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干电池漏液解析——工程师原创应用笔记
发布时间:2020-09-21 阅读量:1493 来源:我爱方案网 作者:雕塑者

【编者按】常见的5号干电池通常为碳锌电池、碱性电池,以往的认知中,对于电池漏液的现象,最常见于家里的遥控器、收音机、手电筒等,电池放了一年半载之后,取出电池时才发现电池渗出了液体,变得黏黏的。对于一块钱可以用一年的电池,我们通常直接将电池更换。对于种类繁多的电池,除了锂铁电池、镍镉电池,基本上都会有漏液的特性存在。


干电池漏液解析.png

图片参考:http://www.chongdiantou.com/


“原电池”的工作原理反应了电池的化学反应,即:Zn失去电子产生氧化反应,H+得到电池产生还原反应


干电池漏液解析1.jpg


基于原电池的原理,我们用各种活性材料创造这种氧化还原反应的过程以碳锌电池、碱性电池为例,这两款电池使用的活性材料为锌(阳极)和二氧化锰(阴极),但碳锌电池使用的电解质是氯化铵和氯化锌,同时将碳棒添加到阴极以增加电导率;碱性电池使用的活性材料为锌和二氧化锰,电解质是氢氧化钾


1600672451820965.png


在大部分的描述中,电池中的化学反应有几道公式进行阐述,但实际中细微的化学反应远比几道公式要复杂的多。


碳锌电池,其内部的离子反应是:

阳极:Zn → Zn 2+ + 2e –

阴极: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

碱性电池,其内部的离子反应是:

阳极:Zn + 2OH – →Zn(OH)2 + 2e –

Zn(OH)2 + 2OH – →[Zn(OH)4 ] 2–

阴极:2MnO 2 + H 2 O + 2e – →Mn 2 O 3 + 2OH –


电池漏液根因


在结构工艺因素上


碳性电池的外壳锌皮作为负极参加反应在电池快用完时就会变薄,特别是0.9V以下还继续使用的话更会产生干电池漏液危险,其流出液体为氯化锌和氯化胺;碱性干电池的外壳时独立材料,不参与化学反应,其相比碳性电池而言漏液几率较低,但是也会存在密封胶老化或者使用不当等情况导致损坏漏液,其流出液体为强腐蚀性的氢氧化钾。


干电池漏液解析3.png


在应用因素上


在离子的各种反应中,H+会获得电子,形成H2,由此当电池过度放电时,电池内部会出现气体,当气体太多的时候会从电池的泄压阀泄出,由此造成漏液问题。如下视频中,电池由于内部反应过于剧烈,气体将泄压阀撑开,导致液体漏出。

电池漏液如何判定


1、对于碱性电池,由于漏出来的液体为强碱性质,因此可以使用PH试纸进行对比判定;

2、使用X-Ray查看电池内部结构,当电池过度放电或者被反向充电时,其反应后形成的内部结构与正常使用的电池会有不同,X-Ray可以将其中的异物分析出来,包括结构上的裂缝、孔洞等。

1600672595268757.png


电池耐漏性能、安全性


对于电池的耐漏性能,可以使用过放电测试、恒温恒湿测试进行验证:


干电池漏液解析5.png


对于可靠性,可使用自由跌落、外部短路测试进行验证:


干电池漏液解析6.png


作者介绍:雕塑者(笔名),一名乐于开源文化的工程师,个人公众号【硬件大熊】。后续原创技术应用笔记还将在我爱方案网上线,敬请期待!


来源:我爱方案网


版权声明:本文为博主原创,未经本人允许,禁止转载!


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