碳电池|碳电池的类型|的优点和缺点

碳锌电池

碳锌电池在过去100年期间受到普遍使用的。一般有两个锌碳电池的种类一般可用 - leclanche电池和氯化锌电池。这两者都是主要电池。这款电池是发明的Goerge Lionel Leclanche.1866年。这是第一种电池，其中使用氯化铵等低腐蚀性电解质。在此之前，仅使用强矿物酸作为电池系统的电解质。
在这个电池中，一个玻璃罐被用作主要容器。容器内充满氯化铵溶液作为电解液。将一根合并的锌棒浸在这种电解液中，作为负极或阳极。在这个Leclanche电池电池，一个多孔锅充满了一比一的二氧化锰和碳粉的混合物。一根碳棒被插入这种混合物中。

多孔罐以及混合物和碳棒用作正极或阴极，将其置于Jar中的氯化铵溶液中。在1876年，Leclanche本人提高了他自己的原型设计碳锌电池．在这里，他用二氧化锰和碳粉混合树脂胶粘剂，通过液压形成混合物的压缩固体块。由于阴极混合物的这种固体结构，leclanche电池单元中不再需要多孔罐。1888年，Carl Gassner博士进一步开发了leclanche细胞的构建。在这里，他用膏的巴黎和氯化铵作为电解质，而不是氯化铵。他通过锌本身将容器插入玻璃容器中的电解质内部的锌棒。因此，该容器也用作电池的阳极。他通过将氯化锌 - 氯化铵饱和布包裹到圆柱形阴极混合物块来最小化他的电池中的当地化学作用。

后来他用电解液混合的小麦粉代替了石膏。这是第一个商业设计的干锌碳电池。这还不是旅程的终点。Leclanche电池被进一步开发以满足其持续的市场需求在20^TH.世纪。后来用乙炔炭黑作阴极集流剂。这种材料的导电性比石墨好。在分离器设计和排气密封系统方面也进行了研究。

在1960年之后，在氯化锌电池电池的发展中，有更多的努力。这也是一个流行的版本碳锌电池．这里，氯化锌代替氯化铵作为电解液。这是开发提供更好的性能在重型排水应用。换句话说，氯化锌电池是改进的替代Leclanche '电池在重漏应用。

碳电池锌中的化学反应

在leclanche电池单元中，锌用作阳极，用作阴极，用作氯化铵用作主电解质，但电解质中存在一些百分比的氯化锌。在氯化锌电池单元中，锌用作阳极，用作阴极，用氯化锌作为电解质。
在两种锌碳电池中，在放电过程中，锌阳极参与氧化反应，每个参与该反应的锌原子释放两个电子。

这些电子通过外部负载电路进入阴极。
在Leclanche电池中氯化铵(NH_4.Cl)以NH形式存在于电解质混合物中_4.⁺和Cl.^-．在阴极MnO²将减少到Mn₂O._3.与铵离子反应（NH_4.⁺）。除了mn₂O._3.该反应也产生氨（NH_3.）和水（h₂0)。

但是在这个化学过程中一些铵离子(NH_4.⁺）通过电子直接减少并形成气态氨（NH_3.)和氢(H₂）。

在锌碳电池中，氨气进一步与氯化锌(ZnCl₂)生成固态氯化锌铵和气态氢与二氧化锰反应生成固态三氧化二锰和水。这两种反应阻止了电池放电过程中气体压力的形成。

整体反应,

氯化锌电池是锌碳电池的改进版。这些电池通常被标记为重型电池。氯化锌电池只含有氯化锌(ZnCl)₂）粘贴作为电解质。这款电池提供更多的电流，更多电压比一般用途锌碳电池更多的寿命。阴极反应是，

整体反应,

锌碳电池的电压额定值

锌碳电池的标准额定电压是由电池中使用的正负极材料的类型决定的。在锌碳电池中，锌是正极材料，二氧化锰是正极材料。锌的电极电位为- 0.7伏，而二氧化锰的电极电位为1.28伏。
因此，每个电池的理论电压应为- (- 0.76)+ 1.23 = 1.99 V，但考虑到许多实际情况，标准锌碳电池的实际输出电压不超过1.5 V。

锌碳电池的能量密度

正极材料二氧化锰的摩尔重量为87 g/mol。在电池的反应中发现两个电子减少了两个二氧化锰分子。因此，根据法拉第常数，28.6 Ah可以通过完全减少一摩尔或87克二氧化锰来释放。因此，需要87/26.8 = 3.24 g二氧化锰才能提供1ah电。
阳极的摩尔重量，材料锌为65g / mol。在电池的反应中，发现两个电子氧化一个锌原子。因此，根据法拉第的常数28.6α，可以通过完全氧化1摩尔或65 / 2g或32.5g锌来递送。因此，32.5 / 26.8 = 1.21g锌需要提供1〜AH电力。
锌碳电池的总能量密度为3.24 g/Ah + 1.21 g/Ah = 4.45 g/Ah =1 / 4.45 Ah/g = 0.224 Ah/g或224 Ah/Kg。这绝对是理论计算，但在实践中许多其他材料，如电解液、炭黑、水等都要包括在电池中，其中重量不可忽略。除了这些之外，电池还需要考虑许多其他实际情况。综合考虑所有因素，一个实用的低放电Leclanche电池的能量密度为75 Ah/Kg，而相同的重型间歇放电电池的能量密度约为35 Ah/Kg。

锌碳电池的种类

正如我们早些时候所说，有两个锌碳电池的种类．

1. Leclanche的电池
2. 氯化锌电池。

再次Leclanche的电池是主要的两种类型，通用细胞和重型电池。
在通用低成本leclanche'电池中，纯锌用作阳极，氯化铵用作主电解质，百分比氯化锌。这里使用天然二氧化碳矿石用作阴极材料。这些电池通常使用比其性能更重要的因素。
重型Leclanche电池的应用主要是氯化锌电池，但仍有一些制造商通过添加电解或化学二氧化锰以及二氧化锰矿石作为阴极继续生产重型Leclanche电池。
在通用氯化锌电池中，纯锌用作阳极;氯化锌用作电解质。有时在电解质中加入少量氯化铵。这里也使用天然二氧化锰矿作为阴极材料。
对于工业重负荷应用，电解二氧化锰被添加到天然矿石二氧化锰阴极。这些电池是在成本竞争与重型Leclanche '电池。与Leclanche电池相比，这种电池的漏电率较低。
在超重型氯化锌电池中，在氯化锌电解液中加入少量氯化铵。氯化锌的用量应小于阴极重量的1%。采用电解锰氧化物代替矿石锰氧化物作为正极材料。这些电池使用涂有交联或改性淀粉的纸隔膜，这提高了它们在电解质中的稳定性。超重型氯化锌电池适用于需要高性能但代价高昂的场合。它在低温下表现良好，这在Leclanche ' cell中是不可能的。

根据尺寸的碳电池类型

尺寸	重量	直径	高度	参考图
N	6.2克	12毫米	30.2毫米
AAA.	8.5克	10.5毫米	44.5毫米
AA.	15克	14.5毫米	50.5毫米
C	41克	26.2毫米	50毫米
D.	90克	34.2毫米	61.5毫米
F	160克	34毫米	92毫米
不——6	900克	67毫米	170毫米

碳电池锌的优点和缺点

的优点碳锌电池可以列出如下。

Leclanche '电池的优点

1. 这种电池的成本很低。
2. 这些细胞的各种形状，尺寸和容量易于使用。
3. 长期以来传统的可靠性。

leclanche'电池的缺点

1. 其能量密度相当低。
2. 它在低温下的使用效果很差。
3. 漏电性差电阻．
4. 在大电流漏极应用时不能有效执行。
5. 自我生活不是很好。
6. 它的电压随着放电而稳定下降。

氯化锌电池的优点

1. 氯化锌电池中有更高的能量密度。
2. 氯化锌电池在重放电条件下具有较高的效率。
3. 它具有更好的低温性能。
4. 漏电耐漏。

碳电池缺点

1. 该电池的充气率较高。
2. 这更具氧气敏感。