鹼性電池

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鹼性電池

鹼性電池英文Alkaline battery)指使用鹼性電解液的電池,一般生活中指稱鹼性電池,指的是鹼性鋅錳電池。廣義上,鹼性電池使用的電極材料包括:-二氧化錳-氧化汞-氫氧化鎳等。而市面上常見的一次性鹼性電池的成份是鋅-二氧化錳,它以二氧化錳為電池的陰極陽極氫氧化鉀溶液作為電解液。

歷史[編輯]

在1950年代,工作於美國公司勁量的Lewis Urry發明了鹼性乾電池,並在1957年申請了專利。

化學原理[編輯]

在鹼性電池中,是由粉狀的鋅作負極(陽極),採粉狀的原因是可以增加接觸面積,從而增加輸出電流,電池的陰極為二氧化錳,而電解液是氫氧化鉀。化學方程式如下:[1]

Zn (s) + 2OH (aq) → ZnO (s) + H2O (l) + 2e
2MnO2 (s) + H2O (l) + 2e →Mn2O3 (s) + 2OH (aq)

特性[編輯]

容量[編輯]

鹼性電池的容量比碳鋅電池為高,原因是電極材料利用率較高、用作陰極的二氧化錳和用作陽極的鋅粉有較高的純度同密度,內部零件體積較小(例如電極)也讓出空間而增加容量。總體來說鹼性電池比碳鋅電池多3~6倍容量。

鹼性電池的容量會隨輸出電流增加而變小,例如同一枚電池可以在低電流(0.1A)時有3000mAh容量,但若是高電流(1A)時,容量可能只有700mAh,小於原來的1/4。AA鹼性電池在小電流放電時平均容量大約為2000mAh,而AAA電池容量大約是AA電池的1/2~1/3之間。

電壓[編輯]

一枚鹼性電池的電動勢(e.m.f),在無負載狀態的電壓一般為1.5V左右。未使用的全新電池,空載電壓可能接近1.65V,隨著電池使用越久,電壓會不斷下降,當電壓低於1.0V或0.9V後可視之為電池已經失效。鹼性電池當接上負載後,隨輸出電流的增加電壓會下降,在一般負載下電壓常常會降至1.1V~1.3V之間。鹼性電池接上負載後的電壓下降是由於極化和內阻造成的。通常全新的AA鹼性電池內阻約有100mΩ,並隨著使用時間的變長而加大。

電流[編輯]

鹼性電池所能輸出的電流比碳鋅電池大,卻比一般蓄電池小。容量較大的鹼性電池能夠輸出較大的電流,原因是電極面積增加,有更多的物質可以同時產生化學反應。過大的電流會使電池在放電的過程中蓄積廢熱而升溫,一般AA電池可以輸出700mA電流也不至於明顯升溫,較大型號的C、D電池就可產生較小熱能而不明顯升溫。

使用上需注意[編輯]

漏出電解液[編輯]

長期放置的鹼性電池可能會漏出電解液,由於電解液含有大約30%至40%的腐蝕性鹼性物質氫氧化鉀,其對眼睛、呼吸道及皮膚會有刺激作用,若不小心進入眼球可能導致失明;電解液也可能侵蝕金屬、破壞電子零件。大多數電子裝置都無法抵抗腐蝕,特別是電子產品的內部。

避免對一次性鹼性電池充電[編輯]

鹼性電池雖屬於蓄電池類,但「一次性鹼性電池」並非針對多次循環回充而設計,將其充電很可能發生電池破裂、漏出有腐蝕性的電解液。也因為如此,多數生產「一次性鹼性電池」的廠商常於安全規定中禁止使用者充電,基於成本考量,廠商也不會特別強化電池結構,迎合充電行為。使用時須多注意。

可充電鹼性電池[編輯]

少數電子公司曾開發「充電專用鹼性電池」強化電池結構避免破裂,但無法改善充電效率偏低的特性,只可用相當小的電流充電,往往耗費一整日或更多時間才能充飽,而且電池回充次數極少,相當不便,現已由市場淘汰。

另外也有電子公司開發鹼性電池充電器,聲稱可以替一般「一次性鹼性電池」充電,但仍受限鹼性電池充電慢、效率低、回充循環次數極少(平均少於10次)的特性。長時間充電下,充電器降壓轉換過程中累積產生過多廢熱,反而可能浪費更多能源而不環保,相較鎳氫電池劣勢許多。

此類產品在使用說明中也不保證絕對安全,對充畢的電池效能如何、是否更容易漏液等問題同時不予保證。

使用同型號、同電量的電池[編輯]

當用多於一枚電池時,應使用同型號,甚至同品牌的電池;新舊電池應避免混用。否則會增加漏出電解液的風險。

長時間不使用電池裝置時另作存放[編輯]

當長時間不使用電池裝置時,應將電池取出,另作存放,避免存放過久而滲漏電解液,造成電子產品損壞。

電池存放也避免潮濕、高溫日曬、重物擠壓等環境。

環境保護[編輯]

在1996年前生產的鹼性電池可能含有微量水銀(汞),現在的鹼性電池已能做到不含水銀。在一些地區可以隨意棄置鹼性電池,也有些地區不可。由於鹼性電池多是一次性使用,所以相對新一代的蓄電池(例如鎳氫電池)較不環保。

相關[編輯]

參考資料[編輯]

  1. ^ Battery FAQ at www.powerstream.com

外部連結[編輯]

  1. Eveready:碳鋅電池使用作明書
  2. Rayovac:鹼性與高能電池使用說明書
  3. Power Stream電池化學常見問題與解答
  4. 電池組成