Leeliselement

Leeliselement ehk leelismangaanelement on praegusajal kõige laiemalt kasutatav primaarelement, millel on tsinksüsielemendi ees mitmeid eeliseid.

Leeliselemendi ehitus: 1 ‒ nikeldatud terasplekist kest (pluss-väljaviiguga);
2 ‒ metallist voolujuht; 3 ‒ negatiivne elektrood; 4 ‒ separaator; 5 ‒ positiivne elektrood; 6 ‒ kilekate; 7 ‒ ülerõhuventiil; 8 ‒ isoleervahek; 9 ‒ teraspõhi (miinus-väljaviik)

Eri suurusega leeliselemendid ja 9 V patarei

Toodetakse peamiselt silindrilisi leeliselemente (vt primaarelement) ja nendest koostatud silindrilisi ja risttahukakujulisi patareisid.

Ehitus

Leeliselemendi positiivseks elektroodiks (katoodiks) on elementi ümbritsev teraskest ja sellega elektrilises ühenduses olev mangaandioksiid (MnO₂). Negatiivse elektroodi (anoodi) moodustab elemendi keskel paiknev terastihvtist voolujuht ning seda ümbritsev tsinkpulbri ja leelismetalli kaaliumi hüdroksiidi (KOH) pasta. Elektroode eraldab ioone läbilaskvast kiudainest separaator, mis on samuti immutatud elektrolüüdina toimiva kaaliumhüdroksiidiga. Normaalsel kasutamisel gaasieraldus puudub, seepärast saab elemendid valmistada hermeetilistena. Lühise korral või ülemäära kõrgel temperatuuril hoiab elemendi lõhkemise ära kaitseventiil, mille kaudu gaas eraldub.

Elektrokeemilised reaktsioonid

Elektrokeemiliselt on leeliselement leeliselektrolüüdiga tsink-mangaandioksiidelement. Anoodil tsink oksüdeerub, loovutades elektrone (e⁻); seejuures moodustunud tsinkhüdroksiid Zn(OH)₂ laguneb tsinkoksiidiks ZnO ja veeks H₂O:

Zn + 2OH⁻ → Zn(OH)₂ + 2e⁻;

Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O.

Katoodil toimub reduktsioonireaktsioon:

2MnO₂ + H₂O + 2e⁻ → Mn₂O₃ + 2OH⁻.

Redoksreaktsiooni üldvalem:

Zn + 2KOH + 2MnO₂ + 2e⁻ → 2e⁻ + ZnO + 2KOH + Mn₂O₃.

Seega elemendi kasutamisel leeliselektrolüüti KOH peaaegu ei kulu, nii et seda võib elemendis olla vähesel hulgal ja vastavalt saab suurendada mangaandioksiidi kogust.

Leeliselemendi võrdlus tsinksüsielemendiga
(tüüp AA)

Parameeter	Mõõtühik	Leeliselement	Tsinksüsielement
Nimipinge	V	1,5	1,5
Avaahelapinge (värskel elemendil)	V	1,57‒1,63	1,6
Energiatihedus	Wh/dm³	350	150
Mahutavus (tühjendamisel pingeni 0,8 V)	Ah	2,8	1,2
Sisetakistus	Ω	0,15	0,5
Isetühjenemine (20 °C juures)	% kuus	0,2	7
Jääkmahutavus kolmeaastase säilitamise järel	%	> 90	< 10
Madalaim töötemperatuur	°C	−20	−10
Lekkekindlus		suur	piisav kuni halb (eriti odavatel elementidel)
Tarbitud elektrihulga hind	sent/Ah	8–45	17‒80

Välislingid

• Alkaline Cells