien und alkalische Zink-Mangan-Batterien unterteilt werden.

Gewöhnliche Zink-Mangan-Batterie: Die positive Elektrode ist ein Graphitstab und Mangandioxid (MnO2), das negative Elektrodenmaterial ist eine Zinkplatte und der Elektrolyt ist eine Stärkepaste aus Ammoniumchlorid (NH4Cl) und Zinkchlorid (ZnCl2). Da die positive Elektrode einen Graphitstab aufweist, wird eine übliche Zink-Mangan-Batterie manchmal als Kohlenstoffbatterie bezeichnet.

Alkalische Zn-Mn-Batterie: Die positive Elektrode ist Mangandioxid, die negative Elektrode ist Zink und der Elektrolyt ist häufiger mit Kaliumhydrid (KOH). Man kann sagen, dass Alkalibatterien verbesserte Produkte gewöhnlicher Zink-Mangan-Batterien sind.

Die Gesamtleistung von alkalischen Zink-Mangan-Batterien ist höher als bei normalen Zink-Mangan-Batterien:

Die Kapazität von Alkalibatterien ist deutlich höher als die von normalen Batterien, etwa das 3-8-fache der Kapazität der letzteren.

Die Entladekapazität von Alkalibatterien ist erheblich höher als die von normalen Batterien und eignet sich besser für Entladungen mit großem Strom.

Die Lagerzeit von Alkalibatterien kann 3-7 Jahre betragen, was dem 3-7-fachen der von normalen Batterien entspricht.

Die Nutzungsrate von Rohstoffen für Alkalibatterien ist höher, beispielsweise beträgt die Zinkausnutzungsrate das 3-8-fache der von normalen Batterien.

Daher sind alkalische Zink-Mangan-Batterien besser als gewöhnliche Zink-Mangan-Batterien.

Die alkalische Zink-Mangan-Batterie ist eine Batterie mit einer Struktur mit umgekehrter Polarität, bei der Zink als negative Elektrode, Mangandioxid als positive Elektrode und Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid als Elektrolyt verwendet werden. [1]

Einführung

Zink wird als negative Elektrode verwendet, Mangandioxid ist die positive Elektrode und Kaliumhydroxidlösung ist die Primärbatterie des Elektrolyten, die als alkalische Manganbatterie bezeichnet wird und allgemein als alkalische Batterie bekannt ist. Die Produktlinie ist mit dem Buchstaben "LR" und die Nummer danach mit der Modellnummer der Batterie gekennzeichnet.

Die alkalische Manganbatterie, die erstmals im deutschen Patent zu sehen war, ist eine Nassbatterie. 1912 erhielt eine weitere Trockenbatterie ein deutsches Patent. Erst 1949 wurde die Batterie vom Typ "Crown" der Yuehua Company aus den USA auf den Markt gebracht. Nach der erfolgreichen Entwicklung der zylindrischen Struktur im Jahr 1960 wurde die alkalische Manganbatterie schnell entwickelt.

Die alkalische Zn-Mn-Batterie ist ein verbessertes hochleistungsbatterieprodukt für normale Trockenbatterien. Es verfügt über LR6 (Nr. 5) und LR03 (Nr. 7) Batterien. Die Produkte werden in gängige Typen (mit 0,60% Quecksilber) und Mikroquecksilber (mit weniger als 0,025% Quecksilber) unterteilt. Derzeit wird die Herstellung von quecksilberfreien Batterien getestet.

Elektrodenreaktion

Knopfbatterie:

Negative Reaktion: Zn + 2OH - 2e- = Zn (OH) 2

Positive Elektrodenreaktion: 2MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnOOH + 2OH-

Gesamtreaktion: Zn + 2MnO2 + H2O = Zn (OH) 2 + Mn2O3

Allgemeine Batterie:

Negative Elektrodenreaktion: Zn + 2OH- = Zn (OH) 2 + 2e-, Zn (OH) 2 + 2OH - = [Zn (OH) 4] 2-

Positive Elektrodenreaktion: MnO2 + H2O + e- = MnOOH + OH-, MnOOH + H2O + e- = Mn (OH) 2 + OH-

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

(1) Zylindrische Batteriestruktur

Die alkalische Zink-Mangan-Batterie ist repräsentativ für einen zylindrischen Typ, der dem strukturellen Aufbau einer zylindrischen gewöhnlichen Zink-Mangan-Batterie entgegengesetzt ist. In der alkalischen Zink-Mangan-Batterie befindet sich die ringförmige positive Elektrode neben der Innenwand des Behälterstahlzylinders, und die negative Elektrode befindet sich in der Mitte der positiven Elektrode. Es gibt einen nagelförmigen negativen Stromkollektor, der als negativer Pol der Batterie an der oberen Abdeckung angeschweißt ist, und der Stahlzylinder ist eine positive Elektrode. Um die Verwendung mit gewöhnlichen Zink-Mangan-Batterien zu erleichtern und austauschbar zu sein und die Fehler der positiven und negativen Elektroden bei der Verwendung der Batterien zu vermeiden, werden die Halbzeuge der oben genannten alkalischen Zink-Mangan-Batterien im Batteriezustand invertiert Entworfen und hergestellt, so dass der Boden des Stahlzylinders nach oben und die Öffnung nach oben zeigt. Setzen Sie eine konvexe Abdeckung (gefälschte Abdeckung) auf den Boden des Stahlzylinders. Der Pluspol befindet sich oben. Ein Metallstück (falscher Boden) ist an den negativen Elektrodenleitungskörper angeschweißt, so dass das Aussehen der alkalischen Zink-Mangan-Batterie positiv und negativ ist. Und die Form stimmt mit gewöhnlichen Zink-Mangan-Batterien überein.

(2) Gerollte Batteriestruktur

Die Struktur nimmt ein Metallgitter als Träger an, und die positiven und negativen Elektroden werden jeweils zu einer dünnen Streifenform gepresst und dann mit einer Membran gestapelt, um in eine Batterie mit spiralförmiger (kapazitiver) Struktur gewickelt zu werden, und die Struktur ist darin charakterisiert Die positiven und negativen Elektroden haben einen großen Wirkungsbereich. Das Überpotential ist gering, so dass bei niedriger Temperatur und großer Stromentladung eine höhere Kapazität erzielt werden kann.

(3) Quadratische Zellstruktur

Die positiven und negativen Elektroden der quadratischen Batterie nehmen eine Polgruppenstruktur an, und die positiven und negativen Elektroden werden jeweils in eine quadratische Folie gedrückt, und ein Metallstromsammelnetz ist zwischen den Polstücken angeordnet.

Produktionsmethode

Die beliebtesten alkalischen Manganbatterien sind in zylindrischen und Knopfformen sowie in quadratischen und flachen Formen erhältlich. Das äußere Gehäuse der zylindrischen Batterie (siehe Abbildung) ist ein Gehäuse aus vernickeltem Stahl mit einer positiven Kappe, die gleichzeitig als positiver Stromkollektor dient. Enger Kontakt mit der Schale ist die Verwendung von elektrolytisch oxidierendem Graphit

Alkalische Zink-Mangan-Batterie

Alkalische Zink-Mangan-Batterie

Ein positiver Elektrodenring (Kathode) aus Ruß. Die Mitte ist mit einer Zinkpaste gefüllt, die aus Zinkpulver und Gellauge hergestellt ist, dh einer negativen Elektrode (Anode) mit einem darin angeordneten Messingstromkollektor. Die positiven und negativen Elektroden sind durch eine alkalibeständige Pipette getrennt. Der negative Stromkollektor wird an die negative Elektrodenkappe geschweißt und in den Kunststoffdichtring eingesetzt. Die Baugruppe wird in eine Stahlhülle eingesetzt und gecrimpt und versiegelt, und die Stahlhülle wird mit einer Marke für wärmeschrumpfbare Folien umwickelt, um eine kommerzielle Batterie zu werden. Die Struktur- und Größenspezifikationen der Knopf-Alkalimangan-Batterie sind im Wesentlichen die gleichen wie die der Zink-Silber-Knopfbatterie. Typische Formel (Masse) der aktiven Materialien in der Batterie: Positive Elektrode ist elektrolytisches Mangandioxid 90-92%, Graphitpulver 8-9%, Acetylenschwarzschwarz 0,5-1%; negative Elektrode ist Amalgam-Zinkpulver 88-90%, Zinkoxid 5 bis 7%, CMC-Natriumsalz 3 bis 4%, KOH-Lösung (plus) geeignete Menge. Der Elektrolyt ist eine Lösung von 8 bis 12 N KOH, in der eine geeignete Menge Zinkoxid gelöst ist.

Leistungsmerkmale

Die alkalische Manganbatterie hat eine Nennspannung von 1,5 V und eine maximale Spannung von 1,65 V. Die Entladeleistung weist im Vergleich zu gewöhnlichen Zink-Mangan-Batterien die folgenden Eigenschaften auf: 1 kleiner Innenwiderstand, Dauerbetrieb unter starker Last bei gleichzeitig hoher Stabilitätsspannung; Die 2MnO2-Nutzungsrate ist im Vergleich zum gleichen Volumen hoch. Die Ladung ist etwa doppelt so hoch wie die einer Pappbatterie. 3 Die Selbstentladungsrate ist während der Lagerung gering und kann nach 3 Jahren Lagerung immer noch 85% der ursprünglichen Ladung beibehalten. Sie hat eine lange Lebensdauer. 4 Niedertemperaturleistung, kann 25% der normalen Temperaturladung bei -20 ° C abgeben, kann bei niedriger Temperatur unter leichter Last arbeiten; 5 kann als billiger akku unter bestimmten Konstruktions- und streng kontrollierten Verwendungsbedingungen verwendet werden. Wiederholte Verwendung mehrerer Ladungen. MnO2 wird mit Titan oder einem anderen Metalloxid dotiert, um die Ladeleistung von MnO2 zu verbessern.

Sortenspezifikationen und Verwendungen

Die Spezifikationen der Hauptsorten häufig verwendeter zylindrischer alkalischer Manganbatterien sind in der Tabelle aufgeführt. Die alkalische Manganbatterie vom Knopf-Typ hat eine Ladung von ungefähr 55% der gleichen Größe der Zink-Silber-Knopfbatterie. Häufig verwendete Modelle sind LR41, LR43, LR44, LR54 und LR55, und ihre Größenangaben entsprechen denen der entsprechenden Zink-Silber-Knopfbatterien.

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