2.3. Конструкция никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов

На заре своего развития, в 1700—1800 гг., корпуса аккумуля­торов представляли собой стеклянные стаканы. Позднее в их ка­честве стали использовать деревянные контейнеры, которые из­нутри покрывались герметиком во избежание протечек электро­лита. Когда возникла необходимость уменьшить габариты элементов батарей, были созданы цилиндрические элементы. После Второй мировой войны применение цилиндрических эле­ментов в батареях стало стандартом.

Потребность в малогабаритных аккумуляторных батареях вела к дальнейшему уменьшению геометрических размеров элементов. В результате в 1980-х годах были разработаны таблеточные эле­менты, позволявшие выпускать аккумуляторные батареи малых размеров с достаточно высоким выходным напряжением. В нача­ле 1990-х годов, в результате совершенствования конструкции га-летных элементов, появились призматические элементы.

Цилиндрические аккумуляторы

Цилиндрические аккумуляторы продолжают оставаться наи­более широко распространенным типом элементов аккумулятор­ных батарей. Их преимущества: простота производства и хоро­шие механические характеристики. Цилиндр способен выдержи­вать высокие давления. В процессе заряда давление внутри элемента никель-кадмиевой аккумуляторной батареи может до­стигать 1379 килопаскалей (кПа), или 14 кг/м². Аккумуляторы имеют систему вентиляции, которая срабатывает, если давление газов внутри элемента возрастает до 10,5... 14 кг/м². В настоящее время все выпускаемые цилиндрические элементы имеют собст­венный механизм внутренней вентиляции для отвода газов, вы­деляющихся при их заряде и разряде. Никель-кадмиевые эле­менты имеют систему вентиляции клапанного типа (рис. 2.1).

Верхний контакт Вентиляц. отверстие

Вентиляц. отверстие

Уплотнит.-кольио

Корпус клапана

Вентиляц. отверстие

Мембрана

На рис. 2.2 показано внутреннее устройство цилиндрическо­го элемента никель-кадмиевой аккумуляторной батареи. Отри­цательные и положительные плас­тины скручены вместе и помеще­ны в металлический цилиндр. Их разделяет сепаратор, увлажненный электролитом.

Металлич. корпус

Клапан

Рис. 2.1. Устройство и принцип работы системы вентиляции ци­линдрических элементов

Вывод"+"

Корпус

Резиновый уплотнитель

Плюсовой вывод

Уплотнительное кольцо Плюсовой токосъемник

Вентиляционный клапан

Изолирующее кольцо

Плюсовой токосъемник

Негативные пластины

Сепаратор

Позитивные пластины

Никелированный минусовый вывод

Рис. 2.3. Устройство никель-металлгид-ридного аккумулятора

Внутреннее устройство цилин­дрического никель-металлгидрид-ного аккумулятора показано на рис. 2.3.

18 Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи

Цилиндрические аккумуляторы имеют умеренные цены иобладают высокой энергетической плотностью. Их применяют для питания средств радиосвязи, мобильных компьютеров, ме­дицинского оборудования, электроинструмента и других устройств, в которых не требуется применения аккумуляторов сверхмалых размеров.

Среди всех типов аккумуляторов, выпускаемых в цилиндри­ческих корпусах, наибольший выбор представлен никель-кадми­евыми и никель-металлгидридными аккумуляторами.

Недостатком батарей с цилиндрическими элементами явля­ется недостаточное использование объема корпуса. При сборке батарей в корпусе остаются полости, заполненные воздухом. По этой причине корпуса таких батарей часто имеют сложную внут­реннюю форму, чтобы таких полостей не было.

19

Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи

В целом процесс производства никель-металлгидридных ак­кумуляторов показан на рис. 2.4. Процесс производства ни­кель-кадмиевых аккумуляторов от него не отличается.