ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ
ГЕРМЕТИЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Общие сведения. Герметичные аккумуляторы в отличие от обычных не требуют на протяжении всего срока службы доливки или корректировки электролита, могут заряжаться в закрытом состоянии и допускают эксплуатацию при любом положении в пространстве. Эти аккумуляторы в процессе заряда и разряда не выделяют газов или паров, поэтому могут непосредственно монтироваться в приборах и аппаратах, как и другие электротехнические детали, путем пайки, сварки или зажима гибких проводников под гайку. Конструкция герметичных аккумуляторов обеспечивает их высокую вибро- и ударостойкость.
В настоящее время в герметичном исполнении выпускают только щелочные кадмиево-никелевые аккумуляторы. Для того чтобы осуществить полную герметизацию кадмиево-никелевого аккумулятора, необходимо устранить газовыделение при заряде или обеспечить поглощение выделяющихся газов внутри, аккумуляторов.
Для аккумуляторов этого типа характерно сравнительно низкое зарядное напряжение (1,35—1,45 В), мало изменяющееся в процессе заряда. Это объясняется тем, что емкость их отрицательного электрода, как правило, значительно превышает емкость положительного, вследствие чего к моменту полного заряда положительного электрода отрицательный электрод остается частично недо - заряженным и содержит еще некоторое количество окислов кадмия, препятствующих повышению потенциала (а следовательно, и повышению напряжения аккумуляторов) и выделению водорода. Конструкция аккумулятора обеспечивает достаточно быстрое поглощение кислорода, выделяющегося при заряде на положительном электроде, активной массой отрицательного электрода. Этот процесс ведет к непрерывной регенерации окислов кадмия на отрицательном электроде и препятствует выделению на нем водорода. Непрерывное окисление кадмиевого электрода газообразным кислородом позволяет сообщать герметичным аккумуляторам такого типа значительные перезаряды или даже эксплуатировать их в режиме непрерывного подзаряда слабым током.
Достаточно быстрое протекание процесса поглощения кислорода при заряде можно осуществить, обеспечив сравнительно свободный доступ газа к поверхности электродов. Это достигается резким снижением количества электролита в аккумуляторе и применением тканевой сепарации. В ряде случаев принимают специальные меры: вводят дополнительные электроды, способствующие газопоглощению, увеличивают открытую поверхность кадмиевого электрода, максимально уменьшают расстояние между положительным и отрицательным электродами и т. п.
Применение малого количества электролита и тканевой сепарации позволяет осуществить плотную сборку, чем достигается достаточно низкое внутреннее сопротивление в герметичных аккумуляторах.
Электрохимические процессы, протекающие на электродах герметичных аккумуляторов, не отличаются от процессов, протекающих в негерметичных аккумуляторах.
Герметичные аккумуляторы на номинальное напряжение 1,25 В предназначены для использования в качестве источника питания в электрических схемах с потреблением тока, численно не превышающим 0,1—0,2 номинальной емкости аккумулятора. При разряде аккумуляторов большими токами отдаваемая емкость несколько меньше номинальной.
Эти аккумуляторы надежно работают при температурах от О до +45° С. Они могут найти широкое применение в качестве источника питания в переносных осветительных приборах и радиоаппаратуре. Возможность эксплуатации аккумуляторов в режиме непрерывного подзаря - да малым током с питанием от сети переменного тока через малогабаритный выпрямитель обеспечивает им широкое применение в системах аварийного освещения.
Малогабаритные аккумуляторы применяют для питания электрических схем портативных слуховых аппаратов, карманных фонарей, транзисторных радиоприемников и других приборов.
По форме герметичные аккумуляторы бывают дисковые, цилиндрические и прямоугольного сечения. В герметичных аккумуляторах используют металлокерамические, фольговые или ламельные электроды. Ниже описаны наиболее распространенные типы герметичных аккумуляторов малых и средних габаритов.
Дисковые аккумуляторы. Дисковые малогабаритные герметичные аккумуляторы изготовляют следующих типов: Д-0,06, Д-01 и Д-0,2. В обозначении буква Д означает форму аккумулятора (дисковая), число — его номинальную емкость в ампер-часах при 10-часовом режиме разряда.
Аккумуляторы указанных типов конструктивно отличаются только габаритными размерами. Устройство дисковых аккумуляторов показано на рис. 39, на котором в качестве примера приведен разрез аккумулятора Д-0,06. Аккумулятор смонтирован в стальном никелированном сосуде 7 круглой формы с небольшим кольцевым заплечиком.
Рис. 39. Герметичный аккумулятор Д-0,06: 1 — положительный электрод, 2 — отрицательный электрод, 3 — сепаратор, 4 — крышка, 5 — пружина, 6 — изоляционная прокладка, 7— сосуд (корпус) |
Стальная никелированная крышка 4 с изоляционной прокладкой 6, опирающаяся на заплечики, герметически скреплена (заваль - цована) с корпусом. Внутри корпуса помещены положительный и отрицательный электроды 1 и 2, сепаратор 3 и пружина 5.
Электроды представляют собой брикеты из положительной и отрицательной активной массы, запрессованные в никелевую сетку толщиной 0,2 мм. В аккумуляторе Д-0,2 отрицательный электрод безламельный.
Пластинчатая пружина 5 имеет толщину 0,2 мм и служит для обеспечения механического и электрического контактов отрицательного электрода 2 с крышкой 4 и положительного электрода 1 с корпусом 7.
Рис. 40. Внешний вид дисковых аккумуляторов |
Изоляционная прокладка 6 изготовлена из винипластовой пленки толщиной 0,4 мм и предназначена для изоляции крышки, являющейся отрицательным выводом аккумулятора, от корпуса, служащего положительным выводом. Кроме того, изоляционная прокладка обеспечивает герметизацию аккумулятора.
Характеристики герметичных аккумуляторов дисковой формы приведены в табл. 23. Общий внд этих аккумуляторов показан на рие. 40.
Таблица 23
Характеристики герметичных аккумуляторов дисковой формы
|
Цилиндрические аккумуляторы. Герметичные аккумуляторы цилиндрической формы ЦНК-0,2, ЦНК-0,45 и ЦНК-0,85 предназначены для питания транзисторной аппаратуры.
В обозначении буква Ц означает форму аккумуляторов (цилиндрическая), НК — электрохимическую систему (никель-кадмневая),
Число — номинальную емкость аккумулятора в ампер-часах при 10-часовом режиме разряда.
Аккумуляторы конструктивно отличаются друг от друга лишь габаритными размерами. Устройство этих аккумуляторов приведено на рис. 41, на котором в качестве примера показан разрез аккумулятора ЦНК-0,85.
Аккумулятор выполняют в виде цилиндрического корпуса, в котором смонтированы все детали: положительный блок с сепараторами, пластмассовое дно 8 и кольцо 4. Стальной корпус 10 аккумулятора имеет кольцевые канавки, при помощи которых обеспечивается необходимое газовое пространство. Положительный блок с сепарацией состоит из двух положительных электродов 6, имеющих форму полуцилиндра, положительного вывода 1, пластмассовой крышки 2 и капронового сепаратора.
Электроды представляют собой брикеты из активной массы, запрессованной в никелевую сетку толщиной 0,2 мм. Отрицательные электроды 7 выполняют в виде трех одинаковых сегментов, наружный диаметр которых сопрягается с кольцевыми впадинами корпуса, а внутренний —с сепаратором, надетым на положительные электроды. Вини - пластовое кольцо 4 ограничивает перемещение отрицательных электродов 7 в сторону крышки 2, что предотвращает замыканне отрицательных электродов с положительными через нижнюю часть положительного вывода 1.
Положительный вывод аккумулятора вмонтирован в крышку, а отрицательным выводом служит корпус. В аккумуляторе ЦНК-0,45 отрицательным выводом, кроме того, служит дно аккумулятора, представляющее собой металлический кружок, вставленный с наружной стороны пластмассового дна при закатке аккумулятора.
Рис. 41. Герметичный аккумулятор ЦНК-0,85: |
1 — положительный вывод, 2 — крышка, 3 — колпачок, 4 — кольцо, 5 — сепаратор, 6 — положительный электрод, 7 — отрицательный электрод, Я —дно, 9 — отрицательный вывод, 10 — корпус |
Характеристики цилиндрических аккумуляторов приведены в табл. 24, их разрядные кривые приведены на рис. 42.
Характеристики герметичных аккумуляторов цилиндрической формы
|
Аккумуляторы прямоугольной формы. Герметичные аккумуляторы прямоугольной формы обозначают индексом КНГ, что означает кадмиево-никелевый герметичный. Указанные аккумуляторы изготовляются промышленностью емкостью от 5,5
До 50 А-ч с безламельными электродами. В качестве сепарации применяют щелочестойкую хлориновую ткань. Электролитом (как и во всех герметичных аккумуляторах) служит раствор едкого кали с добавкой едкого лития.
Аккумуляторы собираются в железных сосудах, окрашенных нитроэмалью (рис. 43). Отрицательный полюс аккумулятора выводится на корпус, а положительный — через резиновое уплотнение на изолированный от корпуса выводной контакт. Придонное пространство некоторых типов аккумуляторов заполняется активирован-
Характеристики герметичных аккумуляторов КНГ
|
Ным углем, чем обеспечивается интенсивное поглощение газа и низкое давление внутри аккумулятора в процессе эксплуатации. Характеристики аккумуляторов КНГ приведены в табл. 25.
Рис. 43. Внешний вид аккумуляторов КНГ |