Герметизированные батареи с иммобилизованным электролитом

Призма

Перемычка

Корпус Сепаратор

Электроды

Рис. 2.2. Устройство аккумулятора с отдельными крышками.

По конструктивно-функциональному признаку АКБ классифицируют следующим образом: обычной (классической) конструкции- а) в моноблоке с ячеечными крышками и межэлементными перемычками над крышками; б) в моноблоке с общей крышкой и межэлементными перемычками под крышкой; батареи необслуживаемые – с общей крышкой, не требующие ухода в эксплуатации; герметизированные батареи с иммобилизованным электролитом.

Электролит.

Электролит готовится из серной кислоты (ГОСТ 667-73) и дистиллированной воды (ГОСТ 6709-72). От химической чистоты электролита зависят характеристики и срок службы батареи. Кислоту подразделяют на два сорта (А и Б) в зависимости от количества примесей (железа, марганца, меди, мышьяка, оксидов азота и т.д.). Концентрированная серная кислота – прозрачная жидкость без цвета и запаха плотностью 1,83 г/см³, в которой содержится 94% чистой серной кислоты. Температура кипения кислоты равна 33 ⁰С. Температура заливаемого в аккумуляторы электролита должна быть в пределах 15-30 ⁰С. Плотность электролита заряженной батареи зависит от климатического района (для Казани – 1,28 г/см³). Температура замерзания электролита зависит от плотности электролита и составляет от –7 ⁰С (ρ = 1,09) до –68⁰С (ρ = 1,30 г/см³).

Необслуживаемые батареи.

Традиционные стартерные батареи имеют достаточно высокие электрические характеристики, однако обладают рядом существенных недостатков. В процессе эксплуатации батареи снижается уровень электролита, что требует периодического (1-2 раза в месяц) добавления дистиллированной воды, проверки плотности электролита и в случае необходимости выравнивания значений плотности по отдельным аккумуляторам

При хранении происходит саморазряд батареи, который обычно составляет 0,5-0,8 % в сутки, увеличиваясь с повышением температуры. В случае хранения батареи при положительных температурах ее следует подзаряжать. Интенсивность электролиза электролита и сопутствующей ему коррозии решеток возрастает при перезарядке, повышении температуры и длительном использовании батареи.

Выделяемая при работе свинцовой батареи кислородно-водородная смесь взрывоопасна, газы и пары электролита могут вызвать коррозию металлических деталей автомобиля, расположенных рядом с батареей, а также полюсных выводов и деталей крепления самой батареи. Некоторые вещества, образующиеся при эксплуатации батареи, например стибин-сурьмянистый водород, токсичны.

Отмеченные недостатки, характерные для обычных (традиционных) батарей, связаны с содержанием 4-6 % сурьмы в сплаве свинца, из которого отливаются решетки электродов.

Появление необслуживаемых батарей стало возможным благодаря применению решеток из свинцово-кальциевого сплава или свинцово-сурьмянистого сплава с уменьшенным содержанием сурьмы.

Необслуживаемые батареи со свинцово-кальциевыми решетками отличаются не только малыми газовыделением и саморазрядом, но и другими преимуществами. Эти батареи можно устанавливать в местах, не требующих удобного доступа для обслуживания. Коррозия решеток электродов меньше. Батареи имеют лучшие характеристики стартерного режима разряда. Добавления воды в процессе эксплуатации не требуется, это конструкцией батареи не предусмотрено.

Отличительными особенностями необслуживаемых батарей являются:

· применение сепараторов-конвертов;

· установка блока электродов с сепараторами-конвертами на дно моноблока и их приклейка к дну, что позволяет повысить стойкость к вибрации и увеличить объем электролита;

· уменьшение толщины и сопротивления решеток электродов;

· применение укороченных межэлементных соединений, проходящих через

перегородки пластмассовых моноблоков;

· расположение ушек электродов не у их краев, а ближе к середине, что

обеспечивает лучшее токораспределение при разряде и заряде;

· использование полипропилена для изготовления моноблоков и общих

крышек;

· использование индикаторов состояния батареи;

· применение выводов из коррозионно-стойкой стали под болт или гайку;

· прикрепление блока электродов к баретке с помощью полиуретана для

повышения стойкости к вибрации.

К недостаткам необслуживаемых батарей со свинцово-кальциевыми решетками электродов можно отнести:

· невозможность определить состояние батареи по плотности электролита,

так как отсутствуют заливные пробки; заряженность таких батарей определяется только по индикатору заряженности;

· при интенсивном заряде возможно снижение емкости, поэтому

рекомендуется регулировать напряжение генератора в пределах 14,2-14,4 В.

Перспективно применение на автомобилях конструкций герметичных необслуживаемых батарей с рекомбинацией выделяющихся газов и встроенными в крышки регулировочными клапанами, которые открываются при избыточном давлении газов. Такие батареи имеют обозначение VRLА.

Создание полностью необслуживаемой батареи свинцово-кислотной си­стемы

становится возможным, если ее конструкцию изменить таким образом, чтобы связать выделяющийся газ (реализация кислородного цикла). Для этого емкость отрицательных электродов в аккумуляторе должна быть на несколько процентов больше емкости положительных. Тогда в процессе заряда положительные электроды полностью зарядятся раньше, чем отрицательные. Поэтому активное выделение кислорода на положительном электроде начнется до начала заметного вы­деления водорода на отрицательном. Выделяющийся кислород вступает в хими­ческую реакцию с активной массой отрицательного электрода.

Поэтому для производства герметизированных батарей разработаны методы связывания жидкого электролита:

• создание загущенного (гелеобразного) электролита;

• абсорбция жидкого электролита в сепараторах с высокой объемной порис­тостью.

Искусственное ограничение емкости положительных электродов и объема электролита приводят к тому, что емкость герметизированных свинцовых батарей с иммобилизованным электролитом на 15-20 % ниже, чем батарей со свободным электролитом того же объема и массы.

В качестве загустителя для получения гелеобразного электролита при­меняют силикагель, аллюмогель и другие вещества. При смачивании серной кислотой эти вещества образуют тиксотропный гель. В качестве сепараторов в подавляющем большинстве герметизированных аккумуляторов применяют стекломаты из ультратонких волокон. Объемная пористость современных стеклосепараторов достигает 80-85 %. Поэтому их используют не только для батарей с гелеобразным электролитом, но и для батарей с абсорбированным жидким электролитом. Свинцовые батареи с иммобилизованным электролитом являются гермети­зированными, но не являются герметичными как, например, никель-кадмиевые герметичные аккумуляторы. Во всех свинцовых герметизированных батареях (аккумуляторах) имеется предохранительный клапан. Он служит для того, чтобы давление внутри аккумулятора не превышало величины, которая является допу­стимой по условиям работоспособности и прочности корпусных деталей. Дело в том, что, несмотря на применяемые ограничения емкости положительных элек­тродов, выделение водорода на отрицательном электроде в процессе заряда, особенно на заключительной его стадии, полностью подавить невозможно. Причем скорость его выделения в конце зарядного процесса несколько выше, чем скорость выделения кислорода. Избыточная часть водорода вызывает рост давления внутри аккумулятора, для ограничения которого и служит клапан.

Дата добавления: 2014-01-07