1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (811208), страница 28
Текст из файла (страница 28)
5.1. Характерным является постепенное повышение напряжения иа стадии активации батареи с хлоридным катодом (кривые 3 и 4) и, наоборот, снижение напряжения в начале разряда батаРеи с оксидным катодом (кривые 1 и 2). Причины этих особенностей были обсуждены ранее. На рисунке демонстрируется также влияние температуры и солености электролита на напряжение и емкость. Теоретически суховаряженные элементы водоахтивиРуемых батарей могут храниться неограниченно долго. 141 В действительности хлоридиые катоды взаимодействуют с влажным воздухом и постепенна снижают электрохимнческую активность.
Наименее устойчив хлорид меди (1), окнсляющийся до малоактнвного гидроксихлорида меди по реакции ЖВС3 + 2НЗО+ ЧФ02 Саз(ОН)эс1 + НС1 Поэтому батареи системы Мп — СпС! хранят в герметичной упаковке. Окисление СпС! замедляется в прнсутствкн таких восста- повителей, как ЬпС1з. декстрин, глюкоза, гндрохиион, которые вводят в активную массу положительного электрода. Наилучшей устойчивостью иа воздухе обладает хлорнд свинца, однако батареи системы Мп — РЪС!с име- ,ч ЮЯ Ф ч И (О 4а 2а 4а и ют более низкие Рис. 5.1.
Разрадаыс ларастсрнстскя удельные характерис- зодоактыэирусиих батарей Ды- тики, что ограничивает иок» Гд 2) а «Маачсю (К 4): нх применение. сс ся с» а сэ ю'с гь ю Высокие удельная с сэсссса сэс 1'С (х Ю энергия (до 120 Вт.ч/кг) н удельная мощность (до 1200 Вт(кг) характерны для батарей си- стемы Мй — АнС1, которые могут полностью разряжать- ся за отрезок времени от десятков секунд до 500 ч, Из-за дефицитности и высокой стоимости серебра се. ребряно-магниевые батареи применяют только в ответ- ственных изделиях, например для энергопитания тор- пед, мнн, акустических буев, йЛ.
Амаунымаа базарам Потребность в источниках тока, которые сочетали. бы в себе многолетний срок хранения с постоянной готовностью к разряду форсироваииым режимом, привела к разработке ампульных батарей. Начиная с 1950-х годов оии получили достаточно широкое распространение. В икх используют активные электрохнмические системы, способные обеспечить высокую удельную мош- ыэ ность н энергию.
Кратковременность разряда позволяет пренебречь саморазрядом, скорость которого велика. Название батарей объясняется тем, что в период хранения в нерабочем состоянии электролит заключен в отдельную емкость в ампулу, которая является составной частью нсточннка тока. Ампульные батареи имеют много общего с водоакгнвнруемыми нсточннкамн тока.
В тех н других электродные блоки находятся в сухозаряженном состоянии; до актнвацин онн сохраняют электрическую энергию долгое время, исчисляемое годами; приводятся в рабо. чее состояние заполнением элементов электролитом н в залитом состояннн имеют ограниченный срок службы.
Характерной особенностью современных ампульных батарей является то, что в ннх используют агрессивные электролиты (как правило, концентрированные кислоты цлн щелочи), обладающие высокой электрической проводямостью. Заливка электролита в элементы производятся под давлением. Это приводят к существенному нзмененню техннко-эксплуатационных характеристик: приведение батареи в рабочее состояние провсходит интенсивно, занимая в некоторых случаях доли секунды, с немедленным достнженнем максимальной мощностн разряда. Днстанцнонно активнруемая ампульная ба~арса — сложный ! г агрегат, в состав которого кроме блока эле- р зд у роз амауаьзоа ментов входят снсте- реарязо-аиизозой аатареа (армм мы, обеспечивающие Езям — Р1свзг: хранение электролита в подачу его в гребу- ератор а в емый момент в элементы, вывод газообразных продуктов побочных реакций, разогрев нлн термостатнрованне электролита прн пониженной температуре окружающей среды.
Устройство ампульной серебряно-цинковой батареи 8 нрмы Валье — Иенег схематично показано на рнс. 5.2. лок элементов 3 имеет общую магистраль для подачн электролита (показано стрелкой), которая заканчнва- 143 Рис. 5.3. Раарядная характеристика амяуаьной серебряно-цинковой бата- реи фирмы Еайче — Рмйет ется отстойником 2 с предохранительным клапаном 1.
Металлическая ампула в виде змеевика 4 перекрыта с двух сторон тонкими металлическими диафрагмами 6, Ампула такой формы (существуют и цилиндрические ампулы) выдерживает высокое давление н имеет развитую поверхность, позволяющую при необходимости быстро разогреть электролит. Генератор давления 6 представляет собой металлический цилиндр, в котором помещен пиропатрон с электровоспламенителем.
Для приведения батареи в рабочее состояние достаточно замкнуть цепь электровоспламенителя. Воспламенившаяся пиросмесь генерирует газ, давление в генераторе 6 резко возрастает, разрывает диафрагмы 6, и электролит по питающей магистрали поступает из ампулы в элементы. Избыток электролита попадает в отстойник, заполненный пористым абсорбентом. Контакт электролита с электродами не является достаточным условием приведения батареи в действие.
Здесь также требуется некоторое время, необходимое для пропнткн сепаратороов и выведения электродов из полупассивного состояния. Но в отличие от водоактнвируемых элементов активация ампульных элементов протекает форсированно, занимая от долей 1Р секунды до нескольких десятков секунд. Вре- % 1я мя активации зависит Ф от природы активных $ы масс и электролита, конструкции электрой 1 1р 1в 1 ы 14 дов и элемента, матес риала сепаратора, способа подачи электролита в блок элементов и др.
Типичная разряд- ная характеристика ампульной серебряно-цинковой батареи фирмы Еап1е— Р1спег показана на рис. 8.8, из которого следует, что активация батареи прошла за 2 с, а разрядное напряжение отличается стабильностью, зто является характерной особенностью серебряно-цинковых источников тока, Батарея может работать в диапазоне температуры окружающей среды от — 48 до +70'С, 144 Разлнчнымн фирмамн выпускаютси амиульные СЦ батареи массой от 0,14 до 400 кг, рассчитанные на продолжительность разряда от 10 с до 45 мии током в интервале до 480 А. Йх удельная энергия в зависимости от размера составляет от !1 до 66 Вт.ч/кг при удельной мощности в среднем 180 — 250 Вт/кг. К лучшим достижениям относятся СЦ ампульные батареи, имеющие при удельной мощности 500 Вт/кг удельную энергию 28 Вт ч/кг. В батареях рассматриваемого типа наряду с серебряно-цинковой используют и другие электрохнмические системы, в табл.
5.2 приведены их некоторые характеристики. з ебдиие 5.2. Эдоов вские шривтер с и еииуиниыи бетереа Рики систем Удельные нерзнтернствкв Неврвыенве' нрн резрнде. в Свстеме вт)кт Еп КОН1АаО РЬ НС10с~ РЬОз РЬ НВР !РЬО Еп Нз50з!РЬОз «1и!м61аос! 1мпо 1,5 — 1,35 1,3 — 1,6 1,7 — 1.5 2,3 — 2,1 1,6 — 1,3 10 — 30 20 — 40 10 20 — 70 60 — 115 1ОΠ— 1000 дп 250 100 24 — 500 ° ресеет не едва элемент. Батареи первых четырех систем активируютсн автоматически и предназначены дли разряда короткими режимамн.
Их срок хранения в иеактивированном состоянии достигает !О лет. Марганцево-магниевая батарея может приводиться в рабочее состонние вручную или автоматически и рассчитана на 10 †1-часовой режим разряда. В отличие от четырех предыдущих она безопасна в эксплуатации, поскольку применяемый в ней электролит не столь агрессивен. Рабочий интервал температуры лежит в пределах от — 55 до +20'С, срок хранения в нерабочем состоянии от 3 до 5 лет. Основная область применения ампульных источников тока с короткими режимами разряда — авнакосмиче.
ская и военная техника, батареи с длинными режимами разряда используют в переносных радиостанциях, локациоиных радиомаяках и другой аппаратуре связи. 145 $.3. Тепловые батареи Высокотемпературные термнческн активнруемые источннкн тока, илн тепловые батареи, приобрели известность в 1946 г. В нх основе лежат высокоактивные электрохнмнческне системы с расплавленным электролитом.
При температуре окружающей среды электролит находится в твердом состоянии, ионной проводимостью не обладает н система сохраняет инертность неограниченно долгое время. После активации, которая продолжается 0,1 — 3 с н заключается в быстром разогреве до 400 — 600'С с целью расплавленна электролнта, элементы батареи переходят в рабочее состоянне. Равномерный разогрев за долн секунды возможен прн небольшнх объемах батареи, поэтому для них характерны малые размеры и масса (преимущественно в пределах от 0,04 до 3 кг). Благодаря высокой удельной электрической проводимости расплавленного злектролнта н малой полярнзуемостн электродов тепловые элементы могут разряжаться чрезвычайно интенсивно плотностью тока до 7 кй/м' (а прн импульсной нагрузке — значительно больше) прн напряженнн выше 2 В.
Оптимальная продолжнтельность нх разряда составляет прнмерно от- О,бс до 5мин; разрад дольше 15мин, как правило, невозможен нз-за остызання батареи и затвердевания электролита. В качестве анодного материала используют металлическнй кальций, реже магний. Потенциал кальциевого анода более электроотрнцательный, н напряжение на кальциевом элементе на 0,6 В выше, достигая 3 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
