碳锌电池

碳锌电池，又称碳锌干电池、碳性电池、碳性电芯、干电池、酸性锌碳电池。碳锌电池有一层由锌构成的外壳，作为电池的负极。碳锌电池是从液体Leclanché电池发展而来。传统或一般型以氯化铵为电解质；“超级”或“高能”（英文标示：Super Heavy Duty）电池则通常是使用氯化锌为电解质的碳锌电池，是一般使用的廉价电池的一种改良版。电池的正极主要是由粉末状的二氧化锰和碳构成。电解液是把氯化锌、氯化铵、碳粉和淀粉溶于水中所形成的糊状物质。碳锌电池是最便宜的原电池，因此成为很多厂商的首选，因为这些厂商所销售的设备中常常需要配送电池。锌碳电池适合用于遥控器、闪光灯、玩具或晶体管收音机等功率不大的设备可发挥最大效用。此电池正极的碳棒与二氧化锰中所混合的碳只负责引出电流，并不参与反应，正极实际参与还原反应并提供正电的是二氧化锰，因此，又称为锰锌电池、锌锰电池或锌－二氧化锰电池，也有简称锰干电池的。一个碳锌干电池是一个原电池，因为一旦电池放电完毕，不能够被再次充电而只能被丢弃。“电池翻新”曾经也出现在市场上，能够通过对电池加上一个反向电流来恢复已经部分放电的电池电量。但这些设备往往只能暂时的充电而且容易导致电池泄漏以及爆炸。与其它种类电池相比，碳锌电池之所以更容易泄漏，是因为锌同时作为放电时被消耗的负极和电池容器。锌锰电池发明于19世纪60年代，并在后来通过改进电解液形式成为干电池。碳锌电池的容器是一个锌罐。里面有一层由NH4Cl和ZnCl2所构成的糊状液体，这个糊状液体通过一个纸层与粉末状的碳和二氧化锰隔开。这些粉末填充在一个碳棒的周围。在这个干电池里，最外层的锌是电池的负极。在半反应中，锌被氧化，如下式所示：一个由粉末状碳和二氧化锰所围绕的石墨棒作为正极。其中，二氧化锰和碳粉混合是为了增加正极的导电性。阴极反应如下图所示：H+来自于NH4+(aq)：产生的NH3可以与Zn2+结合：在整个半反应中，锰的氧化态由+4被还原到了+3。尽管很多副反应也可能发生，但锌碳电池的总反应还是可以由下式表示：碳锌电池的电动势大约是1.54V。电动势的不确定是由于阴极反应十分复杂，相比来说，阳极反应（锌端）则有一个已知的电势。副反应及活性反应物的消耗直接导致电池的内阻增加，电池电动势降低。当一个碳锌电池使用一段时间以后，由于金属锌被氧化成为锌离子，锌外壳会逐渐变薄。因此，氯化锌溶液常常可以从电池中泄漏出来。泄漏出来的氯化锌往往会使电池表面变粘。一些老的电池没有泄漏保护。一个锌碳电池的使用寿命比较短，保存期一般为一年半。另外，就算电池没有使用，锌外壳也会慢慢的变薄。这是因为电池内的氯化铵有弱酸性，可以与锌反应。高能氯化锌电池是简单锌碳电池的一个改良版，用来提供更长的使用寿命以及更稳定的电压输出。与普通锌碳电池相比，氯化锌电池的电解液不含氯化铵，由纯的氯化锌糊状液体构成。因此，阴极反应也有一些不同：总反应如下：过去锌锰电池常加入汞以抑制负极的析氢腐蚀。出于环保考虑，中华民国于2001年和2005年分两阶段对锌锰电池的含汞量作出了限制。现在，中华民国出售碱性锌锰电池含汞量不高于0.0001%，碳锌电池含汞量最高不超过0.025%。不过，钮扣锌锰电池的含汞量依然没有作出要求。