Введение

Сухой элемент — это тип электрической батареи, обычно используемый для портативных электрических устройств. В отличие от влажных батарей, которые имеют жидкий электролит, сухие элементы используют электролит в виде пасты, что делает их менее подверженными утечкам. Сухой элемент был разработан в 1886 году немецким ученым Карлом Гасснером, после разработки влажных цинко-углеродных батарей Жоржем Лекланше в 1866 году. Также тип сухого элемента был разработан японским изобретателем Сакидзо Яи в 1887 году.

История

Многие экспериментаторы пытались иммобилизовать электролит электрохимической ячейки, чтобы сделать её более удобной в использовании. Батарея Zamboni 1812 года – высоковольтная сухая батарея, но способная выдавать лишь очень небольшие токи. Проводились различные эксперименты с целлюлозой, опилками, стекловатой, асбестовыми волокнами и желатином. В 1886 году Карл Гасснер получил немецкий патент (№ 37 758) на модификацию (мокрой) ячейки Лекланше, которая стала известна как сухая ячейка, поскольку не содержала свободного жидкого электролита. Вместо этого хлорид аммония смешивали с алебастром (гипсом), чтобы создать пасту, с добавлением небольшого количества хлорида цинка для увеличения срока годности. Катод из диоксида марганца погружали в эту пасту, а затем всё герметизировали в цинковом корпусе, который также выполнял функцию анода. В ноябре 1887 года он получил патент на то же устройство. Сухая батарея была изобретена в Японии в эпоху Мэйдзи в 1887 году. Изобретателем был Сакидзо Яи. Однако у Яи не было достаточно средств для подачи заявки на патент, поэтому первым патентообладателем батареи в Японии стал не Яи, а Такахаси Ичисабуро. Вильгельм Хельсен также изобрел сухую батарею в 1887 году и получил патент в 1890 году. NCC усовершенствовала модель Гасснера, заменив алебастр скрученным картоном, что позволило увеличить пространство для катода и упростить сборку батареи. Это была первая удобная батарея для широкого потребления, сделавшая практичными портативные электрические устройства. Гасснер – немецкий ученый. Цинкоуглеродный элемент (как он впоследствии стал известен) до сих пор производится.

Дизайн

Сухой элемент использует электролит в виде пасты, с достаточным количеством влаги для обеспечения протекания тока. В отличие от влажного элемента, сухой элемент может работать в любом положении, не проливаясь, поскольку не содержит свободной жидкости, что делает его подходящим для портативного оборудования. Первые влажные элементы, для сравнения, обычно представляли собой хрупкие стеклянные контейнеры со свинцовыми стержнями, свисающими с открытого верха, и требовали осторожного обращения, чтобы избежать разлива. Свинцово-кислотные аккумуляторы не достигли той же безопасности и портативности, что и сухой элемент, до разработки гелевого аккумулятора. Влажные элементы продолжают использоваться в приложениях с высоким токопотреблением, таких как запуск двигателей внутреннего сгорания, поскольку ограничение потока электролита снижает токоотдачу. Распространенным сухим элементом является цинко-углеродный элемент, иногда называемый сухим элементом Лекланше, с номинальным напряжением 1,5 вольт, как и у щелочного элемента (поскольку оба используют одну и ту же комбинацию цинк-диоксид марганца). Стандартный сухой элемент состоит из цинкового анода, обычно в форме цилиндрического стакана, и углеродного катода в виде центрального стержня. Электролит представляет собой хлорид аммония в виде пасты, расположенной рядом с цинковым анодом. Оставшееся пространство между электролитом и углеродным катодом заполнено второй пастой, состоящей из хлорида аммония и диоксида марганца, последний из которых действует как деполяризатор. В некоторых конструкциях, часто продаваемых как "тяжелого режима работы", хлорид аммония заменяется хлоридом цинка.