Вторичные химические источники тока

Рассмотрим основные конструкции и принцип работы перезаряжаемых химических источников тока (аккумуляторов) основных электрохимических систем.

Щелочные герметичные аккумуляторы

Основными типами щелочных герметичных аккумуляторов являются никель-кадмиевые и никель-металлогидридные аккумуляторы.

Щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы

Щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы выпускаются достаточно давно (более 50 лет) и хорошо изучены. Они не боятся перезаряда, обладают средними энергетическими характеристиками, неприхотливы в эксплуатации, однако из-за токсичности кадмия в последнее время заменяются на никель-металлгидридные аккумуляторы.

Основные электрохимические процессы

Общая реакция в щелочном никель-кадмиевом аккумуляторе имеет вид:

заряд

2Ni(OH)₂ + Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd +2H₂O

←

разряд

При перезаряде никель-кадмиевых аккумуляторов на положительном электроде протекает побочный процесс выделения кислорода:

2ОН⁻ → 1/2О₂ + Н₂О + 2Н₂О,

который достигая отрицательного электрода восстанавливается на нем:

1/2О₂ + Cd + Н₂О → Cd(OH)₂

Эти реакции обеспечивают замкнутый кислородный цикл и стабилизацию давления в герметичном никель-кадмиевом аккумуляторе. Положительный электрод такого аккумулятора представляет собой гидрооксид никеля, а отрицательный электрод – гидрооксид кадмия. Для предотвращения выделения водорода при перезаряде аккумулятора емкость отрицательного электрода делают заведомо больше емкости положительного электрода, поэтому емкость аккумулятора в основном определяется емкостью его положительного оксидно-никелевого электрода.

Основные конструкции

Герметичные щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы выпускаются в трех разновидностях: цилиндрические, дисковые и призматические.

У дисковых аккумуляторов электроды разной полярности располагают один над другим, разделяя их сепаратором. В аккумуляторе может быть 2 или 4 электрода, которые запрессованы в металлическую сетку. Используют также и металлокерамические электроды (рис.17.16). Под крышкой размещают контактную пружину, которая предназначена для стабилизации объема аккумулятора при его перезаряде. Дисковые аккумуляторы – источники тока малой емкости, от сотых до нескольких десятых ампер-часа.

Цилиндрическая конструкция аккумуляторов обладает лучшими энергетическими характеристиками и повышенной герметизацией. При изготовлении таких аккумуляторов используют рулонное расположение электродов, в котором пакет из положительного электрода, сепараторов и отрицательного электрода одновременно сворачивают в рулон. Такие аккумуляторы имеют положительный спеченный электрод или с основой в виде войлока, а отрицательный электрод либо спеченный, либо войлочный с тонкой намазкой. Типичная конструкция цилиндрического аккумулятора приведена на рис.17.17. Он обычно имеет электрически изолированный положительный вывод на крышке и отрицательный вывод, соединенный с корпусом. Аккумуляторы снабжены аварийным клапаном для сброса газа, который может возникнуть при сильном перезаряде аккумулятора. Поэтому такая конструкция не герметичная, а герметизированная. Максимальная емкость цилиндрических аккумуляторов составляет 7…10 А·час.

В призматической конструкции выпускаются никель-кадмиевые аккумуляторы с емкость от 1,5 до 200 А·час (рис.17.18). Корпус таких аккумуляторов обычно сварной, гофрированный. В аккумуляторах с толстыми положительными электродами в донную часть обычно закладывается активированный уголь, необходимый для поглощения кислорода, выделяемого при перезаряде. Корпус соединяется с отрицательным электродом. Уплотнение токовыводов производится при помощи резиновых колец. На крышке аккумуляторов больших емкостей (более 50 А·час) устанавливается сильфонный датчик давления, контакт которого позволяет обеспечить отключение аккумуляторов от заряда при увеличении внутреннего давления внутри аккумулятора выше 1 атм.

Предыдущая 1 2 3 4 567 Следующая

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: