Construção da Bateria de Zinco-Carbono | Célula Leclanche

Construção da Bateria de Leclanché

A célula cilíndrica de Leclanché comumente disponível no mercado tem as seguintes características construtivas.

1. Uma lata cilíndrica feita de uma folha fina de zinco, serve como ânodo e também contém todos os outros materiais ativos e o eletrólito da bateria.
   Idealmente, o zinco usado na bateria deve ser 99,99% puro. No entanto, o zinco usado para fazer o recipiente de uma bateria de zinco-carbono tem 0,03 a 0,06% de cádmio e 0,02 a 0,04% de chumbo. O chumbo confere ao zinco melhores qualidades de formação e também é um inibidor de corrosão. Além disso, o cádmio proporciona forte resistência à corrosão ao zinco.
   O zinco usado na bateria de zinco-carbono deve estar livre de impurezas como cobalto, cobre, níquel, ferro, pois esses materiais se envolvem em reações corrosivas com o zinco na presença do eletrólito. Além disso, o ferro torna o zinco mais duro. Impurezas como antimônio, arsênico e magnésio tornam o zinco frágil.

2. O material do cátodo é dióxido de manganês. O dióxido de manganês é misturado com carvão acetileno e umedecido com eletrólito de cloreto de amônio, comprimido em uma máquina hidráulica para dar forma de bobina sólida.
   A bobina serve como eletrodo positivo da bateria. Óxido de manganês em pó (MnO2) e carvão em pó são misturados com água, cloreto de amônio (NH2Cl) ou/ou cloreto de zinco (ZnCl2). Aqui, MnO2 é o material ativo do cátodo, mas altamente resistivo elétricamente, e o carvão em pó aumenta a condutividade do cátodo. Como o pó de carvão é um bom absorvedor de umidade, ele também retém o eletrólito úmido dentro da bobina. A proporção de MnO2 e carvão pode variar de 3:1 a 11:1 por peso, dependendo do design da bateria. Esta proporção também pode ser 1:1 quando a bateria é fabricada para flashes de câmeras, pois aqui as correntes pulsadas altas são mais importantes que a capacidade.

   
   

   Existem poucos tipos de dióxido de manganês usados na bateria de zinco-carbono seca.

   Anteriormente, grafite era usado como meio condutivo da bobina do cátodo, mas agora o carvão preto é usado, pois tem propriedades especiais de retenção de eletrólito úmido e confere melhor compressibilidade e viscosidade à mistura do cátodo. Células contendo carvão acetileno preto em sua mistura de cátodo, desempenham melhor em serviços intermitentes, enquanto células contendo grafite em sua mistura de cátodo desempenham bem em operação de corrente alta e contínua.

1. Dióxido de Manganês Natural (NMD) está disponível no minério natural do material. Esses minérios contêm 70 a 85% de dióxido de manganês. Tem estrutura cristalina alfa e beta.

2. Dióxido de Manganês Sintetizado Quimicamente (CMD) contém 90 a 95% de dióxido de manganês puro. Tem estrutura cristalina delta.

3. Dióxido de Manganês Eletrolítico (EMD). O EMD é o mais caro entre os outros, mas o melhor em termos de desempenho. Ele fornece maior capacidade da bateria e é usado em aplicações industriais pesadas. Tem estrutura cristalina gama.

3. Uma barra de carbono é inserida nesta bobina de cátodo, como coletor de corrente do cátodo. A parte superior desta barra de carbono também serve como terminal positivo da célula.
   

   
   

   Normalmente, fazemos a barra de carbono com carbono comprimido. É altamente condutivo. O carbono, por natureza, é altamente poroso. Por meio de tratamento com cera e óleo, o carbono é tornado menos poroso até certo ponto, quando pode impedir a passagem do eletrólito úmido, mas ainda permite a passagem de gases. Fazemos isso para que os gases de hidrogênio e dióxido de carbono formados durante a descarga intensa da bateria possam escapar através desta barra de carbono. Os referidos gases têm apenas este caminho poroso para passar, pois selamos a parte superior da bobina com asfalto. Isso significa que a barra de carbono na bateria de zinco-carbono também serve como passagem de ventilação para os gases formados durante a descarga intensa.

4. O ânodo e o cátodo são separados por uma camada fina de pasta de cereal umedecida com eletrólito de cloreto de amônio e cloreto de zinco ou papel Kraft absorvente revestido de amido ou polímero. Um separador fino diminui a resistência interna da célula.
   Uma célula de Leclanché comumente usada tem um eletrólito que é uma mistura úmida de cloreto de amônio e uma quantidade menor de cloreto de zinco. Por outro lado, uma célula de cloreto de zinco usa apenas cloreto de zinco úmido como eletrólito. Embora pequena quantidade de cloreto de amônio possa ser adicionada ao cloreto de zinco, para garantir o alto desempenho da bateria de cloreto de zinco.

5. No topo da bobina do cátodo, há uma arruela de suporte (não condutora) colocada.

6. Um selo de asfalto é fornecido acima dessa arruela e, acima do selo de asfalto, há um selo de cera.
   Os arranjos de vedação estão presentes na bateria para evitar a evaporação do eletrólito e da água durante sua vida útil de serviço e armazenamento.

7. Após esse arranjo de vedação, há novamente uma arruela colocada para manter o material de vedação no lugar.

8. Esta arruela superior também segura a tampa de metal de uma peça, fixada no topo da barra de carbono.

9. Agora, a montagem é coberta por uma jaqueta metálica, de papel ou plástico para dar uma aparência estética. As etiquetas e classificações são escritas na capa externa da célula.

10. A parte inferior da célula às vezes é coberta por uma tampa de aço, que fornece proteção adicional.

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