Сухой элемент – тип электрических батарей, часто используемый в портативных электронных устройствах. Он был создан Карлом Гасснером, учёным из Германии, в 1886 году после изобретения влажных марганцево-цинковых элементов Жоржем Лекланше. Современная модификация элемента была создана в 1887 году японцем Йеи Сакизо.

Сухой элемент использует активную пасту в качестве электролита, влажности которой достаточно только для движения тока. В отличие от влажного элемента, он может работать в любом положении без протечек, так как не содержит свободной жидкости, что делает его подходящим для портативной электроники.

Для сравнения, первые влажные элементы выглядели как хрупкие стеклянные контейнеры со свинцовыми стержнями, свисающими с открытой верхушки и требующими тщательного ухода во избежание утечек. Свинцово-кислые батареи не смогли дать той безопасности, как у сухих элементов, и портативности до момента создания гелевых батарей.

Влажные элементы продолжали использовать для высокозатратных отраслей, к примеру – старт двигателей внутреннего сгорания, так как ухудшение тока в электролите приводит к уменьшению возможностей тока.

Распространенным примером сухого элемента является марганцево-цинковый элемент, более известный как сухой Элемент Лекланше, стандартное напряжение которого составляет 1,5 В, как и у щелочных элементов (так как у них используется то же сочетание цинка и оксида марганца (IV)).

Состав

состав, устройство батарейки гальванической

В состав стандартного сухого элемента входит цинковый анод, в виде цилиндрического бака, и угольный катод в виде центрального резервуара. Электролитом в виде активной пасты является хлорид аммония , расположенный сразу после цинкового анода.

Оставшееся между электролитом и угольным катодом пространство занято вторым видом активной пасты, в состав которой входят хлорид аммония и оксид марганца (IV), где последний выступает в роли деполяризатора. В некоторых конструкциях оксид марганца (IV) замещается хлоридом цинка.

История

Многие экспериментаторы пытались лишить подвижности электролит в электрохимическом элементе, чтобы его использование стало более удобным.

Замбониев столб, созданный в 1812 году, представлял собой сухую батарею высокого давления, способную передавать ток всего лишь несколько минут. Различные эксперименты проводились с целлюлозой, древесными опилками, стеклянным волокном, асбестом, и желатином.

В 1886 году Карл Гасснер зарегистрировал патент (№ 37758) в Германии на модификацию (влажного) Элемента Лекланше, который стал известен, как сухой элемент, так как не содержал жидкого электролита. Вместо него для создания активной пасты были смешаны хлорид аммония и гипс, а для продления срока жизни было добавлено немного хлорида цинка.

Катод из оксида марганца (IV) был погружен в эту активную пасту. Роль анода выполняла цинковая оболочка. Также он получил патент в США под номером 373,064 в ноябре 1887 года на то же устройство.

В отличие от прежних влажных элементов, сухой элемент Гасснера был гораздо прочнее, не требовал технического обслуживания, не протекал и мог использоваться в любом положении. Он выдавал напряжение в 1,5 В.

Первой моделью, вышедшей в массовое производство, стал сухой элемент «Колумбия», выведенный в 1896 году компанией «National Carbon Company». Компания улучшила модель Гасснера за счет замены гипса свернутым картоном, что сделало батарею более легкой в сборке и оставило больше места для катода. Эта батарея стала первой стандартной батареей для массового потребления, и сделала портативную электронику реальной.

Марганцево-цинковый элемент (который стал известен под этим названием) все еще производится.

Типы сухих элементов

Аккумулятор, батарейки типы сухого элемента
  • Первичный элемент:
    • Марганцево-цинковый;
    • Щелочной;
    • Литиевый;
    • Ртутно-цинковый;
    • Серебряно-цинковый элемент.
  • Вторичный элемент (аккумулятор):
    • Никель-кадмиевый;
    • Литий-ионный;
    • Никель-металлгидридный аккумулятор.

Первичные элементы не являются перезаряжаемыми, и, в основном, перерабатываются после того, как внутренняя реакция в элементе потребляет реактивные стартовые химикаты.

Вторичные элементы перезаряжаемые и могут использоваться многократно.

Источник: уникальная статья на нашем сайте electricity220.ru