Щелочные батареи ТНЖ: особенности выбора

Преимущества и недостатки

Перед покупкой следует изучить все плюсы и минусы аппарата. Это убережёт человека от неправильной покупки в том случае, если минусы перевесят положительные стороны для него.

Рекомендуем: Ремонт и восстановление Ni-Cd аккумуляторов

Начать лучше с преимуществ:

  1. Если производить своевременное техническое обслуживание и правильно использовать аккумулятор, тогда срок службы щелочных аккумуляторов можно сильно увеличить.
  2. Аппарат нормально реагирует на глубокий разряд.
  3. Работоспособность будет сохраняться даже в условиях отрицательных температур.
  4. Минимальная величина саморазряда. Но необходимо подобрать правильное зарядное устройство.
  5. Вес устройства — небольшой.

К положительным качествам также относится то, что при отрицательных температурах показатель ёмкости снизится минимально. Кислотные агрегаты отличаются от щелочных тем, что первые будут терять свою ёмкость. Несмотря на много положительных сторон, имеются и отрицательные:

  1. У аппарата есть эффект памяти. В результате это может спровоцировать снижение ёмкости. Именно поэтому следует полностью заряжать аккумулятор и не допускать недозарядку.
  2. Рабочие напряжения элементов будут отличаться друг от друга. Именно поэтому необходимо применять эффективно агрегат для зарядки.
  3. Не слишком большой КПД.
  4. Электролит желательно не заменять самостоятельно, а доверить эту операцию специалисту.

Это были основные достоинства и недостатки щелочного аппарата. В большинстве случаев плюсы перевешивают минусы.

Положительные и отрицательные стороны тяговых аккумуляторов

Тяговые аккумуляторные батареи широко используются для обеспечения длительной работы электродвигателей и имеют много преимуществ:

  • Отработанная технология и массовое изготовление тяговых аккумуляторов полностью автоматизировано и поэтому имеет достаточно низкую стоимость.
  • АКБ хорошо переносят нагрузки по мощности.
  • Имеют низкий саморазряд (в 5-7 раз ниже чем никель-кадмиевая батарея).
  • После окончания срока службы сдается на специальные заводы для переработки и их остатки не портят экологическую обстановку.
  • Просто разбираются и подвергаются замене элементов.
  • Конструкция ориентирована на легкое обслуживание и регулировку плотности электролита.
  • Оптимальное соотношение качества и стоимости.
  • Срок службы составляет 5-6 лет. Гарантийный срок 1,5 года с момента покупки.

Но такая АКБ не лишена недостатков.

Вот они:

  • Низкая плотность энергии в батарее.
  • Боится глубокого разряда – если допустить разряд больше 80%, то срок службы резко уменьшается.
  • Достаточно низкий КПД. При зарядке теряется около 30% энергии потраченной на заряд.
  • Не полная отдача запасенной энергии при высоких токах разряда.
  • Требуется тщательно контролировать уровень электролита.
  • При неправильной эксплуатации может быстро выйти из строя.

Надо заметить, что недостатки идут в основном от ошибок при эксплуатации и нерегулярном обслуживании. Доступная цена и хорошее качество являются плюсами, которые перевешивают все недостатки при правильном и регулярном обслуживании.

Как устроена батарейка

В ней используется катод, который включает в себя следующие вещества:

  • 7%-10% графита;
  • 25%-30% раствор калия гидроксида;
  • 65%-75% диоксид марганца;
  • 1% составляет связующие компоненты.

В качестве щелочи может использоваться также гидроксид лития или натрия. Для изготовления анода применяют очищенный цинк с добавками, предохраняющими от коррозии. Раньше для этой цели брали свинец и ртуть, теперь перешли к применению в этом качестве висмута и алюминия.

Батареи, составленные из нескольких аккумуляторовИсточник rich–house.ru

Конструкция такого щелочного аккумулятора включает в себя следующие элементы:

  • Внутренняя часть батарейки содержит цинковую пасту, которая представляет собой порошок. Такая форма обеспечивает более эффективную работу по сравнению с солевыми батареями.
  • Цинк находится в смеси со специальным гелем. Он вырабатывает отрицательный потенциал. Стержень из латуни снимает этот заряд на внешний вывод.
  • Катод из диоксида марганца, перемешанный с графитовым загустителем отделяется от цинковой пасты при помощи специального состава.
  • Положительный потенциал выводится на стальной стакан, имеющий никелевое покрытие. Он изолирован от оболочки батарейки.

В процессе эксплуатации образуется незначительное количество газа. Его давление сдерживается особой прокладкой. Предохранителем служит специальная мембрана. Если газа много, она лопается, и он проходит наружу.

В этом видео рассматриваются алкалиновые батарейки: 

Видео описание

Что такое алкалиновая батарейка

Батарейки отличаются по форме. Некоторые сделаны в виде цилиндра, другие являются плоскими. Последние также называют таблеточными. Они применяются для портативных устройств, например, для наручных часов. Такие источники питания дают напряжение от 1,5 до 9 В. Ёмкость рассматриваемых батарей обычно не превосходит 3000 мА/час. В отдельных случаях этот параметр может быть больше.

Батарейка в разрезеИсточник 3batareiki.ru

Плюсы и минусы щелочных батареек

Такие щелочные аккумуляторы предоставляют следующие преимущества:

  • Долгий срок службы.
  • Доступная стоимость, которая сочетается с высоким качеством работы.
  • Большой выбор типов батареек и размеров.
  • Низкий риск протекания батарейки.
  • Небольшой уровень саморазряда.

При их применении пользователь столкнётся с такими недостатками:

  • Качественные батарейки могут стоить значительно дороже.
  • Нужна особая процедура утилизации, так в составе есть вещества, которые могут нанести вред экологии.

Такие источники тока получили широкое распространение благодаря своему качеству. 

Заключение

Щелочные элементы питания обеспечивают электроэнергией большое количество устройств. При соблюдении правил эксплуатации они будут служить в течение многих лет. Покупая щелочной аккумулятор для определённого устройства, нужно следить, чтобы он соответствовал необходимым параметрам.

Аккумуляторы с жидким электролитом

Основа жидко-кислотных тяговых аккумуляторов – тяжелые, усиленные сурьмой решетки, толстые пластины с плотным активным материалом, многослойный сепаратор и прочный корпус. Если за такими аккумуляторами правильно ухаживать, они выдержат тысячи циклов заряда/разряда. Однако способность к глубокому разряду омрачается в несколько раз более высокой по сравнению с автомобильными аккумуляторами ценой и недостатками, вытекающими из достоинств.

Толстые пластины и плотный активный материал замедляют скорость диффузии электролита и уменьшают скорость заряда и разряда аккумулятора. Поэтому, каждый раз, когда к аккумулятору подключается мощная нагрузка — запускается двигатель или включается инвертор, напряжение на аккумуляторе падает.

Слева — результат перезарядки гелевого аккумулятора. Жидкость испарилась и электролит превратился в порошок. Справа — взорвавшийся аккумулятор с жидким электролитом

С возрастом аккумулятора падение напряжения возрастает и может упасть настолько сильно, что электронные блоки управления на современных двигателях отключатся, а работа других электронных устройств, подключенных к аккумуляторам, нарушится. Из-за этой особенности тяговые жидко-кислотные аккумуляторы не рекомендуют использовать с мощными устройствами чувствительными к уровню напряжения.

В отличии от кратковременных высоких нагрузок, которые забирают заряд с поверхности аккумуляторных пластин, маломощные устройства разряжают батарею в течении нескольких часов. У аккумулятора появляется время выровнять напряжение по толщине пластины и отдать заряд из ее центральных областей.

Сульфатация

Во время зарядки разряженные внутренние области пластин необходимо перезарядить. Для этого процесс диффузии должен распространится по всей толщине пластины, а на это может потребоваться несколько часов. Если время зарядки ограничено, то аккумулятор полностью не зарядится. Часть сульфата свинца, образовавшегося во внутренних областях пластины во время разряда, сохранится. Сульфат будет медленно превращаться в кристаллы, и через некоторое время нормальная зарядка уже не сможет вернуть их обратно в активную массу.

Таким образом меры, предпринятые для уменьшения повреждений от циклической нагрузки, повышают вероятность сульфатации.  Чтобы этого не допустить, продолжительность зарядки аккумулятора периодически увеличивают. Источник еще одной проблемы жидко-кислотных аккумуляторов – сурьма, которую используют для усиления решеток аккумуляторных пластин. Сурьма вызывает слабые токи, разряжающие неиспользуемую аккумуляторную батарею, поэтому если аккумулятор регулярно не подзаряжать, образуется сульфат свинца и емкость аккумулятора уменьшается.

График зарядки аккумулятора с жидким электролитом. Коричневая линия — изменение тока зарядки, желтая — изменение напряжения. По окончание зарядки напряжение увеличивают, чтобы выполнить кондиционирование аккумулятора

Цель перезарядки — смягчить затвердевшие кристаллы сульфата свинца и вернуть их к активному использованию. Для этого аккумулятор заряжают током 3-5% от его номинальной емкости (3 — 5 ампер для аккумулятора емкостью 100 Ач) до тех пор, пока напряжение не вырастет до 15,0 — 16,2 вольт. Перед проведением кондиционирования аккумулятор изолируют от нагрузки, чтобы высокое напряжения не повредило чувствительное электронное оборудование.

Все аккумуляторы с жидким электролитом по мере приближения к полной зарядке выделяют газ, а в процессе выравнивания аккумулятор бурлит, как кипящий варочный котел! Взрывоопасные (водород и кислород) и вредные (арсин и стибин) газы, пар, вызывающий коррозию и необходимость долива воды делают использование аккумуляторов с жидким электролитом в некоторых случаях нежелательным.

Гелевые и AGMs батареи лишены недостатков жидко-кислотных аккумуляторов, но обладают собственными проблемами

Как зарядить щелочной аккумулятор?

Стандартные режимы зарядки, рекомендованные производителями аккумуляторов

Заряд Ni─Cd аккумуляторов в стандартном варианте ведётся током 0,1*С в течение 14─16 часов. В этом случае «С» — это номинальная ёмкость батареи. Заряжать аккумуляторы можно при температурах в интервале 0─50 градусов Цельсия. Рекомендуемый интервал температур 10─40 С, когда заряд протекает особенно эффективно. Чем температура окружающей среды ниже, тем при более высоком напряжении проходит процесс в конце зарядки (ориентировочно около 1,7 вольта). Если температура ОС ниже 0 градусов аккумуляторные батареи должны заряжаться токами примерно 0,02 С.

Существуют серии щелочных аккумуляторов, которые разработаны для быстрой зарядки. Для них могут устанавливаться большие токи заряда. При этом они разогреваются на первоначальном этапе, улучшая условия заряда. Режим ускоренного заряда, называемый гальваностатическим, стал использоваться после некоторых модификаций аккумуляторных батарей.

В результате доработок появились аккумуляторы с плотными рулонными электродами небольшой толщины. Кроме того, были разработаны методы контроля процесса при ведении зарядки на большой скорости. На базе этого были разработаны и выпущены всевозможные электронные зарядные устройства, позволяющие вести процесс ускоренной зарядки под полным контролем.

Так, что сейчас львиная доля щелочных аккумуляторов, продаваемых на рынке, позволяет вести ускоренный зарядку. В большинстве случаев ток составляет 0,3 С. Контроль ведётся, в том числе, по времени (до 4 часов). При ускоренной зарядке контроль окончания процесса и снижение перезаряда выходят на первый план.

Это обусловлено тем, что быстрый заряд приводит к быстрому увеличению давления в батарее при окончании процесса. Это обусловлено тем, что при постоянном поглощении кислорода на отрицательном электроде, скорость его образования на положительном возрастает. Что касается разрядной ёмкости батарей при быстрой зарядке, то она остаётся аналогичной при заряде током 0,1*С. Подробнее о зарядке Ni─Cd аккумуляторов можно прочитать в статье по указанной ссылке.

В принципе, современные щелочные аккумуляторы с рулонным типом электродом могут быть заряжены за один час. Но при этом в зарядном устройстве должны быть предусмотрены различные методы контроля. Ускоренная зарядка разрешена при температуре 5─50 С, а рекомендованные значения 10─40 С.

Следует сказать, что большинство современных щелочных аккумуляторов могут выдержать перезаряд стандартным током без выхода из строя (ток не более 0,1*С). Так, что их можно ставить на зарядку даже если в них есть остаточная ёмкость. Однако такая зарядка в постоянном режиме сокращают их срок эксплуатации.

Точность степени заряда по напряжению щелочных аккумуляторов определить достаточно сложно до того момента, пока они не выберут 80─90 процентов ёмкости. А до этого момент напряжение меняется мало. Кроме того, на уровень напряжения может оказывать воздействие температурные условия, меняющиеся в процессе циклирования батареи. При контроле степени заряда по балансу ёмкостей следует понимать, что их оценка довольно проста, но значение коэффициента отдачи может меняться в широких пределах. Коэффициент зависит от температуры ОС, нагрузочного тока, от возраста аккумулятора.

Есть и другой подход к зарядке щелочных аккумуляторов. Когда неизвестна остаточная ёмкость, то аккумуляторной батарее отдают энергии ровно столько, сколько потребуется для полной зарядки аккумулятора. При этом не берётся в расчёт степень деградации аккумулятора. Здесь проблема в том, что как точно оценить состояние аккумулятора, и сколько ему нужно сообщить энергии для полной зарядки.

При заряде герметичных щелочных аккумуляторов должны контролироваться следующие параметры:

  • напряжение;
  • температура;
  • внутреннее давление.

На графиках ниже можно видеть изменения всех этих параметров в процессе зарядки герметичной никель─кадмиевой аккумуляторной батареи.

Изменение напряжения при заряде щелочного аккумулятора

Конструктивные особенности

Аккумулятор состоит из гидроокиси никеля, а также некоторых иных элементов. Из-за того, что в составе имеется графит, это оказывает положительное влияние на электрическую проводимость. Различные примеси осуществляют нормальную работоспособность и стабильность аппарата.

Чтобы подготовить отрицательный элемент, используют металлический сплав кадмия, никеля и определённого порошка. В каждом случае АКБ будет иметь свои особенности. Электролит включает в себя моногидрат лития. Благодаря этому элементу обеспечивается долгая деятельность агрегата.

В состав батареи входят следующие компоненты:

  1. Изоляционный слой, изготовленный из качественного сырья.
  2. Прокладка из пластика, которая дополняется специальным клапаном.
  3. Корпус.
  4. Выводы и контакты.

Это все основные элементы щелочного аккумулятора. Все компоненты выполнены из надёжных материалов, а потому проблем с работой не возникает.

Химические процессы

Принцип работы очень простой. Когда происходит полная разрядка, гидроокись никеля начинает взаимодействовать с щелочным раствором. В результате образовывается гидрат закиси никеля. На выводе с минусом будет происходить очень похожий процесс. Начинают формироваться определённые элементы.

Когда идёт процесс зарядки, проходит обратная реакция. В результате получится гидроокись никеля, которая восстанавливает минусовый электрод.

От кислотных агрегатов щелочный отличается тем, что субстанция, выработанная в ходе химической реакции, не будет растворяться. Она также не в состоянии реагировать с похожими компонентами. Если говорить проще — принцип действия источника питания зависит от определённых канонов.

Этот источник питания необходимо полностью заряжать. Если произойдёт неполный заряд батареи, то период использования сильно сократится. Но при этом нельзя перезаряжать устройство, поскольку это приведёт к сильному перегреву. В результате электроды просто разрушатся.

Замена электролита

Замену электролита необходимо производить через 100 и 150 циклов. До смены потребуется полностью разрядить АКБ и проследить, чтобы номинальный ток составлял до 1 В.

Электролит нужно предельно тщательно удалять из батареи. Чтобы осадок не остался, необходимо встряхнуть аккумулятор во время чистки.

После того, как электролит будет вылит, нужно хорошо промыть агрегат дистиллированной водой. А также можно применять раствор из щёлочи.

Когда процесс очистки завершится, можно сразу же залить новый электролит. После его потребуется оставить в залитом состоянии примерно на 3 часа. Только тогда можно проверить плотность нового вещества.

Емкость

Несколько размеров ячеек для пуговиц и монет. Некоторые из них щелочные, а другие – оксид серебра . Две 9-вольтовые батареи были добавлены для сравнения размеров. Увеличьте, чтобы увидеть маркировку кода размера.

Емкость щелочной батареи больше, чем у элемента Лекланше такого же размера или элемента с хлоридом цинка, потому что диоксид марганца чище и плотнее, а внутренние компоненты, такие как электроды, занимают меньше места. Щелочная ячейка может обеспечить в три-пять раз большую емкость, чем кислотная ячейка.

Емкость щелочной батареи сильно зависит от нагрузки. А.А. -sized щелочные батареи может иметь эффективную емкость 3000  мАч при низкой утечкой, но при нагрузке 1 ампера , который является общим для цифровых камер, емкость может быть всего лишь 700  мАч . Напряжение аккумулятора постоянно снижается во время использования, поэтому общая полезная емкость зависит от напряжения отключения приложения.

В отличие от ячеек Лекланше, щелочные ячейки обеспечивают примерно такую ​​же емкость при периодических или непрерывных легких нагрузках. При большой нагрузке емкость снижается при непрерывном разряде по сравнению с прерывистым разрядом, но это уменьшение меньше, чем для элементов Лекланша.

Преимущества и недостатки

Как и любой источник питания, щелочные АКБ обладают преимуществами и недостатками, определяющими сферы применения изделий. Материалы анода и катода обладают повышенной электрической проводимостью, что позволяет повышать ток в цепи разрядки/зарядки выше номинального значения без риска разрушения активной массы.

Щелочные аккумуляторные батареи обладают ресурсом до 3 тыс. циклов (в 2 раза выше, чем у свинцово-кислотных АКБ).

Конструкция допускает кратковременное короткое замыкание, губительное для кислотных батарей.

Схема аккумулятора

Дополнительным плюсом щелочных элементов является повышенная механическая прочность элементов конструкции, лишенных пластичного свинца. Пластины установлены в специальных стальных рамках.

Для изготовления корпусов используется лист из углеродистой стали, дополнительно защищающий детали от повреждений.

Меньший вес элементов конструкции обеспечивает повышение удельных энергетических характеристик.

Недостатки щелочных источников тока:

  1. При подключении к зарядному блоку частично разряженного аккумулятора наблюдается снижение емкости (“эффект памяти”). Процесс является обратимым, при проведении тренировочных циклов емкость восстанавливается до исходных параметров. В основе процесса лежит способность гидроксида никеля образовывать разные модификации вещества.
  2. Обратимость процесса снижения емкости имеет одновременно и плюсы, и минусы. После восстановления гидроксид никеля обладает повышенной активностью, что приводит к ускорению процессов саморазряда. Восстановленный кадмиевый аккумулятор теряет за 1 час до 10% емкости. Но в процессе нормальной эксплуатации эффект исчезает.
  3. Разброс напряжения элементов, установленных в банке. Для обеспечения равномерной емкости необходимо использовать специальные зарядные устройства.
  4. Повышенный расход электроэнергии при зарядке, КПД составляет не более 55%.
  5. Необходимость периодического обслуживания с заменой электролита, для выполнения работ требуется квалифицированный персонал. Увеличенный объем работ ограничивает использование щелочных батарей для автомобиля.

Как зарядить щелочную батарею?

Корректно работающие и подключенные к ЗУ с нормальным уровнем тока устройства отличаются следующими показателями напряжения:

  • В начальной стадии зарядки — от 1,4 до 1,45 В.
  • К окончанию процесса — от 1,75 до 1,85 В.

Существует несколько установленных режимов зарядки:

  • Стандартный — заряжать около шести часов стандартным уровнем тока.
  • Усиленный — с таким же током элемент пробудет на зарядке 12 часов.
  • Ускоренный — сначала 2-4 часа силой тока, вдвое превышающей номинальную, после чего — еще 2 часа номинальной силой тока.

Последним режимом злоупотреблять не следует.

Применять его рекомендуется только в следующих ситуациях:

  1. Аккумуляторную конструкцию используют впервые.
  2. Процедуру выработки и восстановления заряда произвели уже более десяти раз.
  3. Плотность рабочего вещества упала, и электролит пришлось заново заливать.
  4. Уровень заряда опустился слишком низко, и нужно срочно залить энергии.
  5. Предыдущий зарядный цикл производило устройство, подающее слабый ток, и процесс был прерван больше чем на 16 часов.

Вне зависимости от типа зарядки, порядок действий того, как зарядить АКБ, одинаков:

  1. Выставить необходимую силу тока.
  2. Соединить ЗУ с прибором.
  3. Включить ток.
  4. Ждать и время от времени проверять, не возникло ли каких-то отклонений, не происходит ли перегрев (выше 45°С, для свинцово-щелочных АКБ без литиевых примесей — 35°С).
  5. Выключить и отсоединить зарядку от батареи.

Характеристики щелочных аккумуляторных батарей

Типы батарейКоличество аккумуляторов в батарееНоминальная емкость, А-чНоминальное напряжение, В
10НК-28КТ102812,50
10НЖ-22КТ102212,50
17НК-28К172821,25
17НЖ-22К172221,25
4НК-55КТ, 4НК-55К4555,00
4НЖ-45КТ, 4НЖ-45К4455,00
5НК-55К5556,25
5НЖ-45К5456,25
10НК-55К105512,50
10НЖ-45К104512,50
4НК-80КТ4805,00
4НЖ-60КТ4605,00
5НК-80КТ5806,25
5НЖ-60КТ5606,25
10НК-80К108012,50
10НЖ-60К106012,50

Введение в эксплуатацию аккумуляторов и батарей, не бывших в эксплуатации или хранившихся в разряженном состоянии без электролита:

  • Перед пуском в эксплуатацию аккумуляторы, как единично работающие, так и комплектуемые в батареи, подвергнуть растренировке с целью получения номинальной емкости;
  • С поверхности аккумуляторов и батарей удалите чистой ветошью пыль и соль, проверьте правильность последовательного соединения аккумуляторов в батарее и плотно затяните гайки межэлементных соединений. Следы ржавчины на деталях, не покрытых лаком, снимите ветошью, смоченной в керосине;
  • Аккумуляторы залейте электролитом, дайте постоять не менее 2 ч (для пропитки пластин) и проверьте вольтметром напряжение на каждом из них. В случае отсутствия напряжения на аккумуляторе оставьте его еще на 10 ч, после чего вновь проверьте напряжение. В случае отсутствия его — аккумулятор замените;
  • После 2-часовой пропитки проверьте уровень электролита над пластинами аккумуляторов, который должен быть не менее 5 и не более 12 мм над краем пластин.

Строгое соблюдение уровня электролита (не более 12 мм) требуется для предупреждения выплескивания электролита из аккумулятора во время заряда.

Примечание. Для уменьшения уровня электролита в аккумуляторе пользуйтесь резиновой грушей.

После установления уровня электролита аккумуляторам сообщите три тренировочных цикла токами согласно таблице.

Типы аккумуляторовЗарядРазряд
Время, чТок, АТок, АКонечное напряжение, В
НЖ-2265,52,81,0
НК-287,02,8
НЖ-4511,25,5
НК-5514,05,5
НЖ-6015,08,0
НК-8020,08,0

Напряжение в конце разряда должно быть не менее одного вольта на худшем аккумуляторе. Если отданная емкость будет не ниже номинальной, аккумуляторы могут быть пущены в эксплуатацию.

Примечание. Рекомендуется для улучшения качества аккумуляторов перед пуском в эксплуатацию сменить электролит на свежий.

Иногда аккумуляторы после длительного бездействия имеют временное снижение емкости. В этих случаях после контрольного цикла дайте заряд нормальным режимом, а разряд производите в течение восьми часов при постоянной силе тока, не обращая внимания на напряжение аккумуляторов.

В конце разряда нормальную силу тока поддерживайте с помощью внешнего источника тока. Для этого аккумуляторы подключите к зарядному агрегату так, чтобы положительный полюс аккумулятора был соединен с минусом зарядного устройства, а отрицательный — с плюсом. После такого глубокого разряда дайте заряд током нормального режима в течение 16 ч и аккумуляторы направьте в эксплуатацию. Последующие заряды производите в течение 6 ч нормальным током в каждой батарее.

Правила хранения

Устройства бывают длительного или временного хранения. Когда приобретается новая АКБ, обязательно надо проверить пробки — их прилегание.

Очень большое внимание необходимо уделить проверке вентильной резины. От её состояния будет зависеть работа всей батареи. Чтобы лакокрасочный состав не слезал, надо корпус обрабатывать смазкой

Чтобы лакокрасочный состав не слезал, надо корпус обрабатывать смазкой.

Для правильного хранения потребуется выполнять ряд действий:

  1. Произвести разрядку до 1 вольта.
  2. Вылить весь электролит.
  3. Удалить пыль, грязь и соль.
  4. Обновить лаковое покрытие.

Если аккумулятор будет находиться в состоянии покоя 1−10 месяцев, необходимо периодически проверять его работоспособность. Все пробки должны быть плотно прижатыми к устройству. Транспортировку можно производить только в том случае, если батарея подготовлена к длительному хранению. С другими источниками питания нежелательно хранить щелочные АКБ.

О восстановлении бытовых щелочных батареек

Здесь все гораздо проще, чем с большими аккумуляторами. Для того, чтобы минимизировать потерю емкости в результате разрядов, батарейку надо восстанавливать, или тренировать.

Схема «тренировки» выглядит так:

  1. Разрядить АКБ до напряжения меньше вольта (примерно 0,8).
  2. До вольта довести током в десять процентов емкости элемента.
  3. Далее увеличить ток до 30% его электроемкости и заряжать около трех или четырех часов.
  4. Для сильно разряженных аккумуляторов стоит произвести такую зарядку несколько раз подряд.

Щелочная АКБ — это вещь, которая требует к себе не слишком частого внимания, но осторожного обращения. Если обеспечить их в полной мере, то можно получить в свое распоряжение надежное и стабильное устройство, которое будет радовать бесперебойной работой в течение долгих лет и полностью оправдает свою цену, даже если придется приплатить за батарею от известной фирмы

https://youtube.com/watch?v=4qmRG9jnDx4

Строительство

Щелочная батарея

Щелочные батареи производятся в стандартных цилиндрических формах, взаимозаменяемых с угольно-цинковыми батареями, и в форме кнопок. Несколько отдельных ячеек могут быть соединены между собой, чтобы сформировать настоящую «батарею», например, те, которые продаются для использования с фонариками и 9-вольтовой транзисторной батареей для радиоприемника.

Цилиндрическая ячейка содержится в тянутом корпусе из нержавеющей стали , который является катодным соединением. Смесь положительного электрода представляет собой прессованную пасту из диоксида марганца с добавлением углеродного порошка для повышения проводимости. Пасту можно вдавить в банку или отложить в виде предварительно отформованных колец. Полый центр катода облицован разделителем, который предотвращает контакт материалов электродов и короткое замыкание ячейки. Сепаратор изготовлен из нетканого слоя целлюлозы или синтетического полимера. Сепаратор должен проводить ионы и оставаться стабильным в растворе сильнощелочного электролита.

Отрицательный электрод состоит из дисперсии цинкового порошка в геле, содержащем электролит гидроксида калия. Цинковый порошок обеспечивает большую площадь поверхности для протекания химических реакций по сравнению с металлической банкой. Это снижает внутреннее сопротивление ячейки. Чтобы предотвратить выделение газа в элементе в конце срока его службы, используется больше диоксида марганца, чем требуется для реакции со всем цинком. Также обычно добавляют пластиковую прокладку для увеличения сопротивления утечке.

Затем элемент оборачивается алюминиевой фольгой, пластиковой пленкой или, реже, картоном, который действует как последний слой защиты от утечек, а также обеспечивает поверхность, на которой можно печатать логотипы и этикетки.

При описании ячеек размера AAA, AA, C, sub-C и D отрицательный электрод подсоединяется к плоскому концу, а положительный вывод – к концу с поднятой кнопкой. В кнопочных ячейках это обычно обратное: цилиндрическая банка с плоским концом является положительной клеммой.

Что такое алкалиновый АКБ

Щелочные или алкалайн аккумуляторы стали доступны позже остальных типов батарей, но среди пользователей они имеют большую популярность. Главным их плюсом является срок службы в течение многих лет и простые условия хранения. Даже при низких температурах они способны сохранять свои характеристики.

Технические параметры и конструкция батарейки предусматривает емкость, превышающую объем солевых АКБ в 3-5 раз. Напряжение при разрядке снижается медленнее, за счет чего увеличивается срок службы. Выход из строя техники и самой батареи предотвращает полностью герметичный корпус. При правильной эксплуатации алкалиновые АКБ работают в течение 5-7 лет.

Как проходит восстановление щелочной АКБ?

При возникновении неполадок совсем не обязательно покупать новое устройство, потому что такую технику несложно восстановить.

Делается это так:

  • Полный разряд аккумуляторной батареи, удаление электролита.
  • Разбор восстанавливаемой конструкции, отсоединение пластин и электродов.
  • Свинцовую пластину и электроды с плюсом отмочите в растворе серной кислоты плотностью ~1,27 гр./см3. Пластины 3 часа, электроды 20 секунд. Кислотная среда поможет восстановить потерянные диэлектрические свойства.
  • Вымоченные в кислоте детали недолго держат залитыми дистиллированной водой, а потом восстанавливают раствором щелочи (электроды с зарядом минус обрабатываются только последними двумя веществами, минуя кислоту).
  • Извлеченные элементы ставьте на свои места в аккумуляторе, залейте раствор щелочного электролита (его плотность ~1,18 гр./см3) и зафиксируйте крышку.
  • Батарейка заряжается, потом специально разряжается. После этого можно ее снова зарядить, и восстановленную использовать.

История развития

Предок современных батареек — вольтов столб — был изобретен в начале 19 в. итальянским ученым Алессандро Вольта. В составе первого в мире автономного источника питания поочередно соединялись медные и цинковые пластинки — гальванические элементы. Электрический ток возникал из-за химического взаимодействия металла с солевым раствором.

Современные устройства отличаются меньшими размерами и улучшенной производительностью, но имеют такой же принцип действия.

Первый источник тока в промышленных батареях — марганцево-цинковый с солевым раствором — был разработан Лекланше. Позднее в производстве стали пользоваться другими первичными элементами анода и катода, экспериментировать с составом электролита, чтобы уменьшить размеры корпуса, но увеличить удельную емкость и срок службы батареек.

Щелочной раствор для химического взаимодействия анода и катода впервые использовали в 20 в. Томас Эдисон и Вальдемар Джангнер, но работали изобретатели независимо друг от друга. В 1950 г. канадский инженер Льюис Урри применил щелочь для марганцево-цинковых батареек, а уже через 10 лет запатентовал эту разработку.

Преимущества и недостатки батареек на щелочной основе

Щелочные аккумуляторы обладают следующими положительными сторонами:

  • слабое выделение газов внутри контура и герметичность последнего уменьшают риск протечки щелочи и, как следствие, порчи электронного прибора;
  • без использования хранятся 3-5 лет, при этом не разряжаются самостоятельно;
  • при стандартных размерах обладают повышенной емкостью, из-за чего лучше работают и служат дольше;
  • адаптируются к перепадам температуры, высоким нагрузкам;
  • разряжаются равномерно, нет резкого падения мощности при потере заряда.

Слабые стороны:

  • стоят больше обычных солевых батареек;
  • утилизируются специальными методами, т. к. при попадании на почву или свалку наносят вред окружающей среде;
  • тяжелый вес моделей отдельных производителей;
  • не перезаряжаются из-за необратимости химических реакций, при попытке подзарядки нагреваются или взрываются.

Как устроен элемент питания

Конструкция алкалиновых батареек предусматривает строение изделия как будто наизнанку, по сравнению с солевыми аккумуляторами:

  1. Внутри элемента содержится цинковая паста. В ней цинк находится в виде порошка, что увеличивает площадь его взаимодействия, от этого ёмкость аккумулятора выше, нежели у солевых аналогов.
  2. Цинк, загущенный специальным гелем, вырабатывает отрицательный потенциал, его снимает стержень из латуни.
  3. Диоксид марганца, смешанный с углеродной составляющей (графит, зола, сажа), отделяется от цинка с загустителем (анода) специальным сепаратором.
  4. Положительный вывод энергии выполнен в виде стального стакана с покрытием из никеля.
  5. Отрицательный вывод изготовлен из стальной тарелки.
  6. Оболочка изолирована от стакана. Это предупреждает возникновение замыкания. Ведь оба элемента расположены в одном отделении изделия.
  7. Также в щелочном элементе питания присутствует прокладка. Она берет на себя давление газов. Стоит отметить, что их выработка незначительна. Если сравнивать солевую и щелочную батарейку, то у второй газообразование снижено на 80%.
  8. Для защиты от взрыва данных элементов питания в конструкции предусмотрена камера для сбора газов и мембрана. Если давление внутри батареи очень велико, мембрана лопается, и происходит утечка электролитов.

Как устроена батарейка

В ней используется катод, который включает в себя следующие вещества:

  • 7%-10% графита;
  • 25%-30% раствор калия гидроксида;
  • 65%-75% диоксид марганца;
  • 1% составляет связующие компоненты.

В качестве щелочи может использоваться также гидроксид лития или натрия. Для изготовления анода применяют очищенный цинк с добавками, предохраняющими от коррозии. Раньше для этой цели брали свинец и ртуть, теперь перешли к применению в этом качестве висмута и алюминия.

Батареи, составленные из нескольких аккумуляторов Источник rich—house.ru

Конструкция такого щелочного аккумулятора включает в себя следующие элементы:

  • Внутренняя часть батарейки содержит цинковую пасту, которая представляет собой порошок. Такая форма обеспечивает более эффективную работу по сравнению с солевыми батареями.
  • Цинк находится в смеси со специальным гелем. Он вырабатывает отрицательный потенциал. Стержень из латуни снимает этот заряд на внешний вывод.
  • Катод из диоксида марганца, перемешанный с графитовым загустителем отделяется от цинковой пасты при помощи специального состава.
  • Положительный потенциал выводится на стальной стакан, имеющий никелевое покрытие. Он изолирован от оболочки батарейки.

В процессе эксплуатации образуется незначительное количество газа. Его давление сдерживается особой прокладкой. Предохранителем служит специальная мембрана. Если газа много, она лопается, и он проходит наружу.

В этом видео рассматриваются алкалиновые батарейки:

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий