กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์

แบตเตอรี่ ซิลเวอร์ออกไซด์ (รหัส IEC: S) เป็น เซลล์ปฐมภูมิ ที่ใช้ ซิลเวอร์ออกไซด์ เป็นวัสดุแคโทดและสังกะสีเป็นแอโนด...

แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์

มีแบตเตอรี่แบบกระดุมและแบบเหรียญหลายประเภทและหลายขนาด แบตเตอรี่บางส่วนที่แสดงในภาพด้านบนเป็นแบตเตอรี่ชนิดซิลเวอร์ออกไซด์

แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์(รหัส IEC: S)เป็นเซลล์ปฐมภูมิที่ใช้ซิลเวอร์ออกไซด์เป็นวัสดุแคโทดและสังกะสีเป็นแอโนด เซลล์เหล่านี้รักษาแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดไว้เกือบคงที่ในระหว่างการคายประจุจนกว่าจะหมด[ 2 ]มีจำหน่ายในขนาดเล็กในรูปแบบเซลล์กระดุมซึ่งปริมาณซิลเวอร์ที่ใช้มีน้อยมากและไม่ใช่ปัจจัยที่ทำให้ต้นทุนโดยรวมของผลิตภัณฑ์สูงขึ้นจนเกินไป

แบตเตอรี่ชนิดซิลเวอร์ออกไซด์คิดเป็น 30% ของยอดขายแบตเตอรี่ชนิดปฐมภูมิทั้งหมดในญี่ปุ่น (64 ล้านก้อนจากทั้งหมด 212 ล้านก้อนในเดือนกุมภาพันธ์ 2020) [ 3 ]

ประวัติศาสตร์

เซลล์ออกไซด์เงินถูกสร้างขึ้นครั้งแรกโดยอเลสซานโดร โวลตาในช่วงปลายปี ค.ศ. 1800 [ 4 ]ซึ่งประกอบด้วยถ้วยบรรจุอิเล็กโทรไลต์น้ำเกลือเป็นวงกลม โดยมีแถบสังกะสีและเงินสลับกันเชื่อมต่อด้วยลวด มีการอ้างว่าถ้วยดังกล่าว 20 ถ้วยก็เพียงพอสำหรับการ แยก น้ำด้วยไฟฟ้า[ 5 ]

แบตเตอรี่ออกไซด์เงินขนาดใหญ่ถูกนำมาใช้ในขีปนาวุธข้ามทวีปและดาวเทียมรุ่นแรกๆ เนื่องจากมีอัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนักสูง ตัวอย่างเช่นดาวเทียมสอดแนม Coronaใช้แบตเตอรี่เหล่านี้ เช่นเดียวกับส่วนบนของจรวด Agena-D [ 6 ] ต่อมา แบตเตอรี่เหล่านี้ยังถูกนำมาใช้ในโมดูลลงจอดบนดวงจันทร์ Apolloและ รถ สำรวจดวงจันทร์ อีกด้วย [ 7 ] [ 8 ]

ข้อกำหนด

  • แรงดันไฟฟ้าของเซลล์[ 2 ]
    • แรงดันไฟฟ้าวงเปิด = 1.6 โวลต์
    • แรงดันใช้งาน = 1.2~1.5 โวลต์
  • ความหนาแน่นของพลังงาน = 130 Wh/kg (60 Wh/lb) [ 2 ]
  • อายุการใช้งานหลายพันชั่วโมง (การทำงานต่อเนื่อง) [ 9 ]
  • สามารถเก็บรักษาได้นานหลายปี (โดยยังคงรักษาความจุเริ่มต้นไว้ได้ 90%) [ 10 ]

เซลล์ซิลเวอร์ออกไซด์เป็นแบตเตอรี่ปฐมภูมิและไม่มีอายุการใช้งานเป็นรอบหรืออัตราการชาร์จและการคายประจุ[ 2 ]อย่างไรก็ตามกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯได้พัฒนาแบตเตอรี่ทุติยภูมิจากเทคโนโลยีซิลเวอร์ออกไซด์-สังกะสี โดยมีความจุอยู่ในระดับ "หลายสิบเมกะวัตต์ชั่วโมง " [ 11 ]

เซลล์ออกไซด์เงินทั่วไปจะเสถียรที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100°C ซึ่ง ณ จุดนั้นอาจเกิดการรั่วไหลได้[ 12 ]

เคมี

แบตเตอรี่ออกไซด์เงินใช้ซิลเวอร์(I)ออกไซด์เป็นขั้วบวก( แคโทด ) สังกะสี เป็น ขั้วลบ ( แอโนด ) และอิเล็กโทรไลต์ด่าง ซึ่งโดยทั่วไปคือ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เงินจะถูกรีดิวซ์ที่แคโทดจาก Ag(I) เป็น Ag และสังกะสีจะถูกออกซิไดซ์จาก Zn เป็น Zn(II)

ปฏิกิริยา ครึ่งเซลล์ที่จานเพาะเชื้อบวก:

อาก2โอ+ชม2โอ+2อี2อาก+2โอ้{\displaystyle {\ce {Ag2O + H2O + 2e- -> 2Ag + 2OH-}}},(อี=+0.34 วี){\displaystyle (E^{\circ }=+0.34{\text{ V}})}

ปฏิกิริยา ครึ่งเซลล์ที่จานลบ:

สังกะสี+2โอ้สังกะสี(โอ้)2สังกะสี ไฮดรอกไซด์+2อี{\displaystyle {\ce {{Zn}+2OH^{-}->{\overset {Zinc~hydroxide}{Zn(OH)2}}+2e-}}}, (อี=1.22 วี){\displaystyle (E^{\circ }=-1.22{\text{ V}})}

ปฏิกิริยาโดยรวม:

สังกะสี+ชม2โอ+อาก2โอสังกะสี(โอ้)2+2อาก{\displaystyle {\ce {สังกะสี + H2O + Ag2O -> Zn(OH)2 + 2Ag}}},(อี=+1.56 วี){\displaystyle (E^{\circ }=+1.56{\text{ V}})}

ปฏิกิริยารวม (รูปแบบปราศจากน้ำ):

สังกะสี+อาก2โอKOH/โซเดียมไฮดรอกไซด์ZnOสังกะสี ออกไซด์+2อาก{\displaystyle {\ce {{Zn}+Ag2O->[{\ce {KOH/NaOH}}]{\overset {Zinc~ออกไซด์}{ZnO}}+2Ag}}}

การก่อสร้าง

ภาพตัดขวางของแบตเตอรี่แบบกระดุมชนิดซิลเวอร์ออกไซด์

เพื่อลดต้นทุนการผลิต เซลล์ซิลเวอร์ออกไซด์ที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่จึงมีลักษณะเป็นเซลล์แบบกระดุมที่มีปริมาณซิลเวอร์ค่อนข้างต่ำ เซลล์แบบกระดุมเหล่านี้โดยทั่วไปจะมีดีไซน์ที่กะทัดรัดเหมือนกัน ส่วนล่างของเซลล์คือแคโทดซึ่งประกอบด้วยซิลเวอร์ออกไซด์ที่ผสมกราไฟต์ เยื่อพลาสติกจะแยกส่วนนี้ออกจากแอโนด ซึ่งประกอบด้วย ผงสังกะสีที่ละลายในอิเล็กโทรไลต์ด่าง ปะเก็นฉนวนจะช่วยแยกหน้าสัมผัสทั้งสองออกจากกัน ทำให้การคายประจุของเซลล์ง่ายขึ้น[ 9 ]

ปริมาณสารปรอท

แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์ใช้สำหรับขับเคลื่อนกลไกนาฬิกาควอตซ์ แบตเตอรี่นี้ระบุว่าไม่มีสารปรอท

จนถึงปี 2547 แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์ทั้งหมดมี สารปรอทมากถึง 0.2% ซึ่งผสมอยู่ในขั้วบวกสังกะสีเพื่อยับยั้งการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง[ 13 ]การกัดกร่อนนี้จะเกิดขึ้นไม่ว่าแบตเตอรี่จะจ่ายไฟหรือไม่ก็ตาม ทำให้ระยะเวลาการเก็บรักษาเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาสำหรับแบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์โซนี่เริ่มผลิตแบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์ที่ปราศจากสารปรอทเป็นครั้งแรกในปี 2547 ปัจจุบันกฎระเบียบในสหภาพยุโรปกำหนดให้แบตเตอรี่ทั้งหมดต้องปราศจากสารปรอทโดยสิ้นเชิง[ 14 ]

ข้อกังวลด้านความปลอดภัยอื่นๆ เกี่ยวกับเซลล์ออกไซด์เงินเกิดจากขนาดที่เล็ก ซึ่งมักนำไปสู่การกลืนกินโดยไม่ได้ตั้งใจและการเป็นพิษ โดยเฉพาะในเด็กเล็ก[ 12 ]

ดูเพิ่มเติม

  • แบตเตอรี่ SR (ซิลเวอร์ออกไซด์)จาก Maxell

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์

แบตเตอรี่ ซิลเวอร์ออกไซด์ (รหัส IEC: S) เป็น เซลล์ปฐมภูมิ ที่ใช้ ซิลเวอร์ออกไซด์ เป็นวัสดุแคโทดและสังกะสีเป็นแอโนด...

ประวัติศาสตร์

เซลล์ออกไซด์เงินถูกสร้างขึ้นครั้งแรกโดย อเลสซานโดร โวลตา ในช่วงปลายปี ค.ศ. 1800 [ 4 ] ซึ่งประกอบด้วยถ้วยบรรจุอิเล็กโทรไลต์น้ำเกลือเป็นวงกลม โดยมีแถบสังกะสีและเงินสลับกันเชื่อมต่อด้วยลวด มีการอ้างว่าถ้วยดังกล่าว 20 ถ้วยก็เพียงพอสำหรับการ แยก น้ำด้วย ไฟฟ้า [ 5 ]

ข้อกำหนด

เซลล์ซิลเวอร์ออกไซด์เป็นแบตเตอรี่ปฐมภูมิและไม่มีอายุการใช้งานเป็นรอบหรืออัตราการชาร์จและการคายประจุ [ 2 ] อย่างไรก็ตาม กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ได้พัฒนาแบตเตอรี่ทุติยภูมิจากเทคโนโลยีซิลเวอร์ออกไซด์-สังกะสี โดยมีความจุอยู่ในระดับ "หลายสิบ เมกะวัตต์ชั่วโมง " [ 11 ]

เคมี

แบตเตอรี่ ออกไซด์เงิน ใช้ ซิลเวอร์(I)ออกไซด์ เป็นขั้วบวก( แคโทด ) สังกะสี เป็น ขั้วลบ ( แอโนด ) และอิเล็กโทรไลต์ ด่าง ซึ่งโดยทั่วไปคือ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือ โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เงิน จะถูกรีดิวซ์ที่แคโทดจาก Ag(I) เป็น Ag และ สังกะสี...