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一次电池
传统干电池概述
作者:admin 来源:百度百科 点击:4910次 日期:2016-12-14 [] [] []

简介


      干电池(Dry cell)是一种以糊状电解液来产生直流电的化学电池(湿电池则为使用液态电解液的化学电池),大致上分为一次电池及二次电池两种,是日常生活之中为普遍使用,以及轻便的电池,它们可以使用于很多电器用品上。

常见的干电池为锌锰电池(或称碳锌电池,即 dry Leclanché cell)。

      干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池。因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物,所以叫做干电池,这是相对于具有可流动电解质的电池说的。干电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域,十分好用。

      普通干电池大都是锰锌电池,中间是正极碳棒,外包石墨和二氧化锰的混合物,再外是一层纤维网.网上涂有很厚的电解质糊,其构成是氯化铵溶液和淀粉,另有少量防腐剂.最外层是金属锌皮做的筒,也就是负极,电池放电就是氯化铵与锌的电解反应,释放出的电荷由石墨传导给正极碳棒,锌的电解反应是会释放氢气的,这气体是会增加电池内阻的,而和石墨相混的二氧化锰就是用来吸收氢气的.但若电池连续工作或是用的太久,二氧化锰就来不及或已近饱和没能力再吸收了,此时电池就会因内阻太大而输出电流太小而失去作用.但此时若将电池加热,或放置一段时间,它内部的聚集氢气就会受热放出或缓慢放出.二氧化锰也到了还原恢复,那电池就又有活力了!

      化学方程式为:Zn+2MnO2+2NH4Cl= ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O

      切勿解剖干电池!!不可将其置于火上进行灼烧或炙烤。

国内发展


       “十一五”期间,我国干电池市场规模迅速扩大,产量平均以每年约20%的速度快速增长,总体规模增长了2倍,由2005年的约7000万多KVAh上升至2010年的14416.68万KVAh。2011年,我国干电池行业产销规模均有所扩大,利润及销售利润均大幅上升,行业经营效益较好。2011年我国干电池行业的资产总额为880.91亿元,同比增长39.35%;实现销售收入965.15亿元,同比增长32.40%;实现利润总额57.20亿元,同比增长10.81%。与此同时,干电池技术经过多年发展,其比能量、循环寿命、高低温适应性等问题已有所突破。目前我国正逐渐缩小与国际领先技术的差距,在部分核心技术方面已达到国际水平,并且越来越多地进入国际市场。

历史

      1780年的一天,意大利解剖学家伽伐尼(Luigi Galvani)在做青蛙解剖时,两手分别拿着不同的金属器械,无意中同时碰在青蛙的大腿上,青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下,仿佛受到电流的刺激,而如果只用一种金属器械去触动青蛙,就无此种反应。伽伐尼认为,出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电,他称之为“生物电”。
      1799年,伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里,发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来。用手触摸两端时,会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。
      1836年,英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良,又陆续有效果更好的“本生电池”和“格罗夫电池”等问世。然而在当时,无论哪种电池都需在两个金属板之间灌装液体,搬运很不方便,特别是蓄电池所用液体是硫酸,在挪动时很危险。
干电池的鼻祖在19世纪中期诞生。1860年,法国的雷克兰士(George Leclanche)发明了碳锌电池,这种电池更容易制造,且最初潮湿水性的电解液逐渐用黏浊状类似糨糊的方式取代,于是装在容器内时,“干”性的电池出现了。
      1887年,英国人赫勒森(Wilhelm Hellesen)发明了最早的干电池。相对于液体电池而言,干电池的电解液为糊状,不会溢漏,便于携带,因此获得了广泛应用。

种类


      随着科学技术的发展,干电池已经发展成为一个大的家族,到目前为止已经约有100多种。常见的有普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等。
      对于使用最多的锌-锰干电池来说,由于结构的不同又可分:糊式锌-锰干电池、纸板式锌-锰干电池、薄膜式锌-锰干电池、氯化锌锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、四极并联锌-锰干电池、迭层式锌-锰干电池等。

电池结构


锌锰干电池是日常生活中常用的干电池。
正极材料:锰(Mn)、石墨棒
负极材料:锌(Zn)片
电解质:NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物
电池符号可表示为
(-) Zn|ZnCl2、NH4Cl(糊状)‖Mn|C(石墨) (+)
负极:Zn-2e-=Zn2+
正极:2Mno2+2NH4++2e-=Mn2o3+2NH3+H2o
总反应:Zn+2Mno2+2NH4+= Zn2+Mn2o3+2NH3+H2o
锌锰干电池的电动势为1.5V。因产生的NH3气被石墨吸附,引起电动势下降较快。如果用高导电的糊状KOH代替NH4Cl,正极材料改用钢筒,Mn层紧靠钢筒,就构成碱性锌锰干电池,由于电池反应没有气体产生,内电阻较低,电动势为1.5V,比较稳定。
此干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池,它碳棒以为正极,以锌筒为负极,把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼,锌失去电子被氧化,锰得到电子被还原。


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