一次電池

一次電池

一次電池即原電池(primary cell 、primary battery),區別於充電電池,是放電後不能再充電使其復原的電池,又名乾電池。

典型代表

鋅錳乾電池

正極材料:MnO、石墨棒

負極材料:鋅片電解質:NHCl、ZnCl及澱粉糊狀物 。

電池符號可表示為:

(-) Zn|ZnCl、NHCl(糊狀)

(+)MnO|C(石墨)

負極:Zn-2e=Zn

正極:2MnO+2NH +2e=MnO+2NH+HO

總反應:Zn+2MnO+2NH = Zn +MnO+2NH+HO

鋅錳乾電池的電動勢為1.5V。因產生的NH氣被石墨吸附,引起電動勢下降較快。如果用高導電的糊狀KOH代替NHCl,正極材料改用鋼筒,MnO層緊靠鋼筒,就構成鹼性鋅錳電池,由於電池反應沒有氣體產生,內電阻較低,電動勢為1.5V,比較穩定。

乾電池屬於化學電源中的原電池,是一種一次性電池,它以碳棒為正極,以鋅筒為負極,把化學能轉變為電能供給外電路。在化學反應中由於鋅比錳活潑,鋅失去電子被氧化,錳得到電子被還原。

普通鋅錳乾電池是民用電池的升級換代產品之一,現普遍被性能更為優良的鹼性鋅錳電池取代。

鎂錳乾電池

鎂錳乾電池和鋅錳乾電池的原理是一樣的,鎂筒作為負極,正極材料是由二氧化錳粉、氯化銨及碳黑組成的一個混合糊狀物。正極材料中間插入一根碳棒,作為引出電流的導體。在正極和負極之間有一層增強的隔離紙,該紙浸透了含有氯化銨和氯化鎂的電解質溶液,金屬鎂的上部被密封。

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四大區別

一次電池和二次電池的四大區別

從結構上看,二次電池在放電時電極體積和結構之間發生可逆變化,而一次電池內部則簡單得多,因為它不需要調節這些可逆性變化。

一次電池的質量比容量和體積比容量均大於普通充電電池,但內阻遠比二次電池大,因此負載能力較低。

1、一次電池的自放電遠小於二次電池。一次電池只能放電一次,如,鹼性電池和碳性電池就屬於此類,二次電池可反覆循環使用。

2、二次電池相對一次電池更環保。一次電池使用後就必須廢棄,而充電電池可反覆使用,符合國家標準的次世代充電電池通常可反覆使用1000次以上,也就是說充電電池產生的廢棄物不到一次電池的1000分之1,不論從減少廢棄物還是從資源利用及經濟的角度來考慮,二次電池的優越性都是十分明顯的。

3、一次電池內阻遠大二次電池,其大電流放電性能亦不及二次電池。

4、在小電流、間歇性放電的條件下,一次電池的質量比容量大於普通二次電池,但當放電電流大於800mAh,則一次電池的容量優勢就會明顯減小。

一次電池 一次電池

主要類型

電池類型 正極 負極 電解質 E0/V W’/Wh﹒kg-1
勒克朗謝電池 鹼性鋅錳電池 MnO2 MnO2 Zn Zn NH4Cl/ZnCl2 KOH 1.5 1.5 10-50 30-100
鋅汞電池 鋅-空氣電池 鋅-銀電池 HgO Zn AgO/Ag2O Zn 空氣 Zn KOH KOH KOH 1.3 1.646 1.72 30-100 100-250 60-160
鋰電池 MnO2 SO2 SOCl2 Li Li Li LiAlCl4+SOCl2 3.5 2.9 3.6 400 400 460
固體電解質電池 Ag RbI3 RbAg4I5 0.66 5.3
熱激活電池 CaCrO4 V2O5 PbSO4 Ca Mg Ca LiCl/KCl LiCl/KCl LiCl/KCl 0.8 0.8
水激活電池 AgCl PbO2 Cu2Cl2 PbCl2 Mg Mg Mg Mg NaCl,海水 NaCl NaCl NaCl 1.7 2.4 1.6 1.2 100-150 50-80 50-80

環境污染

電池對環境污染很嚴重,一節電池可以污染數十立方米的水,有的甚至說廢電池隨生活垃圾處理可以引起諸如日本水俁病之類的危害,還有一節5號廢電池就可以使一平方米土地荒廢。電池主要含鐵、鋅、錳等,此外還含有微量的汞,汞是有毒的。
廢電池中含有汞、鎘、鉛、鋅等重金屬有毒物質。人若汞中毒,會損害中樞神經系統,死亡率高達40%;鎘的主要危害是腎毒性,還會續發“痛痛病”(引起骨質疏鬆,軟骨病和骨折)同時還是致癌物質;人體食用含鉛的食物,會影響酶及正常血紅素合成,影響神經系統。
廢電池在填埋處理一個月內,其金屬外殼就會被腐蝕穿孔,廢電池中的有害物質就會進入土壤、水體,對環境造成污染。據環保專家測試,如果6噸生活垃圾中混入一粒含汞電池,當這些垃圾進行填埋後,土壤中汞的濃度就會超過安全標準;若廢電池混入生活垃圾進入焚燒廠,則其中的汞、鎘等金屬將會在高溫下氣化排入大氣,使大氣環境受污染,影響人體的健康。正常使用時電池中的汞、鎘等並不會滲漏出來造成危害。

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