Existen dos tipos de pilas secas de zinc-manganeso: pilas secas ácidas de zinc-manganeso y pilas secas alcalinas de zinc-manganeso
1. Batería seca ácida de zinc-manganeso
La batería seca ácida de zinc-manganeso utiliza un cilindro de zinc como electrodo negativo y se trata con amalgama para hacer que las propiedades de la superficie sean más uniformes para reducir la corrosión del zinc y mejorar el rendimiento de almacenamiento de la batería. material del electrodo Es una pasta mixta compuesta de polvo de dióxido de manganeso, cloruro de amonio y negro de carbón. Se inserta una varilla de carbón en el medio del material del electrodo positivo como conductor para extraer la corriente. Hay una capa de papel aislante reforzado entre ellos. El electrodo positivo y el electrodo negativo se empapan en una solución de electrolito que contiene cloruro de amonio y cloruro de zinc, y la parte superior del zinc metálico está sellada. Este tipo de batería fue inventada por Leclanche en Francia en la década de 1860. también llamada Batería Leclanche o batería seca de carbono-zinc, se puede expresar como: (-) Zn|NH4Cl (20) ZnCl2|MnO2, C ( )
Aunque esta batería tiene una larga historia, su electroquímica. El proceso aún no se ha comprendido completamente, generalmente se cree que durante la descarga, la reacción en la batería es la siguiente: el electrodo positivo es el cátodo y el manganeso se reduce de tetravalente a trivalente
2MnO2 2H2O 2e →2MnO(OH) 2OHˉ
El electrodo negativo En el ánodo, el zinc se oxida en iones de zinc divalentes:
Zn 2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2 2H﹢ 2e
La reacción total de la batería es:
2MnO2 Zn 2NH4Cl→2MnO(OH) Zn(NH3)2Cl2
La experiencia práctica muestra que las características corriente-voltaje de la batería están relacionadas a la fuente de dióxido de manganeso, y también dependen directamente del estado de valencia de oxidación y de los granos cristalinos de manganeso. El tamaño y el grado de hidratación, etc. En la actualidad, se ha utilizado electrolito ZnCl2 en lugar de NH4Cl, lo que demuestra plenamente que el Zn coopera con el Cl. [ZnCl4] sin presencia de NH4 Antes de la descarga, pH=5, y después de la descarga, el pH se eleva a pH=7.
Las características de esta batería: (1) El voltaje de circuito abierto es. 1,55 V ~ 1,70 V; (2) Materias primas ricas y precio bajo; (3) Varios modelos No. 1 a No. 5; (4) es fácil de transportar y adecuado para situaciones de descarga intermitente. Las desventajas son: el voltaje. continúa cayendo durante el uso y no puede proporcionar un voltaje estable. La potencia de descarga es baja, la energía específica es pequeña y el rendimiento a baja temperatura es deficiente. No puede funcionar a -20 °C. Solo zinc-manganeso alcalino. En esta zona se pueden utilizar pilas secas.
2. Pila seca alcalina de zinc-manganeso
La pila alcalina de zinc-manganeso se conoce como pila alcalina de manganeso. Se desarrolló con éxito en 1882 y se desarrolló en 1912. No se puso en producción hasta 1949. La gente descubrió que. cuando se usa electrolito KOH Cuando la solución reemplaza NH4Cl como electrolito, tanto el electrolito como la estructura cambiarán mucho, y la energía específica y la corriente de descarga de la batería se pueden mejorar significativamente. Su expresión de batería es:
Su reacción del electrodo es la siguiente:
Reacción del ánodo como cátodo:
MnO2 H2O e→MnO(OH) OHˉ
MnO(OH) tiene cierta solubilidad en solución alcalina
MnO(OH) H2O OHˉ→Mn(OH) 4
p>Mn(OH)4 e→Mn(OH)4
Reacción anódica:
Zn 2OHˉ→Zn(OH)2 2e
Zn(OH)2 2OHˉ→Zn(OH)42ˉ
La reacción total de la batería es:
Zn MnO2 2H2O 4OHˉ→Mn(OH)42ˉ Zn(OH )42ˉ
Dado que la reacción catódica en el electrodo positivo no es completamente una reacción en fase sólida, y la reacción anódica en el ánodo es Zn(OH)42ˉ soluble, la resistencia interna es pequeña y la recuperación de voltaje La capacidad después de la descarga es fuerte. Las baterías alcalinas de zinc-manganeso utilizan materiales de electrodos positivos y negativos de alta pureza y alta actividad, y se utilizan álcalis con fuerte conductividad iónica como electrolitos para duplicar el área de reacción electroquímica. es
1,5 V (2) El rango de temperatura de funcionamiento es amplio entre -20 °C y 60 °C, adecuado para su uso en zonas alpinas (3) La capacidad de descarga continua de corriente grande es aproximadamente 5 veces mayor que la de las baterías ácidas de zinc-manganeso; (4) Su rendimiento de descarga a baja temperatura también es muy bueno.