虽然科技进步日新月异,用于支持移动设备的电池也越来越受欢迎,但应该注意的是,实际的电池化学成分在过去几年里并没有太大变化。手持设备正在向能量更大、重量更轻的可充电解决方案转变,而这正是锂化学电池的目标。
不过,对碱性电池的需求仍然很大,因为它们的放电率较高,非常经济,而且储存寿命长。我们仍在生产一些独特的碱性电池组,用于商业和军事领域。有些用于海洋数据收集、跟踪设备和其他各种用途。
碱性电池是干电池原电池的一种,利用氧化锌和氧化镁与氢氧化钾碱性电解液的化学反应产生电流。它是目前市场上最流行的一次性电池类型。其他常见应用包括小型电子设备,如钟表和手电筒,以及便携式收音机和电子玩具。
请注意,碱性电池是一次电池。一次使用后就会报废。不过,制造商已开发出专门设计的电池芯,用于生产可充电碱性电池。
碱性电池如何工作?
请记住,电池有一个负极(或称阴极)和一个正极(或称阳极)。在碱性电池中,阳极是锌,阴极是氧化镁。现代碱性电池的阴极混合物中还有碳。了解锌和氧化镁的化学反应对于理解碱性电池的工作原理至关重要。
阳极和阴极各自与氢氧化钾碱性电解质溶液中的离子相互作用,从而发生化学反应。
在锌阳极中,与氢氧化钾离子的相互作用会导致过量电子的积累。这种积累会导致阳极和阴极之间产生电差。此外,由于电子在锌阳极的积聚,它们会自然地转移到其他地方。在碱性电池中,这些多余的电子应该移动到氧化镁阴极。但这是不可能的,因为阳极和镁阴极之间没有直接连接。
让多余的电子移动需要建立一个闭合电路,特别是将碱性电池放入一个装置中。电子通过闭合电路从阳极移动到阴极就会产生电流。这就是碱性电池为电子设备供电的原理。
同样重要的是,氧化镁阴极能够接收多余或自由电子,这是因为它与氢氧化钾碱性电解质溶液中的离子相互作用。具体来说,电解质中的离子与自由电子反应形成化合物。
优点
与其他原电池和充电电池相比,碱性电池的优势之一是能量密度更高。例如,这种电池的能量密度是莱克兰切电池和锌碳电池的两倍。这使得电池在产生相同能量的同时,比其他电池的寿命更长。
这种电池的可充电型号的容量也是同等镍镉或镍金属氢化物电池的四倍。
寿命长是碱性电池的另一个优点。与含氯化物电解液的电池相比,它的保质期更长。在未使用的情况下,它的寿命可长达七年,每年损失约百分之五的能量。这意味着它在不使用时不会轻易耗尽电量。即使在极低的温度下,这种电池也能正常工作。与莱克兰切电池相比,漏液的可能性也很低。
安全性也是碱性电池的另一个优点。与酸基和铅基电池相比,这种电池对环境的影响较小。它不需要任何特殊的处理方法。碱性电池内部的化合物除了轻微刺激外,不会对健康造成严重影响。
碱性化学电池以标准尺寸型号生产,便于工程师设计和获取电池,以验证概念验证和原型测试版构建。碱性电池可串联以创建高电压电池组,并可进行多种配置以满足多种类型的要求。
碱性电池主要由钢、锌和锰等普通金属组成,在正常使用或处理过程中不会对健康或环境造成危害。自 20 世纪 90 年代初以来,化学成分中的汞已被去除,因此除加利福尼亚州外,碱性电池在任何地方都可以安全地与普通家庭垃圾一起处置。
在佛蒙特州,2016 年的一项法律现在要求原电池生产商资助一项全州范围的收集和回收计划。一些电池生产商已与非营利性电池回收项目 “Call2Recycle “合作,管理全州范围内的家用电池收集和回收项目。
碱性电池组也非常适合灌封,我们为一些定制应用提供灌封服务。碱性电池组是一种原电池化学成分,无需充电/循环,因此电池不会像充电电池那样出现典型的发热、内部温度变化或潜在析气现象。
缺点
与其他电池相比,碱性电池有一些缺点。例如,与锂离子电池相比,碱性电池更笨重。需要注意的是,锂离子电池的能量密度更高。
碱性电池的另一个缺点是内阻大。请记住,内阻是决定运行时间的关键因素。高内阻会降低电池的功率输出。
碱性电池也可能出现漏液现象,不过莱克兰切电池和锌碳电池的漏液几率更高。如果电池在设备中放置时间过长,就会发生泄漏,泄漏的物质会腐蚀电路。
总结
在选择电池类型时,碱性化学电池已被证明具有许多积极的优点,如成本低、容易获得、标准尺寸、高能量等。当然,碱性电池也有一些缺点,但在许多常见应用中,碱性电池的优点往往大于缺点,因此在许多细分市场中,碱性电池仍然是一种很受欢迎的选择。
Leave a Reply