用过的电池别乱扔,还能给隔壁家的小孩上一课

作者: 荔枝 & 荷塘 & 婷子

来源: 中科院物理所

发布日期: 2022-09-03 13:32:01

本文通过实验展示了如何区分新旧电池,并解释了电池弹跳高度与电量之间的关系,以及碱性电池的工作原理。

今天小编想换电池的时候,突然分不清哪个是用过的哪个是新的了。不使用如何区分电池的新旧呢?今天玩点正经有用的!

实验器材:所标杯、电量不同的电池、竖直下落的支架。

实验过程:敲黑板,实验要注意安全,千万不要伤到自己哦~首先,准备两节碱性电池(非充电式),一节新的,一节已经使用了一段时间的。然后,将两节电池从同一高度下落,观察其落地后弹起的高度。可以看到两节电池的弹跳高度不同。

大家猜一猜,新电池和旧电池哪个弹得高呢?我们来揭晓答案,黑色为满电的新电池,红色是使用过一段时间的电池,电量低的电池弹得比较高。还有科学家们做过进一步的实验,将不同电量的电池一起下落,可以看到电池电量越低,弹起的高度越高,电量到了50%以下时弹跳就达到最高值。

原理解说:现在我们日常使用的非充电电池,通常都是碱性电池,具有电池容量大、放电时间长的优点。

以碱性锌锰电池为例,它的阳极是锌(Zn),阴极是二氧化锰(MnO2),电解质为氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)。锌锰电池的阳极是含有锌粉的凝胶状物质,在下落时吸收冲击的性能更好,所以不容易弹起来。当碱性电池放电时,阳极由Zn氧化为ZnO,如式(1)和(2)所示。式(1)表明,电池会在溶液中产生Zn(OH)42-,直到电解质过饱和,就会开始沉淀为ZnO。

锌阳极变成了更致密的固体,更不容易形变,所以在下落时会更容易弹起。(可以类比成生鸡蛋和熟鸡蛋,施加同样的力时,熟鸡蛋转的更快)所以弹起的高度取决于锌阳极的氧化水平。

参考文献:[1] Bhadra S , Hertzberg B J , Hsieh A G , et al. The Relationship between Coefficient of Restitution and State of Charge of Zinc Alkaline Primary LR6 Batteries[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3(18). [2] Thank qianjin4 for some useful discussion

上期回顾:No.317 这个可爱的泡泡沙漏,你们能打几分?

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