Construcción de la Batería de Zinc Carbón | Celda Leclanché

Construcción de la Batería de Leclanché

La celda cilíndrica de Leclanché comúnmente disponible en el mercado tiene las siguientes características de construcción.

1. Un recipiente cilíndrico hecho de una lámina delgada de zinc, que sirve como ánodo y también contiene todos los otros materiales activos y el electrolito de la batería.
   El zinc utilizado en la batería debería ser 99.99% puro. Aunque, el zinc usado para hacer el contenedor de la batería de zinc-carbono tiene 0.03 a 0.06 % de cadmio y 0.02 a 0.04 % de plomo. El plomo proporciona al zinc una mejor calidad de formación y también es un inhibidor de la corrosión. Además, el cadmio proporciona una fuerte resistencia a la corrosión al zinc.
   El zinc utilizado en la batería de zinc-carbono debe estar libre de impurezas como cobalto, cobre, níquel, hierro, ya que estos materiales participan en reacciones corrosivas con el zinc en presencia del electrolito. Además, el hierro hace que el zinc sea más duro. Las impurezas como antimonio, arsénico y magnesio hacen que el zinc sea frágil.

2. El material del cátodo es dióxido de manganeso. El dióxido de manganeso se mezcla con negro de acetileno y se humedece con electrolito de cloruro de amonio, se comprime en una máquina hidráulica para darle una forma sólida de bobina.
   La bobina sirve como el electrodo positivo de la batería. El óxido de manganeso en polvo (MnO2) y el carbón en polvo se mezclan con agua, cloruro de amonio (NH2Cl) o/y cloruro de zinc (ZnCl2). Aquí, el MnO2 es el material activo del cátodo, pero es altamente resistivo eléctricamente, y el polvo de carbón aumenta la conductividad del cátodo. Como el polvo de carbón absorbe bien la humedad, también retiene el electrolito húmedo dentro de la bobina. La proporción de MnO2 y carbono puede variar de 3:1 a 11:1 por peso, dependiendo del diseño de la batería. Esta proporción también puede ser 1:1 cuando la batería se fabrica para flashes de cámaras, ya que aquí las corrientes pulsadas altas son más importantes que la capacidad.

   
   

   Existen varios tipos de dióxido de manganeso utilizados en la batería de zinc-carbono seca.

   Anteriormente, se utilizaba grafito como medio conductor de la bobina del cátodo, pero ahora se usa carbón negro, ya que tiene propiedades especiales para retener el electrolito húmedo y proporciona mejor compresibilidad y viscosidad a la mezcla del cátodo. Las celdas que contienen carbón negro acetileno en su mezcla de cátodo, funcionan mejor en servicios intermitentes, mientras que las celdas que contienen grafito en su mezcla de cátodo, funcionan bien en operaciones de corriente alta y continua.

1. Dióxido de Manganeso Natural (NMD) está disponible en el mineral natural del material. Estos minerales contienen 70 a 85% de dióxido de manganeso. Tiene una estructura cristalina de fase alfa y beta.

2. Dióxido de Manganeso Sintetizado Químicamente (CMD) contiene 90 a 95% de dióxido de manganeso puro. Tiene una estructura cristalina de fase delta.

3. Dióxido de Manganeso Electrolítico (EMD). El EMD es el más caro entre los demás, pero es el mejor en rendimiento. Proporciona una mayor capacidad de la batería y se utiliza en aplicaciones industriales de alta demanda. Tiene una estructura cristalina de fase gamma.

3. Se inserta una varilla de carbón en esta bobina de cátodo, como colector de corriente desde el cátodo. La parte superior de esta varilla de carbón también sirve como terminal positivo de la celda.
   

   
   

   Normalmente, la varilla de carbón se hace con carbón comprimido. Es muy conductiva. El carbón, por naturaleza, es altamente poroso. Con tratamiento de cera y aceite, el carbón se hace menos poroso hasta cierto punto, lo suficiente para evitar que el electrolito húmedo pase a través de él, pero permite que los gases pasen. Hacemos esto para que los gases de hidrógeno y dióxido de carbono formados durante la descarga intensa de la batería puedan escapar a través de esta varilla de carbón. Dicho gases solo tienen este camino poroso para pasar, ya que sellamos la parte superior de la bobina con asfalto. Esto significa que la varilla de carbón en la batería de zinc-carbono también sirve como paso de ventilación para los gases formados durante la descarga intensa.

4. El ánodo y el cátodo están separados por una capa delgada de pasta de cereal húmeda con electrolito de cloruro de amonio y cloruro de zinc, o papel absorbente Kraft recubierto de almidón o polímero. Un separador delgado disminuye la resistencia interna de la celda.
   Una celda de Leclanché comúnmente utilizada tiene un electrolito que es una mezcla húmeda de cloruro de amonio y una menor cantidad de cloruro de zinc. Sin embargo, una celda de cloruro de zinc solo utiliza cloruro de zinc húmedo como electrolito. Aunque se puede agregar una pequeña cantidad de cloruro de amonio al cloruro de zinc para asegurar el alto rendimiento de la batería de cloruro de zinc.

5. En la parte superior de la bobina del cátodo se coloca un anillo de soporte (no conductor).

6. Se proporciona un sello de asfalto sobre ese anillo y luego, sobre el sello de asfalto, hay un sello de cera.
   Los arreglos de sellado están presentes en la batería para prevenir la evaporación del electrolito y el agua durante su vida útil de servicio y almacenamiento.

7. Después de este arreglo de sellado, se coloca nuevamente un anillo para mantener el material de sellado en su lugar.

8. Este anillo superior también sostiene la cubierta metálica de una pieza, fijada en la parte superior de la varilla de carbón.

9. Ahora, el ensamblaje se cubre con una chaqueta metálica, de papel o de plástico para darle un aspecto estético. Las etiquetas y clasificaciones se escriben en la cubierta exterior de la celda.

10. A veces, la parte inferior de la celda está cubierta por una cubierta de acero que proporciona protección adicional.

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