Batería de Magnesio | Construción Química da Batería de Magnesio
Emprega-se o magnésio como material de ánodo en baterías primarias debido á súa alta potencialidade estándar. É un metal lixeiro e tamén facilmente dispoñible, sendo un metal de baixo custo. A batería de magnésio/dióxido de mangán (Mg/MnO2) ten o dobre da vida útil, é dicir, a capacidade da batería de zinco/dióxido de mangán (Zn/MnO2) do mesmo tamaño. Tamén pode manter a súa capacidade durante o almacenamento, incluso a altas temperaturas. A batería de magnésio é moi durábel e almacenábel xa que sempre ten unha cuberta protexente que se forma naturalmente na superficie do ánodo de magnésio.
A batería de magnésio perde a súa capacidad de almacenamento unha vez que foi parcialmente descargada, e é por iso que non é moi adecuada para usos a longo prazo intermitentes. Esta é a razón principal polo que a batería de magnésio está perdendo popularidade, e as baterías de lítio están ocupando o seu mercado.
Química da Batería de Magnésio
Na batería primaria de magnésio, usa-se unha liga de magnésio como ánodo; o dióxido de mangán é usado como material de catodo. Pero o dióxido de mangán non pode proporcionar a condutividade necesaria ao catodo, e é por iso que o negro de acetileno se mezcla co dióxido de mangán para lograr a condutividade necesaria. O perclorato de magnésio é usado como electrólito. Adicionanse o cromato de bario e de lítio ao electrólito para prevenir a corrosión. Tamén se engade hidróxido de magnésio a esta mezcla como agente tampón para mellorar o almacenamento.
A reacción de oxidación que ocorre no ánodo é,
A reacción de redución que ocorre no catodo é,
Reacción global,
O voltaxe en circuito aberto, esta célula dá arredor de 2 volts, pero o valor teórico do potencial da célula é de 2.8 volts.
A probabilidade de corrosión do magnésio é moi baixa incluso en condicións ambientais extremas. O magnésio crudo reacciona coa humidade e forma unha película fina de Mg(OH)2 na súa superficie.
Esta película fina de peróxido de magnésio serve como capa protexente contra a corrosión sobre o magnésio. Ademais, o tratamento con cromato no magnésio mellora esta protección nunha gran medida. Pero cando esta película protexente de peróxido de magnésio é perforada ou removida debido á descarga da batería, ocorre a corrosión coa formación de gas de hidróxeno.
Esta é a química básica da batería de magnésio.
Construción da Batería de Magnésio
En termos de construción, unha célula de batería cilíndrica de magnésio é semellante a unha célula de batería cilíndrica de zinco-carbono. Aquí, usa-se unha liga de magnésio como o contedor principal da batería. Esta liga está formada por magnésio e unha pequena cantidade de aluminio e zinco. Aquí, o dióxido de mangán é usado como material de catodo. Como o dióxido de mangán ten pobre condutividade, o negro de acetileno se mezcla con este para mellorar a súa condutividade. Isto tamén axuda a retener a auga dentro do catodo. Nesta mezcla de catodo, o cromato de bario se engade como inibidor, e tamén se engade o hidróxido de magnésio como tampón de pH. O perclorato de magnésio con cromato de lítio mezclado con auga é usado como electrólito. O carbono se inserta na mezcla de catodo como recolector de corrente. Papeis Kraft, absorvidos coa solución de electrólito, colócanse entre os materiais de catodo e ánodo como separadores. É necesario prestar atención especial durante o deseño do sistema de selado na batería de magnésio. O selado da batería non debe ser tan poroso que a humidade dentro da batería sexa evaporada durante o almacenamento, e non debe ser tan impermeable que o gas de hidróxeno formado durante a descarga non poida escapar da batería. Polo tanto, o selado da batería debe retener a humidade dentro dela, e ao mesmo tempo, dar suficiente ventilação ao gas de hidróxeno formado durante a descarga. Isto pode facerse proporcionando un pequeno orificio na parte superior do selado de plástico lavado baixo o anel de retención. Cando o exceso de gas sai polo orificio, este anel de retención se deforma debido á presión, resultando na fuga do gas.
a
O ánodo de magnésio forma a cuberta exterior da batería, pero tamén está dispoñible outra construción da batería de magnésio onde o carbono forma o contedor exterior da batería. Aquí, un contedor tipicamente formado a partir de carbono altamente condutivo. Este contedor está formado en forma de copa cilíndrica, e unha forma tipo varilla se proxecciona dende o seu centro como se amosa na imaxe. O ánodo da batería está formado por un cilindro ou tambor de magnésio. O diámetro do ánodo cilíndrico é aproximadamente a metade da copa de carbono. A mezcla de catodo colócase dentro deste cilindro de ánodo e separase da parede interna do cilindro por un separador de papel. O espazo entre a superficie interna da copa de carbono e a superficie externa do cilindro de ánodo tamén se enche coa mezcla de catodo, e aquí tamén a superficie externa do cilindro de ánodo está separada da mezcla de catodo por un separador de papel. A mezcla de catodo prodúcese mezclando dióxido de mangán, negro de carbón e pequena cantidade de bromuro de magnésio acuoso ou perclorato como electrólito. O terminal positivo conectase ao final da copa de carbono. O terminal negativo conectase ao final do tambor de ánodo. O sistema completo está encapsulado nunha xaqueta de acero estanqueada por crimpado.
Vantaxes da Batería de Magnésio
Tén unha moi boa vida útil; pode almacenarse durante moito tempo incluso a altas temperaturas. Estas baterías pódense almacenar ata 5 anos a unha temperatura de 20oC.
Té o dobre de capacidade comparada coa batería Leclanche de tamaño equivalente.
Voltaxe de batería maior que a batería de zinco-carbono.
O custo tamén é moderado.
Desvantaxes da Batería de Magnésio
Acción retardada (retardo de voltaxe).
Evolución de hidróxeno durante a descarga.
Calor xerado durante o uso.
Pobre almacenamento despois dunha descarga parcial.
As baterías xa non se fabrican comercialmente.
