باتری منیزیم /  ساختار باتری منیزیم

منیزیم به دلیل داشتن پتانسیل استاندارد بالا به عنوان مواد آند در باتری اولیه مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز سبک است. فلزی ارزان قیمت است و  نیز به راحتی در دسترس است. باتری منیزیم / دی اکسید منگنز Mg / MnO2)) دارای دو برابر عمر مفید نسبت باتری دی اکسید روی / منگنز Zn / MnO2)) با همان اندازه است. همچنین می تواند ظرفیت شارژ خود را در دماهای بالا حفظ کند. باتری منیزیم بسیار بادوام و سطح ذخیره ی بالایی دارد زیرا همیشه دارای یک پوشش محافظ است که به طور طبیعی روی سطح آند منیزیم تشکیل می شود.

باتری منیزیم هنگامی که بخشی از آن تخلیه شد ، قابلیت ذخیره خود را از دست می دهد و به همین دلیل برای استفاده در برنامه های متناوب طولانی مدت بسیار مناسب نیست. این دلیل اصلی آن است که محبوبیت خود را از دست می دهد و باتری لیتیوم بازار آن را اشغال می کند.

شیمی باتری منیزیم

در باتری منیزیم اولیه از آلیاژ منیزیم به عنوان آند استفاده می شود. دی اکسید منگنز به عنوان ماده کاتدی استفاده می شود. اما دی اکسید منگنز نمی تواند هدایت لازم را به کاتد ارائه دهد ، به همین دلیل استیلن سیاه با دی اکسید منگنز مخلوط می شود تا به هدایت لازم برسد. پرکلرات منیزیم به عنوان الکترولیت مورد استفاده قرار می گیرد. ک باریم و لیتیوم برای جلوگیری از خوردگی به الکترولیت اضافه می شوند. هیدروکسید منیزیم نیز به عنوان یک عامل بافر به منظور بهبود قابلیت ذخیره سازی به این مخلوط اضافه می شود.

واکنش اکسیداسیون که در آند رخ می دهد ،

واکنش کاهش که در کاتد رخ می دهد ،

واکنش کلی ،

ولتاژ مدار باز ، این سلول حدود 2 ولت می دهد اما مقدار نظری پتانسیل سلول 2.8 ولت است.

احتمال خوردگی منیزیم حتی در شرایط شدید محیطی بسیار کمتر است. منیزیم خام با رطوبت واکنش نشان می دهد و یک پوشش از ورق نازک منیزیم Mg(OH)₂  را بر روی سطح آن تشکیل می دهد.

این ورق نازک پراکسید منیزیم به عنوان یک لایه محافظ خوردگی بر روی منیزیم عمل می کند. علاوه بر این ، پوشش کرومات روی منیزیم این میزان محافظت را تا حد بسیار زیادی بهبود می بخشد. اما وقتی این ورق محافظ پراکسید منیزیم به دلیل تخلیه باتری سوراخ شده یا از بین برود ، با تشکیل گاز هیدروژن خوردگی صورت می گیرد.

این پایه و اساس شیمی باتری منیزیم است.

ساختار باتری منیزیم

ساختار باتری استوانه ای منیزیم شبیه به یک باتری استوانه ای روی و کربن است. در اینجا از آلیاژ منیزیم به عنوان ظرف اصلی باتری استفاده می شود. این آلیاژ توسط منیزیم و مقدار کمی آلومینیوم و روی تشکیل می شود. در اینجا از دی اکسید منگنز به عنوان ماده کاتدی استفاده می شود. از آنجا که دی اکسید منگنز از رسانایی ضعیفی برخوردار است ، استیلن سیاه با آن مخلوط می شود تا هدایت آن بهبود یابد. این همچنین به حفظ آب داخل کاتد کمک می کند. در این مخلوط کاتدی کرومات باریم به عنوان یک مهارکننده افزوده می شود و همچنین هیدروکسید منیزیم به عنوان بافر pH اضافه می شود.پرکلرات منیزیم با کرومات لیتیوم مخلوط با آب به عنوان الکترولیت استفاده می شود. کربن به عنوان یک جمع کننده جریان در ترکیب کاتد قرار می گیرد.

کاغذهای کرافت ، که به محلول الکترولیت جذب می شوند ، بین کاتد و مواد آند به عنوان جدا کننده قرار می گیرند. در طراحی آرایش آب بندی باتری منیزیم باید توجه ویژه ای شود. آب بندی باتری نباید به حدی متخلخل باشد که رطوبت داخل باتری در هنگام ذخیره باتری تبخیر شود و نباید آنقدر غیر متخلخل باشد که گاز هیدروژن که در هنگام تخلیه ایجاد می شود از باتری فرار نکند.

بنابراین سیلد باتری باید رطوبت موجود در آن را حفظ کرده و در عین حال ، به گاز هیدروژن که در هنگام تخلیه تشکیل شده است ، نتواند ارج شود. این کار را می توان با تهیه یک سوراخ کوچک در بالای سیلد پلاستیکی که زیر حلقه نگهدارنده است  ، انجام داد. هنگامی که گاز اضافی از سوراخ خارج می شود ، این حلقه نگهدارنده به دلیل فشار تغییر شکل می یابد و در نتیجه خروج گاز حاصل می شود.

باتری منیزیم

 آند منیزیم پوشش بیرونی باتری را تشکیل می دهد ، اما ساختار دیگری از باتری منیزیم نیز در دسترس است که کربن ظرف خارجی باتری را تشکیل می دهد. در اینجا ظرف معمولی از کربن بسیار رسانا شکل می گیرد. این ظرف به ظرف استوانه ای شکل می گیرد و همانطور که در تصویر نشان داده شده است ، یک شکل میله مانند از مرکز آن پیش بینی شده است. آند باتری توسط یک سیلندر یا ظرف منیزیم تشکیل می شود.

قطر آند استوانه ای تقریبا نیمی از ظرف کربن است. مخلوط کاتد در داخل این سیلندر آند قرار می گیرد و توسط جداساز کاغذ از دیواره داخلی استوانه جدا می شود. فضای بین سطح داخلی ظرف کربن و سطح بیرونی استوانه آند نیز با مخلوط کاتد پر شده و در اینجا همچنین سطح بیرونی استوانه آند توسط جداکننده کاغذ از مخلوط کاتد جدا می شود. مخلوط کاتد با مخلوط کردن دی اکسید منگنز ، کربن سیاه و مقدار کمی از برمید منیزیم آبی یا پرکلرات به عنوان الکترولیت تولید می شود. ترمینال مثبت به انتهای لیوان کربن متصل است. ترمینال منفی به انتهای ظرف آند وصل شده است. کل سیستم در یک قاب استیل قلع اندود محصور شده است.

مزایای باتری منیزیم

1. طول عمر بسیار خوبی دارد. می توان آن را برای مدت طولانی حتی در دمای بالا نگهداری کرد. این باتری ها می توانند تا 5 سال در دمای 20 درجه سانتیگراد ذخیره شوند.
2. دارای دو برابر ظرفیت در مقایسه با باتری هم اندازه معادل Lllanche است.
3. ولتاژ باتری بالاتر از باتری روی – کربن.
4. هزینه نیز متوسط ​​است.

معایب باتری منیزیم

1. تأخیر در عمل. (تأخیر ولتاژ)
2. تکامل هیدروژن در هنگام تخلیه.
3. گرما در حین استفاده تولید می شود.
4. ذخیره سازی ضعیف پس از تخلیه جزئی.

باتری دیگر به صورت تجاری تولید نمی شود.

اندازه و انواع باتری Mg / Mno2

باتری های اولیه منیزیم استوانه ای

 

نوع باتری	قطر mm	قد  mm	وزن mm	ظرفیتAh
N	11	31	5	0.5
B	19.2	53	26.5	2
C	25.4	49.7	45	3
1LM	22.8	84.2	59	4.5
D	33.6	60.5	105	7
FD	41.7	49.1	125	8
No.6	63.5	159	1000	65

 

مقالات مرتبط :

فرآیند یونیزاسیون و تعریف (یونیزاسیون چیست)

باتری چگونه کار می کند؟ اصول کار باتری

تاریخچه باتری

باتری های سری و باتری های موازی

 

لینک زبان اصلی مقاله :

https://www.electrical4u.com/magnesium-battery-chemistry-construction-of-magnesium-battery/