Серебряно цинковые аккумуляторы характеристики

Серебряно-цинковые элементы питания

Серебряно-цинковые батарейки по своим техническим показателям превосходят аналогичные устройства других типов. Они обладают высокой энергоемкостью, отличаются постоянством напряжения, длительными сроками хранения и эксплуатации, отсутствием токсичности.

История создания серебряно-цинковых элементов питания

Первую электрохимическую батарейку с элементами из серебра и цинка гениальный итальянский ученый-физик Вольта создал в далеком 1800 году. Но изобретение не получило распространения, применения на практике. В электродах возникал сильный саморазряд, не позволяющий регенерировать, использовать создающийся ток.

Еще одна попытка применить батарейки на практике была осуществлена в сороковых годах 19 века. Ученые изучили свойства цинка и серебра в электрохимической системе. Оптимальные результаты дали ампульные элементы питания. В них была встроена ампула для хранения электролита, который заливался в устройство в момент применения.

Особенности конструкции серебряно-цинковых батареек

Гальванический элемент питания включает цинковый анод и катод из оксида серебра. В качестве электролита в конструкции используется щелочной раствор. Это могут быть гидроксиды калия (KOH) или натрия (NaOH).

В создании положительного электрода используется чашка, изготовленная из никелевой сетки. В нее запрессовывается оксид серебра. Конструкция устанавливается в корпус гальванического элемента питания, после чего запрессовывается.

Отрицательный электрод изготавливается посредством запрессовки массы опилок из цинка в двухслойной армированной крышке. Ее наружная часть никелируется, а внутренняя подвергается лужению. Эти детали крышки соединяются при помощи точечной сварки. В целях надежной герметизации прокладывается кольцо из полипропилена или полиэтилена. Это позволяет получить цельную, прочную деталь батарейки.

В конструкции гальванического элемента анод и катод разделены сепараторами двух типов — целлофанового и бумажного. Они пропитываются цинкатной щелочной электролитной жидкостью.

В процессе разряда батарейки происходит двухступенчатое восстановление двухвалентной окиси серебра. В первом цикле проходит реакция, в результате которой получается одновалентный оксид серебра:

2AgO + 2e- + H2O = Ag2O + 2OH-

Нормативный потенциал процесса восстановления одновалентного оксида серебра +0,344В. Первая стадия поляризуется, происходит разряд, восстановление двухвалентного оксида серебра. Показатель его стандартного потенциала составляет +0,57В. Благодаря ступенчатому восстановлению окиси и металлизированного серебра сохраняется стабильное разрядное напряжение. Плотность тока составляет 1мА/см2.

Специфика работы серебряно-цинковых батареек

Рассмотреть принцип работы серебряно-цинковых батареек, оценить их преимущества можно на примере популярного щелочного элемента питания ЭСЦГД-0,2. Эти источники тока устанавливаются в электронные наручные часы, оборудованные светодиодной индикацией цифр.

Этим изделиям требуется миниатюрный источник тока, способный не оказывать существенного влияния на вес и размер часов, обеспечить разряд необходимой мощности. С такой задачей может справиться только серебряно-цинковый тип электрохимической схемы.

Батарейка ЭСЦГД-0,2 обладает минимальными габаритами. Ее высота 5,4мм, диаметр 11,6мм. В элементе питания содержатся катоды, изготовленные из окисей одновалентного и двухвалентного серебра с показателями 0,16А-ч и 0,25 А-ч соответственно. При токе 1 мА напряжение разряда составляет 1,56В.

В обычном режиме работы часов разрядка элемента питания осуществляется в условиях плотности тока в диапазоне от 15 до 25 мкА. В период индикации цифр на табло часов батарейка разряжается в виде импульса. Плотность тока в данный момент составляет 50 мА 1 см2. Способность миниатюрного прибора разряжаться при таком высоком показателе плотности тока присуща только серебряно-цинковым элементам.

Правила эксплуатации кнопочных источников питания этого типа:

• использовать элементы рекомендуется при температуре от – 10°C до +55°C;
• хранить батарейки можно при температуре от — 40°C до +60°C;
• период хранения – до 4-х лет;
• срок эксплуатации источников тока – 2-4 года.

В мире есть несколько производителей серебряно-цинковых элементов питания. Основными брендами являются: Sony, RENATA, ENERGIZER, MAXELL, VARTA.

Виды серебряно-цинковых батареек

Выпускается несколько видов серебряно-цинковых элементов питания. Они различаются по размерам, мощности, емкости. Определить предназначение элемента можно по его маркировке. Изделия типа MD могут функционировать в любом режиме энергопотребления. Батарейки HD устанавливаются в устройствах с неравномерным, высоким уровнем потребления энергии. Модели LD предназначены для приборов, которые отличаются равномерным, низким энергопотреблением. Для точного определения маркировки создаются специальные таблицы.

Применение серебряно-цинковых батареек

Эти элементы не получили обширного применения из-за высокой цены на серебро. Однако они используются там, где необходимы компактные размеры и экологическая безопасность. Они обеспечивают питание:

• наручным часам;
• материнским платам ноутбуков и компьютеров;
• миниатюрным фонарикам;
• калькуляторам;
• брелкам;
• лазерным указкам;
• музыкальным открыткам и сувенирам, и др.

Саморазряд у элементов питания этого типа невысокий. Во время разрядов большими токами остается постоянное напряжение. Показатель отдачи тока у них близок к 100%, энергетическая отдача составляет примерно 85%. Благодаря этим показателям до появления литиевых источников серебряно-цинковые батарейки широко использовались в военной, авиационной, космической технике.

Преимущества и недостатки батареек

Преимуществ у серебряно-цинковых элементов питания много. Основные достоинства устройств следующие:

• высокая устойчивость к внешним воздействиям;
• максимальные показатели удельной энергии;
• стойкость к высоким разрядным токам;
• стабильные показатели напряжения при разряде;
• невысокие параметры саморазряда, не превышающие 15% общей емкости за 1 месяц;
• удобная эксплуатация, установка;
• производство батарей не причиняет вреда окружающей среде, является экологически безопасным.

К недостаткам устройств этого типа можно отнести стоимость. Цена на серебряно-цинковые элементы питания намного выше, чем на аналогичные батарейки других видов.

Более широкое распространение получили аккумуляторы данного типа.

Небольшой экскурс в историю серебряно-цинковых аккумуляторных батарей

Прошло почти сто лет после открытия Вольта, прежде чем появилась идея создания аккумулятора из цинковых и серебряных электродов. Ее высказывал Юнгнер, являющийся автором никеле-кадмиевых батарей. Но в ту пору это предложение не было реализовано.

Работой над созданием серебряно-цинкового аккумулятора занялся французский физик Андре. Первый образец появился лишь после 20 лет напряженного труда. Однако у этого новаторского прибора, представленного ученым в 1943 году, был существенный недостаток. Электрод из цинка, установленный в батарее, растворялся, не позволяя эффективно использовать аккумулятор. Через пять лет Андре удалось усовершенствовать свое изобретение. Он нашел способ создания батареи, в которой цинковые электроды не были растворимыми.

Отличные технические показатели аккумуляторов обеспечивают им перспективность, расширение области применения. Ученые всего мира и сегодня ведут работы по совершенствованию этих конструкций.

Особенности конструкции серебряно-цинковых аккумуляторных батарей

Рабочие элементы аккумулятора расположены в полупрозрачной пластиковой емкости. В роли анода выступает пластина, изготовленная из оксида серебра. Катодом батареи являются пластины, созданные из окиси цинка и цинкового порошка. Условия для аккумулирования зарядов создает электролитная среда. Это едкий калий, растворенный в воде в определенной концентрации.

Серебряный положительный электрод требуется защитить от активной щелочной среды. Для этого пластина анода помещается в конверт, созданный из прочного лозного материала, не пропускающего электролит.

Катоды заключены в упаковку из целлюлозных волокон. Ее структура обеспечивает проникновение раствора едкого калия. Под его воздействием сепаратор разбухает, не позволяя цинковой отрицательной пластине оплывать. Он надежно защищает катод от проникновения серебряных частиц.

В этих типах аккумуляторов нет необходимости устанавливать дополнительные решетки. Пластины плотно прилегают друг к другу, стоят непосредственно на дне корпуса. Они обладают высокой прочностью.

Специфика структуры, материалов аккумуляторной батареи:

• исключает риск появления коротких замыканий;
• обеспечивает оптимальную площадь взаимодействия раствора электролита с электродами, высокую эффективность;
• устойчивость к механическим воздействиям извне, вибрации.

В этих устройствах используется небольшой объем электролита, что дает возможность придавать прибору любое нужное положение. Исключить вытекание раствора едкого калия позволяет плотная пробка.

Свойства аккумуляторов

Серебряно-цинковые аккумуляторы могут не терять своих свойств даже при отсутствии электролита. Восстановление рабочего состояния не требует существенных хлопот. Необходимо:

• внимательно осмотреть элементы устройства, убедиться, что отсутствуют ржавчина и повреждения, не произошло короткое замыкание;
• влить в емкость электролит, для чего приготовить водный раствор едкого калия, имеющего плотность 1,4 г/см3;
• выполнить формировочные циклы заряда-разряда, сделать контрольный заряд, а затем рабочий.

Для ускорения процесса пропитки электролитов аккумулятор без крышек на заливочных отверстиях устанавливается в барокамеру. В процесс формирования включаются два полноценных цикла зарядки и разрядки. Полнота может контролироваться определением напряжения или временем, требуемым для полной зарядки. По нормативу напряжение должно быть около 2 В, разряжать батарею следует до показателя примерно 0,6-1,2 В.

В процессе эксплуатации источника тока необходимо проверять уровень электролита в емкости, так как для его работы анод и катод должны быть залиты. На корпусе аккумуляторной батареи имеются специальные отметки, благодаря которым несложно определить максимальный и минимальный уровень жидкости.

Благоприятной температурой для хранения этих источников тока является 6-10°C тепла. В условии отрицательных температур снижается напряжение в стадии разряда, емкость. Поэтому при необходимости использовать источник тока в морозы нужно обеспечить его обогрев.

Область использования серебряно-цинковых аккумуляторных батарей

Сфера применения аккумуляторов обусловлена их основными параметрами. Они незаменимы в устройствах, где требуется эффективный, компактный источник тока с небольшой массой. Главными потребителями этих типов АКБ являются следующие области деятельности:

• военная,
• авиационная,
• космическая,
• геофизическая,
• морская,
• научная.

Этими аккумуляторами оснащаются военные ракеты и морские торпеды, самолеты и вертолеты, морские суда дальнего плавания, космические устройства. Источники тока устанавливаются в геологическое оборудование, высокоточную вычислительную технику и т.д.

Обширную область применения аккумуляторных батарей обеспечивает большой модельный ряд устройств. Модели отличаются по размерам, техническим показателям.

Источник

СЕРЕБРЯНО-ЦИНКОВЫЙ АККУМУЛЯТОР (СЦА)

Третьим типом щелочных аккумуляторов, получившим распростра­нение за последние 15—20 лет, являются аккумуляторы, в которых электродами служат цинк и полуокись серебра.

Впоследствии был применен пористый (намазной) цинковый электрод, работающий в ограниченном объеме электролита.

Преимущества такого электрода заключаются в том, что обра­зующиеся при разряде окись и гидроокись цинка не в состоянии раствориться в малом объеме щелочи. В виде нерастворимых про­дуктов они отлагаются в порах электрода, не вызывая, однако, пас­сивации намазного электрода, поскольку последний обладает огромной истинной поверхностью. Применение пористого цинкового электрода, работающего в ограниченном объеме электролита, при­вело одновременно к заметному уменьшению скорости саморазряда цинка. Исключительно важную роль в создании серебряно-цнйково — го аккумулятора имел выбор материала сепараторов, который дол­жен был удовлетворять следующим требованиям:

Обладать высокой стойкостью в щелочи при обычных и повышен­ных температурах;

Быть устойчивым по отношению к такому сильному окислителю, каким является окись серебра;

Набухать в электролите, увеличивая в два-три раза свою тол­щину (набухание сепаратора, уплотняя сборку, препятствует оплы­ванию активной массы отрицательного электрода);

Препятствовать переносу коллоидных частиц серебра к проти­воположным электродам.

Лучше других удовлетворяет этим требованиям гидратцеллю — лозная пленка (целлофан).

Таким образом, ранее отмеченные трудности были устранены применением цинковых электродов, минимального количества элек-

Тролита и набухающих диафрагм, надежно разделяющих электрод­ные пространства. Все это вместе взятое открыло путь для создания современных серебряно-цинковых аккумуляторов.

Схема устройства серебряно-цинкового аккумулятора показана на рис. 44. Электроды аккумулятора изготовляют в виде тонких пористых пластин 8 и отделяют друг от друга пленочной сепара­цией 7. Пластины имеют проволочные токоотводы 3. Электродный пакет / помещается в литой пластмассовый бачок 2 с герметично

Приклеенной крышкой 4. На крышке находятся борны — полые бол­ты 5, к которым изнутри подведены токоотводы от электродов. В центре крышки расположен газовыделяющий клапан 6. Электро­литом служит раствор едкого кали плотностью 1,4 г/см3 с раство­ренной в нем до насыщения окисью цинка.

На одной из сторон аккумуляторного бачка нанесены две крас­ные черты, указывающие предельные границы уровня электролита в работающем аккумуляторе.

Основная химическая реакция, протекающая при заряде и раз­ряде серебряно-цинкового аккумулятора, выражается уравнением

2Ag+ZnO ZIIT Ag20 — f Zn

При заряде частично образуется и окись двухвалентного сереб­ра (AgO). Последнее обстоятельство обусловливает ступенчатое изменение кривой напряжения при заряде и разряде аккумулятора (рис. 45). Участки более высокого напряжения при заряде и раз­ряде аккумулятора соответствуют восстановлению или окислению двухвалентного серебра. Этот участок мало заметен при больших токах разряда (кривая 2).

Как показывает кривая /, при небольших токах разряда на про­тяжении примерно 80% времени работы источника тока напряже­ние очень устойчиво и соответствует восстановлению одновалент­ного серебра. В конце разряда напряжение резко падает. Э. д.с. полностью заряженного аккумулятора равна 1,82—1,86 В.

Характеристики некоторых типов серебряно-цинковых аккуму­ляторов приведены в табл. 27.

Характеристики серебряно-цинковых аккумуляторов

Масса с электро­литом, кг

Номинальная емкость при 10-часовом разряде, Ач

Ток 5-минутного разрада, А

Удельные характеристики серебряно-цинковых аккумуляторов в несколько раз превышают достигнутые у свинцовых и никель — кадмиевых аккумуляторов (табл. 28). Преимуществом данных ак­кумуляторов является постоянство напряжения при разряде их большими токами. Отдача по энергии достигает 85%, а по току близка к 100%. Саморазряд серебряно-цинковых аккумуляторов незначителен.

К недостаткам серебряно-цинковых аккумуляторов относят до­роговизну и дефицитность исходных материалов (серебра), малый срок службы, плохую работу при низких температурах.

Серебряно-цинковые аккумуляторы применяют в военной техни­ке, в киносъемочных и телевизионных камерах, радио — и звуковой аппаратуре и в тех особых случаях, когда незначительная масса и объем аккумулятора являются решающими.

Для приведения в рабочее состояние аккумуляторов и батарей, не залитых электролитом, необходимо произвести внешний осмотр аккумуляторов на отсутствие повреждений и коррозии металличе-

Удельные характеристики некоторых типов аккумуляторов

Удельная емкость, А ■ ч/кг

Удельная энергия, Вт — ч/кг

Удельная мощность, Вт/кг

5-минутный 1-часовой. 10-часовой

3,2—4,1 9—12,5 11—12,9

Кадмиево-никеле — вые безламельные

5-минутный 1-часовой. 10-часовой

5-минутный 1-часовой. 10-часовой

19—31 41-73 65—100

25-41 60—106 100—150

300—500 60—106 10—15

Ских частей, залить аккумуляторы электролитом (насыщенный окисью цинка раствор едкого кали плотностью 1,4 г/см3), провести формировочные зарядно-разрядные и контрольные циклы и рабо­чий заряд аккумуляторов.

При внешнем осмотре аккумуляторов проверяют целостность бачка и крышки, исправность токоотводов и газовыводящих кла­панов, уровень электролита; в сухих, не залитых электролитом ак­кумуляторах проверяют отсутствие короткого замыкания между электродами.

После заливки электролита вольтметром устанавливают нали­чие э. д.с. у каждого аккумулятора. Для ускорения заливки и про­питки электродов аккумуляторы с открытыми заливочными отвер­стиями помещают в барокамеру, давление в которой несколько раз на 5—7 мин снижается от 2 до 8 кПа (15—60 мм рт. ст.) и посте­пенно повышается до атмосферного. Залитые электролитом акку­муляторы подвергают формировке. Последняя заключается в про­ведении двух нормальных циклов заряда — разряда. Полноту заряда контролируют либо по времени (емкости), либо по напряже­нию аккумулятора. Напряжение заряженного аккумулятора долж­но находиться в пределах от 2 до 2,1 В. Через час после окончания заряда проверяют э. д.с. аккумулятора, которая должна быть в пре­делах 1,82—1,88 В. После каждого заряда производят разряд ак­кумулятора определенным током до напряжения 0,6—1,25 В. Зали­тые электролитом аккумуляторы должны храниться в разряженном виде при 5—10° С, так как при этих температурах лучше сохра­няется целлофан.

Температура при заряде не должна превышать 60° С. При раз­ряде и низких температурах емкость аккумулятора резко умень­шается, так при —20° С она падает до 50%.

Снижается также среднее разрядное напряжение. Поэтому час­то батареи, работающие при отрицательных температурах, под­вергают обогреву.

ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Простая и практичная аккумуляторная техника

Основная классификация аккумуляторного инструмента в Койот– на бытовой и профессиональный. Их основное отличие заключается в выносливости и времени непрерывной работы. Бытовые инструменты могут работать не больше 3-4 часов в день, …

Принцип работы свинцово-кислотных батарей

Свинцово-кислотные батареи используются в промышленности более 100 лет. И за это время их принцип работы не потерпел сильных изменений. Однако к современным устройствам ставят более высокие требования, чем к их предшественникам.

Преимущества и особенности использования ИБП

Вам нужен бесперебойный блок питания, если система электроснабжения отличается неустойчивостью и непредсказуемостью. Например, на центральных магистралях повреждаются коммуникации, что влечет за собой веерное отключение. В этом случае лучше купить ИБП …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

Источник