Bouw van Zink-Karbonaat Batterij | Leclanche Cel

Bouw van de Leclanche’-accu

De bouwkundige kenmerken van een gangbare cilindervormige Leclanche’-cel die op de markt verkrijgbaar is, zijn als volgt.

1. Een cilindervormige bus gemaakt van dunne zinkplaat, fungeert als anode en bevat ook alle andere actieve materialen en elektrolyten van de accu.
   Ideaal gezien zou de zink in de accu 99,99% zuiver moeten zijn. Hoewel de zink die wordt gebruikt voor het maken van de behuizing van een zink-koolstofaccu 0,03 tot 0,06% cadmium en 0,02 tot 0,04% lood bevat. Lood geeft de zink betere vormgevende eigenschappen en is ook een corrosie-remmer, bovendien biedt cadmium sterke corrosiebestendigheid aan de zink.
   De zink die in de zink-koolstofaccu wordt gebruikt, moet vrij zijn van verontreinigingen zoals kobalt, koper, nikkel en ijzer, omdat deze materialen bij de aanwezigheid van elektrolyt corrosieve reacties met zink veroorzaken. Daarnaast maakt ijzer de zink harder. Verontreinigingen zoals antimoon, arseen en magnesium maken de zink bros.

2. Het katodemateriaal is mangaandioxide. Mangaandioxide wordt gemengd met acetylenzwart en natgemaakt met ammoniumchloride-elektrolyt, en in een hydraulische machine samengedrukt om een solide bobbinvorm te geven.
   De bobbin dient als positieve elektrode van de accu. Gemalen mangaanoxide (MnO2) en gepoederd koolstofzwart worden gemengd met water, ammoniumchloride (NH2Cl) of/ en zinkchloride (ZnCl2). Hierbij is MnO2 het actieve katodemateriaal, maar zeer elektrisch weerstandrijk, en poederkoolstof verhoogt de geleidbaarheid van de katode. Aangezien stofkoolstof goed vocht absorbeert, houdt het ook het natte elektrolyt binnen de bobbin. Het gewichtsverhouding tussen MnO2 en koolstof kan variëren van 3:1 tot 11:1, afhankelijk van het ontwerp van de accu. Deze verhouding kan ook 1:1 zijn wanneer de accu wordt vervaardigd voor flitscamera's, omdat hier hoge pulsen stroom belangrijker zijn dan capaciteit.

   
   

   Er zijn verschillende soorten mangaandioxide die in de droge zink-koolstofaccu worden gebruikt.

   Vroeger werd grafiet gebruikt als geleidingsmedium voor de katodebobbin, maar nu wordt koolstofzwart gebruikt vanwege de speciale eigenschappen om nat elektrolyt vast te houden en het geeft betere comprimeerbaarheid en viscositeit aan het katodemengsel. Cellen die koolstofacetylenzwart in hun katodemengsel bevatten, presteren beter in geïnsemineerde diensten, terwijl cellen die grafiet in hun katodemengsel bevatten, goed presteren bij hoge en continue stroomafname.

1. Natuurlijk mangaandioxide (NMD) is beschikbaar in natuurlijke erts van het materiaal. Deze ertsen bevatten 70 tot 85% mangaandioxide. Het heeft een alfa- en bèta-fase kristalstructuur.

2. Chemisch gesynthetiseerd mangaandioxide (CMD) bevat 90 tot 95% zuiver mangaandioxide. Het heeft een delta-fase kristalstructuur.

3. Elektrolytisch mangaandioxide (EMD). EMD is het duurst van de andere, maar presteert het beste. Het biedt een hogere capaciteit van de accu en wordt gebruikt in zwaar-industriële toepassingen. Het heeft een gamma-fase kristalstructuur.

3. Een koolstofstaaf wordt in deze bobbinvormige katode ingevoegd, als stroomafvoer van de katode. De bovenkant van deze koolstofstaaf dient ook als de positieve pool van de cel.
   

   
   

   We maken normaal gesproken de koolstofstaaf van samengeperste koolstof. Het is zeer geleidend. Koolstof is van nature zeer poreus. Door behandeling met was en olie wordt de koolstof minder poreus, waardoor het nat elektrolyt kan tegenhouden, maar gas kan doorlaten. We doen dit zodat waterstof en koolstofdioxidegas die tijdens zware ontlading van de accu worden gevormd, door deze koolstofstaaf kunnen ontsnappen. Deze gassen krijgen alleen deze poreuze weg om doorheen te gaan, omdat we de bovenkant van de bobbin afsluiten met asfalt. Dit betekent dat een koolstofstaaf in de zink-koolstofaccu ook dient als ventilatiepad voor de gassen die tijdens zware ontlading worden gevormd.

4. De anode en katode worden gescheiden door een dun laagje graanpasta, natgemaakt met ammoniumchloride- en zinkchloride-elektrolyt, of gestaafd of polymeren bekleed absorbent kraftpapier. Een dun scheiding verminderd de interne weerstand van de cel.
   Een veel gebruikte Leclanche’-cel heeft een elektrolyt dat een nat mengsel van ammoniumchloride en een kleinere hoeveelheid zinkchloride is. Maar aan de andere kant gebruikt een zinkchloridecel alleen nat zinkchloride als elektrolyt. Hoewel een kleine hoeveelheid ammoniumchloride ook aan zinkchloride kan worden toegevoegd om de hoge prestatie van de zinkchlorideaccu te waarborgen.

5. Op de bovenkant van de katodebobbin ligt een ondersteunende washer (niet geleidend).

6. Erbovenop wordt een asfaltsealing aangebracht, en daarboven een wassealing.
   Sealingarrangementen zijn aanwezig in de accu om verdamping van elektrolyt en water tijdens de levensduur van dienst en opslag te voorkomen.

7. Na dit sealingarrangement ligt er opnieuw een washer om het sealingmateriaal op zijn plaats te houden.

8. Deze bovenste washer houdt ook het enkele stuk metalen deksel vast, dat boven op de koolstofstaaf is aangebracht.

9. Nu wordt de montage bedekt met een metalen, papieren of plastic jasje om er een esthetisch uiterlijk aan te geven. De etiketten en specificaties staan op de buitenkant van de cel.

10. De bodem van de cel wordt soms bedekt met een stalen deksel dat extra bescherming biedt.

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moede gedeeld, indien er een inbreuk is contacteer dan voor verwijdering.