Лекция 5 «Конструкция и принцип действия щелочных аккумуляторов

Принцип действия. Щелочные аккумуляторы подраз­деляются на никель-железные и никель-кадмиевые.

В заряженном щелочном аккумуляторе активная масса положительных пластин состоит из гидроксида никеля (III) Ni(ОН)₃, а активная масса отрицательных пластин - из губ­чатого железа Fе (никель-железные аккумуляторы) или из смеси губчатого кадмия Сd (60 80 мае. %) и губчатого же­леза Fе (никель-кадмиевые аккумуляторы). Электролит со­держит 20% раствора едкого калия КОН (реже едкого натрия NаОН). Для увеличения срока службы аккумулято­ра в электролит добавляют едкий литий LiOН.

Химические реакции при зарядке и разрядке никель-железного аккумулятора выражаются уравнением:

2Ni(ОН)₃ + 2КОН + Fе 2Ni(ОН)₂ + 2КОН+ Fе(ОН)₂.

При разряде аккумулятора гидроксид никеля (III) Ni(ОН)₃ положительных пластин взаимодействует с по­ложительно и отрицательно заряженными частицами ед­кого калия КОН, которые образуются при его растворении в воде, и переходит в гидроксид никеля (II) Ni(ОН)₂ Железо отрицательных пластин превращается в гидроксид железа (II) Fе(ОН)₂. При этом химическая энергия превращается в электрическую и между электродами возникает электродви­жущая сила. Электролит 2КОН в процессе реакций не рас­ходуется, поэтому плотность его при работе щелочного ак­кумулятора почти не изменяется. При заряде аккумулятора происходит обратная реакция. Активная масса положительных пластин окисляется, гидроксид никеля (II) Ni(ОН)₂ превращается в гидроксид никеля (III) Ni(ОН)₃, а актив­ная масса отрицательных пластин восстанавливается с об­разованием железа.

Устройство. Полублоки 8 щелочного никель-железного аккумулятора тина ТНЖ-250 (рис. 2.4) состоят из десяти положительных пластин 9 и одиннадцати отрицательных пластин 10, соединенных шпильками 1 или с помощью сварки. Сепараторами служат эбонитовые палочки 11. Металлический корпус 13 электрически соединен с полу­блоком отрицательных пластин и установлен в резиновый изолирующий чехол 12. Полюсные выводы 2 с резьбовы­ми наконечниками 5, служащими для крепления межакку­муляторных перемычек, изолированы от крышки корпуса эбонитовыми шайбами 4 и имеют уплотняющие сальники 3. Электролит заливают через отверстие 6, закрываемое откидной пробкой 7 с клапаном для выхода газов.

Конструкция никель-кадмиевых аккумуляторов в основ­ном такая же, как и никель-железных. Так, никель-кадмие­вый аккумулятор производства Германии типа 9156.33/6.39 (рис. 2.5) состоит из положительных 3 и отрицательных 2 пластин, помещенных в стальной корпус 10. К корпусу при­варена крышка 8, в которой для заливки электролита имеется горловина, закрываемая откид­ной пробкой 6.

Рис. 2.4. Устройство аккумулятора типа ТНЖ-250

Аналогичные процессы происходят в никель-кадмие­вом аккумуляторе:

2Ni(ОН)₃ +2КОН + Cd 2Ni(ОН)₂ + 2КОН + Сd(ОН)₂

Рис. 2.5. Устройство аккумулятора типа 9156.33/6.39

Пластины изо­лированы друг от друга пласт­массовым микропористым сепа­ратором 11, а от корпуса - пла­стмассовой изоляцией 1. Каж­дая положительная пластина с помощью рамки 4 присоединена к держателю пластин 9, кото­рый в свою очередь соединен с положительным выводом бор­ном 7. Аналогично выполнено соединение отрицательных пластин с отрицательным борном 5.