Устройство щелочных аккумуляторов

Если кислотные аккумуляторы используют в качестве стартерных, то для питания прочих низковольтных устройств применяют щелочные кадмиево-никелевые и железоникелевые аккумуляторы (они одинаковы по конструкции и составу электролита).

Корпус 9 щелочного аккумулятора (рис. 5.9) изготовляют сварным из листовой стали, покрытой никелем.

Технология изготовления положительных 4 и отрицательных 11 пластин одинакова: их выполняют из тонких перфорированных листов стали в виде ламелей-футляров 3, в которые помещается активная масса 1.

Гидрат окиси никеля Ni (ОН)3 служит активной массой положительных пластин щелочных аккумуляторов обоих типов.

Активная масса отрицательных пластин у кадмиево-никелевых аккумуляторов состоит из смеси губчатого кадмия с железом, а у железо-никелевых — из смеси химически активного железа (губчатого железа) с его окислами и небольшого количества окиси ртути.

В электрохимических процессах участвуют кадмий Cd или железо Fe, а присадки улучшают электрохимические свойства масс.

Рис. 9 Устройство щелочного аккумулятора: 1 — активная масса; 2 — палочки распорные эбонитовые; 3 — ламель-футляр; 4 — положительные пластины; 5 — вывод; 6 — пробка; 7 — вывод; 8 — крышка стальная; 9 — корпус аккумулятора; 10 — баретки (соединительные мостики); 11 — отрицательные пластины; 12 — контактные пластины; 13 — эбонитовые пластины; 14 — стойки.

С помощью контактных пластин 12 и соединительных бареток 10 пластины собирают в блоки и через выводы 5, 7 соединяют с внешней цепью.

В стальной крышке 8 расположены пробки 6, в которых устроены небольшие отверстия для вентиляции.

Изоляция пластин одна от другой и от корпуса достигается установкой распорных эбонитовых палочек 2 и эбонитовых пластин 13 со стойками 14.

У кадмиево-никелевых аккумуляторов крайние пластины всегда положительные, у железоникелевых отрицательные.

При сборе в батарею аккумуляторы монтируют на изоляционных прокладках в общем деревянном или пластмассовом ящике и надежно изолируют от корпуса судна.

Электролитом служит раствор едкого кали КОН или натра NaOН в дистиллированной воде плотностью 1,19−1,21 г/см3 с небольшой добавкой едкого лития с небольшой добавкой едкого лития КОН, который увеличивает срок службы аккумуляторов в 2−2,5 раза.

Реакции разряда-заряда (на примере кадмиево-никелевого аккумулятора) следующие:

у положительных пластин Ni (ОН3) + К — Ni (ОН)2 + КОН;

у отрицательных пластин Cd + 2OН — Сd (ОН)2.

Образовавшиеся при разряде гидроокиси Ni (ОН)2 и Сd (ОН)2 не обладают какими-либо отрицательными свойствами, поэтому щелочные аккумуляторы могут длительное время находиться в разряженном состоянии, следовательно, их обслуживание упрощается.

Так как ионы К+ и ОНили целые молекулы КОН присутствуют в левых и правых частях уравнений реакций, плотность электролита в процессе разряда-заряда почти не изменяется.

ЭДС заряженного аккумулятора составляет 1,35 В, при разряде уменьшается до 1 В (это зависит от состояния активных масс пластин и в меньшей степени от плотности электролита и температуры эксплуатации).

Напряжение заряженного аккумулятора составляет 1,25 В, разряжают его до напряжения не ниже 1,1 В.

Например, батарея 10 КН-100 (кадмиево-никелевая батарея, собранная из 10 банок, общей емкостью 100 А-ч) имеет номинальное напряжение U = 12,5 В.

Номинальным зарядным током считается ток Iз = С / 4= 25 А продолжительностью 6 час.

Номинальным разрядным током считается ток Iр = С / 8 = 12,5 А продолжительностью 8 час.

Допускается 1-часовой режим разряда током Iр = 100 А.

Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов Rвн = 0,03—0,05 Ом, т. е. в десятки раз больше внутреннего сопротивления кислотных аккумуляторов, у которых Rвн = 0,005 Ом. Поэтому щелочные аккумуляторы нельзя использовать в стартерном режиме.