碳性 VS 鹼性

碳鋅電池和鹼性電池都是十分普遍的不可再充電電池，在各種手提電子器材上廣泛使用。

1.鋅-碳電池(又稱酸性乾電池)：

1)電池構造：
負極(陽極)：鋅罐。
正極(陰極)：碳棒，並以二氧化錳與澱粉及電解質混合的混合劑作為正極的作用物質。
電解液：以氯化銨或氯化鋅等鹽類水溶液作為電解液。

2)電池放電反應：

放電時的反應很複雜，但基本上是鋅放出電子變成鋅離子，二氧化錳獲得電子變成三氧化二錳而產生電流。其反應為：

陽極的氧化反應是﹕

Zn (s)-→ Zn2+ (aq) + 2 e-

陰極的還原反應是﹕

2 NH4+ (aq) + 2 MnO2 (s) + 2 e- → Mn2O3 (s) + H2O (l) + 2 NH3 (aq)

整體的化學反應是﹕

2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + Zn(s) → Mn2O3(s) + H2O(l) + Zn2+(aq)

由於鋅是反應物之一，所以乾電池長期使用後，外殼將逐漸損壞。此外，為避免鋅殼與二氧化錳直接發生反應(短路)，二者之間必須以多孔性分隔物如馬糞紙予以隔開。

碳鋅電池內發生的化學反應產生氨氣和氫氣。一般的碳鋅電池都加入氯化鋅和額外的二氧化錳，與氣體發生作用，可避免電池內的壓力過高。

3)電池電壓：

電池的最大輸出電壓為1.5伏特。若將六個上述電池串聯組合成一單電池，便是一般市售的9伏特電池，其外觀與一般電池不同，尤其正負極均位於電池頂端並用壓扣式端點與外電路聯接。當電池放電時，電壓漸漸下跌。碳鋅電池的保存限期較短，在寒冷天氣下表現較差，內電阻相對較高。


2.鹼性電池：

1)電池構造：與鋅-碳電池類似，僅將電解液改為氫氧化鉀 (鹼的一種)NaOH(aq)或KOH(aq)強鹼。

2)電池反應：放電時，鋅放出電子氧化成氧化鋅或氫氧化鋅，二氧化錳得到電子被還原成三氧化二錳，其反應為：

陽極的氧化反應是﹕

Zn (s) + 2 OH- (aq)-→ ZnO (s) + H2O + 2 e-

陰極的還原反應是﹕

2 MnO2 (s) + H2O + 2 e- → Mn2O3 (s) + 2 OH- (aq)

整體的化學反應是﹕

Zn (s) + 2 MnO2 (s)-→ ZnO(s) + Mn2O3 (s)

3)電池電壓：鹼性電池的電壓亦為1.5伏特，但電壓穩定，使用時間較長久，在低溫時仍有良好的性能。

鹼性電池的電壓比碳鋅電池更穩定，也更持久。此外，鹼性電池的保存限期較長，在低溫中有較佳的表現。這些優點使鹼性電池比碳鋅電池流行。


http://hk.geocities.com/csss4j/05.htm
http://www.hk-phy.org/energy/commercial/print/cell_phy_print_c.html

鹼性電池是使用鹼性電解液的電池，如鋅二氧化錳電池、鋅氧化汞 ( 水銀 ) 電池等。但一般來說，鹼性電池所指的就是鋅二氧化錳電池，該電池以二氧化錳為陰極、鋅為陽極，氫氧化鉀水溶液為電解液。
一般所使用的碳鋅電池其正極為二氧化錳，負極為鋅金屬，內部的電解液為氯化鋅(ZnCl2)或氯化銨(NH4Cl)，由於正極使用碳棒當成導體提供二氧化錳吸附，因此根據兩極材質命名為碳鋅電池，也有人因著電池內裝有碳棒而稱之為碳芯電池。
鹼性電池當初是為了一些需要較強電力驅動，耗電量快的機器所研發出來的，如果你的機器使用馬達驅動或液晶顯示，這時候用鹼性電池是適當的。但如果機器是間歇性使用或耗電量低的時候，則使用一般碳鋅電池就足夠了。

電池的發現主要歸於1800年左右，伏打 Alessandro Volta 發現將鋅片和銀片藉由浸泡海水或鹽水的棉紙隔開竟能形成電流。稱為伏打電堆。
若將乾淨的鋅片和銀片分別含在嘴唇的上下端，由於唾液也有酸性（猶如電解液） 也會產生輸出電壓，於是嘴唇會感覺到微弱電流的通過。
事實上只要在兩種不同金屬間以電解液接通便會產生不同的電位差。
Johann Ritter 則於1802年發現可以重複充電的電池製作。
然而最初的電池都仍不理想，經過不斷改進直到1860年左右， 開始發展出現代電池的鼻祖。
首先George Leclanche France 於1860年發展出碳鋅電池。這種電池更容易製造，且最初潮濕水性的電解液逐漸用黏濁狀類似糨糊的方式取代，於是裝在容器內時，『乾』性的電池出現了，也就是『乾電池』的始祖。
碳鋅電池仍舊是現代乾電池中產量最多的電池。

電池使用的考量
不同的電池有提供不同的功能。

有的電池反應速率慢（提供電流小） 但是卻能耐久。如手錶、電子線路。有的電池則反應速率快（提供電流大）但是卻需經常充電，如無線通訊電器，大哥大等。另一類的考量是：有的充電時間很長，但是不常使用。如斷電時備用電燈或電動刮鬍刀等。但是也有些電池經常在連續使用中，如汽車的電池。電池也是一樣和人類喜歡的溫度範圍相近，溫度過高則反應速率快，很快會消耗。溫度過低則反應速率慢，提供電流減少。因此選用電池時，要依照需要選擇適當的電池使用。

最常見的電池舉例如下：
1.碳鋅電池Zinc-carbon: 一般AA,C和D型乾電池都是這類的。以碳棒為正極，鋅片為負極 漿糊狀的酸性物質為電解質。
2.鋰電池Alkaline: 以氧化錳與鋅為電極，採用鹼性的電解質。通常如 Duracell或Energizer電池。
3.鋰相機用電池：由鋰lithium、碘化鋰lithium iodide和碘化鉛lead iodide組成。能提供較大瞬間功率。
4.鉛酸性電池：通常用於汽車或機車上。以鉛與氧化鉛為兩極，加入強酸性電解液。可重複充電。
5.鎳鎘電池 Nickel-cadmium:如 1.25V 600MA以氫氧化鎳和鎘為電極，氫氧化鉀為電解液。可重複充電。
6.鎳-金屬氫化物：因為不具記憶效應逐漸取代鎳鎘電池。可重複充電。
7.鋰離子電池：無線電話大哥大或手提式電腦中常用，輕又提供功率高。可重複充電。
8.鋅-空氣：可重複充電且很輕。（資料不足）
9.鋅-水銀：通常用於重聽的聽力輔助器。
10.銀-鋅：由於質輕多用於在航太工業上。
11.金屬氯化物：電動車。