Konstruktion av zink-kolvätebatteri | Leclanche-cel

Konstruktion av Leclanche’-batteri

Den vanligt tillgängliga cylindriska Leclanche’-cellen på marknaden har följande konstruktionsdrag.

1. En cylinderformad behållare gjord av tunn zinkplåt, fungerar som anod och håller också alla andra aktiva material och elektrolyt i batteriet.
   Idealt sett bör zinken i batteriet vara 99,99 % ren. Dock innehåller zinken som används för att göra en behållare för ett zink-kolbatteri 0,03 till 0,06 % bly och 0,02 till 0,04 % kadmium. Bly ger zinken bättre formegenskaper och fungerar även som korrosionsinhibitor, medan kadmium ger stark korrosionsbeständighet till zinken.
   Zinken som används i zink-kolbatteri ska vara fri från föroreningar som kobolt, koppar, nikkel, järn eftersom dessa material deltar i korrosiv reaktion med zinken i närvaro av elektrolyt. Dessutom gör järnet zinken hårdare. Föroreningar som antimon, arsenik, magnesium gör zinken spröd.

2. Katodematerial är mangan(IV)oxid. Mangan(IV)oxid blandas med acetylensvart och vått med ammoniumklorid-elektrolyt, komprimeras i en hydraulisk maskin för att ge en solid bobbinform.
   Bobbinen fungerar som den positiva eloden i batteriet. Pulveriserad mangan(IV)oxid (MnO2) och pulveriserad kolsvart blandas med vatten, ammoniumklorid (NH2Cl) eller/och zinkklorid (ZnCl2). Här är MnO2 det aktiva katodematerialet, men mycket elektriskt resistivt, och kolsvart ökar ledbarheten i katoden. Eftersom kolstoft är bra fuktabsorbent håller det också det våta elektrolytet inne i bobbinen. Förhållandet mellan MnO2 och kol kan variera mellan 3:1 till 11:1 i vikt beroende på batteriets design. Detta förhållande kan också vara 1:1 när batteriet tillverkas för blixtlamps apparater eftersom här är höga strömpulser viktigare än kapacitet.

   
   

   Det finns flera typer av mangan(IV)oxid som används i torr zink-kolbatteri.

   Tidigare användes grafitt som ledande medium i katodbobbinen, men nu används kolsvart eftersom det har speciella egenskaper för att hålla det våta elektrolytet och ger bättre kompressibilitet och viskositet till katodblandningen. Celler som innehåller kol-acetylensvart i sin katodblandning, presterar bättre vid inseminerade tjänster, medan celler som innehåller grafitt i sin katodblandning presterar väl vid hög och kontinuerlig strömoperation.

1. Naturlig mangan(IV)oxid (NMD) finns i naturligt ämne. Dessa ämnen innehåller 70 till 85 % mangan(IV)oxid. Den har alfa- och beta-fas kristallstruktur.

2. Kemiskt syntetiserad mangan(IV)oxid (CMD) innehåller 90 till 95 % ren mangan(IV)oxid. Den har delta-fas kristallstruktur.

3. Elektrolytisk mangan(IV)oxid (EMD). EMD är mest dyr av de andra men bäst presterande. Den ger högre kapacitet för batteriet, och vi använder den i tunga industriella tillämpningar. Den har gamma-fas kristallstruktur.

3. En kolstav sätts in i denna bobbinformade katod, som strömsamling från katoden. Toppen av denna kolstav fungerar också som den positiva terminalen för cellen.
   

   
   

   Vi gör normalt kolstaven av komprimerat kol. Den är mycket högledande. Kol är av naturen mycket poröst. Genom behandling med vax och olja görs kol mindre poröst upp till en viss gräns då det kan hindra det våta elektrolytet från att passera, men det kan låta gaser passera genom. Vi gör detta så att väte och koldioxidgas som bildas under tung utsläpp av batteriet kan undankomma genom denna kolstav. De nämnda gaserna får endast denna porösa väg att gå igenom eftersom vi säller överkanten av bobbinen med asfalt. Det betyder att en kolstav i zink-kolbatteri fungerar också som ventilationsväg för gaser som bildas under tung utsläpp.

4. Anoden och katoden separeras av ett tunnt lager av cereal pasta vått med ammoniumklorid och zinkklorid-elektrolyt eller stärkelse eller polymerbelagt absorbent Kraft-papper. Tunt separator minskar den interna motståndet i cellen.
   En vanligt använd Leclanche’-cell har en elektrolyt som är en blöt blandning av ammoniumklorid och en mindre mängd zinkklorid. Men å andra sidan, använder en zinkklorid-cell endast blöt zinkklorid som elektrolyt. Även om en liten mängd ammoniumklorid kan läggas till zinkklorid, för att säkerställa hög prestanda av zinkkloridbatteriet.

5. Över toppen av katodbobbinen placeras en stödjande skiva (icke-ledande).

6. Ett asfaltseal läggs ovanpå den skivan och sedan ovanpå asfaltseal finns ett vaxseal.
   Sälningsarrangemang finns i batteriet för att förhindra evaporation av elektrolyt och vatten under dess service- och lagringstid.

7. Efter detta sälningsarrangemang placeras en skiva igen för att hålla sälningsmaterialen på plats.

8. Denna översta skiva håller också fast den enstaka metalltäckningen, monterad över kolstaven.

9. Nu täcks monteringen av metall, papper eller plastjacka för att ge en estetisk utseende. Etiketter och betyg skrivs på den yttre omslaget av cellen.

10. Botten av cellen är ibland täckt av en stålbehållare som ger extra skydd.

Ut