1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (811208), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Сепараторы-мембраны обладают также кристаллодержащими свойствами, препятствуя сквозному прорастанию металлических дендритов, в этих случаях их называют барьерными сепараторамн, Примером служат гидратцеллюлозная пленка (целлофан) и полиэтиленовая пленка с ралиационно привитой акриловой кислотой (привитой полиэтилен). Представляют практический интерес так называемые ламинаты — совмещенные в один слой ультрамикропористые пленки, обладающие различными свойствами. Такие сепараторы имеют улучшенные технологические и эксплуатационные характеристики. Некоторые характеристики типичных пористых диафрагм и ультрамикропористых мембран, применяемых в отечественных ХИТ, даны в табл.
2.2. Первые четыре типа сепаратора предназначены для кислотных, остальные — для щелочных источников тока. Нетканый полипропилен широко используется в источниках тока с неводным электролитом. 2.4. Конструктивные особенности эяементоа н батарей В наиболее простых вариантах конструкции первичных и вторичных источников тока имеется один положительный и один отрицательный электроды, которые расположены взаимно плоскоиараллельно, соосно нли спирально (рис. 2.4). Между ними прокладывается сепаратор.
Один из электродов контактирует с корпусом. другой — с крышкой, изолированной от корпуса. Таким образом, корпус и крышка выполняют функцию выводов, предназначенных для соединения с внешней электрической цепью. Так устроены многие первичные элементы марганцево-цинковой, ртутно-цинковой н других систем, а также некоторые дисковые и цилиндрические щелочные аккумуляторы. Конструкция источника тока усложняется, если с целью развития электродной поверхности и увеличения запаса энергии вместо одиночных электродов использовать по даа и более электрода каждого знака, сое- 35 днненных параллельно в полублоки.
Два полублока из плоских прямоугольных электродов, которые часто называют пластннамн, образуют электродный блок. Тако устройство особенно характерно для аккумуляторов. Пластины соединяют в полублок с помощью металлической баретки, которая состоит из мостика и выво- Рис. 2Л. Взаимное расположение электоо лоа источника тока: а — алосноаараллельное, и — сносное; о — сна ральное да, или борна.
К мостику припаивают нли приваривают ушки одноименных пластин. Вывод пропускают сквозь крышку. Иногда роль мостика играет разъемное соединение — шпилька или болт с гайками, который пропускается сквозь отверстия в ушках. Имеются и другие способы соединения пластин. Так, каркас электрода может иметь проволочный вывод, в этом случае токоотводы в виде пучка проволоки впаивают непосредственно в пустотелый борн.
Типичные варианты соединения пластин в палублок показаны на рис. 2.5. Корпус источника тока или бак (иногда — сосуд). должен быть химически стойким, механически прочным, обладать мииимальнной массой и нередко высоким электрическим сопротивлением. Он изготовляется из стали, эбонита, полиэтилена, полипропилена, полиамида н других материалов, в редких случаях — из прессованного стекла. Выбор материала определяется как свойствами электролита, так н условиями эксплуатации источника тока. Крышка, изготовленная обычно из тс:- го же материала, что и корпус, имеет отверстия для выводов, а также для пробки или клапана. Одиночные элементы используют на практике относительно редко нз-за низкого разрядного напряжения, которое для тех или иных электрохимнческих систем лежит в диапазоне от 0,5 до 3 В.
Для обеспечения более высокого напряжения элементы соединяют последовательно в батареи. В электрическую цепь включают строго однотипные элементы, обладающие одинаковыми параметрами. Типячная батарея представляет собой группу первичных элементов или аккумуляторов, заключенных в общий корпус и соединенных между собой межэлементными соединениями, или перемычками. Батарея имеет два и более вывода и нередко соответствующую маркировку.
Корпус батареи в зависимости от особенностей конструкции называют моноблоком, контейнером, батарейным ящиком, футляром. Если батарея состоит нз нескольких элементов, предпочтителен пластмассовый моноблок, представляющий собой монолитный корпус с необходимым числом ячеек, отделенных одна от другой тонкой перегородкой. Применение моноблока позволяет обеспечить жесткость конструкции и снизить массу батареи. В моноблоки собирают все типы стартерных Рнс.
2.5. Варианты соеавиеиви пластин ° по. лублоив: а — сварное соединение с помощью переспи; б— рввъемиае соединение с помощью юпииьи»: в — сое. дииевие пваиоа с помощью подави барии кислотных батарей н некоторые типы щелочных батарей. Контейнер, батарейный ящик, футляр — разновидности пластмассовых, металлнческях, деревянных корпусов со сплошными или несплошнымн стенками, в которых в определенном порядке размещают элементы 37 батареи. Особенности конструкции зависят от дополнительных условнй эксплуатации батарен.
Хонструкция перемычек определяется величиной токовой нагрузки. В батареях малой мощности прнменяют проволочные нлн ленточные перемычки. Их прнпанвают нля прнварнвают к токоведущнм частям соседних элементов. Для аккумуляторных батарей с высокой токовой нагрузкой перемычки нмеют внд масснвных литых планок илн полос. На батареях, рассчнтанных на умеренные токи разряда, перемычки более тонкие.
Соеднненне перемычек с борнамн бывает неразьемным, что характерно для моноблочной конструкцнн, нлв разъемным. Встречаются прижимные контрактные перемычки в виде коротких пружинок. Иногда соединение элементов в последовательную цепь осуществляют без перемычек. Наиболее совершенной является связь между элементамн в биполярной батарее. Она обеспечивается конструкцией биполярного электрода: катод одного элемента плотно соединен с анодом соседнего, Надежен способ соединения двух аккумуляторов в батарею путем сваркн вдоль одной из сторон стальных корпусов.
Для этого каждый нз аккумуляторов имеет особую разводку токоотводов: в одном нз них положнтельный блок соединен с корпусом, а атрнцательный выведен на борн; в другом, наоборот, отрицательный блок соединен с корпусом, а положительный — с борном. Еслн токи разряда невелнкн, а токоотводамн служат дно н крышка элемента, допустимо использовать прямой контакт дна одного элемента с крышкой соседнего. Такой способ соедннення характерен для дисковых п цнлнндрнческнх элементов; батарея, собранные нз ннх, имеют столбчатую форму. 2Л. Кпвсснфмннцмя Исторически сложплось деление всех хнмнческнх источников тока на три большие группы: первичные элементы н первнчные батарен; топливные элементы и электрохнмическне генераторы; аккумуляторы н аккумуляторные батарен. Первичные элементы. Основным отличительным признакам первичных хнмнческнх источников тока является электрохнмнческая необратимость, связанная с необратимостью электрохимической реакция на одном нли обоих электродах.
Поэтому первичные элементы и 38 батареи предназначены для одноразового непрерывного или прерывистого разряда. Обратимость ХИТ зависит не талька от природы электрохнмической системы, ио и от индивидуальной характеристики полусистемы электрод — электролит. Так, система Хп~КОН~АдО, обратимая в случае использования пористого цинкового электрода в ограниченном объеме электролита, оказы« вается необратимой по отрицательному электроду, если применять монолитный цинк, погруженный в избыточный объем электролита.
На схеме 2.1 представлены наиболее известные элементы н батареи, а также некоторые менее известные, имеющие перспективы развития в ближайшем будущем. Все первичные химические источники тока можно разделить на активные н активируемые. Особенностью активных элементов является наличие прямого контакта электродов с электролитом, что обусловливает нх готовность к разряду в любой момент.
При этом возникают условия для протекания самопроизвольных побочных реакций, приводящих к потере энергии — само- разряду. Активируемые, или резервные, элементы (обычно батареи) длительное время могут находиться в нерабочем состоянии по одной из трех причин: электролит надежно изолирован от электродов, находится в твердом состоянии и химически инертен нлн вообще отсутствует. Самопроизвольная потеря энергии в этих источниках тока связана главным образом с твердофазными процессами деградации электродных материалов, скорость которых значительно ниже, чем скорость реакций на границе раздела фаз электрод †раств.
Для приведения резервной батареи в состояние готовности к действию она должна быть подвергнута активации. Активные первичные элементы, в свою очередь, делятся на элементы с водным, неводным и твердым электролитом. В элементах первой подгруппы используют как свободный, так и матричный электролит. Элементы со свободным объемом электролита преобладалн в Х1Х в. и в наше время встречаются редка. Элементы с матричным электролитом (сухие элементы) удобны в использовании, составляют основную массу современных источников тока небольшой мощности.
Среди них широкое распространение имеют марганцево-цинковые, воздушно-цинковые и ртутно-цинковые элементы и батареи. Элементы с неводным электролитом получили известность лишь в последнее десятилетие. Благодаря зэ Медивввкоаый Марганисво маковы» саввой Эюсыиты с водным мпмстролмтом Литий.диоксин серы Липа.тввнюл ю Эиемеиты с нсвопнмм ю63стрюаом Литий авква мартины Литмвпюнфторугиерад Литий оксид внадип (тг Элеыипы с тверпым апектролнтом Гсрсброиод Ампулсные батареи Тепловые бваран высоким удельным характеристикам они способны успешно конкурировать с элементами других типов.
Перспективы их массового распространения связаны с проблемами повышения технологичности н снижения стоимости. Практическое применение элементов с твер- Псрвиаме мемеиты неверен юяпаам пер вваям пвенчсскю источники тока (перви'аме юсеюпмг Псравчнвк и батареи смъимируамыс (р«р ) Схем а 2.1. Кдиссяфяийяня яервячямд ХИТ Мчгганнювввковмй июювой Маргввеао воапуивый п дым электролитом из-за низкой мощности пока ограничено, перспектива их развития не вполне ясна. Среди активируемых источников тока различают водоактивируемые, амиульные н тепловые батареи. Водоактивируемые источники тока хранятся до приведения в действие без электролита.
Электролитом служит природная вода, поступающая в элементы в требуемый момент. К наиболее известным ХИТ этого типа относят медно-магниевые батареи. В ампульных источниках тока используют агрессивный электролит, заключенный на период хранения в герметичные ампулы. Прн активации электролит автоматически распределяется по элементам. Наилучшими характеристиками обладают серебряно-цинковые ампульные батареи. Тепловые источники тока отличаются тем, что в них электролит находится в твердом кристаллическом состоянии. Батарея активируется при расплавлении электролита интенсивным нагреванием с помощью теплового генератора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
