ионов ОН– во вторичном процессе сокращается вдвое по сравнению с первичным и практически в процессе щелочь вообще не расходуется. Для работы элемента необходим небольшой объем электролита, который затрачивается на заполнение межэлектродного пространства и пор электродов.
В современных щелочных марганцово-цинковых элементах преимущественно используется вторичный процесс окисления цинка. Применяются порошковые пастообразные цинковые электроды. За счет большой площади их истинной поверхности резко снижается плотность тока, что является предпосылкой для протекания вторичного процесса. Раствор электролита предварительно насыщают цинкатом за счет растворения в нем оксида цинка.
Суммарные токообразующие реакции в щелочном марганцово-цинковом элементе могут быть представлены следующими уравнениями:
Напряжение разомкнутой цепи щелочного марганцово-цинкового элемента находится в диапазоне 1,5–1,7 В. Как и у всех химических источников тока, емкость элементов с щелочным электролитом уменьшается при увеличении тока разряда.
При непрерывном разряде средними и повышенными токами щелочные элементы обеспечивают емкость до 7–10 раз большую, чем солевые элементы тех же габаритов. Щелочные элементы лучше работают в области низких температур: при –20 °С они обладают такой же емкостью, что и солевые в режиме непрерывного разряда при комнатной температуре.
Скорость побочного коррозионного окисления цинка в растворе щелочного электролита невелика. Выделение водорода на цинке по уравнению
протекает медленно, так как электролит насыщен продуктом коррозии – цинкатом. Для дополнительного снижения скорости коррозии цинк может быть легирован свинцом, индием, висмутом и алюминием, в отдельных случаях вводят ингибиторы коррозии. В итоге скорость саморазряда щелочных марганцово-цинковых элементов очень мала: после 1 года хранения при 20 °С потери емкости не превышают 10 % от начального значения. Гарантийный срок хранения щелочных элементов достигает 10 лет.
Щелочные марганцово-цинковые элементы применяются для электропитания устройств с высоким токопотреблением – фотовспышка, мощный электрический источник света, или требующих длительного непрерывного разряда – цифровые фотоаппараты, плейеры, диктофоны.
Первичные ХИТ с литиевыми анодами считаются в настоящее время наиболее перспективными, что обусловливается уникальными свойствами лития.
Литий имеет высокий электроотрицательный потенциал и обладает наименьшим теоретическим расходом металла на единицу емкости. Литий имеет низкое удельное сопротивление и высокую химическую активность. Он корродирует в газах, энергично реагирует с водой:
Поверхность лития покрывается слоем оксида или гидроксида и пассивируется. Чистый металл может реагировать с большинством органических и неорганических веществ. Это ограничивает выбор активных масс, электролитов, конструкции литиевых элементов и условия их производства.
Для работы с литием используют атмосферу сухого инертного газа,