Щелочные аккумуляторные батареи

 

Щелочная аккумуляторная батарея представляет собой несколько электрически соединенных щелочных аккумуляторных элементов, механически объединенных тем или иным способом в один блок. Аккумуляторные элементы в батарее обычно соединены последовательно, число их определяется номинальным напряжением батареи. Габаритные размеры аккумуляторных батарей, прежде всего, определяются числом и размером аккумуляторных элементов, входящих в их состав, а это, в конечном счете, зависит от требуемого напряжения и емкости.

Щелочной аккумуляторный элемент, чаще именуемый просто щелочной аккумулятор, – устройство, состоящее из двух комплектов пластин различной полярности, помещенных вэлектролит внутри соответствующего бака и изолированных одна от другой и от стенок бака. В качестве электролита в этих аккумуляторах используется водный раствор гидроксида КОН – щелочь, что и дало им название щелочные аккумуляторы.

В зависимости от состава активной массы пластин различают никель-железные, никель-кадмиевые, серебряно-цинковые и серебряно-кадмиевые щелочные аккумуляторы (см. табл. 5), из которых на судах речного флота получили распространение никель-железные и никель-кадмиевые аккумуляторы.

У никель-железных аккумуляторов активная масса положительных пластин представляет собой смесь гидроксида никеля с лепестками никеля. Активная масса отрицательных пластин состоит из смеси тонкоразмельченного железа, оксидов железа и оксидов ртути. В качестве электролита используется раствор гидроксида калия в воде с добавлением небольшого количества гидроксида лития. Плотность электролита при температуре воздуха от –19 до +35°С составляет 1,19–1,21 г/см3, при других климатических условиях состав и плотность электролита должны быть несколько изменены.

Химические реакции при разряде и заряде никель-железных аккумуляторов имеют следующий вид:

 

разряд 2Ni(OH)3 + KOH + Fe –> 2Ni(OH)2 + KOH + Fe(OH)2;

заряд 2Ni(OH)2 + KOH + Fe(OH)2 –* 2Ni(OH)3 + KOH + Fe.

 

Как видно, количество КОН при реакции не меняется, поэтому плотность электролита во время разряда и заряда практически постоянна, и по плотности нельзя судить о степени заряда или разряда аккумуляторного элемента. Напряжение на выводах одного аккумулятора в среднем равно 1,25 В.

У никель-кадмиевых аккумуляторов активная масса положительных пластин аналогична подобной в никель-железных элементах, а активная масса отрицательных пластин состоит из губчатого кадмия или смеси железа и кадмия.

При таком составе активной массы химические реакции при разряде и заряде имеют вид:

 

разряд 2Ni(OH)s + KOH + Cd –> 2Ni(OH)2 + KOH + Cd(OH)a;

заряд 2Ni(OH)2 + KOH + Cd(OH)2 –> 2Ni(OH)3 + KOH + Cd.

 

Свойства этих аккумуляторов во многом подобны свойствам никель-железных аккумуляторов. При одинаковой емкости они равноценны между собой по габаритным размерам, сроку службы, механической прочности, по способности выдерживать короткие замыкания, перезаряд и недозаряд и по другим показателям. Однако никель-железные аккумуляторы уступают никель-кадмиевым в том, что отдача энергии у них на 4–5% ниже, а зарядное напряжение на 5–6% выше. Кроме того, никель-железные аккумуляторы имеют повышенный саморазряд и при температурах ниже –20°С – малую емкость. В свою очередь никель-кадмиевые аккумуляторы уступают никель-железным в том, что они имеют большую (на 8–10%) массу, большую стоимость и требуют для своего изготовления дефицитный кадмий.

Рис. 16. Никель-кадмиевая аккумуляторная батарея: 1 — аккумулятор; 2 — соединительные шины; 3 — деревянный ящик; 4 — выводы  
Положительные и отрицательные пластины никель-железных и никель-кадмиевых аккумуляторов собирают на двух стальных никелированных стержнях, к которым присоединяют стальные никелированные выводы.

Для предотвращения коротких замыканий между пластинами устанавливаются изоляторы – эбонитовые стержни. Собранные пластины помещают внутри стального бака со стальной крышкой, которые также никелированы. Крышка имеет отверстия для выводов пластин, заливки электролита и выхода образующихся газов.

При объединении в батареи аккумуляторы устанавливают в металлических каркасах, деревянных ящиках (рис. 46) или в рамках.

 

 

Рис. 46. Никель-кадмиевая аккумуляторная батарея:

1 – аккумулятор; 2 – соединительные шины; 3 – деревянный ящик; 4 – выводы

Электрические свойства аккумуляторов в определенной степени характеризуются кривыми заряда и разряда, то есть кривыми зависимости напряжения (в вольтах) на выводах аккумулятора от времени (рис. 47) при различных режимах заряда (кривая 89) и разряда (кривые 1 и 7).

 

 

 

Рис. 47. Кривые заряда и разряда никель-кадмиевого аккумулятора

при различных режимах:

1–7 – соответственно при 1-, 2-, 3- 4-, 5-, 6- и 7-часовом режиме разряда;

8 и 9 – соответственно при 8- и 9-часовом (ускоренном) режиме заряда

 

Разрядный ток для каждого режима, А,

 

Ip(t) = C/t, (58)

 

где С – емкость аккумулятора, А·ч;

t – продолжительность разряда, ч.

 

Аккумуляторы разряжаются до конечного напряжения 1,0 В, при 3-часовом режиме – не ниже 0,8 В, а при 1-часовом режиме – не ниже 0,5 В.

Конечное напряжение разряда аккумуляторной батареи, естественно, определяется как произведение конечного напряжения на одном аккумуляторе на число аккумуляторов в батарее.

Нормальный зарядный ток

 

Iз норм = C/4, (59)

 

то есть получается делением значения емкости С, А·ч, на четыре.

 








Дата добавления: 2016-02-02; просмотров: 1559;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.01 сек.