Pile primare (ireversibile)

Pile primare (ireversibile)

1. Pila Carbon Zinc (Leclanch, pila uscata standard, usoara)

Tensiune nominala: V

Catod: MnO₂

Anod: Zn

Electrolit: NH₄Cl (ex. 26% NH4Cl, 8.8% ZnCl2, 65.2% H2O)

Avantaje / Dezavantaje : Pret scazut, disponibila in mai multe dimensiuni, dar tensiunea poate scadea brusc in timpul functionarii, risc de scurgeri

Aplicatii : Lanterne, radio, jucarii si echipament electronic de uz general

Reactii:

Anod (-): Zn Zn²⁺ + 2e^-

Catod (+): 2MnO₂ + 2H⁺ + 2e^- Mn₂O₃ + H₂O

2NH₄⁺ + 2e^- 2NH₃ + H₂

2NH₄⁺ 2NH₃ + 2H⁺

2MnO₂ + H₂ Mn₂O₃ + H₂O

Zn⁺² + 4NH₃ [Zn(NH₃)₄]²⁺

Reactia totala generatoare de curent:

Zn + 2MnO₂ +2NH₄Cl 2MnOOH + Zn(NH₃)₂Cl₂

2. Pila Leclanch cu clorura de zinc       (grea)

Tensiune nominala: V

Catod: MnO₂

Anod: Zn

Electrolit: ZnCl₂ (ex. 15-40% ZnCl2, 60-85% H2O, cantitati mici de NH4Cl)

Avantaje / Dezavantaje : Pret scazut, comportare mai buna la descarcari frecvente si temperaturi joase, dar aceeasi scadere brusca a tensiunii, risc scazut de scurgere

Aplicatii : Casetofoane si alte echipamente cu motoare, ceasuri, calculatoare, telecomenzi, multimetre etc.

Aceasta pila de tip Leclanch este o varianta imbunatatita a pilei standard carbon-zinc. Cantareste cu 20% mai mult, dar are o capacitate mai mare cu 50%, pot sustine descarcari mai mari si functioneaza mai bine la temperaturi scazute. De asemenea, se comporta mai bine in ceea ce priveste scurgerile (apa din celula este consumata in cursul desfasurarii reactiior la electrozi astfel incat la terminarea duratei de functionare, bateria este practic uscata).

Reactia globala este :

8MnO₂ + 4Zn + ZnCl₂ + 9H₂O --> 8MnOOH + ZnCl₂^.4ZnO^.5H₂O

Aceste doua pile (1 si 2) sunt cele mai ieftine si se utilizeaza pe scara larga, dar au energia specifica cea mai mica si o functionare nesatisfacatoare la curenti mari.

3. Pila alcalina

Tensiune nominala: V

Catod: MnO₂

Anod: Zn

Electrolit: KOH

Avantaje / Dezavantaje : Mai buna pt. incarcari continue sau pulsate; dar prezinta aceeasi scadere marcata a tensiunii ca si pilele 1 si 2.

Aplicatii : Lanterne, blitz-uri, aparate electrice de ras, camere foto digitale, transmitatoare portabile (telefon cordless), termometre digitale etc.

Pilele primare de acest tip sunt cel mai important concurent al pilelor zinc-carbon, ele au energie specifica mai mare, rezistenta interna mai mica, ce perimite functionarea la temperaturi joase si la viteze de descarcare ridicate.

Alte baterii alcaline:

4. Pila cu oxid de mercur HgO

Tensiune nominala: V

Catod: HgO

Anod: Zn sau Cd

Electrolit: KOH

Avantaje / Dezavantaje : Putere specifica mare (ex. Zn/HgO 400 Wh/litru), curba de descarcare plata, comportare buna la temperaturi inalte.

Aplicatii : Calculatoare, ceasuri, pagere, proteze auditive, instrumente de testare (tensiune de referinta), alte dispozitive electronice de dimensiuni reduse.

Reactiile globale:

Zn + HgO = ZnO + Hg      1.35 V ; 820 mAh/g

respectiv pentru anod din Cd :

Cd + HgO + H₂O = Cd(OH)₂ + Hg 0.91 V ; 480 mAh/g

Pilele cu mercur sunt scumpe datorita materialelor continute (mercur si oxid de mercur). Cu toate acestea curba lor de descarcare este foarte plata, adica tensiunea electromotoare a celulei nu scade semnificativ pe masura ce pila se descarca. Aceasta constanta o face buna pentru instrumente sensibile ca sursa de tensiune de referinta.

5. Pila Zn-AgO (oxid de argint)

Tensiune nominala: V

Catod: Oxid de argint AgO

Anod: Zinc

Electrolit: NaOH

Avantaje / Dezavantaje : Putere specifica foarte mare, curba de descarcare plata, comportare relativ buna la temperaturi joase

Aplicatii : Calculatoare, ceasuri, pagere, proteze auditive, instrumente de testare

(tensiune de referinta)

6. Pila Zn-O (zinc-aer)

Tensiune nominala: V

Catod: Aer

Anod: Zinc

Electrolit: KOH

Avantaje / Dezavantaje : Putere specifica mare, greutate mica; este necesar accesul la aer pentru desfasurarea reactiilor de electrod.

Aplicatii : Proteze auditive si pagere

Anod (-): Zn + 2OH^- ZnO + H₂O + 2e^-

Catod: O₂ + 2H₂O + 4e^- 4OH^-

Reactia totala: 2Zn + O₂ 2ZnO

7. Pila Li-MnO₂ (litiu)

Tensiune nominala: 3 V

Catod: MnO₂

Anod: Li

Electrolit: organic

Avantaje / Dezavantaje : Putere specifica mare, viteza de descarcare scazuta, functionare buna la variatii ale temperaturii.

Aplicatii : Ceasuri, calculatoare, camere foto / video, multimetre digitale si alte instrumente de masura, backup memorie, alarme de uz casnic

Reactia anodica (-): Li Li⁺+e^-

Reactia catodica (+): Mn^IVO₂+Li⁺+e^- Mn^IIIO₂ (Li⁺)

Reactia totala generatoare de curent: Mn^IVO₂ + Li  Mn^IIIO₂      (Li⁺)

Comparatie intre curbele de descarcare a bateriilor:

Cea mai mica baterie din lume folosita pentru aparate auditive care se introduc complet in ureche ("all in ear")

Este o baterie cu mercur, cantareste cca 7 g si masoara 3 mm in diametru. Are tem 1 V si capacitate 16 mAh.