2.5 Сравнительная характеристика

Данные аккумуляторы относится к электротехнике и можгут быть использованы при производстве щелочных аккумуляторов различных электрохимических систем, например никель-цинковых, никель-кадмиевых, никель-железных, серебряно-цин- ковых, серебро-кадмиевых и т. п.

Щелочные аккумуляторы являются перспективными автономными источниками энергии, которые были разработаны в качестве альтернативы кислотным аккумуляторам, обладающим низкими удельными электрическими характеристиками, недостаточным срокам службы, требующим обслуживания при перерывах в эксплуатации. Щелочные аккумуляторы свободны от указанных недостатков и потенциально могут обеспечить срок службы 10 15 лет и ресурс до 4000 циклов и выше [1]

Однако реализации указанных потенциальных возможностей щелочных аккумуляторов мешают следующие процессы: дендритообразование, приводящее к замыканию электродов и выходу аккумулятора из строя, выделение кислорода на положительном электроде и его миграция к отрицательному, приводящая к потере емкости, перенос массы с электрода на электрод, разбухание электродов в процессе циклирования, приводящее к отслаиванию и осыпанию активной массы.

Для решения указанных проблем принимаются различные меры, такие как применение многослойных композитных сепараторов, избыточность емкости отрицательного электрода, плотная сборка электродов с использованием набухающих сепараторов, применение различных конструкций электродов: ламельных, прессованных, намазных, металлокерамических и т. п.

Никель-железные щелочные аккумуляторы. К корпусу аккумулятора прямоугольной формы, выполненному из листовой стали, приварены дно и крышка. Наружная поверхность корпуса покрыта слоем никеля. Внутри размещены блоки положительных и отрицательных пластину причем последних на одну больше, что позволяет помещать одну положительную пластину между двумя отрицательными.

Конструкция положительных и отрицательных пластин одинакова. Пластины состоят из стальных покрытых никелем перфорированных ламелей (коробочек) в которые впрессована активная масса. Ламели соединены между собой в замок и укреплены с обеих сторон ребрами, к которым приварена контактная пластина с отверстием, куда при сборке вставляют шпильку.

Перфорация в ламелях предусмотрена для лучшего доступа электролита к активной массе и выхода газов, возникающих при заряде. Небольшой диаметр отверстий способствует удержанию активной массы в ламелях. В ламелях положительных пластин запрессована смесь гидрата окиси никеля и графита, а в ламелях отрицательных пластин - порошок, приготовленный из специального электрохимически активного железа.

Одноименные пластины каждого блока надеты на шпильку и закреплены гайками. Между положительными и отрицательными пластинами в выштампованных углублениях устанавливают эбонитовые палочки для создания определенного зазора между разноименными пластинами, чтобы предохранить их от замыканий между собой.

Блоки положительных и отрицательных пластин изолированы от стенок корпуса листовым эбонитом. Каждый блок имеет по два контактных вывода, выходящих наружу через отверстия крышки. Выводы изолированы от крышки эбонитовыми шайбами и укреплены на ней гайками. На крышке аккумулятора у выводов положительного блока выштампованы знаки, указывающие полярность блока и тип аккумулятора. Отрицательные выводы знака полярности не имеют.

Для заливки электролита и контроля за его уровнем и плотностью аккумулятор имеет горловину с откидной крышкой, снабженной клапаном для выхода газов.

На каждый аккумуляторный элемент надевают рези новый чехол, изолирующий один корпус от другого.

При сборке аккумуляторов в батарею элементы соединяют межэлементными соединителями, выполненными и железа и покрытыми никелем.

Никель-железные аккумуляторы благодаря высокой прочности пластин и корпуса не боятся толчков и сотрясений, а их электролит не выделяет при заряде вредно действующих паров, удовлетворительно работают при температурах от -20 до +40°С, способны выносить короткие замыкания и перегрузки, не требуют тщательного ухода при эксплуатации, не подвержены явлениям сульфатации и имеют срок службы больше, чем у свинцовых.

Никель-кадмиевые аккумуляторы. Эти аккумуляторы по конструкции почти аналогичны никель-железным, не отличаются от последних содержанием активного материала и расположением электродов. В никель-кадмиевом аккумуляторе положительных пластин на одну больше чем отрицательных, и в собранном блоке этого аккумулятора положительные пластины оказываются крайними.

Это вызвано тем, что для правильной работы такого аккумулятора активная масса положительных пластин должна занимать больший объем, чем отрицательная. Положительные пластины никель-кадмиевого аккумулятора несколько толще отрицательных.

При сборке блока между положительными и отрицательными пластинами прокладывают эбонитовые палочки (сепараторы). Собранный блок вставляют в корпус аккумулятора плотно, чтобы не было никаких перемещений. Крайние положительные пластины при этом касаются корпуса аккумулятора, отрицательные же изолированы от него листовым эбонитом. Контактные выводы положительных и отрицательных пластин проходят через отверстия в крышке корпуса аккумулятора и изолированы от нее втулками. Сборку аккумулятора производя со стороны дна, после окончания ее дно привариваю к корпусу и при эксплуатации аккумулятор не разбирают.

В крышке каждого аккумулятора для заливки электролита имеется отверстие, закрываемое пробкой.

Безламельный никель-кадмиевый аккумулятор НКБ отличается от ламельного отсутствием перфорированных стальных коробочек (ламелей). Однако принцип действия безламельных аккумуляторов и химические процессы, происходящие в них, такие же, как и у обычных никель-кадмиевых аккумуляторов.

Каждый аккумулятор батареи состоит из одного положительного и одного отрицательного блоков, собранных из одноименных пластин.

Пластина безламельного аккумулятора представляет собой стальную рамку с запрессованной в ней> порошкообразной активной массой.

Пластины безламельного аккумулятора:

1 - положительные,

2 – отрицательные.

Для придания необходимой структуры (пористости) и прочности пластины после прессовки формуют.