Серебряно-цинковые элементы

Серебряно-цинковые гальванические элементы обладают электрическими характеристиками близкими к характеристиками ртутно-цинковых элементов, стабильной разрядной характеристикой при высоком рабочем напряжении (1,5 В) и длительным сроком хранения. Однако, они менее чувствительны к повышению токовой нагрузки. Диапазон рабочих температур составляет от 0 до +40⁰С. Эти элементы наиболее безопасны для экологии, однако они относительно дороги.

Серебряно-цинковые элементы выпускаются в основном в дисковом исполнении и их конструкция подобна конструкции ртутно-цинковых элементов. Основное применение серебряно-цинковых элементов – ручные электронные часы. Параметры таких элементов основных производителей приведены в табл.17.7.

Воздушно-цинковые элементы

Воздушно-цинковые элементы отличаются от остальных первичных химических источников тока наличием специального отверстия, которое вскрывается при вводе в эксплуатацию для того, чтобы обеспечивать поступление внутрь элемента воздуха, кислород которого используется в качестве окислителя.

В качестве катода, на котором восстанавливается кислород воздуха, используются угольные электроды, модифицированные катализатором. Активным материалом анода является цинк, электролитом – раствор КОН или NaOH. Суммарная токообразующая реакция в элементе может быть записана:

Zn +1/2 H₂O + 2OH⁻ + H₂O → Zn(OH)₄²⁻

По мере растворения цинка и насыщения раствора цинкат-ионами Zn(OH)₄²⁻ разлагается с выпадением в осадок оксида цинка ZnO.

Напряжение разорванной цепи такого элемента составляет 1,4 В, а рабочее напряжение – 1,35 В.Диапазон рабочих температур составляет +10…+40⁰С.

Малогабаритные воздушно-цинковые элементы имеют дисковую конструкцию (рис.17.9) и в основном применяются для слуховых аппаратов. Анод изготавливается из порошкообразного цинка. Катод – тонкий из активированного угля, сажи и катализатора. Электролит обычно сгущенный. С помощью специальной мембраны воздух после вскрытия отверстия равномерно распределяется по поверхности катода. Электролит через гидрофорбный слой не проходит. Такие элементы изготавливаются емкостью от 50 до 6300 мА·ч.

Батареи из марганцево-воздушно-цинковых элементов в призматическом исполнении используются также для работы навигационного оборудования, например, серии «Лиман» или «Бакен».

Литиевые элементы

Источники тока с более высокими энергетическими характеристиками были созданы при отказе от водных электролитов. Такими источниками тока стали литиевые элементы с органическим и твердым электролитом.

Основные характеристики литиевых элементов наиболее распространенных электрохимических систем представлены в табл.17.8.

К герметизации литиевых элементов предъявляются повышенные требования, т.к. должна быть исключена возможность не только вытекания электролита, но и попадания внутрь воздуха и паров воды. Из-за высокой реактивной способности лития взаимодействие его с воздухом или водой может привести к взрыву или пожару. Литиевые элементы выпускаются в различном исполнении: дисковые, цилиндрические, призматические, но как показывает анализ данных табл.17.8, они могут иметь различное рабочее напряжение: от 1,5 В до 3,6 В при одном типоразмере. Поэтому при замене литиевых элементов необходимо внимательно относиться к выбору нового элемента.

Рассмотрим основные электрохимические системы, используемые в литиевых гальванических элементах.

Источники тока на основе системы литий/диоксид марганца (Li/MnO₂).

Элемент Li/MnO₂ с твердым катодом из диоксида марганца появился одним из первых. В соответствии со стандартом МЭК в обозначении типа этого элемента содержатся буквы CR.

Реакция для этой системы записывается в виде:

Li +Mn⁺⁴O₂ → Mn⁺³O₂(Li⁺)

т.е. диоксид марганца восстанавливается из четырехвалентного до трех валентного состояния с помощью лития, который внедряется в кристаллическую решетку конечного оксида. Электролитом служит перхлорат лития в смешанном органическом растворителе.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: