1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (811208), страница 20
Текст из файла (страница 20)
К плоским МЦ элементам относятся так называемые галетные, тонкие я чашечные элементы, которые используют исключительно в батареях. Первые и вторые из них — соленые, 1 последние — щелочные 1 элементы. Устройство галерного Х МЦ элемента показано Ф иа рис. 4.3. Положитель. Х ный электрод 1 представляет собой плоский брикет, спрессованный из агломератной массы обычного состава. Он имеет прямоугольную форму с круглым выступом в центре для контакта с отрицательным электродом соседнего элемента. Бумажная диафрагма л, в которую обернуг электрод, предотвращает выкрашивание активной 1~ ией пр"мыкает рес. 4д. устроясгво галстиопастовая диафрагма 3 в го дц элементе: ВвдЕ таНКай КабЕЛЬНОЙ б — палажятелъаый всебсрон б- бУМЗГИ, ПОКРЫтай С ОД- еэрасма.
б — осрецатсеееиб най стороны загущенным мсссроа~ б — влеатроероаюбаебез электролитом, по составу и концентрации несколько отличающимся от электролята цилиндрических вле. ментов. В частности, он содержит 3 г/л днхромата калия — ингибитор коррозии цннка. Диафрагма наклеена ластовым слоем на цинковый электрод 4, имеющий вид гладкой тонкой пластины. На другую сторону электрода нанесен электроправодящий слой б„непроницаемый для электролита и состоящий из смеси бутилкаучука, !О1 ння составных частей элемента не требуется.
Элемент толщиной 1,3 мм обернут в изоляционную пленку, заваренную по периметру, в которой имеются два отверстия для выводов. Из элементов легко собрать батарею необходимого размера. Тонкие элементы биполярной конструкции разработаны на базе гибкого биполирного электрода. Основой такого электрода служит алюминиевая нлн стальная фольга, покрытая с двух сторон электропроиодящим клейким материалом. В качестве основы используют также полиан.
нилхлорндную нлн полнакрнлоинтрнловую пленку с электропроводящим наполннтелем. Йа одну сторону основы нанесен тонкий слой агломератной массы, на другую приклеен цинковый анод. Многоэлементную батарею собирают, чередуя бнполярные электроды с бумажными сепараторамн, пропнтаинымн клейким соленым электролитом, Выступающие участки основы и сепаратора склеивают, соединяя с наружным чехлом из полимерного материала. Наличие в электролите оргаицческого свизукнцего заметно повышает внутреннее омнческое сопротивление !18 Рис.
4.4. рстроастио еимееиого мергеицеео. ии икоиого клементе: 1 — мннэжктвльнми элвктрэво 2 — каркал; и — атрн. КвтэЛЬВМЕ элэвтрак; 4 — вернув: Л вЂ” настлала кв. нирвана; к — такэктэакм элемента. Чем выше содержание связующего, тем больше срок службы элемента и тем на меньший ток разряда он рассчитан. Элементы чашечкой комструкг4ии (рнс. 4.4) комплектуют щелочную батарею «Рубин». Элемент состоит яз одного положительного и двух отрицательных электродов.
соединенных параллельно. Положительный электрод 1, спрессованный из агломератной массы на основе диоксида марганца марки ЭДМ-2, имеет проволочный токопроводящий каркас 2 с выводом. Агломератный брикет зажат между двумя отрицательными электродами 3. Каждый из электродов представляет собой пастнрованный цинковый анод, запрессованный в чашеобразиый корпус из поливиинлхлорндиой пленки 4, поэтому такие элементы называют чашечными. Между разноименными электродами расположена пастовая диафрагма 5 в виде слоя загущенного щелочного электролита без какого-либо носителя. Токоотводы цинковых анодов 6 соединены между собой н с положительным д электродом соседнего элемента.
Рис. 4.5. Расположение»ленси- Батарея «Рубин» тоа а батареих 3336 «Планета» состоит из трех распори) н «Рубин» 1б) ложенных один над другим чашечиых элементов. Необычная овально-вытянутая форма элемента объясняется тем, что батарея является аналогом солевой батареи 3336 «Планета» и поэтому должна иметь такие же габаритные раамеры и конфигурацию. Различие компановки элементов в батареях «Планета» н «Рубин» показано иа рис. 4.5. Чашечиые элементы характеризуются компактностью и увеличенной поверхностью электродов, однако оин в известной мере уязвимы для таких нежелательных явлений, как карбоннзация электролита н высыхание пастовой диафрагмы.
Электрические н вксплуатацноииые характеристики ИЦ элементов. Эти характеристики существенно зависят от внутренних факторов, таких, как состав электролита и активных масс, конструктивные особенности электродов, тнп сепаратора. Так, увеличение доли диоксида марганца марки ЭДМ-2 в агломератной массе увеличивает емкость н разрядное напряжение, а также снижает само- разряд; повышение концентрации хлорида цинка в соле- 104 вом электролите позволяет расширить диапазон тока разряда и увеличить емкость при пониженной температуре, но сокращает срок хранения; щелочные элементы обладают более высокими электрическими характеристиками, чем солевые элементы при разряде тем же током главным образом благодаря применению пастового циннового анода.
На характеристики элементов большое влияние оказывают и внешние факторы — режим разряда, окружающая температура, условия хранения до начала разряда. В зависимости от назначения МЦ элементы при эксплуатации разряжаютси непрерывно (в электрочасах), периодически при определенном чередовании разряда и пауз (навигационные приборы, работающие в ночное время), перяодически при совершенно произвольном соотношении продолжительности разряда и пауз (в радиоприемниках, микрокалькуляторах, фонарях и др.). Характер изменения напряжения и суммарная емкость при этом будут сильно различаться. На рис. 4.6 представлены разрядные кривые соленого МЦ элемента 343 при непрерывном (кривая 1) и прерывистом (кривая 2) разрядах, а также щелочного МЦ Рнс.
4,6. Сранннтельнме разрнднме карактернстнкн соленого н щелочного МЦ элемента нрн токе разрнда 40 мд, 341'С4 ! — элемент 343. рээрэд ненрермвнма4 3— ээемемт 343, рээрнд эрермвнстмн нэ 4 ч в сутен; 3 — энэмент Л343, раэрнд ненрермвнма элемента А343 тех же размеров при непрерывном разряде таким же током. Рисунок демонстрирует характерные для МЦ элементов нестабильные по напряжению (падающие) разрядные кривые. Непрерывное снижение напряжения связано прежде всего с электрохимическим 105 поведением положительного электрода (см. рнс.
4Л). Определенное вдняике оказывает рост полярнзацнн отрицательного электрода, который проявляется особенно заметно на гладком цинке н резко усиливается по мере роста разрядного тока нлн сниження температуры. В период бестоковой паузы (см. рнс. 4.1 н 4.6) пронсходнт днффузяониое выравнивание состава активного вещества катода. В результате катодный потенцяал увеличивается, напряженне на элементе повышается, суммарная раарядная емкость возрастает. Начальное напряжение соленого элемента (рнс. 4.б) выше нз-за более вязкого рН электролита, однако разрядное напряженне щелочного элемента стабнльнеа, а г,б 7 О б ЮЮ И боке д Рке. 4.7.
Разрядные кйректеркетнкк МЦ ялемектое при рйнкык токйк рйнрядн, 20еС: о соленой елемене 919: 1-!О мА, 2 — ЙО мА, 9— БО мА, Š— 7О мА1 б щелочной онемеет А91О: l 29 мА, 9 — 90 мй, 9— 1ОО МА. Π— ИО мА емкость больше. Этому способствует ряд причин: вопервых, применяемая в щелочных элементах агломератная масса на основе исключительно у Мп09 обладает более высокой электрохнмнческой актявностью н электрцческой проводимостью; во-вторых, в агломератную 106 массу щелочного элемента из-за особенностей его конструкции заложено больше активного вещества; в-третьих, пористый цинковый анод работает в условиях низкой истинной плотности тока при малой поляризации н обладает более высоким коэффициентом использования, чем гладкий цинк.
Изменение тока разряда ощутимо сказывается на электрических характеристиках МЦ элементов. Номинальным можно условно считать 100-часовой режим разряда до конечного напряжения 0,9 В. Впрочем, нормативно-техническая документация обычно регламентирует не разрядный ток, а сопротивление внешней цепи, поскольку такой режим многочасовых контрольных испыта. инй легче реализовать на практике, Если элемент многоцелевой, то указывается несколько режимов разряда. г!апример, для элемента А316 ГОСТ 24721 — 81 устанавливает семь вариантов разряда при сопротивлениях внешней цепи от 5 до 300 Ом. Характер влияния разрядного тока на ход кривых напряжение — время МЦ элементов показан на рис.
4.7. Из рисунка видно, что диапазон приемлемой токовой нагрув. кн, при которой сохраняется относительная стабильность напряжения, как и продолжительность разряда, для соленых н щелочных элементов значительно различается. Для этого достаточно сравнить кривые разряда одинаковым током. Так, если солевой элемент 316 разряжается .током 50 мА за время немногим более 5 ч при среднем разрядном напряжении 1,15 В, то для щелочного элемента АЗ!6 при разряде таким же током этн величины составляют 20 ч н 1,25 В. Шелочной элемент способен разряжаться током 300 н даже 600 мА, для солевого элемента ток 100 мА близок к предельно допустимому. В зависимости от режимов разряда МЦ элементы могут быть использованы в очень широком температурном интервале от — 40 до + 50'С.
При повышении температуры электрические характеристики несколько улучшаются ла счет снижения поляризации и уменьшения омнческих потерь напряжения, ио возрастает саморазряд. при температуре ниже 0'С заметно падает и напряжение, и емкость. Прн — 20'С продолжительность разряда солевых элементов составляет около 20%, а при — 40'С вЂ” лишь 5% от величины, отнесенной к 20'С (прн разряде элемента 316 на внешнее сопротивление 200 Ом и элементов 343 ж 373 — на 20 Ом).
Щелочные элементы в таких же условиях имеют значительно лучшие параметры. 107 Удельные характеристыкв МЦ элементов в завнсимоств от режима разряда и температуры колеблются в широких внтервалах. При благопрыятном 100-часовом режиме разряда и комнатной температуре удельная энергия свежензготовленных солевых цилиндрвческих элеме«- тов различных размеров ие превышает 50 Вт ч/кг н 110 Вт ч/дм'.
Удельные характервстики щелочных элементов за счет более высоких удельной емкости н среднего напряжения примерно вдвое выше, чем соленых элементов того же размера; по мере увеличения разрядного тока это преимущество увеличывается в 5 — 6 раз и более. Гарантийный срок храиеыия МЦ элементов составляет в среднем один год. В течеыие этого времени снижается не только емкость, но н разрядное ианряжение элемента. При недостаточной герметизации происходит усиленный саморазряд ыз-за взаимодействия цынка с кислородом воздуха, а также высыхание сепаратора в резкое возрастание внутреннего электрыческого сопротивления.
Наилучшие условия для хранения элементов — температура -0'С и умеренная влажность. За период хранения допускается потеря 30$ емкости солевых элементов н 10е5 щелочных элементов. Технология производства маргаицево-цииковык элементов и батарей. В общем виде технология производства состоит нз стадии приготовления активных масс и электролита, изготовления основных (электрод, корпус) н вспомогательных (прокладки, шайбы ы др.) деталей, которые поступают на сборку источников тока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
