Конструкции мц солевого и щелочного элементов.

По конструкции МЦ солевые элементы разделяются на стаканчиковые, которые могут быть цилиндрическими (рис. 5) и призматическими, и галетные (рис. 6).

Положительным электродом стаканчикового элемента служит диоксид марганца в смеси с порошкообразным графитом, напрессованная на угольный стержень, являющийся токоотводом. Отрицательным электродом является цинковый стакан. Электролит в стаканчиковом элементе состоит из хлористого аммония и хлористого цинка, загущенных крахмалом или мукой.

1 – колпачок; 2 – угольный стержень; 3 – смолка; 4 – газовое пространство; 5 – цинковый стакан; 6 – картонная оболочка; 7 – положительный электрод из диоксида марганца; 8 – прокладка между положительным и отрицательным электродами, пропитанная электролитом; 9 – картонная шайба на дне цинкового

стакана.

Рис. 5. Марганцево-цинковый элемент стаканчиковой конструкции

В стаканчиковых элементах, изготавливаемых по обычной технологии, электролит в виде пасты занимает пространство между массой положительного электрода и цинковым стаканом. В элементах, изготавливаемых по новой, так называемой набивной технологии (положительный электрод оборачивается бумагой и прессуется). В результате повышается емкость за счет сокращения расстояния между электродами и увеличения массы положительного электрода.

С наружной стороны цинковый стакан заключен в картонный, пластмассовый или жестяной футляр.

В галетном элементе в качестве положительного электрода служит брикет из диоксида марганца; электролитом пропитана картонная прокладка между брикетом и цинковой пластиной, являющейся отрицательным электродом. С наружной стороны цинковая пластина покрыта специальным электропроводящим слоем, обеспечивающим хороший электрический контакт при соединении галетных элементов в батарею.

Галетный элемент имеет чехол из полихлорвиниловой пленки, который одновременно является каркасом и обеспечивает необходимую механическую прочность всей сборки галетного элемента и его изоляцию.

1 – биполярный электропроводный слой; 2 – цинковый электрод; 3 – хлорвиниловая оболочка; 4 – картонная диафрагма с электролитом;

5 – бумажная прокладка

Рис. 6. Устройство галетной батареи

Сборка галетных элементов в батарею производится путем наложения выступа брикета положительного электрода одной галеты на утопленный электропроводный слой отрицательного электрода другой. Несколько соединенных таким образом элементов составляют блок, который тщательно упаковывается в изоляционный материал. Батарея галетных элементов так же, как и стаканчиковая, образуется из отдельных блоков путем их последовательного или параллельного соединения.

Тонкие плоские элементы. В начале 70-х годов ХХ в. в США и Японии были разработаны тонкие пластичные плоские элементы (толщиной не более 1,5 мм), которые могут изгибаться. Элемент состоит из фольгированного анода, целлофанового сепаратора, пропитанного электролитом, содержащим хлориды аммония, цинка и полиакриламид, тонкого катода обычного состава и коллектора тока. Из этих элементов собирается батарея. Например, батарея для фотоаппарата «Поляроид» состоит из четырех элементов и имеет номинальное напряжение 6 В, емкость 250 мА·ч при разрядном токе 10 мА.

Конструкция щелочных элементов отличается от конструкции солевых аналогов: щелочные элементы имеют как бы вывернутую конструкцию (рис. 7). В элементах со щелочным электролитом цинк всегда находится в виде порошка, поэтому вместо цинкового стаканчика используют стальной никелированный цилиндрический корпус, служащий токоотводом положительного электрода. Активная масса положительного электрода подпрессовывается к внутренней стенке корпуса. Удельная электрическая проводимость щелочного электролита (как правило, 32%-ного раствора KOH) заметно больше, чем проводимость солевого электролита в элементах Лекланше, поэтому запас электролита в щелочных элементах меньше, чем в солевых. Кроме того, в щелочных элементах отсутствует типичная для солевых элементов опасность выпадения осадка [Zn(NH₃)₂]Cl₂. В результате в щелочном элементе можно разместить больше активной массы положительного электрода, чем в солевом элементе такого же объема. Например, в щелочной элемент типоразмера D можно поместить 37–41 г диоксида марганца, тогда как в солевой элемент помещается только 22–28 г.

I – катод; 2 – сепаратор с электро­литом; 3 – корпус; 4 – футляр; 5 – токоотвод; б – анод; 7 – дно; 8 – прокладка

Рис. 7. Схема конструкции цилиндрического щелочного МЦ элемента

Во внутреннюю полость, образованную активной массой положительного электрода, вставляется сепаратор, пропитанный электролитом. В качестве сепарационных материалов используются гидратцеллюлозные пленки (целлофан) или нетканые полимерные материалы. По оси элемента расположен латунный токоотвод отрицательного электрода, а все пространство между этим токоотводом и сепаратором плотно забивается анодной пастой, состоящей из цинкового порошка, пропитанного загущенным электролитом. Объемная доля цинкового порошка составляет всего 30–45%, так что в аноде имеется достаточный запас электролита, что предотвращает анодную пассивацию при разряде большими токами и при низких температурах.

Дисковые элементы. Состав компонентов дисковых щелочных элементов аналогичен составу компонентов цилиндрических ХИТ. Элемент состоит из дисковых анода, катода, сепаратора с электролитом и бумажной прокладки между ними. Фиксация компонентов осуществляется с помощью специального полихлорвинильного кольца, а герметизация – фасонной пластмассовой шайбой, в паз которой входит токоотвод анода. Токоотводом катода служит корпус элемента.