ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

СЕРЕБРЯНО-КАДМИЕВЫЙ АККУМУЛЯТОР (СКА)

Начиная с пятидесятых годов были разработаны аккумуляторы, основанные на электрохимической системе: окислы серебра — ще­лочь— кадмий. В этих аккумуляторах по существу сохранены те же конструктивные принципы, которые были использованы при разра­ботке СЦА: отсутствие тяжелой токоведущей основы, применение электродов, состоящих из прессованных или спеченных активных масс, применение пленочной сепарации и, наконец, плотная сборка элемента. Электролитом в аккумуляторах служит 35—40%-ный раствор едкого кали.

Токообразующие реакции при заряде и разряде СКА могут быть представлены уравнением

Разряд

AgO + Ag20+2Cd+2Н20 3 A g+2Cd (ОН)2

Заряд

Серебряно-кадмиевые аккумуляторы характеризуются большим сроком службы по сравнению с СЦ аккумуляторами, большей прак­тической удельной энергией по сравнению с НК аккумуляторами. Высокий срок службы СК аккумуляторов, вероятно, обусловлен ничтожно малой растворимостью окиси кадмия в электролите (-— 0,017 г/л), что на несколько порядков уступает растворимости окиси цинка. В соответствии с этим у кадмия заметно слабее вы­ражена тенденция к дендритообразованию и в СК аккумуляторах не наблюдается случаев возникновения внутренних коротких за­мыканий. Несмотря на это, срок службы СК по сравнению со сро­ком службы НК небольшой и ограничивается недостаточной хи­мической стойкостью гидратцеллюлозной пленки. Увеличение чис­ла слоев сепараторов заметно повышает срок службы, но при этом уменьшается удельная весовая энергия. Поэтому для дальнейшего увеличения срока службы СК аккумуляторов необходимо создать новые более стойкие пленочные сепараторы.

Важным преимуществом СК аккумуляторов является малая скорость саморазряда и отсутствие газовыделения при хранении как в заряженном, так и в разряженном состоянии. Это позволяет создать герметичную конструкцию СК - Вместе с тем создание СК аккумуляторов герметичной конструкции связано со значительными трудностями, обусловленными тем, что наличие в аккумуляторе га­зонепроницаемой пленочной сепарации затрудняет доступ выде­ляющегося при перезаряде кислорода к активной массе отрица­тельного электрода. Однако эти трудности были обойдены выбором соответствующих режимов заряда. Серебряно-кадмиевые аккуму­ляторы герметичной конструкции выпускают как у нас, так и за рубежом. Поскольку потенциал кадмиевого электрода на 0,45 В положительнее потенциала цинкового электрода, то э. д.с. СЦ ак­кумуляторов на такую же величину больше э. д.с. СК аккумуля­торов.

Форма зарядных и разрядных кривых аккумуляторов обеих си­стем одинакова и обусловлена серебряным электродом. В табл. 29 приведены сравнительные данные трех различных типов щелочных аккумуляторов с отрицательными электродами из кадмия и цинка и положительными электродами из гидрата окиси никеля и окислов серебра.

Таблица 29

Предложены различные методы изготовления электродов для СК аккумуляторов. В частности, электроды для герметичных ак­кумуляторов емкостью 1,5 А-ч (СК-1,5) изготовляют следующим образом: серебряный порошок прессуется на каркасы из серебря­ной проволоки, затем производится спекание электродов в печи, т. е. предлагается та же технология, что и при изготовлении окисно- серебряного электрода для СЦА.

Отрицательный электрод готовится прессованием окиси кадмия или металлического кадмия на сетчатый или проволочный каркас. Аккумулятор СК-1,5 при средних режимах разряда имеет следую­щие удельные характеристики: 46 Вт-ч/кг и 80 Вт-ч/л. Срок службы этих аккумуляторов при добавлении в отрицательную активную массу 5% медного порошка заметно увеличивается и достигает 300 циклов.

За рубежом в настоящее время разрабатываются цилиндриче­ские герметичные СК аккумуляторы для применения в ракетах и спутниках. Электроды этих аккумуляторов имеют вид фольги, свер: нутой в рулон. Аккумуляторы, собранные в прочных стальных со­судах, выдерживают значительное давление. Удельная энергия этих аккумуляторов при 1—5- и 20-часовом режимах разряда со­ставляет 57, 62 и 67 Вт-ч/кг соответственно и примерно вдвое пре­вышает удельную энергию герметичных НК аккумуляторов анало­гичной конструкции. Важной особенностью новых аккумуляторов является то, что они могут хорошо работать и при коротких режи­мах разряда.

Емкость при 10-минутном режиме разряда ниже емкости при 4-часовом разряде всего на 5%, а удельная энергия—на 20%. Это ставит под сомнение предположение о непригодности СК аккуму­ляторов для жестких режимов работы.