㈡干電池的構(gòu)造及應(yīng)用炭黑的部位
鋅-二氧化錳電池是以鋅為負(fù)極，二氧化錳為正極，并與適宜的隔膜及電解液組成的一種原電池，目前應(yīng)用廣泛的簡(jiǎn)式鋅錳電池可分為四類。
第一類是傳統(tǒng)的勒克朗謝型電池。其正極活性物質(zhì)是天然二氧化錳(MnO2含量70%~75%)，電池隔膜是淀粉漿糊隔離層，電解液是以NH4CI為主體的NH4CI、ZnCl2的水溶液，負(fù)極是鋅簡(jiǎn)。這種類型的電池稱“糊式鋅錳電池”，因?yàn)殡娊庖菏遣涣鲃?dòng)的，故又稱干電池。它的性能較差，R20型電池的比能量?jī)H0.08W· h/cm3。
第二類電池稱為“高性能電池”。這種電池從1960年開始生產(chǎn)，它與第一類電池?zé)o甚區(qū)別、 主要是正極活性物質(zhì)采用了電解二氧化臨(MnO2含量91%~ 93%)，放電時(shí)間是第一類電池1.5-2.0倍。R20型電池的比能量達(dá)0.12W·h/cm3。
第三類電池是1970年開始生產(chǎn)的“超高性能電池”，也稱“高氯化鋅型紙板電池"。以電解MnO2為正極活性物質(zhì)，電池隔膜用漿層紙襯隔離層，電解液改為ZnCl2為主體加少量NH4CI的水溶液，從而改變了電池的成流機(jī)理。該類電池在放電性能和防漏性能方面有很大的改進(jìn)和提高，放電時(shí)間比“高性能電池”大約又提高了1倍，而且可以大電流放電，R20型電池的比能量達(dá)0.15W·h/cm3。
第四類電池是堿性鋅錳電池，自1965年開始生產(chǎn)至今。正極是電解MnO2粉，負(fù)極是汞齊化鋅粉，電解液是KOH水溶液。電池反應(yīng)機(jī)理和電池結(jié)構(gòu)與上述三類電池全然不同。其性能優(yōu)于前三類電池，放電時(shí)間大約是同類糊式電池的5~7倍，其R20電池的比能量達(dá)0.21W·h/cm3,且可制成可充電式電池。
二氧化錳正極在干電池中通稱電芯或碳包，它是由二氧化錳、乙炔炭黑、固體氯化銨和電解液混合而成。二氧化錳是正負(fù)極中參與電化學(xué)反應(yīng)的成分。但它的導(dǎo)電性差，故加入石墨和乙炔炭黑等導(dǎo)電組分。導(dǎo)電組分并不參加成流反應(yīng)。石墨和乙炔炭黑皆有導(dǎo)電性,而乙炔炭黑還有顆粒細(xì)，非常疏松，表觀密度小的特點(diǎn)，其比表面積和吸濕能力大。加入石墨和乙炔炭黑能使電芯中二氧化錳顆粒之間有良好的電子通道，在孔隙中電解液的擴(kuò)散也比較暢通，從而大大提高二氧化錳的利用率。一般電芯粉料中二氧化錳含量在80%~89%之間，乙炔炭黑含量一般為10%以上，此外，還加上一定量的一般為干粉量的15%~ 19%的固體氯化銨以補(bǔ)充成流反應(yīng)消耗的氯化銨，保持電解液組成恒定。并加入少量氯化鋅，以穩(wěn)定電芯中的水分，并對(duì)電芯的pH值起緩沖作用。最后加水使電芯水分為17%~ 18%。水是電芯粉料的黏合劑，并保證電芯微孔有良好的導(dǎo)電能力。
但在堿性鋅錳電池中，正極的粉料是壓成圓環(huán)狀緊貼于簡(jiǎn)體內(nèi)璧，通常用片狀石墨為導(dǎo)電材料以縮小體積，增大二氧化錳用量，提高電池容量。
