Baterai Magnesium | Konstruksi Kimia Baterai Magnesium

Magnesium digunakan sebagai bahan anoda dalam baterai karena potensial standarnya yang tinggi. Ini adalah logam ringan. Logam ini juga mudah didapatkan karena harganya murah. Baterai magnesium/dioksida mangan (Mg/MnO2) memiliki masa pakai dua kali lipat yaitu kapasitas baterai seng/dioksida mangan (Zn/MnO2) dengan ukuran yang sama. Baterai ini juga dapat mempertahankan kapasitasnya selama penyimpanan, bahkan pada suhu tinggi. Baterai magnesium sangat tahan lama dan dapat disimpan karena selalu memiliki penutup pelindung yang terbentuk secara alami di permukaan anoda magnesium.
Baterai magnesium kehilangan kemampuan penyimpanannya setelah sebagian dilepaskan dan itulah mengapa baterai ini tidak sangat cocok untuk digunakan dalam aplikasi intermiten jangka panjang. Ini adalah alasan utama mengapa baterai magnesium kehilangan popularitasnya, dan baterai litium mengambil tempatnya.

Kimia Baterai Magnesium

Dalam baterai magnesium primer, paduan magnesium digunakan sebagai anoda; dioksida mangan digunakan sebagai bahan katoda. Tetapi dioksida mangan tidak dapat memberikan konduktivitas yang diperlukan pada katoda, dan itulah mengapa arang asetilena dicampur dengan dioksida mangan untuk mencapai konduktivitas yang diperlukan. Perklorat magnesium digunakan sebagai elektrolit. Kromat barium dan litium ditambahkan ke elektrolit untuk mencegah korosi. Hidroksida magnesium juga ditambahkan ke campuran ini sebagai agen penyangga untuk meningkatkan daya simpan.

Reaksi oksidasi yang terjadi pada anoda adalah,


Reaksi reduksi yang terjadi pada katoda adalah,

Reaksi keseluruhan,


Tegangan sirkuit terbuka, sel ini memberikan sekitar 2 volt tetapi nilai teoretis dari potensial sel adalah 2.8 volt.
Peluang korosi magnesium sangat kecil bahkan dalam kondisi lingkungan ekstrem. Magnesium mentah bereaksi dengan kelembaban dan membentuk lapisan tipis film Mg(OH)2 di permukaannya.

Lapisan tipis peroksida magnesium ini berfungsi sebagai lapisan pelindung korosi di atas magnesium. Selain itu, perlakuan kromat pada magnesium meningkatkan perlindungan ini secara signifikan. Tetapi ketika lapisan pelindung peroksida magnesium ini rusak atau hilang akibat pengeluaran baterai, korosi terjadi dengan pembentukan gas hidrogen.


Ini adalah kimia dasar baterai magnesium.

Konstruksi Baterai Magnesium

Dari segi konstruksi, sel baterai magnesium silinder mirip dengan sel baterai seng-karbon silinder. Di sini, paduan magnesium digunakan sebagai wadah utama baterai. Paduan ini dibentuk oleh magnesium dan sedikit aluminium dan seng. Di sini, dioksida mangan digunakan sebagai bahan katoda. Karena dioksida mangan memiliki konduktivitas yang buruk, arang asetilena dicampur dengan ini untuk meningkatkan konduktivitasnya. Ini juga membantu menahan air di dalam katoda. Dalam campuran katoda ini, kromat barium ditambahkan sebagai inhibitor, dan hidroksida magnesium ditambahkan sebagai buffer pH. Perklorat magnesium dengan kromat litium dicampur dengan air digunakan sebagai elektrolit. Karbon dimasukkan ke dalam campuran katoda sebagai pengumpul arus. Kertas Kraft, yang diserap dengan larutan elektrolit, diletakkan di antara bahan anoda dan katoda sebagai pemisah. Perhatian khusus harus diberikan saat merancang susunan penutupan pada baterai magnesium. Penutupan baterai tidak boleh terlalu poros sehingga kelembaban di dalam baterai akan menguap selama penyimpanan dan tidak boleh terlalu nonporos sehingga gas hidrogen yang terbentuk selama pengeluaran tidak bisa keluar dari baterai. Jadi, penutup baterai harus mempertahankan kelembaban di dalamnya, dan pada saat yang sama, memberikan ventilasi yang cukup untuk gas hidrogen yang terbentuk selama pengeluaran. Hal ini dapat dilakukan dengan menyediakan lubang kecil di bagian atas penutup plastik yang dicuci di bawah cincin Retainer. Ketika gas berlebih keluar dari lubang, cincin retainer ini berubah bentuk karena tekanan, menghasilkan pelarian gas.
a
Anoda magnesium membentuk penutup luar baterai, tetapi ada juga konstruksi baterai magnesium lainnya di mana karbon membentuk wadah luar baterai. Di sini, wadah yang dibentuk dari karbon yang sangat konduktif. Wadah ini dibentuk dalam bentuk cangkir silinder, dan satu bentuk batang diproyeksikan dari pusatnya seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Anoda baterai dibentuk oleh silinder atau drum magnesium. Diameter silinder anoda sekitar setengah dari cangkir karbon. Campuran katoda ditempatkan di dalam silinder anoda ini dan dipisahkan dari dinding dalam silinder oleh pemisah kertas. Ruang antara permukaan dalam cangkir karbon dan permukaan luar silinder anoda juga diisi dengan campuran katoda, dan di sini juga permukaan luar silinder anoda dipisahkan dari campuran katoda oleh pemisah kertas. Campuran katoda diproduksi dengan mencampur dioksida mangan, arang hitam, dan sedikit bromida magnesium atau perklorat sebagai elektrolit. Terminal positif terhubung ke ujung cangkir karbon. Terminal negatif terhubung ke ujung drum anoda. Sistem seluruhnya dikapsulkan dalam jaket baja yang dilapisi timah.

Keuntungan Baterai Magnesium

1. Memiliki umur simpan yang sangat baik; dapat disimpan untuk waktu yang lama bahkan pada suhu tinggi. Baterai ini dapat disimpan hingga 5 tahun pada suhu 20oC.

2. Memiliki kapasitas dua kali lebih besar dibandingkan baterai Leclanche ukuran yang sama.

3. Tegangan baterai lebih tinggi dibandingkan baterai seng-karbon.

4. Biaya juga moderat.

Kerugian Baterai Magnesium

1. Penundaan aksi. (penundaan tegangan)

2. Pembentukan hidrogen selama pengeluaran.

3. Pan