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资深工程师Ivan Cowie 这次要介绍的是大家很熟悉的碱性(alkaline)电池…非酸性(non-acid)电池是在由科学家甄格(Waldemar Jungner)与爱迪生(Thomas Edison),陆续在1899年与1901年发明;而锌/锰(zinc/manganese)版本碱性电池威廉希尔官方网站
专利则是在1960年由美国业者UnionCarbide Corp.取得。 碱性电池是一种一次电池,在组装生产后能立即应用;这种廉价的一次电池其实诞生很早,具备高可靠性、高能量比以及高能量密度,但其内部电阻不容许高电流/高功率放电。该种电池库存寿命表现佳,温度表现也合格;有些制造商会生产藉由牺牲容量与可靠度达成的可充电版本碱性电池,这个我们会在后 面讨论。 更详细的碱性电池介绍可参考此连结,而下面则是摘录自美国电池供货商Rayovac的碱性电池产品基本规格: ˙能量比(specific energy):85~190 Wh/kg; ˙能量密度:250~434 Wh/L; ˙功率比(specific power):50 W/kg; ˙能量/消费价格(Energy/consumer price):0.5美元约7~18 Wh; ˙自放电率(self-discharge rate):每月0.17% (最新款产品); ˙循环耐久性(cycle durability):一次电池无此规格(其他可重复充电版本请参考制造商信息); ˙标称电压(nominal cell voltage):1.3~1.5V; ˙截止电压(Cutoff voltage):每节0.8V (装载时)。 化学反应式 局部反应式: Zn(s) + 2OH-(aq) → ZnO(s) +H2O(l) + 2e- [e0 is -1.28V] 2MnO2(s) + H2O(l) + 2e- → Mn2O3(s) +2OH-(aq) [e0 is +0.15V] 完整反应式: Complete reaction: Zn(s) + 2MnO2(s) ←→ ZnO(s) +Mn2O3(s) [e0 is 1.43V] 放电 下面图一至图三是金顶电池(Duracell)的MV1500 Quantum系列3号(AA)碱性电池,在不同的功率负载与温 度下的放电曲线;图四则是电池在两个不同功率负载下的内部电阻变化。
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