Конструкция НК аккумуляторов

Герметичные НК аккумуляторы выпускаются трех видов: цилиндрические, призматические, таблеточные или дисковые.

Аккумуляторы цилиндрической формы имеют следующие преимущества: простота производства и хорошие механические характеристики. В процессе заряда давление внутри элемента никель-кадмиевой аккумуляторной батареи может достигать 1379 кПа. Аккумуляторы имеют систему вентиляции, которая срабатывает, если давление газов внутри элемента возрастает до 10,5–14 кгс/м². Выпускаемые в настоящее время цилиндрические элементы имеют собственный механизм внутренней вентиляции для отвода газов, выделяющихся при заряде или разряде. Цилиндрические НК аккумуляторы характеризуются недостаточным использованием объема корпуса. При сборке батарей в корпусе остаются полости, заполненные воздухом. Для устранения свободных полостей корпуса таких батарей часто имеют сложную внутреннюю форму.

На рис. 1 показано внутреннее устройство герметичного цилиндрического никель-кадмиевой аккумулятора. Отрицательные (1) и положительные (3) пластины скручены вместе и помещены в металлический цилиндр. Их разделяет сепаратор (2), увлажненный электролитом.

1 – отрицательный электрод; 2 – сепаратор; 3 – положительный электрод; 4 – изоляционный колпачок; 5 – уплотнительная прокладка; 6 – крышка аккумулятора; 7 – крышка клапана; 8 – предохранительный клапан; 9 – мостик положительный; 10 – мостик отрицательный; 11 – корпус аккумулятора.

Рис.1. Устройство герметичного НК аккумулятора с рулонными электродами

Аккумуляторы призматической формы(рис. 2).Положительные (9) и отрицательные (3) электроды размещены поочередно, а между ними расположен сепаратор (10). Блок электродов вставлен в металлический или пластмассовый корпус и закрыт герметизирующей крышкой, на которой как правило, устанавливается клапан (6) или датчик давления.

1 − изоляционная прокладка; 2 – изолятор; 3 − отрицательная пластина; 4 − корпус, соединенный с минусом; 5 − плюсовой вывод; 6 − самоуплотняющийся вентиляционный клапан; 7 – уплотнитель; 8 − плюсовой токосъемник; 9 − положительная пластина; 10 – сепаратор.

Рис.2. Устройство никель-кадмиевого призматического аккумулятора

Аккумуляторы таблеточной формы.Таблеточные элементы были разработаны в целях миниатюризации аккумуляторных батарей и удобства их сборки из таких элементов. Стоимость их производства невысока. Основной недостаток − раздувание при быстром заряде из-за отсутствия системы отвода газов. По этой причине время заряда таблеточных аккумуляторов составляет 10−16 часов.

В таблеточных аккумуляторах в основном используют ламельные электроды, которые располагаются параллельно крышке.

На рисунке 4 приведена схема таблеточного буртикового никель-кадмиевого аккумулятора [1].

1 − корпус; 2 –сепаратор; 3 –положительный электрод; 4 – отрицательный электрод; 5 − крышка; 6 – пружина; 7 – уплотнитель;

Рис. 3. Схема герметичного таблеточного двухэлектродного

никель-кадмиевого аккумулятора

Сепараторы.В негерметичных никель-кадмиевых аккумуляторах для дистанционного разделения электродов применяют эбонитовые продольные палочки, резиновые шнуры, полимерные сепараторы в виде продольных жилок и т.п., а также микропористые щелочестойкие сепараторы на основе поливинилхлорида, полиэтилена и пропиленового волокна в виде войлочных пластин.

В герметичных аккумуляторах в качестве сепараторов используются ткани и нетканые материалы (войлоки, фетры) из поливинилхлорида, полипропилена, полиамида, капрона. Могут быть использованы комбинации нескольких слоев сепараторов из различных материалов.

Конструкция электродов. Электроды по технологии изготовления подразделяются на ламельные и безламельные.

Устройство ламели показано на рисунке 4. Ламели (а) изготовлены из стальной перфорированной ленты толщиной 0,1 мм. Ламели для положительных электродов несколько толще, чем для отрицательных. Лента, используемая для изготовления положительных электродов, предварительно никелируется. Заполненные ламели собирают в виде пластин. В месте соприкосновения они соединяются друг с другом в замок (б), после чего пластины прессуют. При этом поверхность ламели гофрируется, что улучшает контакт массы с металлической оболочкой, и на ней продавливаются вертикальные канавки для эбонитовых палочек, помещаемых между электродами в качестве сепараторов. Жесткость пластине придают ребра, надетые с торцов и подвергнутые прессованию.

а

б

а – схема формирования ламели; б – соединение двух ламелей «в замок»

Рис. 4. Плоский ламель щелочного аккумулятора

Безламельные кадмиевые электроды выполняются в различных конструктивно-технологических вариантах. Металлокерамические (спеченные) электроды производятся в две технологические стадии: на токоотводящую никелевую основу (решетку, сетку, никелированную ламельную ленту) наносится порошок или паста из карбонильного никеля, которая затем спекается при температуре 800–900°С в водородной среде, образуя при этом пористую никелевую основу. На второй стадии полученные основы пропитываются в растворе хлорида кадмия до необходимого содержания активной массы.

Другая довольно распространенная группа безламельных кадмиевых электродов относится к типу пластифицированных. Активная масса в виде оксида кадмия смешивается с пластификаторами (поливиниловым спиртом, карбоксиметилцеллюлозой или другими термопластичными наполнителями), позволяющими связать между собой частицы оксида кадмия, затем проводятся напрессовка, намазка или прокатка на токоведущую основу и термообработка электрода. В активную массу электрода добавляют порообразователи и расширители в различных сочетаниях по отношению к оксиду кадмия. Одним из расширителей для активной массы является соляровое масло.

В цилиндрических аккумуляторах применяются спеченные положительные электроды, в паре с которыми могут использоваться как спеченные, так и намазанные или вальцованные отрицательные электроды. В дисковых аккумуляторах в основном используются ламельные электроды, хотя могут применяться прессованные и спеченные электроды. В качестве материала ламели используется никелевая сетка.

Условное обозначение никель-кадмиевых аккумуляторов приведено в Приложении (с. 217).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: