แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์

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:
- ,
ปฏิกิริยา ครึ่งเซลล์ที่จานลบ:
- ,
ปฏิกิริยาโดยรวม:
- ,
ปฏิกิริยารวม (รูปแบบปราศจากน้ำ):
การก่อสร้าง

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

จนถึงปี 2547 แบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์ทั้งหมดมี สารปรอทมากถึง 0.2% ซึ่งผสมอยู่ในขั้วบวกสังกะสีเพื่อยับยั้งการกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง[ 13 ]การกัดกร่อนนี้จะเกิดขึ้นไม่ว่าแบตเตอรี่จะจ่ายไฟหรือไม่ก็ตาม ทำให้ระยะเวลาการเก็บรักษาเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาสำหรับแบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์โซนี่เริ่มผลิตแบตเตอรี่ซิลเวอร์ออกไซด์ที่ปราศจากสารปรอทเป็นครั้งแรกในปี 2547 ปัจจุบันกฎระเบียบในสหภาพยุโรปกำหนดให้แบตเตอรี่ทั้งหมดต้องปราศจากสารปรอทโดยสิ้นเชิง[ 14 ]
ข้อกังวลด้านความปลอดภัยอื่นๆ เกี่ยวกับเซลล์ออกไซด์เงินเกิดจากขนาดที่เล็ก ซึ่งมักนำไปสู่การกลืนกินโดยไม่ได้ตั้งใจและการเป็นพิษ โดยเฉพาะในเด็กเล็ก[ 12 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- แบตเตอรี่ SR (ซิลเวอร์ออกไซด์)จาก Maxell