Аккумуляторы ссср с серебром

Серебряно-цинковые аккумуляторы и их пластины из серебра

Аккумуляторные батареи используются в качестве источников энергии самых различных механизмов. Чаще всего АКБ устанавливается на автомобилях. Разработки серебряно-цинковых аккумуляторов велись на протяжении длительного периода. Основная цель подобных исследований заключается в преодолении недостатков более распространенных кислотных и щелочных АКБ.

Недостатки кислотных и щелочных АКБ

Современные серебряно-цинковые аккумуляторы лишены распространенных недостатков кислотных и щелочных источников питания. Особенности производства определяют следующие моменты:

1. Низкая удельная емкость. Именно поэтому аккумуляторы не могут выдерживать длительную эксплуатацию без заряда.
2. Малый КПД также определяет низкую эффективность применения кислотных и щелочных аккумуляторов.
3. Высокий показатель саморазряда определяет то, что источник энергии может терять заряд при его длительном хранении.
4. Нельзя использовать в условиях пониженного атмосферного давления.

Серебряные аккумуляторы лишены многих недостатков кислотных и щелочных вариантов исполнения. Однако применяемые технологии существенно повышают стоимость изделия.

Особенности конструкций

Аккумуляторы с серебряными пластинами собираются в корпусе из пластика. За счет этого уменьшается вес получаемой конструкции и обеспечивается защита от воздействия со стороны окружающей среды. Среди конструктивных особенностей можно отметить следующие моменты:

1. Отрицательный электрод изготавливается при смешивании цинка и окиси цинка. Подобные пластины находятся в конвертах их целлюлозного вещества, структура становится более проницаемой для щелочного электролита.
2. Положительные электроды изготавливаются из окиси серебра. За счет этого уменьшается количество серебра в аккумуляторах, и получается снизить их стоимость. Пластины из серебра находятся в конвертах из лозной пленки. Применение специальных изоляционных материалов позволило повысить защиту положительного электрода от воздействия электролита.
3. Производители рассматриваемых аккумуляторов уделяют больше всего внимания выбору материалов для изготовления сепараторов. Это связано с тем, что при заливке электролита сепаратор может набухать, и это препятствует оплыванию активной массы электродов.
4. При производстве обеспечивается большая площадь соприкосновения пластин с электродом.

При создании АКБ из серебра никаких решеток не используется. Это связано с тем, что применяемые материалы при изготовлении электродов характеризуются высокой прочностью. Создаваемая конструкция устойчива к ударной и вибрационной нагрузке.

В качестве активного связующего вещества применяется раствор едкого калия. Рекомендуемая плотность составляет 1,4 гр/см3. Для работы устройства не требуется большое количество вещества, за счет чего можно проводить установку аккумулятора в вертикальной и горизонтальной плоскости. При изготовлении пробки используют герметичные вещества, она может быть открыта в процессе зарядки. Корпус изготавливается при применении прозрачного пластика, на который наносится шкала для определения максимального и минимального уровня активного вещества.

Большинство аккумуляторов с серебряными пластинами обладают следующими характеристиками:

1. ЭДС составляет 1,85 В.
2. Напряжение на клеммах 15,5 В.
3. Теоретическая удельная энергоемкость составляет 420 Вт-ч/кг.
4. Практическая удельная энергоемкость не менее 145 Вт-ч/кг.
5. Температура, при которой электролит сохраняет свои свойства, от -40 до +50 градусов Цельсия.

Некоторая информация указывается на этикетке, которая наклеивается на корпус. Другие данные можно встретить в описании каждой модели, размещенной производителем в интернете.

Эксплуатация серебряно-цинковых батарей

Подобные батареи имеют очень маленькое внутреннее сопротивление и высокую удельную энергоемкость. Конструктивные особенности обеспечивают высокий ток отдачи, на 1 А-ч емкости приходится ток 50 Ампер. В каких аккумуляторах есть серебро, определить можно по названию, которое отображается на крышке изделия.

При рассмотрении особенностей эксплуатации можно отметить следующие моменты:

1. На момент зарядки при использовании специального прибора образуется окись серебра. Именно поэтому кривая напряжения при зарядке идет ступенчато.
2. Если уделить внимание графику зарядки, то видны участки с более высокими значениями напряжения. Эти участки указывают на активное восстановление пластин.
3. При больших токах ступенчатый процесс разрядки практически незаметен. Именно поэтому заряд падает постепенно.
4. Небольшой ток разрядки приводит к тому, что напряжение находится на стабильном уровне. Этот этап также характеризует восстановительный процесс.
5. К концу разряда показатель напряжения начинает снижаться резко. Большинство аккумуляторных батарей, за исключением рассматриваемого, после потери половины емкости начинают быстро терять заряд.
6. Энергоотдача составляет около 85%, отдача пот току приближается к 100%. За счет этого батарея способна выдавать высокий пусковой ток.
7. Хранить АКБ можно на протяжении длительного периода. Это связано с тем, что показатель саморазряда очень низкий. Периодическая зарядка для восстановления емкости не требуется.

Как показывает практика, серебряно-цинковые аккумуляторы хранятся без электролита на протяжении длительного периода. Даже при полной емкости используется небольшое количество жидкости. Чтобы привести в рабочее состояние основные элементы, нужно:

1. Для начала проводится предварительный визуальный осмотр для выявления механических повреждений или коррозии основных элементов. В подобном случае эксплуатировать источник питания не рекомендуется.
2. Следующий шаг заключается в заливании электролита. Для рассматриваемых АКБ применяется раствор, представленный сочетанием едкого калия в воде. Рекомендуемая плотность составляет 1,4 гр/см3. Полученный раствор насыщается окисью цинка.
3. После добавления электролита проводятся формировочные циклы заряда и разряда. Подобный процесс необходим для восстановления свойств электродов.

На момент визуального осмотра проверяется состояние крышки и бачков, токоотводов, клапанов для отвода газа. Эти элементы должны быть в хорошем техническом состоянии. Кроме этого, постоянно нужно проверять уровень электролита. При низком уровне электролита проверяется отсутствие короткого замыкания.

Следующий шаг заключается в проверке уровня ЭДС. Для того чтобы источник питания работал правильно, пластины должны хорошо пропитаться электролитом. Этот процесс нужно проводить в специальной барокамере, предварительно сняв крышку с заливочных отверстий и снизив давление до величины 2−8 кПа. После этого давление постепенно увеличивается до атмосферного. Обеспечить лучшую пропитку можно при повторном проведении этой процедуры.

Для формирования химической реакции между двумя электродами выполняется два полноценных цикла заряд-разряда. На момент зарядки нужно контролировать напряжение и плотность. Храниться АКБ должен при температуре от 5 до 10 градусов Цельсия. В подобных условиях сохраняется целостность сепаратора.

Сфера применения

Область применения серебряно-цинковых АКБ весьма обширна. В основном они устанавливаются там, где требуется источник питания с небольшой массой и объемом:

1. Космическая отрасль.
2. Военная техника.
3. Геологическое геофизическое оборудование.
4. Авиационная техника.

Производители АКБ смогли уменьшить размеры корпуса, сделать источники питания более компактными. Сфера применения определяется следующими качествами:

1. Аккумулятор может выдерживать воздействие температуры от -10 до +55 градусов Цельсия. Именно поэтому он не устанавливается на автомобиле, который эксплуатируется в суровых условиях.
2. Температура хранения от -40 до +60 градусов Цельсия.
3. Хранить АКБ можно в течение 4 лет.
4. Период эксплуатации может варьировать в пределе от 2 до 4 года в зависимости от правильности обслуживания и области применения.

Интересным фактом назовем то, что для оборудования, применяемого в лунной программе «Аполлон», производили именно подобные АКБ.

Емкость составила 120 А-ч, напряжение выдерживается на уровне 36 Вольт. Расчетная дальность пробега была около 90 километра, но на практике показатель составит всего 30 километров.

Плюсы и минусы использования

Серебряно-цинковые аккумуляторы отличаются от других источников питания. К их неоспоримым преимуществам можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Небольшие размеры и масса. С каждым годом размеры аккумуляторной батареи уменьшаются без потери емкости. За счет небольшой массы и размеров упрощается транспортировка батареи.
2. Механическая прочность. При изготовлении наружного корпуса применяется пластик, но начинка характеризуется прочностью.
3. Удельная емкость выше, чем у кислотных и щелочных аккумуляторов.
4. Чистое производство. Для работы подобного источника питания требуется небольшое количество электролита, в состав которого не входят загрязняющие химические вещества.
5. Конструкция способна выдерживать высокие разрядные токи. Поэтому при генерировании высокого пускового тока емкость падает не существенно.
6. Низкий показатель саморазряда. Проведенные тесты указывают на то, что в месяц теряется 15% емкости.
7. Стабильные разрядные характеристики. В сравнении с другими АКБ, рассматриваемый теряет емкость постепенно без резких скачков.
8. Устойчивость к глубокому разряду и периодическому прерыванию процесса заряда.

Недостатки подобных АКБ определяют то, что их крайне редко устанавливают на автомобилях. К ним можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Высокая цена. Особенности применяемой технологии и высокая концентрация серебра в составе определяют увеличение себестоимости аккумулятора.
2. Небольшой срок службы. Как показывает практика, прослужить подобный источник питания может на протяжении 100 циклов зарядки и разрядки.
3. Требуется много времени для полного заряда. При применении специальных приборов на восполнение заряда требуется 20 часов.
4. Сильное газовыделение. Этот недостаток определяет то, что нужно постоянно следить за состоянием специальных патрубков.
5. Конструкция плохо переносит перезаряд. Именно поэтому следует использовать ЗУ, которые способны в автоматическом режиме контролировать основные параметры подаваемого тока.

В последнее время ведется довольно много исследований, связанных с изготовление подобных источников тока. Сегодня они еще крайне редко устанавливаются в качестве источника энергии на транспортных средствах.

Источник

Конструкция и особенности серебряно-цинковых аккумуляторов

Разработки серебряно─цинковых аккумуляторов велись достаточно давно и были нацелены на преодоление недостатков кислотных и щелочных аккумуляторов. У последних низкая удельная ёмкость: 8 (кислотные) и 2 (щелочные) А-ч на килограмм. Кроме того, они имеют малый КПД, достаточно высокий саморазряд. Стоит отметить и невозможность их применения в условиях пониженного атмосферного давления. В серебряно─цинковых аккумуляторах удалось преодолеть эти недостатки. В этом материале мы постараемся разобраться в конструкции, принципе работы и эксплуатации серебряно─цинковых батарей.

Конструкция серебряно─цинковых аккумуляторов

Серебряно─цинковые аккумуляторы собираются в корпусе из пластика. В качестве отрицательного электрода используются пластины из смеси порошка цинка (Zn) и окиси цинка (ZnO). Положительными электродами являются пластины из оксида серебра (AgO). На изображении ниже можно посмотреть конструкцию серебряно─цинкового электрода.

Конструкция серебряно─цинковых аккумуляторов

Материал сепараторов тщательно выбирался для серебряно-цинковых аккумуляторов и имеет важное значение. При заливке электролита материал сепаратора отрицательного электрода набухает и препятствует оплыванию активной массы электрода. Кроме того, он мешает переносу коллоидных частиц серебра на пластины, противоположной полярности.

В результате такого подбора сепараторов пластины разной полярности имеют надёжную защиту от короткого замыкания. При этом имеется необходимая площадь соприкосновения пластин c электролитом. Когда формируется сборка пластин, то их плотно прижимают друг к другу и устанавливают прямо на дно корпуса. Никаких решёток для пластин в серебряно-цинковых аккумуляторах не применяется, поскольку материал электродов достаточно прочный и имеет высокую проводимость. Этот тип аккумуляторных батарей устойчив к ударному воздействию и вибрациям.

В серебряно-цинковых аккумуляторах протекает следующая обратимая реакция:

AgO + Zn ⇒ Ag + ZnO

Слева направо реакция идёт при разряде, справа налево протекает при заряде.

В таблице ниже приведены основные характеристики серебряно-цинковых аккумуляторных элементов.

ЭДС, В	1,85
Рабочее напряжение, В	1,55
Теоретическая удельная энергоёмкость, Вт-ч/кг	425
Практическая удельная энергоёмкость, Вт-ч/кг	150
Рабочая температура, С	от -40 до +50
Удельная энергоплотность, Вт-ч/куб. дм.	650

Особенности эксплуатации серебряно-цинковых батарей

Этот тип аккумуляторных батарей имеет очень маленькое внутреннее сопротивление, а также большую величину удельной энергоёмкости. Основной отличительной особенностью серебряно-цинковых аккумуляторов можно назвать возможность высокой отдачи тока. На 1 А-ч ёмкости аккумулятора ток может достигать 50 ампер.

В процессе зарядки батареи образуется и окись серебра (AgO). Благодаря этому кривая напряжения при заряде и разряде идёт ступенчато. Отчётливо видны участки с более высокими значениями напряжения, которые соответствуют восстановлению (при разряде) или окислению (при заряде) серебра. При больших токах разряда ступенчатый характер изменения напряжения становится менее заметным.

Ниже можно посмотреть сравнение некоторых характеристик серебряно-цинковых, никель-кадмиевых, свинцово-кислотных стартерных аккумуляторов для автомобиля.

Тип аккумулятора	Режим разряда	Удельная ёмкость, Ач/кг	Удельная энергия, Вт-ч/кг	Удельная мощность, Вт/кг
Свинцово-кислотные	5 минут 1 час 10 часов	3,2-4,1 9-12,5 11-12,9	5,4-7 18-25 22-25	54-90 18-25 2,1-2,6
Никель-кадмиевые безламельные	5 минут 1 час 10 часов	21 23 23	16,4 27,3 29	197 27,3 2,9
Серебряно-цинковые	5 минут 1 час 10 часов	19-31 41-73 65-100	25-41 60-106 100-150	300-500 60-106 10-15
Тип аккумулятора	Режим разряда	Удельная ёмкость, Ач/кг	Удельная энергия, Вт-ч/кг	Удельная мощность, Вт/кг

Серебряно-цинковые аккумуляторы хранятся без электролита долгое время. Чтобы привести в рабочее состояние элементы этого типа, нужно:

• предварительно провести их визуальный осмотр для выявления механических повреждений и коррозии элементов;
• далее аккумуляторы нужно залить электролитом. Для этого используется раствор едкого калия в воде с плотностью 1,4 гр./см 3 , который насыщен окисью цинка;
• провести формировочные циклы заряд-разряд, а затем контрольный и рабочий заряд батареи.

После визуального осмотра и заливки электролита у всех элементов проверяется ЭДС. Для нормальной работы аккумулятора электроды должны пропитаться электролитом. Чтобы ускорить этот процесс серебряно-цинковые аккумуляторы помещаются в барокамеру. Предварительно у них снимаются крышки с заливочных отверстий.

Размер серебряно-цинковых аккумуляторов

Когда аккумуляторы залиты, то проводится их формировка. Эта процедура заключается в проведении двух полноценных циклов заряд-разряд. При этом нужно контролировать полноту заряда по времени или по напряжению элемента.

Напряжение серебряно-цинкового аккумулятора должно быть в интервале 2─2,1 вольта. Примерно через час после проведения зарядки величина ЭДС должна составлять 1,82—1,88 вольта. После заряда проводится разряд определенным током. Аккумулятор разряжается до напряжения примерно 0,6—1,25 вольта.

После того, как серебряно─цинковый аккумулятор залит электролитом, храниться он должен при температуре 5—10 С. В таком режиме лучше сохраняется целлофан сепаратора.

В таблице ниже представлены характеристики объёма моделей серебряно-цинковых аккумуляторов, выпускаемых российскими производителями.

Маркировка аккумулятора	Вес АКБ с залитым электролитом, кг	Номинальная ёмкость (разряд 10 часов), Ач	Ток пяти минутного разряда, А
СЦ-0,5	0,024	0,85	2
СЦ-1,5	0,035	1,8	3,5
СЦ-3	0,095	4,5	35
СЦ-5	0,16	7,5	60
СЦ-12	0,195	14	80
СЦ-15	0,245	16,5	95
СЦ-18	0,3	20	120
СЦ-25	0,47	27	150
СЦ-40	0,72	45	180
СЦ-45	0,76	50	200
СЦ-50	0,84	55	250
СЦ-70	1,35	80	400
СЦ-100	1,6	100	600
СЦ-120	1,9	130	650
Маркировка аккумулятора	Вес АКБ с залитым электролитом, кг	Номинальная ёмкость (разряд 10 часов), Ач	Ток пяти минутного разряда, А

Сфера применения серебряно-цинковых АКБ

Области применения серебряно-цинковых аккумуляторов обусловлены их характеристиками. В основном они применяются там, где требуются АКБ небольшого объема и массы. Ниже приведены основные области применения:

• Военная техника;
• Геофизическое и геологическое оборудование;
• Космическая отрасль;
• Авиационная техника.

Источник