干电池仅外皮是干的,里面的电解媒介仍是液态,只是经过特殊处理才呈糊状。
它是以淀粉为主体材料作电池隔离层的。市场上售品多为此种。
这种电池由锌筒、电糊层、二氧化锰、炭棒、铜幅、封口剂等组成,如图4-1所示。锌筒既是负极,又是容器。中央的长条炭棒起导电作用,紧包着炭棒的二氧化锰是电池的正极。深褐色或黑色的二氧化锰中混有导电材料石墨或乙炔黑。在二氧化锰与锌筒之间只有几毫米宽的间隙中充填糊状电解质,它是由浓缩的氯化铵水溶液、微量升汞和氯化锌以及淀粉组成。加入微量升汞和氯化锌的目的是为避免锌筒的局部作用,增强电池的防腐能力,同时还能提高锌的负电势,以使电池的电动势随之提高。用淀粉的目的是将电解液制成糊状,从而使电解质离子扩散速度减慢,提高电池的贮存性能。封口剂多使用沥青,也有用树脂或石蜡的。
糊式锌—锰干电池中的基本化学反应是:
如果从阴、阳两极单独考虑,阴极锌溶解为:
阳极二氧化锰还原为,
当两极用负载连接起来,电子便从阴极流向阳极。在电解液中的离子Zn++和OH-增加,它们又和电解液中的NH4+和Cl-离子反应为:
由于Zn(NH3)2Cl2的析出,电池内阻就增加了,电池就逐渐老化了。
锌—锰干电池的优点是:制造电池所需要材料的来源丰富,价格便宜,使用温度范围较宽,便于携带、组合,易贮存、维护等,所以,它是现在使用最广的一种化学电源。
这种电池的缺点是:电池放电容量受放电电流大小的影响较大;连续放电时,电压连续下降不够平稳;间歇放电时,电压在放电过程中虽然也是连续下降,但在每次间歇时间内,电压有回升现象,使用时间比较长,容量比较大。因此,这种电池不宜用于大电流连续放电,只适宜于中小电流间歇放电。
锌—锰干电池在+10℃~+20℃温度范围内使用时,工作效率最理想。温度低时,其容量明显下降。温度高时,这种电池自放电严重,其容量损耗较大。
使用时选用什么样的电池,这要根据实际需要决定。在实验室中,如需用电压不高(小于几十伏),电流不大(1安培以下)的直流电源,就可以选用干电池。如需要电流大于0.5安培的直流电源,可用甲电池(R40),或用1号(R20)干电池并联;如电流在0.3安培左右,可用1号电池;若电流在50毫安以下,可用5号(R6)电池。当所需电压高于1万伏时,可用串联法提高电压,如用乙电池就更为方便。总之,在电压不太高、电流不太大的情况下,可用干电池的串、并联组合来满足需要。
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