アルカリ電池の構造 アルカリ電池の動作原理

バッテリーは、今日最も重要かつ最も使用されている装置の一つとなっています。電源供給が安定しない場所や、低い電圧が必要な場合（つまり供給電圧よりも低い場合）、腕時計、携帯電話、その他の低電圧で動作する小型機器などは主にバッテリーで動作しています。バッテリーの主な利点は、供給能力が低下したときに充電して再利用できることです。セルはバッテリーの単位であり、多くのセルが一つのバッテリーを構成します。主に2種類のバッテリーがあります。鉛蓄電池とアルカリ電池です。
最初のアルカリ電池は、トロントのエベレディ・バッテリー社によって市場に投入されました。これは化学エンジニアとして同社に所属していたルウ・アリーによって開発されました。

ルウ・アリーは1949年に小さなアルカリ電池を開発しました。発明者はオハイオ州パルマにあるエベレディ・バッテリー社の研究室で働いていました。アルカリ電池は、その前身である亜鉛炭素電池よりも5〜8倍長持ちします。

アルカリ電池

これらの電池は、鉛板の重量と機械的な脆弱性を克服するために導入されました。アルカリ電池の主な作動原理は、亜鉛（Zn）とマンガン酸化物（MnO2）との反応に基づいています。アルカリ電池という名前は、その電解質として純粋なアルカリ性物質である水酸化カリウムを使用していることに由来します。

アルカリ電池の利点

1. エネルギー密度が高い。

2. この電池は連続および間欠的な両方の用途で同様に機能する。

3. この電池は低速および高速の放電率で同様に機能する。

4. この電池は常温および低温でも同様に機能する。

5. アルカリ電池は内部抵抗も低い。

6. 十分な自己寿命がある。

7. 漏れが少ない。

8. 寸法の安定性が高い。

アルカリ電池の欠点

実際には、高コスト以外にはほとんど欠点がない。

アルカリ電池の構造

電池の本体は中空の鋼製ドラムで構成されています。このドラムには電池のすべての材料が含まれており、同時に電池のカソードとしても機能します。電池の正極はこのドラムの上部から突き出ています。細かいマンガン酸化物（MnO2）粉末と石炭粉を混合し、空の円筒形ドラムの内周面に成形します。この成形された混合物はアルカリ電池のカソード混合物として機能します。厚いカソード混合物層の内表面は紙セパレータで覆われています。この紙セパレータ内の中央空間には、水酸化カリウム電解液とともに亜鉛粉末が詰められています。亜鉛はアンオードとして機能し、粉末状態では接触面積が増加します。水酸化カリウムに浸された紙セパレータは、カソード（MnO2）とアンオード（Zn）の間に電解液を保持します。金属ピン（黄銅製が好ましい）はアルカリ電池の中央軸に沿って挿入され、負荷を集めるために使用されます。このピンは負荷集電ピンと呼ばれます。このピンは金属製の端キャップと接しています。金属製の端キャップのすぐ内側にはプラスチック製のカバーがあり、これによりアルカリ電池の正極スチールドラムと負極端キャップが電気的に分離されます。

アルカリ電池セルでは、粉末状の亜鉛がアンオード、マンガン酸化物がカソード、水酸化カリウムが電解質として機能します。
最初の半反応は、

2番目の半反応は、

全体的な反応、

アルカリ電池セルは1.5 Vで評価されます。新しい未放電のアルカリセルは1.50〜1.65 Vの電圧を示します。負荷条件での平均電圧は1.1〜1.3 Vです。AAアルカリセルは通常700 mAで評価されます。
さまざまなアルカリ電池の種類があります。
プレートの活性物質の組成によって、4つのタイプの電池があります。以下に示します。

1. ニッケル鉄（またはエジソン）。

2. ニッケルカドミウム（またはニフェ）。

3. 銀亜鉛。

4. アルクム電池。

組み立て方法によって、これらの電池は密封セルと非密封セルまたは電池に分類されます。
プレートの設計によって、アルカリ電池は閉鎖ポケット型と開放ポケット型の電池に分類されます。

アルカリ電池の用途

さまざまなタイプのこの電池があり、異なる目的に異なる電池が使用されます。たとえば、ニッケル鉄電池は産業用トラックや鉱山ロコモティブの推進に使用されます。冷暖房設備でもこのタイプの電池が使用されます。別のタイプのアルカリ電池はニッケルカドミウム電池で、商業航空機や軍用機で主エンジンの起動に使用されます。したがって、アルカリ電池は主に移動車両や工業用途に使用されると言えます。

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