Introducción, funcionamiento y uso de la batería de carbono

La batería de carbono, también conocida como batería de zinc-carbono, es un nuevo tipo de batería inventado por Carl Gassner en 1886. Antes de eso, las baterías que la gente solía usar eran frágiles carcasas de vidrio, porque el electrolito era ácido líquido y cualquier carcasa de metal era fácil corroer. La aparición de las baterías de carbono ha cambiado toda la industria de las baterías. Proporciona soporte de energía confiable para la aparición y amplia aplicación de equipos electrónicos portátiles, y ha sido popular durante casi medio siglo. Por lo tanto, este artículo presentará la batería de zinc-carbono con cierto detalle.

¿Qué es la batería de carbono?

La batería de zinc-carbono es una especie de batería seca y batería primaria. Su generación de energía se genera principalmente por la reacción química entre el dióxido de manganeso positivo y el zinc metálico negativo, que puede proporcionar aproximadamente 1,5 V de corriente continua. Los principales elementos de la batería de zinc-carbono son los siguientes:

· Electrodo positivo: dióxido de manganeso y una varilla de carbono en el centro de la batería rodeada de dióxido de manganeso.

· Electrodo negativo: metal de zinc, que se utiliza como caja de batería y terminal negativo. El zinc en el electrodo negativo es fácil de producir efectos secundarios adversos, lo que conducirá a un aumento de la autodescarga de la batería y a la corrosión de la batería. Por lo tanto, en el pasado, los fabricantes recubrían con mercurio la superficie del zinc metálico para formar una amalgama que protegiera el zinc metálico. Dado que el mercurio es altamente tóxico, las baterías modernas no utilizan este método. Los fabricantes modernos elegirán zinc metálico de alta pureza para evitar la corrosión y la autodescarga.

· Separador: en la etapa inicial, se utilizó una capa de almidón o harina como separador de la batería de zinc-carbono. En los tiempos modernos, se usaba principalmente una capa de papel de capa de almidón extremadamente delgada, por lo que la batería puede transportar más dióxido de manganeso.

· Electrolito: pasta de cloruro de amonio, en comparación con el cloruro de amonio líquido, el electrolito de cloruro de amonio sólido puede proporcionar una vida útil más prolongada y un voltaje más estable para la batería. Su composición está compuesta principalmente por 26% de cloruro de amonio, 65,2% de agua, 8,8% de cloruro de zinc y 1% de inhibidor de corrosión.

· En los primeros días, la batería de zinc-carbono se sella con una capa de asfalto para evitar que el electrolito se seque. En los tiempos modernos, se usa sellador de juntas termoplástico para tratarlo.

Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

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En el siglo XIX, debido a su gran capacidad de descarga, pequeño volumen, baja tasa de autodescarga y carcasa resistente, la batería de zinc-carbono se convirtió en la primera batería seca comercial. La aparición y comercialización de la batería de zinc-carbono también ha llevado a la popularidad de los pequeños dispositivos portátiles. La aparición de la linterna también se atribuye a la batería de zinc-carbono.

¿Cómo funciona una batería de carbono?

Cualquier generación de energía de la batería depende de la reacción química entre los materiales positivos y negativos para generar carga eléctrica, al igual que la batería de zinc-carbono. La generación de energía de la batería de zinc-carbono se realiza mediante la reacción del dióxido de manganeso en el electrodo positivo y el zinc metálico en el electrodo negativo. La ecuación química total de la reacción es: Zn + 2mno2 → ZnO + Mn2O3. Sin embargo, la reacción real es mucho más complicada. Debido a la existencia de ion amonio, el electrolito generará amoniaco e hidrógeno bajo la acción de la carga. Estos dos gases reaccionarán con cloruro de zinc en el electrolito y dióxido de manganeso en el electrodo positivo, respectivamente. Sin estas reacciones, la batería puede hincharse o tener fugas.

Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

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Y la varilla de carbono en el centro de la batería se usa principalmente para recolectar corriente y proporcionar un soporte estructural estable para la batería. La materia prima de la varilla de carbono es muy porosa. Para evitar la pérdida de agua y la entrada de oxígeno al electrodo negativo para corroer el zinc metálico, debe tratarse con cera o aceite. Sin embargo, se debe mantener suficiente porosidad durante el tratamiento, porque la varilla de carbono también se usa para liberar el hidrógeno generado por la reacción.

Vale la pena notar que el electrodo negativo de la batería de zinc-carbono está compuesto de zinc metálico. El zinc metálico no solo está presente en el electrodo negativo como material de reacción de descarga, sino también en la carcasa del electrodo negativo de la batería. Esto significa que una vez que recibe un alto grado de desgaste durante el uso, la capacidad y el uso normal de la batería se verán afectados negativamente.

¿Por qué se usa carbono en la batería?

Aunque la batería de carbono-zinc se ha eliminado durante mucho tiempo debido a su baja eficiencia de descarga, baja capacitancia, contaminación e incapacidad de cargar, los materiales a base de carbono han estado activos en el campo de la batería. Esto se debe a que los materiales a base de carbono tienen buena conductividad eléctrica, propiedades químicas estables y bajo costo. El carbono juega un papel importante en el campo del consumo eléctrico, y su aplicación también es extensa:

· Se pueden agregar materiales de carbono al electrodo como aditivos para mejorar la conductividad del electrodo.

· El carbono también se puede utilizar como catalizador para reacciones electroquímicas o como material base para electrocatalizadores.

· Los materiales carbonosos se pueden convertir en estructuras sólidas para separadores bipolares o colectores de corriente.

Además, el carbono de grafito se ha utilizado ampliamente en la tecnología electroquímica moderna. Este tipo de carbono tiene una estructura hexagonal y los átomos de carbono están ordenados en los planos de las capas. La producción moderna de baterías de litio y pilas de combustible, grafito, carbono y materiales que contienen carbono son sus materias primas importantes. Además, actualmente no existe un sustituto adecuado para los materiales de carbono. La mayoría de los nuevos materiales desarrollados no pueden tener las ventajas de bajo costo, alta conductividad y fuerte estabilidad química. Se puede decir que si no hay carbono en la producción y el uso de las baterías, las baterías actuales pueden no solo tener un costo más alto, sino también tener un rendimiento más bajo.

Aunque la batería de zinc-carbono se ha eliminado durante mucho tiempo, los materiales de carbono siempre han afectado la producción y el uso de las baterías durante cientos de años. En una palabra, la aparición de la batería de carbono es un cambio memorable en la historia de la tecnología de la batería. Espero que pueda encontrar útil este artículo.