Серебряно-оксидная батарея
Аккумулятор, использующий оксид серебра в качестве катодного материала
Серебряно-оксидная батарея
Серебряно-оксидные элементы
Удельная энергия130 Вт·ч/кг [1]
Плотность энергии500 Вт·ч/л [1]
Удельная мощностьВысокий
Эффективность заряда/разрядаН/Д
Энергия/потребительская ценаНизкий
Прочность по времениВысокий
Прочность циклаН/Д
Номинальное напряжение ячейки1,55 В
Несколько размеров таблеточных и монетных батареек, некоторые из которых изготовлены из оксида серебра

Серебряно -оксидная батарея (код IEC: S) — это первичный элемент, использующий оксид серебра в качестве катодного материала и цинк в качестве анода. Эти элементы поддерживают почти постоянное номинальное напряжение во время разряда до полной разрядки. [2] Они доступны в небольших размерах в виде таблеточных элементов , где количество используемого серебра минимально и не является чрезмерно дорогим вкладом в общую стоимость продукта.

Первичные батареи на основе оксида серебра составляют 30% всех продаж первичных батарей в Японии (64 млн из 212 млн в феврале 2020 г.) [3] .

История

Серебряный оксидный элемент был впервые сконструирован Алессандро Вольта в конце 1800 года. [4] Он состоял из круга чашек с жидким солевым электролитом, содержащим чередующиеся цинковые и серебряные полоски, соединенные проволокой. Утверждается, что 20 таких чашек было достаточно для гидролиза воды. [5]

Большие батареи из оксида серебра использовались на ранних МБР и спутниках из-за их высокого отношения энергии к весу. Например, разведывательные спутники Corona использовали их, как и верхняя ступень ракеты Agena-D . [6] Позже они также использовались в лунном модуле Apollo и лунном вездеходе . [7] [8]

Технические характеристики

  • Напряжение ячейки [2]
    • Напряжение разомкнутой цепи = 1,6 В
    • Рабочее напряжение = 1,2~1,5 В
  • Плотность энергии = 130 Вт·ч/кг (60 Вт·ч/фунт) [2]
  • Срок службы несколько тысяч часов (непрерывная работа) [9]
  • Устойчив к хранению в течение нескольких лет (сохраняет 90% первоначальной емкости) [10]

Элементы на основе оксида серебра являются первичными батареями и не имеют срока службы или скорости зарядки и разрядки. [2]

Типичные элементы из оксида серебра стабильны при температурах ниже 100°C, при которых может произойти утечка. [11]

Химия

Серебряно -оксидная батарея использует оксид серебра (I) в качестве положительного электрода ( катода ), цинк в качестве отрицательного электрода ( анода ), а также щелочной электролит, обычно гидроксид натрия (NaOH) или гидроксид калия (KOH). Серебро восстанавливается на катоде из Ag(I) в Ag, а цинк окисляется из Zn в Zn(II).

Реакция полуэлемента на положительной пластине:

Аг 2 О + ЧАС 2 О + 2 е − ⟶ 2 Аг ↓ + 2 ОЙ − {\displaystyle {\ce {Ag2O + H2O + 2e- -> 2Ag (v) + 2OH-}}} , ( Э ∘ = + 0,34  В ) {\displaystyle (E^{\circ }=+0,34{\text{ V}})}

Реакция полуэлемента на отрицательной пластине:

Zn + 2 ОЙ − ⟶ Zn ( ОЙ ) 2 Цинк   гидроксид + 2 е − {\displaystyle {\ce {{Zn}+2OH^{-}->{\overset {Гидроксид~цинка}{Zn(OH)2}}+2e-}}} , ( Э ∘ = − 1.22  В ) {\displaystyle (E^{\circ }=-1,22{\text{ V}})}

Общая реакция:

Zn + ЧАС 2 О + Аг 2 О ⟶ Zn ( ОЙ ) 2 + 2 Аг ↓ {\displaystyle {\ce {Zn + H2O + Ag2O -> Zn(OH)2 + 2Ag(v)}}} , ( Э ∘ = + 1.56  В ) {\displaystyle (E^{\circ }=+1,56{\text{ V}})}

Общая реакция (безводная форма):

Zn + Аг 2 О → КОН / NaOH ZnO + 2 Аг ↓ {\displaystyle {\ce {Zn + Ag2O ->[{\ce {KOH/NaOH}}] ZnO + 2Ag (v)}}}

Строительство

Поперечное сечение аналогично сконструированного элемента питания

Для снижения стоимости производства большинство коммерчески доступных ячеек из оксида серебра имеют форму таблеточных элементов с относительно низким содержанием серебра. Эти таблеточные элементы, как правило, имеют одинаковую компактную конструкцию. Нижняя часть ячейки представляет собой катод , который состоит из оксида серебра, пропитанного графитом. Пластиковая мембрана отделяет его от анода из порошкообразного цинка, растворенного в щелочном электролите. Изолирующая прокладка удерживает два контакта отдельно, облегчая разрядку ячейки. [9]

Содержание ртути

Серебряно-оксидная батарея, используемая для питания кварцевого часового механизма; батарея маркирована как не содержащая ртути

До 2004 года все батареи из оксида серебра содержали до 0,2% ртути , включенной в цинковый анод для предотвращения коррозии от щелочной среды. [12] Эта коррозия происходила независимо от того, обеспечивала ли батарея питание или нет, что делало срок годности важным фактором для батарей из оксида серебра. Sony начала производить первые батареи из оксида серебра без содержания ртути в 2004 году. В настоящее время регулирование в Европейском союзе предписывает, чтобы все батареи были практически безртутными. [13]

Другие проблемы безопасности, связанные с элементами из оксида серебра, связаны с их небольшим размером, что часто приводит к случайному проглатыванию и отравлению, особенно маленькими детьми. [11]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab "ProCell Silver Oxide battery chemistry". Duracell . Архивировано из оригинала 20-12-2009 . Получено 21-04-2009 .
  2. ^ abcd "Батареи на основе оксида серебра". muRata . Получено 25 ноября 2020 г. .
  3. ^ "Статистика продаж аккумуляторов за месяц". Baj.or.jp . MoETI. Май 2020. Архивировано из оригинала 2010-12-06 . Получено 2020-08-07 .
  4. ^ "Батареи из оксида цинка/серебра". www.doitpoms.ac.uk . Получено 2024-11-09 .
  5. ^ Р., А. (февраль 1923 г.). «Библиографическая история электричества и магнетизма, в хронологическом порядке». Nature . 111 (2779): 142. doi :10.1038/111142a0. ISSN  0028-0836.
  6. ^ "Исследование осуществимости, окончательный отчет, геодезическая орбитальная фотографическая спутниковая система, том 2" (PDF) . NRO. Июнь 1966. Архивировано из оригинала (PDF) 2012-03-16 . Получено 2011-01-28 .
  7. ^ Клеменс, Кевин (2019-07-05). «Батареи, которые питали лунный модуль». designnews.com . Получено 2021-02-02 .
  8. ↑ Лайонс, Пит; «10 лучших машин, опередивших свое время», Car and Driver , январь 1988 г., стр. 78.
  9. ^ ab "Батареи из оксида цинка/серебра". www.doitpoms.ac.uk . Получено 09.11.2024 .
  10. ^ "Батареи из оксида серебра (SR)/Щелочные батареи таблеточного типа (LR) | Первичные батареи | Biz.maxell - Maxell". biz.maxell . Получено 2024-11-09 .
  11. ^ ab "Seiko Instruments Inc. Micro Energy Division". Seiko Instruments Inc. Micro Energy Division . Получено 2024-11-09 .
  12. ↑ Первая в мире экологически чистая батарея на основе оксида серебра без содержания ртути. 29 сентября 2004 г.
  13. ^ "Батареи". Ноль ртути . Получено 2024-11-09 .
На Викискладе есть медиафайлы по теме «Аккумуляторы на основе оксида серебра» .
  • SR (батарея на основе оксида серебра) от Maxell
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Silver_oxide_battery&oldid=1265280219"