Ртутные батареи характеризуются существенно более высоким соотношением энергия — масса, чем угольно-цинковые, что является результатом использования в них материалов, обладающих высокой удельной энергией. Вследствие этого ртутные батареи имеют втрое меньший объем, чем обычные батареи той же емкости. Ртутные батареи, о которых пойдет речь в данной главе, кроме высокой удельной энергии характеризуются постоянством напряжения при разряде и отсутствием необходимости в перерывах между разрядами для «отдыха».

Ртутные батареи и элементы могут иметь дисковую или цилиндрическую конструкцию (рис. 4.1). В электрохимическом отношении обе указанные модификации идентичны и отличаются лишь конструкцией корпуса и внутренним расположением элементов.

Анод представляет собой цилиндр или таблетку из порошкообразного амальгамированного цинка высокой чистоты (рис. 4.1, а) либо пастообразную смесь электролита и цинка (рис. 4.1 б). Деполяризующим катодом является прессованная в форме втулки или таблетки смесь окиси ртути и двуокиси марганца (напряжение элемента 1,4 В) или чистая окись ртути (напряжение элемента 1,35 В). В качестве электролита — он не изменяется в результате реакции — служит концентрированный водный раствор NaOH или КОН. Катод отделен от анода ионно-проницаемьх сепаратором. Во время работы в этой системе образуется металлическая ртуть, которая не препятствует протеканию тока внутри элемента (рис. 4.2). Цинк термодинамически нестабилен в водных электролитах и в сильнощелочных растворах имеет тенденцию к саморазряду с образованием водорода. Коррозию цинкового анода Уменьшают до приемлемого уровня, амальгамируя порошок Цинка ртутью, что приводит к повышению перенапряжения по отношению к выделению водорода для предотвращения коррозии анода. Внутренняя поверхность верхней части элемента также электрохимически совместима с цинковым анодом. Компоненты, используемые в элементе, дают возможность получать изделия точно заданных размеров при максимальной стабильности последних и с существенно лучшими выделения водорода на цинке и обеспечивает не слишком большую площадь поверхности пористых электродов. Необходимо также использовать только материалы с высоким перенапряжением выделения водорода (серебро, свинец, олово и медь, а не никель или железо) для конструкционных элементов, находящихся в контакте одновременно с цинковым электродом и электролитом. Именно по этой причине элемент имеет внешнюю оболочку (из никелированной стали) для обеспечения механической прочности и внутреннюю оболочку из материала с соответствующим высоким перенапряжением техническими характеристиками, чем у угольно-цинковых батарей.