ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ
СЕРЕБРЯНО-ЦИНКОВЫЙ АККУМУЛЯТОР (СЦА)
Третьим типом щелочных аккумуляторов, получившим распространение за последние 15—20 лет, являются аккумуляторы, в которых электродами служат цинк и полуокись серебра.
Впоследствии был применен пористый (намазной) цинковый электрод, работающий в ограниченном объеме электролита.
Преимущества такого электрода заключаются в том, что образующиеся при разряде окись и гидроокись цинка не в состоянии раствориться в малом объеме щелочи. В виде нерастворимых продуктов они отлагаются в порах электрода, не вызывая, однако, пассивации намазного электрода, поскольку последний обладает огромной истинной поверхностью. Применение пористого цинкового электрода, работающего в ограниченном объеме электролита, привело одновременно к заметному уменьшению скорости саморазряда цинка. Исключительно важную роль в создании серебряно-цнйково - го аккумулятора имел выбор материала сепараторов, который должен был удовлетворять следующим требованиям:
Обладать высокой стойкостью в щелочи при обычных и повышенных температурах;
Быть устойчивым по отношению к такому сильному окислителю, каким является окись серебра;
Набухать в электролите, увеличивая в два-три раза свою толщину (набухание сепаратора, уплотняя сборку, препятствует оплыванию активной массы отрицательного электрода);
Препятствовать переносу коллоидных частиц серебра к противоположным электродам.
Лучше других удовлетворяет этим требованиям гидратцеллю - лозная пленка (целлофан).
Таким образом, ранее отмеченные трудности были устранены применением цинковых электродов, минимального количества элек-
Тролита и набухающих диафрагм, надежно разделяющих электродные пространства. Все это вместе взятое открыло путь для создания современных серебряно-цинковых аккумуляторов.
Схема устройства серебряно-цинкового аккумулятора показана на рис. 44. Электроды аккумулятора изготовляют в виде тонких пористых пластин 8 и отделяют друг от друга пленочной сепарацией 7. Пластины имеют проволочные токоотводы 3. Электродный пакет / помещается в литой пластмассовый бачок 2 с герметично
Приклеенной крышкой 4. На крышке находятся борны — полые болты 5, к которым изнутри подведены токоотводы от электродов. В центре крышки расположен газовыделяющий клапан 6. Электролитом служит раствор едкого кали плотностью 1,4 г/см3 с растворенной в нем до насыщения окисью цинка.
На одной из сторон аккумуляторного бачка нанесены две красные черты, указывающие предельные границы уровня электролита в работающем аккумуляторе.
Основная химическая реакция, протекающая при заряде и разряде серебряно-цинкового аккумулятора, выражается уравнением
Заряд
2Ag+ZnO ZIIT Ag20 - f Zn
Разряд
При заряде частично образуется и окись двухвалентного серебра (AgO). Последнее обстоятельство обусловливает ступенчатое изменение кривой напряжения при заряде и разряде аккумулятора (рис. 45). Участки более высокого напряжения при заряде и разряде аккумулятора соответствуют восстановлению или окислению двухвалентного серебра. Этот участок мало заметен при больших токах разряда (кривая 2).
Как показывает кривая /, при небольших токах разряда на протяжении примерно 80% времени работы источника тока напряжение очень устойчиво и соответствует восстановлению одновалентного серебра. В конце разряда напряжение резко падает. Э. д.с. полностью заряженного аккумулятора равна 1,82—1,86 В.
Характеристики некоторых типов серебряно-цинковых аккумуляторов приведены в табл. 27.
Таблица 27 Характеристики серебряно-цинковых аккумуляторов
|
Удельные характеристики серебряно-цинковых аккумуляторов в несколько раз превышают достигнутые у свинцовых и никель - кадмиевых аккумуляторов (табл. 28). Преимуществом данных аккумуляторов является постоянство напряжения при разряде их большими токами. Отдача по энергии достигает 85%, а по току близка к 100%. Саморазряд серебряно-цинковых аккумуляторов незначителен.
К недостаткам серебряно-цинковых аккумуляторов относят дороговизну и дефицитность исходных материалов (серебра), малый срок службы, плохую работу при низких температурах.
Серебряно-цинковые аккумуляторы применяют в военной технике, в киносъемочных и телевизионных камерах, радио - и звуковой аппаратуре и в тех особых случаях, когда незначительная масса и объем аккумулятора являются решающими.
Для приведения в рабочее состояние аккумуляторов и батарей, не залитых электролитом, необходимо произвести внешний осмотр аккумуляторов на отсутствие повреждений и коррозии металличе-
Удельные характеристики некоторых типов аккумуляторов
|
Ских частей, залить аккумуляторы электролитом (насыщенный окисью цинка раствор едкого кали плотностью 1,4 г/см3), провести формировочные зарядно-разрядные и контрольные циклы и рабочий заряд аккумуляторов.
При внешнем осмотре аккумуляторов проверяют целостность бачка и крышки, исправность токоотводов и газовыводящих клапанов, уровень электролита; в сухих, не залитых электролитом аккумуляторах проверяют отсутствие короткого замыкания между электродами.
После заливки электролита вольтметром устанавливают наличие э. д.с. у каждого аккумулятора. Для ускорения заливки и пропитки электродов аккумуляторы с открытыми заливочными отверстиями помещают в барокамеру, давление в которой несколько раз на 5—7 мин снижается от 2 до 8 кПа (15—60 мм рт. ст.) и постепенно повышается до атмосферного. Залитые электролитом аккумуляторы подвергают формировке. Последняя заключается в проведении двух нормальных циклов заряда — разряда. Полноту заряда контролируют либо по времени (емкости), либо по напряжению аккумулятора. Напряжение заряженного аккумулятора должно находиться в пределах от 2 до 2,1 В. Через час после окончания заряда проверяют э. д.с. аккумулятора, которая должна быть в пределах 1,82—1,88 В. После каждого заряда производят разряд аккумулятора определенным током до напряжения 0,6—1,25 В. Залитые электролитом аккумуляторы должны храниться в разряженном виде при 5—10° С, так как при этих температурах лучше сохраняется целлофан.
Температура при заряде не должна превышать 60° С. При разряде и низких температурах емкость аккумулятора резко уменьшается, так при —20° С она падает до 50%.
Снижается также среднее разрядное напряжение. Поэтому часто батареи, работающие при отрицательных температурах, подвергают обогреву.