Как устроены батарейки
Несмотря на иногда существенные внешние различия, конструкция всех батареек примерно одинакова. Различия заключаются в химических веществах, входящих в состав элемента. Электрический ток в батарейках вырабатывается посредством вступления в реакцию этих химических веществ.
Типовая конструкция батареек
Отрицательный полюс батареи питания служит одновременно и ее корпусом. Он изготавливается в виде стаканчика, который наполняется химическими реактивами. Между собой твердые химические вещества разделены картонной оболочкой, которая не дает этим веществам смешиваться, но одновременно проницаема для жидкого электролита, который и позволяет идти химической реакции.
Внутрь корпуса вставлен угольный или графитовый стержень, который является положительным электродом батарейки. Стержень также отделен прокладкой-сепаратором, которая не дает нейтрализовать заряд.
Все батарейки делятся на группы по типу химического наполнителя. Подробная конструкция стандартной батарейки показана на рисунке.
Марганцево-цинковые с солевым электролитом
Солевые элементы до недавнего времени господствовали на рынке батареек. Анодом является цинк, из которого сделан корпус элемента, активное вещество катода – диоксид марганца. В качестве электролита используется раствор хлорида аммония или хлорида цинка.
Достоинство этих батареек – низкая стоимость, но она не компенсирует низкую удельную емкость, чувствительность к нагрузке и низким температурам. Поэтому их почти полностью вытеснили щелочные, или как их еще называют – алкалиновые батарейки.
Марганцево-цинковые с щелочным электролитом
Щелочные, или алкалиновые, элементы содержат в своем составе порошок цинка в качестве анода и диоксид марганца в качестве катода. Гелеобразный раствор КОН используется как электролит. В состав батареек также включены ингибиторы коррозии.
Щелочные элементы имеют гораздо более высокую емкость, выдерживают большую нагрузку и не чувствительны к температуре. Поэтому несмотря на высокую стоимость практически вытеснили солевые батарейки.
Серебряно-цинковые элементы
В качестве катода также применяется порошкообразный цинк, а для анода используются оксиды серебра. В качестве электролита применяется раствор КОН или NaOH, гелевый или матричный.
Эти батарейки имеют намного более высокие нагрузочные характеристики, чем предыдущие элементы, но стоят гораздо дороже. Выпускаются в форме дисков и применяются в наручных часах, слуховых аппаратах, фотоаппаратах и в некоторых других устройствах.
Солевые и алкалиновые батарейки — в чем разница
Делятся гальванические элементы на два вида: первичные и вторичные. К первичным относятся элементы с протекающими в них необратимыми реакциями, постепенно теряющими заряд, которые затем подлежат утилизации. К вторичным относятся аккумуляторы. Разберем далее в статье солевые батарейки и алкалиновые, в чем разница?
Что такое солевые батарейки
Это химические источники электрического тока, относящиеся к «сухому типу», ещё недавно по популярности занимавшие первое место в мире за счёт отличного соотношения между ценой и качеством. Их появление относится к 1865 году.
В состав батареек входит три элемента: два электрода (катод и анод) и электролит.
В качестве катода используется цинковая оболочка, анодом служит диоксид марганца, который пропитывают цинковым порошком. Отсюда у соляных батареек ещё одно название – угольно- цинковые.
Раньше электролитом служил загущённый крахмалом хлористый аммоний (известный как пищевая добавка с кодом Е510). Затем раствор его заменили на хлористый цинк, в который иногда добавляют ещё кальциевую соль соляной кислоты.
Прокладка, находящаяся между реактивами, пропускает электролит, ингредиенты при этом не контактируют между собой. Результатом химической окислительно-восстановительной реакции между двуокисью марганца (MnO2) и порошком цинка (Zn) становится ток. Цинк в результате химической реакции окисляется, а марганец восстанавливается.
Возникший электрический ток попадает на токосниматели, находящиеся внутри, и далее идёт к раздельным электродам, находящимся на разных концах, а уже потом на электронное устройство.
Газовая камера необходима для поступления в неё газов, которые выделяются во время разряда и саморазряда.
О типах, видах и размерах
Разновидностей солевых батареек много. Каждый типоразмер имеет обозначение. Международная электротехническая комиссия установила, что для идентификации в обозначении должны обязательно быть комбинации букв и (или) цифр. Кроме вышеперечисленных, для классификации могут применяться стандарты ANSI/NEDA и ГОСТ/ТУ.
Есть два стандартных размера, которые можно отличать друг от друга визуально. Самые распространённые пальчиковые батарейки (АА) и мизинчиковые (ААА), с одинаковым напряжением в полтора вольта и корпусом цилиндрической формы.
Есть ещё три типа. Элементы типа С или LR 14 выпускаются в форме маленького бочонка.
Выпускаемые именно для фонариков в форме большого бочонка D или LR 20 раньше использовали в переносных магнитофонах.
Батарейки R10 выпускались в Советском Союзе. Они служили в качестве источников тока для измерительных приборов и игрушек.
У элементов, имеющих цилиндрическую форму, на торце, со стороны положительного полюса, есть выступы, это видно и на фото. А с противоположной стороны поверхность плоская. Батарейки 6 F22 (крона) изготавливают прямоугольной формы, похожими на спичечный коробок, но меньшего размера. На каждом элементе указана маркировка.
Преимущества и недостатки солевых батареек
К преимуществам солевых батареек относятся маленький вес и низкая стоимость. Если давать им «отдохнуть», то срок службы продлится. Они способны хорошо поработать еще какое-то время, если их немного потрясти и постучать о руку. Комки электролита, находящегося внутри, при этом выравниваются.
Из недостатков выделяются:
- маленький срок хранения (не более трёх лет),
- саморязряжение,
- высыхание электролита,
- неустойчивость при перепадах температуры,
- частые протекания, за счёт проблем с герметичностью, если устройство продолжительное время не используется, происходит окисление оболочки, поэтому элементы питания вынимают из устройств, они могут потечь и нанести вред;
- обладают малой ёмкостью — около 0,8 ампер в час.
За счёт невысоких энергетических показателей данные элементы питания в основном используются в приборах с небольшим энергопотреблением, которое укладывается в единицы миллиампер. Они подходят к маленьким приёмникам, карманным фонарикам, пультам дистанционного управления или тестерам. Батарейки могут отличаться производителями. Самыми известными из российских производителей считаются «Космос», «Энергия» и «Фото»н, а из мировых лучшими считают Sanyo и GP.
Что такое алкалиновая батарейка
Первая алкалиновая батарейка была изобретена американскими учеными Вольдемаром Юнгнером, и Томасом Эдисоном в начале двадцатого столетия, но популярность такие батарейки обрели не сразу. «Alkaline» в переводе с английского языка на русский означает «щёлочь», поэтому они ещё называются щелочными.
По своей конструкции щелочные батареи напоминают солевые. Разница состоит только в расположении частей. У алкалиновых также имеются два электрода и электролит. Порошкообразный цинк, пропитанный гидроокисью калия (3), играет роль анода. Располагается внутри элемента и обладает отрицательным зарядом, для снятия которого используется стержень из латуни (2),
Роль катода играет двуокись марганца, в которую добавляется графит или сажа (5). Они разделены сепаратором (4), который пропитан электролитом. Элемент с положительным выводом имеет форму стального стакана, покрытого никелем (1), а отрицательный выполнен из стали и напоминает тарелку (9).
Оболочка (6) препятствует короткому замыканию.
Газы, выделяющиеся при работе, давят на прокладку (8). Поскольку в данном элементе газов выделяется немного (в сравнении с солевым), то и размеры камеры тоже значительно меньше.
Предохранительная мембрана (7) предотвращает от возможного взрыва батареи. При превышении давления газов мембрана просто разорвётся и элемент разгерметизируется. В результате образуется течь электролита.
- довольно большая емкость;
- длительный срок службы (до семи лет), благодаря значительному запасу реагентов (через год снижение ёмкости не превышает 10 %);
- отсутствие саморазряда;
- надёжность герметизации, благодаря минимальному количеству выделяемых газов, их можно достаточно долго не вынимать из устройств, которые в данный момент не используются;
- наличие предотвращающего взрыв клапана,
- удельная ёмкость щелочной батарейки при минимальной нагрузке выше в полтора раза,
- в течение постоянного разряда щелочные элементы обеспечивают ёмкость в 10 раз большую, чем у солевых таких же габаритов,
- способность работать даже при минусовых температурах.
Недостатки: довольно большая масса, дороговизна и невозможность «реанимации».
Сфера применения охватывает большое количество приборов. Такие батарейки необходимы для работы мощных фонариков, аудиоплееров, фотокамер, пультов от сигнализации. Самыми популярными считаются Duracell и Energizer, которые выпускаются американскими компаниями. Неплохо зарекомендовали себя Sony и Toshiba японского производства.
Между ёмкостью щелочных батареек и их разрядом существует обратно пропорциональная зависимость. Уменьшение ёмкости происходит постепенно, и при разрядке большими токами различие с солевыми будет десятикратное.
В чём сходство солевой и алкалиновой батареек
Для выбора нужного им варианта, потребителям приходится сравнивать первичные элементы питания между собой.
И солевые. и алкалиновые относятся к марганцево-цинковым, работают по одному принципу, выпускаемые размеры аналогичные. Возможно использование в одних устройствах. Одно значение напряжения, от 1,5 до 12 вольт.
Невозможность подзарядки (имеют способность взрываться).
Одинаковая утилизация. Просто выбросить отработанные элементы в мусорное ведро нельзя, поскольку они способны самостоятельно разлагаться и могут быть опасными для населения. Существуют специальные пункты по переработке.
Отличие солевых батареек от алкалиновых
Выбирая источники питания, потребители задумываются о качестве и цене. Солевые батарейки и алкалиновые, в чем разница? С точки зрения экономии, наиболее доступными и дешёвыми являются солевые. Производство обходится намного дешевле, выпускаются большими объёмами. Больше преимуществ перед алколиновыми у них нет.
Главное различие в составе электролита. У солевых батареек — это соляной раствор, а у алкалиновых — щелочь.
Производительность щелочных выше, их ОКПД (общий коэффициент полезного действия) в несколько раз превышает солевые аналоги, а срок службы алкалиновых больше в 5 раз. Разница большая, это позволяет иметь работоспособные приборы в течение продолжительного времени.
У алкалиновых батареек почти не изменяется напряжение на электродах.
Ёмкость щелочной практически в четыре раза больше. При покупке нужно обязательно проверить дату изготовления. Если дата производства соляных батареек давняя, то покупать их не стоит, так как срок службы будет короткий.
Что выбрать
Так какие батарейки лучше: солевые или щелочные? Конечно, те, которые будут служить более продолжительное время.
Солевые в настоящее время практически вытеснили щелочные, поскольку их использование не выгодно. В интернете сейчас можно купить недорогие «Трофи» A27-5BL, тип электролита которых алкалиновый. Упаковка из пяти штук стоит порядка 150 рублей.
Самый передовой и хороший элемент питания на современном этапе, работающий даже при сильном морозе (до — 40 Цельсия), – литиевый.
Эти батарейки, по заверениям производителей, стопроцентно защищены от утечек и способны сохранять не менее половины заряда в течение двадцати лет.
Если попробовать определять вес, то окажется, что они в 3 раза легче щелочных, зато почти в 2 раза дороже. И в 10 раз превышают стоимость солевых.
Главное, чтобы сделать свой выбор правильно, нужно владеть информацией.
Можно и в домашних условиях изготовить самую простую батарейку из обычных подручных предметов, которая пригодится, чтобы подзарядить простое и неэнергоёмкое устройство, такое как фонарик. Достаточно иметь под рукой лимон, медную монету, стальные гвозди и два изолированных провода.
Скорее всего, через какое-то время случится очередной технический взрыв, и обыденными станут уже не солевые или щелочные батарейки, а аккумуляторы, которые способны держать больший заряд. При необходимости их можно подзарядить, и, главное, они экологически безопасны.
Батарейки марганцево цинковые это какие
Солевая батарейка, изготавливаемая по набивной технологии. Цинковый корпус в картонной оболочке.
1 Цилиндрические батарейки
1.1 Назначение элементов конструкции
1.2 Положительный электрод
1.3 Отрицательный электрод
1.4 Электролит
2 Дисковые батарейки
2.1 Марганцево-цинковые солевые
2.2 Марганцево-цинковые щелочные
2.3 Ртутно-цинковые
2.4 Серебряно-цинковые
2.5 Литиевые
2.6 Воздушно-цинковыеЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ БАТАРЕЙКИ
В качестве примера возьмем марганцево-цинковую солевую батарейку средней емкости цилиндрической формы. Такие батарейки самые простые по конструкции и технологии изготовления. Корпус выполняется из цинка и одновременно является отрицательным полюсом источника тока. Внутри размещается агломерат – брикет из спрессованной смеси реагентов, участвующих в реакции восстановления на положительном электроде. Подробнее от этой реакции рассказано в статье “Разность электродных потенциалов – возможность работы батарейки”. В центре брикета находится графитовый стержень, являющийся положительным полюсом источника тока. Электрохимическая реакция протекает между цинком и веществом брикета – оксидом марганца с добавками. Подробнее об этом процессе рассказано в статье “Химическая реакция – источник ЭДС”. Брикет отделен от дна цинкового стакана изолятором.
Основные элементы конструкции устаревших батареек.
В батарейках, собиравшихся по устаревшей технологии, агломерат заворачивали в тонкую ткань и обвязывали нитью. Собранный брикет называется куколка. В пространство между стаканом и куколкой заливают электролит. После кратковременного нагрева электролит под действием специальных добавок превращается в пасту. Сейчас таким образом изготавливают батарейки, предназначенные для использования в режиме повышенных токов. Цинковый стакан, являющийся одновременно корпусом, вставлен в картонную оболочку с нанесенной маркировкой.
Конструкция батарейки в стальном корпусе, изготовленной по набивной технологии.
1 — изолятор;
2 — цинковый стакан, являющийся отрицательным электродом;
3 — внешний корпус из тонкой стали;
4 — изолятор;
5 — графитовый стержень (токоотвот);
6 — агломерат;
7 — электролит;
8 – пустое пространство;
9 — прокладки;
10 – герметизирующее вещество;
11 — крышка;
12 — изолятор;
13 – контакт положительного полюса;
14 – пористый разделительный стакан (диафрагма).В цилиндрических элементах более поздней конструкции внутри цинкового стакана находится пористый разделительный стакан 14. Между разделительным и цинковым стаканами находится электролит в виде пасты. В верхней части батарейки устроено свободное пространство 8, между прокладкой 9 и агломератом. Пустой объем служит для накопления газов, выделяющихся в результате реакции. Верхняя часть батарейки закрыта слоем непроницаемого для газов вещества 10. На выступающую часть графитового электрода надет металлический контакт 13 в форме колпачка. В современных батарейках вместо картонной оболочки цинковый стакан заключен во внешний корпус 3, выполненныйиз тонкой стали. Между цинковым стаканом и внешним металлическим корпусом установлен изолятор 4. Прокладки 9 изолируют корпус от крышки и герметизируют батарейку. Внутрь пористого разделительного цилиндра 14 свободно вставлен агломерат. После сборки агломерат сверху немного прессуется. В результате прессовки диафрагма приближается к стакану. Такие методы сборки батарейки называются набивая технология. Электролитный зазор уменьшен до долей миллиметра, что позволило повысить объем оксида марганца для наращивания емкости батарейки.
НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ
При подключении нагрузки к батарейке внутри цинкового стакана начинается электрохимическая реакция. Цинк постепенно растворяется в электролите в виде положительных ионов движущихся к графитовому стержню. В процессе работы батарейки толщина стенок цинкового стакана снижается. Могут образовываться отверстия, что приводит к вытеканию электролита и порче приборов, питающихся от батарейки. Для предотвращения течи электролита в него добавляют крахмал и специальные добавки, превращающие жидкий электролит в пасту. Также для предотвращения протекания батарейки цинковый стакан заключен в стальной корпус. При реакции возле положительного электрода образуется водород, это явление получило название поляризации. Для предотвращения накопления водорода вокруг графитового стержня находятся вещества предотвращающие поляризацию. Ткань, окружающая агломерат в конструкции старых батареек и пористый разделительный стаканчик между электролитом и агломератом в современных батарейках пропитываются электролитам, что позволяет ионам беспрепятственно проходить через разделительные диафрагмы. Положительным электродом, участвующим в электрохимической реакции, является порошок двуокиси марганца смешанный с угольными частицами. Ионы цинка, продвигаясь через электролит к графитовому электроду, реагируют с соединениями марганца, в результате образуются различные химические соединения при участии электронов, входящих в батарею через графитовый электрод, являющийся одновременно проводником тока и катализатором реакции. Основные достоинства таких батареек – герметичность и увеличенный срок хранения. Конструкция с разделительным пористым стаканом и дополнительным внешним стальным корпусом завоевала рынок, несмотря на сложность и увеличенную стоимость.
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОД
Электрический ток является следствием электрохимической реакции, протекающей на поверхности электродов. Положительным электродом служит смесь оксида марганца и графита или ацетиленовой сажи. Оксид марганца участвует в реакции, отдавая электроны, приходящие на графитовый стержень, расположенный внутри смеси оксида марганца и графита, снижающего сопротивление смеси. Графит также является катализатором реакции. В более современных моделях батареек стержень положительного полюса изготавливают из латуни.
В батарейках используются несколько разновидностей оксида марганца, встречающегося в виде руды: криптомелан, пиролюзит, рамсделит и другие. Наибольшее значение для производства батареек имеют месторождения пиролюзита. Обогащенная руда обеспечивает приемлемое время хранения элементов. Графитовые добавки увеличивают гигроскопичность активной смеси и удерживают электролит вблизи частиц оксида марганца. В батарейки, предназначенные для работы в режиме повышенных токов, добавляют до 20 % графита. Минимум добавок вносят в батарейки, предназначенные для работы в режиме малых токов и рассчитанные на длительное хранение.
ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОД
Для изготовления отрицательного электрода цилиндрических батареек, являющегося одновременно основным элементом конструкции используется цинк, содержащий примеси не более 0,06 %. Высокая чистота цинка снижает коррозию. В цинке допускается некоторое наличие кадмия или свинца, снижающих образование водорода. Свинец добавляется в металл стакана отрицательного электрода для повышения технологичности изготовления.
Пастообразный электролит заливают между цинковым стаканом и пористым разделительным стаканом.
Электролит представляет собой смесь водного раствора хлорида цинка и нашатыря. В смесь входит мука или крахмал для придания густоты пасты. Нашатырь и хлорид цинка участвуют во вторичных реакциях и тем самым во многом определяют характер проходящей реакции. Повышение содержания нашатыря увеличивает проводимость, но ускоряется коррозия цинка. Поэтому время сохранности батареек с повышенным содержанием нашатыря ниже. Хлорид цинка сильно влияет на свойства электролитов, загущенных мукой или крахмалом – в присутствии хлорида цинка электролит густеет гораздо быстрее. Кроме того, хлорид цинка предотвращает развитие микробов.
Для снижения рабочей температуры батарейки в электролит добавляют хлорид кальция или хлорид лития. Для насыщения агломератов и диафрагм обычно применяют разные составы. В электролиты, соприкасающиеся с цинковым электродом, с целью снижения саморазряда вводят хлорид ртути. Ртуть осаждается на поверхности цинка. С той же целью в электролит иногда добавляют небольшие количества соединения калия, также предотвращающего разрушение цинка. В некоторые электролиты добавляют хромовые квасцы или сульфат хрома, предотвращающие разжижение загущенного электролита при повышенной температуре.
ДИСКОВЫЕ БАТАРЕЙКИ
Большую популярность завоевали батарейки малого размера, изготавливаемые в корпусе в виде диска. Благодаря малым размерам и весу они незаменимы в наручных часах, слуховых аппаратах, различных гаджетах и другой малогабаритной аппаратуре.
МАРГАНЦЕВО-ЦИНКОВЫЕ СОЛЕВЫЕ
Марганцево-цинковые солевые дисковые батарейки чаще всего используются в виде группы из нескольких штук, объединенных в более крупную батарею, где элементы размещаются вертикально один над другим с соблюдением полярности установки. Батареи, собранные из дисковых элементов, обладают большой удельной емкостью и энергией. На них меньше расходуется цинка, по сравнению с цилиндрическими батарейками, в которых цинк используется как активный и конструктивный материал, а в дисковых батарейках цинк только как активный материал отрицательного электрода. В батарее состоящей из нескольких элементов – галет, использование цинка на единицу емкости сокращено в три раза, так как цинк здесь не входит в конструкцию и может быть полностью растворен в процессе реакции.
Конструкция дисковой батарейки
1 – цинковая пластина, являющаяся отрицательным электродом;
2 – агломерат, положительный электрод;
3 – диафрагма;
4 – изолятор;
5 – водонепроницаемый проводящий слой;
6 – герметизирующее кольцо.Батарейка состоит из: электродов отрицательного 1 и положительного 2, изолированного тонкой бумагой 4 предотвращающей разрушение активной массы. В состав конструкции входит диафрагма 3 с электролитной пастой прижатая к цинковому электроду 1. Диафрагма 3 насыщена электролитом. На внешнюю сторону цинковой пластинки 1 наносится слой 5, обладающий одновременно свойствами проводника тока и защиты от влаги, состоящий из полимера с графитом. Элементы конструкции стянуты с помощью изоляционного кольца 6, обеспечивающего контакт деталей и герметичность.
МАРГАНЦЕВО-ЦИНКОВЫЕ ЩЕЛОЧНЫЕ
Марганцево-цинковые щелочные батарейки используются как отдельный самостоятельный элемент питания приборов. Слабые стороны марганцево-цинковых солевых батареек удалось исправить в марганцево-цинковых щелочных. У них в несколько раз увеличена емкость, усилена герметичность, повышена прочность уплотняющих прокладок. Благодаря снижению внутреннего сопротивления батарейки повышен разрядный ток.
РТУТНО-ЦИНКОВЫЕ
Стальной корпус закрывает смесь веществ положительного электрода. Цинковый порошок отрицательного электрода заключен в стальную крышку, покрытую изнутри оловом. Между электродами находятся несколько слоев диафрагмы, насыщенной электролитом. Герметичность батарейки достигается благодаря применению специальной прокладки, пропускающей водород, образующийся вследствие коррозии цинка. В цинковый порошок добавляют оксид ртути для предотвращения накопления водорода после разряда. Работоспособность батарейки обусловлена количеством содержащегося в ней цинка.
СЕРЕБРЯНО-ЦИНКОВЫЕ
Конструкция напоминает ртутно-цинковые батарейки. Надежность герметичности корпуса возросла благодаря особому изолирующему кольцу. Цинк и ртуть – составляющие отрицательного электрода. Смесь уложена в позолоченную или покрытую оловом стальную крышку. Реагенты положительного электрода это оксид серебра, небольшое количество графита и некоторые добавки, спрессованные в никелированном стальном корпусе. Между электродами расположена пористая диафрагма, насыщенная электролитом – раствор гидроксида калия или натрия с небольшим содержанием оксида цинка. Раствор гидроксида натрия используется в батарейках, предназначенных для малых токов.
Литиевая батарейка в стандартном корпусе.
Конструкция литиевых батареек отличается от других высочайшей герметичностью. Малейшее нарушение корпуса приводит к порче батарейки и даже может привести к возгоранию или взрыву. Поэтому технология производства содержит сложные операции соединения разнородных материалов. В момент появления на рынке литиевых батареек они выпускались в стандартных корпусах. Если при неправильной установке вместо обычной батареи на 1,5 вольта установить литиевую батарейку 3 вольта, то это приводит к порче питаемого прибора.
Литиевые батарейки для монтажа на печатную плату.
Для исключения ошибки в установке батареек все больше производителей переходят на новые конструктивные стандарты. Положительный электрод литиевой батарейки состоит из токоотводящего проводника, выполненного в виде сетки, решетки, сплошной или пористой пластины. На токоотводящем проводнике находятся реагенты положительного электрода. Связующим веществом для активных веществ в литиевой батарейке чаще всего служат фторированные полимеры. Электроды батарейки разделяются диафрагмой.
ВОЗДУШНО-ЦИНКОВЫЕ
Герметизирующая наклейка удаляется перед началом эксплуатации.
Батарейки с кислородной деполяризацией легко узнать по герметизирующей наклейке, снимающейся перед началом работы. Их работа основана на взаимодействии цинка, воздуха и гидроксида калия, оксида и гидроксида марганца. В основе отличий от процессов в других типах батареек лежит окисление кислородом воздуха гидроксида марганца, образующейся в процессе работы батарейки до оксида марганца, являющимся веществом положительного электрода. Взаимодействие с кислородом продуктов реакции положительного электрода позволяет их обратить в химическое соединение, являющееся основным веществом восстановительной реакции. Свободный доступ воздуха к химикатам положительного электрода увеличивает емкость элемента. Применяемые в агломератах сажа и графит способны насыщаться кислородом и работать как кислородные электроды.
Конструкция воздушно-цинковой дисковой батарейки.
Батарейка имеет сложную конструкцию. Положительный электрод имеет двухслойную конструкцию, состоящую из никелевой сетки, тефлоновой пленки, смеси реагентов с оксидом марганца, сажей и активированным углем. Воздух проникает в батарейку сквозь отверстие в контакте положительного полюса и равномерно распределяется при помощи специального рассеивающего слоя. При этом обеспечивается снабжение воздухом и защита приборов от вытекания электролита из батарейки благодаря применению специальной пористой тефлоновой пленки. Во внешний слой вводится парафин или полиэтилен для защиты от вытекания электролита. Отрицательный электрод представляет собой смесь высокочистого порошкообразного цинка, электролита и ингибитора коррозии. Электроды разделяются загущенным электролитом, содержащим гидроксид калия, оксид цинка и загуститель из крахмала или муки.
Защитная наклейка является своеобразным акселератором, управляющим батарейкой. В заклеенном состоянии батарейки могут храниться несколько лет. После удаления защитной пленки в батарейке начинается реакция, в результате которой активные вещества расходуются в течении месяца и далее батарейка становится непригодной. Для увеличения времени работы батарейки нужно подождать пять минут между снятием герметизирующей наклейки и включением батарейки в составе прибора.
В воздушно-цинковых батарейках нет примесей ртути, что позволило освободить больше объема для цинковой смеси и увеличить срок работы в несколько раз по сравнению с батарейками, содержащими щелочной электролит. В режиме малых токов батарейки работают преимущественно как воздушные, если ток потребления возрастает, то батарейка переходит в режим восстановления оксида марганца. Способность равномерно отдавать заряд является важной особенностью этого типа батареек.
