Где стоят аккумуляторы сц 250

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-цинковые аккумуляторы: особенности, плюсы и минусы

Статья про аккумуляторы из серебра и цинка: их особенности, достоинства и недостатки, состав, области применения. В конце статьи — видео про разбор серебряно-цинковых аккумуляторов. Статья про аккумуляторы из серебра и цинка: их особенности, достоинства и недостатки, состав, области применения. В конце статьи — видео про разбор серебряно-цинковых аккумуляторов.

С течением времени узлы и детали автомобилей изнашиваются и требуют замены. Если кузовные и некоторые другие элементы можно отремонтировать, то изношенный аккумулятор отреставрировать не получится — потребуется его заменить на новый.

Можно пойти по легкому пути и приобрести точно такую же АКБ, которая стояла ранее. Однако можно подойти с другой стороны и ознакомиться с батареей на основе оксидов серебра и цинка.

Из чего состоит серебряно-цинковая АКБ

Батарея на основе оксидов цинка представляет собой стандартную цельную конструкцию, погруженную в пластик, как и любой другой аккумулятор. Однако стоит открыть заглушки, и сразу же будут заметны отличия. В качестве отрицательного компонента в батарее выступают пластины из цинка либо из смеси этого металла. За плюсовой компонент батареи отвечают серебряные пластины либо из смеси серебра.

Материалы конвертов подбираются в зависимости от свойств серебра и цинка. Как только электролит заливается, конвертики с отрицательно заряженными пластинами набухают, что препятствует образованию наплывов на массе отрицательных электродов. Также данный материал противодействует перемещению серебряных частниц с противоположно заряженных электродов.

Благодаря перечисленным свойствам риск возникновения короткого замыкания уменьшается в несколько раз, что, однако, не мешает плотному соприкосновению заряженных пластин с щелочным электролитом.

При сборке АКБ пластины надежно соприкасаются между собой, что позволяет крепить их к нижней части корпуса батареи. Дополнительные решетки при сборке пластин не нужны из-за прочности цинковых и серебряных электродов и высокой электропроводимости данных металлов.

Также цинково-серебряные аккумуляторы имеют большую устойчивость к колебаниям и ударным нагрузкам.

Не пропускающая влагу пробка требует открытия только во время заряда. К тому же корпус располагает отметками, характеризующими наивысший и наименьший уровни щелочного электролита.

Во время работы АКБ происходит химическая реакция высвобождения оксидов серебра с образованием оксидов цинка. Реакция полностью обратимая, и в этом случае уже оксиды цинка распадаются, приводя к образованию окисей серебра.

Работа серебряно-цинковых АКБ

Батареи на основе оксидов серебра и цинка имеют незначительное электрическое сопротивление, что позволяет получать большую удельную энергоемкость. Во время заряда АКБ происходит образование оксидов серебра. Процесс заряда или разряда протекает плавно без каких-либо резких изменений.

Еще к одной особенности АКБ на оксидах цинка и серебра можно отнести возможность ее хранения в течение длительного времени без щелочного электролита. Для того, чтобы начать эксплуатировать батарею, потребуется выполнить следующие действия:

тщательно осмотреть АКБ на наличие вмятин, царапин, а также ржавчины;

залить в батареи электролит калия;

провести несколько циклов полного разряда и заряда, после чего максимально зарядить батарею перед запуском в эксплуатацию.

Когда будете осматривать батарею, не забудьте проверить, имеется ли короткое замыкание на металлических элементах устройства. После того, как батарея будет тщательно осмотрена, а калиевый электролит залит, потребуется произвести проверку ЭДС. Для этого необходимо полностью пропитать щелочью все элементы АКБ.

Процесс пропитки ускоряется, если поместить батарею в барокамеру, предварительно избавив заливочные отверстия от пробок.

Батарея пропитывается методом экстремального понижения давления до уровня в несколько килопаскалей (атмосферное давление составляет около 100 килопаскалей) с последующим его возвратом к атмосферному значению. Подобную процедуру можно провести несколько раз, чтобы аккумулятор лучше пропитался щелочью. После пропитки желательно произвести несколько циклов полного разряда с последующим зарядом до максимума.

Хранить залитый щелочью АКБ рекомендуется при температуре не ниже 5 градусов Цельсия. При этом низкие значения температур приведут к уменьшению емкости АКБ. Падение температура до -20 градусов приведет к половинному снижению емкости. Поэтому перед запуском в эксплуатацию батарей, которые содержались в холодных условиях, их необходимо разогреть.

Где применяют АКБ на основе оксидов цинка и серебра

Поскольку батареи отличаются сравнительно низкой массой и объемом, это позволяет применять их в специфических сферах деятельности:

оборудование геологов и геофизиков.

В качестве примера можно привести лунный автомобиль для перевозки американских астронавтов по поверхности Луны в программе «Аполлон», где был использован серебряно-цинковый аккумулятор.

Достоинства и недостатки серебряно-цинковых аккумуляторов

В качестве преимуществ можно выделить следующие особенности:

прочность к механическим повреждениям;

мелкие габариты и небольшая масса;

емкость превышает параметры иных батарей;

возможность поддержания высоких токов разряда;

небольшие потери емкости при простое;

экологическое производство батарей.

Имеются также и недостатки:

непродолжительный срок службы, если сравнивать с другими батареями. Возможность поддержания всего 100 полных циклов заряда-разряда;

долгий процесс заряда (почти сутки);

устройство не слишком расположено к перезарядке.

Чтобы увеличить долговечность батареи, не только серебряно-цинковой, но и любой другой, рекомендуется содержать ее в чистоте. При образовании даже незначительных загрязнений избавляйтесь от них как можно скорее — это позволит снизить процент саморазряда аккумулятора и увеличить его срок службы.

Видео про разбор аккумуляторов из серебра и цинка:

Источник