Alkalisk batteri

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigering Hopp til søk
Størrelsessammenligning av alkaliske batterier (fra venstre mot høyre): C, AA, AAA, N, PP3 (9 volt).

Et alkalisk batteri er en type primærbatteri som henter sin energi fra reaksjonen mellom sinkmetall og mangandioksid.

Sammenlignet med sink-karbonbatterier av Leclanché-cellen eller sinkkloridtyper, har alkaliske batterier høyere energitetthet og lengre holdbarhet, men gir likevel den samme spenningen.

Det alkaliske batteriet får navnet sitt fordi det har en alkalisk elektrolytt av kaliumhydroksid i stedet for det sure ammoniumkloridet eller sinkkloridelektrolytten av sink-karbonbatteriene. Andre batterisystemer bruker også alkaliske elektrolytter, men de bruker forskjellige aktive materialer til elektrodene.

Alkaliske batterier utgjør 80% av produserte batterier i USA og over 10 milliarder individuelle enheter produsert over hele verden. I Japan utgjør alkaliske batterier 46% av alt primærbatterisalg. I Sveits står alkaliske batterier for 68%, i Storbritannia 60% og i EU 47% av alt batterisalg inkludert sekundære typer.[1][2][3][4][5] Alkaliske batterier inneholder sink og mangandioksid, som kan være giftige i høye konsentrasjoner. Imidlertid er toksisiteten til alkaliske batterier moderat sammenlignet med andre batterityper. [6]

Alkaliske batterier brukes i mange husholdningsartikler, for eksempel MP3-spillere, CD-spillere, digitale kameraer, leker, lommelykter og radioer.

Historie[rediger | rediger kilde]

Thomas Edisons nikkel-jernbatterier brukte en kaliumhydroksydelektrolytt produsert mellom 1972 og 1975 under merket "Exide", opprinnelig utviklet i 1901 av Thomas Edison.

Batterier med alkalisk (i stedet for syre) elektrolytt ble først utviklet av Waldemar Jungner i 1899, og uavhengig på nytt av Thomas Edison i 1901. Det moderne alkaliske tørrbatteriet ved bruk av sink/mangandioksidkjemi ble oppfunnet av den kanadiske ingeniøren Lewis Urry på 1950-tallet i Canada allerede før han begynte å jobbe for Union Carbides Eveready Batteri-divisjon i Cleveland, OH, og bygde videre på tidligere arbeid av Edison.[7][8] 9. oktober 1957 ble Urry, Karl Kordesch og P.A. Marsal innlevert amerikansk patent (2 960 558) for det alkaliske batteriet. Den ble gitt i 1960 og ble tildelt Union Carbide Corporation.[9]

Når den ble introdusert på slutten av 1960-tallet, hadde sinkelektroden til alkaliske batterier (til felles med de allestedsnærværende karbon-sinkcellene) en overflatefilm av kvikksølvamalgam. Hensikten var å kontrollere elektrolytisk handling på urenheter, noe som ville redusere holdbarheten og fremme lekkasje. Da reduksjoner i kvikksølvinnhold ble pålagt av forskjellige lovgivere, ble det nødvendig å forbedre sinkens renhet og konsistens.[10]

Kjemi[rediger | rediger kilde]

Snitt gjennom et alkalisk batteri.

I et alkalisk batteri er den negative elektroden sink og den positive elektroden mangandioksid (MnO2). Den alkaliske elektrolytten av kaliumhydroksid er ikke en del av reaksjonen, bare sink og MnO2 forbrukes under utladning. Den alkaliske elektrolytten av kaliumhydroksid forblir, ettersom det er like store mengder OH-forbrukes og produseres.

Halvreaksjonen er:

Generell reaksjon:

Den kjemiske energien lagres hovedsakelig i sinkmetallet, hvis sammenhengende frie energi per atom er minst 225 kJ/mol høyere (mindre stabil) enn de tre oksidene.[11]

Kilder[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Olivetti, Elsa (Februar 2011). «Life Cycle Impacts of Alkaline Batteries with a Focus on End-of-Life - EBPA-EU» (PDF). Massachusetts Institute of Technology, Materials Systems Lab. s. 110. Besøkt 29.07.2014.  Arkivert 7. oktober 2011 hos Wayback Machine.
  2. ^ «BAJ Website - Monthly battery sales statistics». Battery Association of Japan. Mars 2011. Besøkt 29.07.2014.  Arkivert 6. desember 2010 hos Wayback Machine.
  3. ^ «Absatzzahlen 2008» (PDF) (tysk). Interessenorganisation Batterieentsorgung. Besøkt 29.07.2014.  Arkivert 14. november 2011 hos Wayback Machine.
  4. ^ Fisher, Karen; Wallén, Erika; Laenen, Pieter Paul; Collins, Michael (18.10.2006). «Battery Waste Management Life Cycle Assessment Final Report for Publication» (PDF). Environmental Resources Management, DEFRA. s. 230. Besøkt 29.07.2014.  Arkivert 8. oktober 2013 hos Wayback Machine.
  5. ^ «EPBA Battery Statistics - 2000». European Portable Battery Association. 2000. Besøkt 29.07.2014.  Arkivert 21. mars 2012 hos Wayback Machine.
  6. ^ Health Effects. Agency for Toxic Substances and Disease Registry (US). 
  7. ^ «science.ca : Lew Urry». www.science.ca. Besøkt 21. februar 2021. 
  8. ^ Baird, Gabriel; Dealer, The Plain (3. august 2011). «Thomas Edison provided Lew Urry spark of idea for better alkaline battery: Greater Cleveland Innovations». cleveland (engelsk). Besøkt 21. februar 2021. 
  9. ^ «Dry cell» (PDF). www.freepatentsonline.com. Besøkt 21. februar 2021. 
  10. ^ Handbook of batteries (3rd ed utg.). New York: McGraw-Hill. 2002. s. 10–12. ISBN 0-07-135978-8. OCLC 46792664. 
  11. ^ Schmidt-Rohr, Klaus (9. oktober 2018). «How Batteries Store and Release Energy: Explaining Basic Electrochemistry». Journal of Chemical Education. 10. 95: 1801–1810. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/acs.jchemed.8b00479. Besøkt 21. februar 2021.