Марганцево-цинковый элемент, солевой элемент питания, также известный как элемент Лекланше — это первичный химический источник тока, в котором катодом является пиролюзит (диоксид марганца MnO2) в смеси с графитом (около 9,5 %), электролитом — раствор хлорида аммония NH4Cl, анодом — металлический цинк Zn.
Марганцево-цинковый элемент является известным первичным элементом питания одноразового использования, и на сегодняшний день широко используется в переносных устройствах. Изначально элементы заполнялись жидким электролитом. В дальнейшем электролит стали загущать с помощью крахмалистых веществ — это позволяло сделать более практичные элементы питания, называемые сухими, в которых возможность вытекания электролита сведена к минимуму. В отличие от щелочного элемента, в котором в качестве электролита используется щелочь KOH, марганцево-цинковый элемент является солевым, так как в нём в качестве электролита используется соль — хлорид аммония.
Первый марганцево-цинковый элемент был собран Жоржем Лекланше в 1865 году и состоял из цинкового резервуара (анода), который был заполнен водным раствором хлорида аммония (жидким электролитом) с помещенным в него упакованным в пористый чехол диоксидом марганца (катодом) с углеродным стержнем, выполнявшим функцию токоотвода[1]. Хотя образец элемента по своим параметрам уступал известным в то время образцам Даниэля Якоби и Бунзена Вильгельма, вскоре элементы Лекланше получили наибольшее распространение. Простота и безопасность в изготовлении и эксплуатации, широкий интервал рабочих температур и другие преимущества обеспечили интенсивное развитие производства этих элементов. Уже в 1868 г. их было выпущено более 20 тыс. штук[2].
Существенным усовершенствованием конструкции стала иммобилизация электролита. Первоначально Лекланше было предложено загущение раствора солей аммония крахмалом, а впоследствии Карлом Гасснером в 1886 году был разработан электролит в виде пасты, состоящей из оксида цинка, хлорида аммония, гипса, использованного в качестве связующего, хлорида цинка и воды[3]. Полученные "сухие" элементы Лекланше[1], обладавшие большей механической прочностью, нечувствительностью к наклону и перевороту, отсутствию протечек электролита, обладали существенно большей портативностью, а также были более долговечными, вследствие меньшей коррозии цинкового анода, что стало причиной их широкого распространения в мире в первой половине 20 века до появления батарей на щелочном электролите[4].
При потреблении тока электроны поступают через внешнюю электрическую цепь с цинкового электрода на угольный стержень. Происходят следующие реакции: