Una batería de zinc-carbono es una batería primaria de celda seca que proporciona corriente eléctrica directa a partir de la reacción electroquímica entre el zinc y el dióxido de manganeso (MnO 2 ) en presencia de un electrolito. [1] Produce un voltaje de aproximadamente 1,5 voltios entre el ánodo de zinc , que generalmente se construye como un contenedor cilíndrico para la celda de la batería, y una varilla de carbono rodeada por un compuesto con un potencial de electrodo estándar más alto (polaridad positiva), conocido como el cátodo, que recoge la corriente del electrodo de dióxido de manganeso. El nombre 'zinc-carbono' es ligeramente engañoso, ya que implica que el carbono actúa como agente reductor en lugar del dióxido de manganeso (MnO2).
Las baterías de uso general pueden usar una pasta acuosa ácida de cloruro de amonio (NH 4 Cl) como electrolito, con un poco de solución de cloruro de zinc en un separador de papel para actuar como lo que se conoce como puente salino . Los tipos de servicio pesado utilizan una pasta compuesta principalmente de cloruro de zinc (ZnCl 2 ).
Las baterías de zinc-carbono fueron las primeras baterías secas comerciales, desarrolladas a partir de la tecnología de la celda húmeda de Leclanché . Hicieron posibles las linternas y otros dispositivos portátiles, porque la batería proporcionaba una mayor densidad de energía a un costo menor que las celdas disponibles anteriormente. Siguen siendo útiles en dispositivos de bajo consumo o de uso intermitente como mandos a distancia , linternas, relojes o radios de transistores . Las pilas secas de zinc-carbono son pilas primarias de un solo uso . Las baterías de zinc-carbono en la actualidad han sido reemplazadas en su mayoría por baterías alcalinas más eficientes y seguras .
En 1876, la celda húmeda de Leclanché se hizo con un bloque comprimido de dióxido de manganeso. En 1886, Carl Gassner patentó una versión "seca" utilizando una carcasa de chapa de zinc como ánodo y una pasta de yeso de París (y más tarde, polvo de grafito ). [ cita requerida ]
En 1898, Conrad Hubert usó baterías de consumo fabricadas por WH Lawrence para alimentar lo que fue la primera linterna , y posteriormente los dos formaron Eveready Battery Company . En 1900, Gassner hizo una demostración de celdas secas para iluminación portátil en la Exposición Universal de París . Se realizaron mejoras continuas a la estabilidad y capacidad de las celdas de zinc-carbono a lo largo del siglo XX; a finales de siglo, las capacidades se habían multiplicado por cuatro con respecto al equivalente de 1910. [2] Las mejoras incluyen el uso de grados más puros de dióxido de manganeso, la adición de polvo de grafito al dióxido de manganeso para reducir la resistencia interna , un mejor sellado y zinc más puro para el electrodo negativo.Las celdas de cloruro de zinc (generalmente comercializadas como baterías de "servicio pesado") utilizan una mayor concentración de anolito (o electrolito de ánodo) que se compone principalmente de cloruro de zinc, que puede producir una salida de voltaje más constante en aplicaciones de alto consumo.
Las reacciones secundarias entre las impurezas en el ánodo de zinc metal/cloruro de zinc y el electrolito de cloruro de amonio pueden aumentar la tasa de autodescarga y promover la corrosión de la celda. [1] Antiguamente, el zinc se recubría con mercurio (Hg) para formar una amalgama , protegiéndolo. Dado que se trata de un riesgo medioambiental, las baterías de producción actual ya no utilizan mercurio. Los fabricantes ahora deben usar zinc más altamente purificado para evitar la acción local y la autodescarga. [2]