炭素電池-はじめに、作業および使用法

マンガン乾電池とも呼ばれる炭素電池は、1886年にカールガスナーによって発明された新しいタイプの電池です。それ以前は、電解質が液体酸であり、金属シェルが簡単だったため、人々が通常使用するバッテリーは壊れやすいガラスシェルでした。腐食する。炭素電池の出現は、電池業界全体を変えました。ポータブル電子機器の出現と幅広い用途に信頼性の高い電力サポートを提供し、半世紀近くにわたって人気があります。そのため、この記事ではマンガン乾電池について詳しく紹介します。

炭素電池とは

マンガン乾電池は乾電池と一次電池の一種です。その発電は主に、正の二酸化マンガンと負の亜鉛金属の間の化学反応によって生成され、約1.5Vの直流を供給することができます。マンガン乾電池の主な要素は次のとおりです。

・正極：二酸化マンガンと、二酸化マンガンに囲まれたバッテリー中央のカーボンロッド。

・負極：電池ケースおよび負極として使用される亜鉛金属。負極の亜鉛は有害な副作用を引き起こしやすく、バッテリーの自己放電とバッテリーの腐食の増加につながります。したがって、過去には、製造業者は亜鉛金属の表面に水銀をコーティングして、亜鉛金属を保護するためのアマルガムを形成していました。水銀は非常に有毒であるため、最近のバッテリーはこの方法を使用しません。現代の製造業者は、腐食と自己放電を防ぐために高純度の亜鉛金属を選択します。

・セパレーター：初期の段階では、デンプンまたは小麦粉の層がマンガン乾電池のセパレーターとして使用されていました。現代では、非常に薄い澱粉層紙の層が主に使用されていたため、バッテリーはより多くの二酸化マンガンを運ぶことができます。

・電解質：塩化アンモニウムペーストは、液体塩化アンモニウムと比較して、固体塩化アンモニウム電解質は、バッテリーの寿命を延ばし、電圧をより安定させることができます。その組成は、主に26％の塩化アンモニウム、65.2％の水、8.8％の塩化亜鉛、および1％の腐食防止剤で構成されています。

・初期のマンガン乾電池は、電解液の乾燥を防ぐためにアスファルトの層で密閉されていました。現代では、熱可塑性ガスケットシーラントがそれに対処するために使用されています。

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19世紀には、放電容量が大きく、体積が小さく、自己放電率が低く、シェルが強いため、マンガン乾電池は最初の商用乾電池になりました。マンガン乾電池の登場と商品化も小型携帯機器の人気につながっています。懐中電灯の出現もマンガン乾電池によるものです。

炭素電池はどのように機能しますか

バッテリーの発電は、正と負の材料間の化学反応に依存して電荷を生成します。マンガン乾電池も同様です。マンガン乾電池の発電は、正極の二酸化マンガンと負極の金属亜鉛の反応によるものです。反応の全化学反応式は、Zn + 2mno2→ZnO + Mn2O3です。ただし、実際の反応ははるかに複雑です。アンモニウムイオンが存在するため、電解質は電荷の作用下でアンモニアと水素を生成します。これらの2つのガスは、それぞれ電解液中の塩化亜鉛および正極の二酸化マンガンと反応します。これらの反応がないと、バッテリーが膨張または漏れる可能性があります。

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また、バッテリーの中央にあるカーボンロッドは、主に電流を収集し、バッテリーの安定した構造的サポートを提供するために使用されます。カーボンロッドの原料は非常に多孔質です。水の損失と酸素が負極に入り、亜鉛金属を腐食するのを防ぐために、ワックスまたはオイルで処理する必要があります。ただし、反応によって生成された水素を放出するためにカーボンロッドも使用されるため、処理中は十分な多孔性を維持する必要があります。

マンガン乾電池の負極が金属亜鉛で構成されていることは注目に値します。亜鉛金属は、放電反応材料として負極に存在するだけでなく、電池の負極のシェルにも存在します。これは、使用中にかなりの摩耗を受けると、バッテリーの容量と通常の使用に悪影響が及ぶことを意味します。

バッテリーにカーボンが使用されているのはなぜですか

炭素亜鉛電池は、放電効率が低く、静電容量が小さく、汚染があり、充電できないために長い間排除されてきましたが、炭素ベースの材料は電池の分野で活躍しています。これは、炭素ベースの材料が優れた導電性、安定した化学的性質、および低コストを備えているためです。炭素は電力消費の分野で重要な役割を果たしており、その用途も広範です。

・電極の導電性を向上させるために、添加剤として炭素材料を電極に添加することができます。

・炭素は、電気化学反応の触媒として、または電極触媒の基材としても使用できます。

・炭素質材料は、バイポーラセパレーターまたは集電体用の固体構造にすることができます。

さらに、グラファイトカーボンは現代の電気化学技術で広く使用されています。この種の炭素は六角形の構造をしており、炭素原子は層面に整然と並んでいます。リチウム電池と燃料電池、グラファイトカーボンとカーボン含有材料の現代の生産はそれらの重要な原料です。また、現在、炭素材料に代わる適切なものはありません。開発された新素材のほとんどは、低コスト、高導電率、強力な化学的安定性という利点がありません。電池の製造・使用に炭素が含まれていないと、現在の電池はコストが高くなるだけでなく、性能も低下する可能性があると言えます。

マンガン乾電池は長い間排除されてきましたが、炭素材料は何百年もの間、電池の製造と使用に常に影響を与えてきました。一言で言えば、炭素電池の登場は、電池技術の歴史における記憶に残る変化です。この記事がお役に立てば幸いです。