Розряд лужних батарейок або чому батарейка підстрибує
Передісторія
Дослідження
Таким чином, представлений спосіб визначення "свіжості" батарейки працює тільки до ступеня розряду приблизно в 50%, тоді як при глибшому розряді відрізнити напівживу батарейку від мертвої не можливе з кількох причин, також описаних у статті.
Так що ж відбувається всередині батарейки?Для цього необхідно звернутися до внутрішнього пристрою оній та її хімії. Отже, переважна більшість батарей на сьогоднішній день - найпростіші алкалінові або лужні батареї, всередині яких існує анод (цинк), катод (діоксид марганцю), а також мембрана, що їх розділяє, і лужний розчин електроліту у вигляді гелю (Рис.2). Так, варто відзначити, що досі існують ще й сольові батарейки, але, як показує практика, термін їх служби в 3-4 рази менше лужних аналогів.
З точки зору ж хімії, всередині батареї при розряді протікає кілька реакцій: на аноді цинк перетворюється на оксид цинку, а на катоді діоксид марганцю на складний гідрооксид марганцю: Zn + 4OH - ---> Zn(OH)4 2- + 2e - Zn(OH)4 2- ---> ZnO + H2O + 2OH - MnO2 + H2O + e - ---> MnOOH + OH -
Звичайно, якщо звернутися до густин окремих компонентів, то виявиться, що Zn має щільність 7.05 г/см 3 , оксид цинку - 5.06, а з'єднання марганцю всього лише близько 4-4.4 г/см 3 . Тобто з часом (при тривалому зберіганні) або експлуатації більш важкий оксид цинку перетворюється на легший оксид.Здавалося б, що все очевидно.
Однак, ґрунтуючись на даних рентгеноструктурного аналізу, а також електронної мікроскопії, вчені запропонували механізм, який міг би пояснити ефект відскоку розрядженої батареї. Згідно з ним, при певному ступені розряду батарейки оксид цинку повністю покриває частинки цинку, що знаходяться в гелі. Таким чином відбувається заміщення води і самого гелю (непружних матеріалів, що гасять вібрацію), на мережу частинок оксиду цинку (Рис. 3 і 4), твердого і пружного матеріалу. Як тільки така мережа виявляється сформованою, акумулятор починає відскакувати на постійну висоту, як на Малюнку 1.
