Щелочные аккумуляторы

6.2. Щелочные аккумуляторы
      Щелочной аккумулятор имеет два блока положительных и отрицательных пластин которые размещены в стальном сосуде 2 (рис.6.10).

Рис.6.10. Разрез щелочного аккумулятора
1 - резиновый чехол, 2 - стальной сосуд, 3 - блок пластин, 4 - изолятор, 5 - вывод, 6 - уплотнительное кольцо, 7 - борн, 8 - крышка, 9 - пробка, 10 - шпилька, 11 - пластина

      Пластины 11 представляют собой ламели (коробочки), соединенные между собой в замок и укрепленные стальными ребрами, к которым приварены контактные планки (рис.6.11). Пластины изолированы перфорированными сепараторами и резиновыми шнурами. Каждый полублок имеет два борна 7, выведенных через отверстия в крышке 8 и изолированных винипластовыми и резиновыми кольцами 6 препятствующими вытеканию электролита. Сосуд аккумулятора окрашен снаружи эпоксидной эмалью и защищен резиновым чехлом 1.

Рис.6.11. Пластины (ламели) щелочного аккумулятора

     Аккумулятор ТПНЖ-550 содержит из двух полублоков, содержащих 36 положительных и 34 отрицательных пластин, соединенных между собой шпильками 10 (рис.6.12).

Рис.6.12. Полублок пластин щелочного аккумулятора ТПНЖ-550.

      В заряженном аккумуляторе активными элементами являются гидрат окиси никеля (NiО) (положительный электрод) и железо (Fе) (отрицательный электрод). В качестве электролита используется 20%-ный водный раствор едкого кали (КОН) или натра (NаОН) плотностью1,19 - 1,21 г/см3 с добавкой 20 г/л гидроокиси лития (LiОН), улучшающей условия работы активной массы.
      Электролит щелочных аккумуляторов в реакции не участвует, плотность его во время работы батареи не изменяется. Это несколько осложняет контроль за состоянием батареи в эксплуатации. Недостатком щелочных аккумуляторов можно считать большую массу и плохую работу при понижении температуры электролита до 0°С.
      Железоникелевые аккумуляторы имеют ряд существенных преимуществ перед кислотными: больший срок службы (до 6 лет), использование для изготовления менее дефицитных материалов, способность выдерживать большие зарядные и разрядные токи без ущерба для аккумулятора и без значительного снижения полезной емкости, отсутствие «сульфатации», губительно действующей на кислотные аккумуляторы, большая механическая прочность, нечувствительность к замерзанию электролита; простота обслуживания и ремонта.
      Разрабатываются конструкции пластин и технология их изготовления, допускающие возможность отказа от запрессовки активной массы в металлические ламели - изготовление «безламельных» аккумуляторов.
     Уход за батареей в эксплуатации сводится к доливке дистиллированной воды и содержанию аккумуляторов в чистоте. Аккумуляторы не требуют ремонта, который сводится к промывке при содержании в электролите углекислоты более 17,5 г/л. Разработаны методы восстановления щелочных аккумуляторов, имеющих пониженную емкость. 
      Для аккумуляторов обоих типов характерно снижение полезной емкости с увеличением тока разряда. У кислотных аккумуляторов это явление особенно резко выражено и связано со снижением плотности электролита в пограничных с пластинами слоях, что вызывает увеличение внутреннего сопротивления и падение напряжения в аккумуляторе, у щелочных - с процессом поляризации электродов. Усиливается это явление при разряде батареи на стартерный (пусковой) электродвигатель, когда весь процесс протекает 5 - 20 с, т. е. за время, недостаточное для равномерной диффузии электролита в элементах. Емкость батареи, затрачиваемая на один пуск дизеля, не превышает4 А/ч, но общая полезная емкость после пуска практически уменьшается в несколько десятков раз. С течением времени плотность электролита выравнивается и полезная емкость восстанавливается, хотя и не полностью. Поэтому необходима выдержка времени между пусками дизеля в 2 -3 мин.
      С понижением температуры проводимость электролита уменьшается, что приводит к росту потерь внутри батареи и ограничивает полезную емкость. Кроме того, при пониженной температуре увеличивается плотность электролита, ухудшается его циркуляция в аккумуляторе и снижается полезная емкость, которую может отдать аккумулятор при разряде. Особенно неблагоприятно сказываются эти зависимости на работе кислотных аккумуляторов, плотность электролита которых находится в прямой зависимости от степени заряда, и, следовательно, внутреннее сопротивление батареи зависит от остаточной емкости и плотности электролита одновременно. У щелочных аккумуляторов внутреннее сопротивление практически зависит только от остаточной емкости, поэтому работа щелочных элементов более устойчива.
      Необходимость сохранения достаточного для пуска дизеля напряжения в любых условиях эксплуатации и при больших разрядных токах приводит к увеличению размеров и количества пластин в аккумуляторе. Одновременно с увеличением рабочей поверхности пластин возрастает номинальная емкость, так как увеличивается количество активных материалов. Рост номинальной емкости является в данном случае желательным, так как компенсируется снижением емкости под воздействием низкой температуры и разрядного тока. Однако это приводит к увеличению массы и стоимости аккумуляторов. Технические характеристики щелочных аккумуляторов приведены в табл.6.2.

Таблица 6.2. Технические характеристики щелочных аккумуляторов