常見的5號干電池通常為碳鋅電池、堿性電池,以往的認知中,對于電池漏液的現象,最常見于家里的遙控器、收音機、手電筒等,電池放了一年半載之后,取出電池時才發現電池滲出了液體,變得黏黏的。對于一塊錢可以用一年的電池,我們通常直接將電池更換。對于種類繁多的電池,除了鋰鐵電池、鎳鎘電池,基本上都會有漏液的特性存在。
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“原電池”的工作原理反應了電池的化學反應,即: Zn失去電子產生氧化反應,H+得到電池產生還原反應 。
基于原電池的原理,我們用各種活性材料創造這種氧化還原反應的過程。以碳鋅電池、堿性電池為例,這兩款電池使用的活性材料為鋅(陽極)和二氧化錳(陰極),但碳鋅電池使用的電解質是氯化銨和氯化鋅,同時將碳棒添加到陰極以增加電導率;堿性電池使用的活性材料為鋅和二氧化錳,電解質是氫氧化鉀。
在大部分的描述中,電池中的化學反應有幾道公式進行闡述,但實際中細微的化學反應遠比幾道公式要復雜的多。
碳鋅電池,其內部的離子反應是:
陽極:Zn → Zn 2+ + 2e –
陰極:2 NH 4 + + 2 MnO 2 + 2e – → Mn 2 O 3 + H 2 O + 2 NH 3,其中:2 NH 4+ + 2e – →2 NH 3 + H 2
堿性電池,其內部的離子反應是:
陽極:Zn + 2OH – →Zn(OH)2 + 2e –
Zn(OH)2 + 2OH – →[Zn(OH)4 ] 2–
陰極:2MnO 2 + H 2 O + 2e – →Mn 2 O 3 + 2OH –
電池漏液根因
在結構工藝因素上:
碳性電池的外殼鋅皮作為負極參加反應在電池快用完時就會變薄,特別是0.9V以下還繼續使用的話更會產生干電池漏液危險,其流出液體為氯化鋅和氯化胺;堿性干電池的外殼時獨立材料,不參與化學反應,其相比碳性電池而言漏液幾率較低,但是也會存在密封膠老化或者使用不當等情況導致損壞漏液,其流出液體為強腐蝕性的氫氧化鉀。
碳鋅電池 VS 堿性電池
在應用因素上:
在離子的各種反應中,H+會獲得電子,形成H2,由此當電池過度放電時,電池內部會出現氣體,當氣體太多的時候會從電池的泄壓閥泄出,由此造成漏液問題。如下視頻中,電池由于內部反應過于劇烈,氣體將泄壓閥撐開,導致液體漏出
電池漏液如何判定
**1. **對于堿性電池,由于漏出來的液體為強堿性質,因此可以使用PH試紙進行對比判定;
**2. **使用X-Ray查看電池內部結構,當電池過度放電或者被反向充電時,其反應后形成的內部結構與正常使用的電池會有不同,X-Ray可以將其中的異物分析出來,包括結構上的裂縫、孔洞等;
電池耐漏性能、安全性
對于電池的耐漏性能,可以使用過放電測試、恒溫恒濕測試進行驗證:
對于可靠性,可使用自由跌落、外部短路測試進行驗證:
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