Серебряно-цинковые аккумуляторы и их пластины из серебра

Аккумуляторные батареи используются в качестве источников энергии самых различных механизмов. Чаще всего АКБ устанавливается на автомобилях. Разработки серебряно-цинковых аккумуляторов велись на протяжении длительного периода. Основная цель подобных исследований заключается в преодолении недостатков более распространенных кислотных и щелочных АКБ.

Недостатки кислотных и щелочных АКБ

Современные серебряно-цинковые аккумуляторы лишены распространенных недостатков кислотных и щелочных источников питания. Особенности производства определяют следующие моменты:

1. Низкая удельная емкость. Именно поэтому аккумуляторы не могут выдерживать длительную эксплуатацию без заряда.
2. Малый КПД также определяет низкую эффективность применения кислотных и щелочных аккумуляторов.
3. Высокий показатель саморазряда определяет то, что источник энергии может терять заряд при его длительном хранении.
4. Нельзя использовать в условиях пониженного атмосферного давления.

Серебряные аккумуляторы лишены многих недостатков кислотных и щелочных вариантов исполнения. Однако применяемые технологии существенно повышают стоимость изделия.

Особенности конструкций

Аккумуляторы с серебряными пластинами собираются в корпусе из пластика. За счет этого уменьшается вес получаемой конструкции и обеспечивается защита от воздействия со стороны окружающей среды. Среди конструктивных особенностей можно отметить следующие моменты:

1. Отрицательный электрод изготавливается при смешивании цинка и окиси цинка. Подобные пластины находятся в конвертах их целлюлозного вещества, структура становится более проницаемой для щелочного электролита.
2. Положительные электроды изготавливаются из окиси серебра. За счет этого уменьшается количество серебра в аккумуляторах, и получается снизить их стоимость. Пластины из серебра находятся в конвертах из лозной пленки. Применение специальных изоляционных материалов позволило повысить защиту положительного электрода от воздействия электролита.
3. Производители рассматриваемых аккумуляторов уделяют больше всего внимания выбору материалов для изготовления сепараторов. Это связано с тем, что при заливке электролита сепаратор может набухать, и это препятствует оплыванию активной массы электродов.
4. При производстве обеспечивается большая площадь соприкосновения пластин с электродом.

При создании АКБ из серебра никаких решеток не используется. Это связано с тем, что применяемые материалы при изготовлении электродов характеризуются высокой прочностью. Создаваемая конструкция устойчива к ударной и вибрационной нагрузке.

В качестве активного связующего вещества применяется раствор едкого калия. Рекомендуемая плотность составляет 1,4 гр/см3. Для работы устройства не требуется большое количество вещества, за счет чего можно проводить установку аккумулятора в вертикальной и горизонтальной плоскости. При изготовлении пробки используют герметичные вещества, она может быть открыта в процессе зарядки. Корпус изготавливается при применении прозрачного пластика, на который наносится шкала для определения максимального и минимального уровня активного вещества.

Большинство аккумуляторов с серебряными пластинами обладают следующими характеристиками:

1. ЭДС составляет 1,85 В.
2. Напряжение на клеммах 15,5 В.
3. Теоретическая удельная энергоемкость составляет 420 Вт-ч/кг.
4. Практическая удельная энергоемкость не менее 145 Вт-ч/кг.
5. Температура, при которой электролит сохраняет свои свойства, от -40 до +50 градусов Цельсия.

Некоторая информация указывается на этикетке, которая наклеивается на корпус. Другие данные можно встретить в описании каждой модели, размещенной производителем в интернете.

Эксплуатация серебряно-цинковых батарей

Подобные батареи имеют очень маленькое внутреннее сопротивление и высокую удельную энергоемкость. Конструктивные особенности обеспечивают высокий ток отдачи, на 1 А-ч емкости приходится ток 50 Ампер. В каких аккумуляторах есть серебро, определить можно по названию, которое отображается на крышке изделия.

При рассмотрении особенностей эксплуатации можно отметить следующие моменты:

1. На момент зарядки при использовании специального прибора образуется окись серебра. Именно поэтому кривая напряжения при зарядке идет ступенчато.
2. Если уделить внимание графику зарядки, то видны участки с более высокими значениями напряжения. Эти участки указывают на активное восстановление пластин.
3. При больших токах ступенчатый процесс разрядки практически незаметен. Именно поэтому заряд падает постепенно.
4. Небольшой ток разрядки приводит к тому, что напряжение находится на стабильном уровне. Этот этап также характеризует восстановительный процесс.
5. К концу разряда показатель напряжения начинает снижаться резко. Большинство аккумуляторных батарей, за исключением рассматриваемого, после потери половины емкости начинают быстро терять заряд.
6. Энергоотдача составляет около 85%, отдача пот току приближается к 100%. За счет этого батарея способна выдавать высокий пусковой ток.
7. Хранить АКБ можно на протяжении длительного периода. Это связано с тем, что показатель саморазряда очень низкий. Периодическая зарядка для восстановления емкости не требуется.

Как показывает практика, серебряно-цинковые аккумуляторы хранятся без электролита на протяжении длительного периода. Даже при полной емкости используется небольшое количество жидкости. Чтобы привести в рабочее состояние основные элементы, нужно:

1. Для начала проводится предварительный визуальный осмотр для выявления механических повреждений или коррозии основных элементов. В подобном случае эксплуатировать источник питания не рекомендуется.
2. Следующий шаг заключается в заливании электролита. Для рассматриваемых АКБ применяется раствор, представленный сочетанием едкого калия в воде. Рекомендуемая плотность составляет 1,4 гр/см3. Полученный раствор насыщается окисью цинка.
3. После добавления электролита проводятся формировочные циклы заряда и разряда. Подобный процесс необходим для восстановления свойств электродов.

На момент визуального осмотра проверяется состояние крышки и бачков, токоотводов, клапанов для отвода газа. Эти элементы должны быть в хорошем техническом состоянии. Кроме этого, постоянно нужно проверять уровень электролита. При низком уровне электролита проверяется отсутствие короткого замыкания.

Следующий шаг заключается в проверке уровня ЭДС. Для того чтобы источник питания работал правильно, пластины должны хорошо пропитаться электролитом. Этот процесс нужно проводить в специальной барокамере, предварительно сняв крышку с заливочных отверстий и снизив давление до величины 2−8 кПа. После этого давление постепенно увеличивается до атмосферного. Обеспечить лучшую пропитку можно при повторном проведении этой процедуры.

Для формирования химической реакции между двумя электродами выполняется два полноценных цикла заряд-разряда. На момент зарядки нужно контролировать напряжение и плотность. Храниться АКБ должен при температуре от 5 до 10 градусов Цельсия. В подобных условиях сохраняется целостность сепаратора.

Сфера применения

Область применения серебряно-цинковых АКБ весьма обширна. В основном они устанавливаются там, где требуется источник питания с небольшой массой и объемом:

1. Космическая отрасль.
2. Военная техника.
3. Геологическое геофизическое оборудование.
4. Авиационная техника.

Производители АКБ смогли уменьшить размеры корпуса, сделать источники питания более компактными. Сфера применения определяется следующими качествами:

1. Аккумулятор может выдерживать воздействие температуры от -10 до +55 градусов Цельсия. Именно поэтому он не устанавливается на автомобиле, который эксплуатируется в суровых условиях.
2. Температура хранения от -40 до +60 градусов Цельсия.
3. Хранить АКБ можно в течение 4 лет.
4. Период эксплуатации может варьировать в пределе от 2 до 4 года в зависимости от правильности обслуживания и области применения.

Интересным фактом назовем то, что для оборудования, применяемого в лунной программе «Аполлон», производили именно подобные АКБ.

Емкость составила 120 А-ч, напряжение выдерживается на уровне 36 Вольт. Расчетная дальность пробега была около 90 километра, но на практике показатель составит всего 30 километров.

Плюсы и минусы использования

Серебряно-цинковые аккумуляторы отличаются от других источников питания. К их неоспоримым преимуществам можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Небольшие размеры и масса. С каждым годом размеры аккумуляторной батареи уменьшаются без потери емкости. За счет небольшой массы и размеров упрощается транспортировка батареи.
2. Механическая прочность. При изготовлении наружного корпуса применяется пластик, но начинка характеризуется прочностью.
3. Удельная емкость выше, чем у кислотных и щелочных аккумуляторов.
4. Чистое производство. Для работы подобного источника питания требуется небольшое количество электролита, в состав которого не входят загрязняющие химические вещества.
5. Конструкция способна выдерживать высокие разрядные токи. Поэтому при генерировании высокого пускового тока емкость падает не существенно.
6. Низкий показатель саморазряда. Проведенные тесты указывают на то, что в месяц теряется 15% емкости.
7. Стабильные разрядные характеристики. В сравнении с другими АКБ, рассматриваемый теряет емкость постепенно без резких скачков.
8. Устойчивость к глубокому разряду и периодическому прерыванию процесса заряда.

Недостатки подобных АКБ определяют то, что их крайне редко устанавливают на автомобилях. К ним можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Высокая цена. Особенности применяемой технологии и высокая концентрация серебра в составе определяют увеличение себестоимости аккумулятора.
2. Небольшой срок службы. Как показывает практика, прослужить подобный источник питания может на протяжении 100 циклов зарядки и разрядки.
3. Требуется много времени для полного заряда. При применении специальных приборов на восполнение заряда требуется 20 часов.
4. Сильное газовыделение. Этот недостаток определяет то, что нужно постоянно следить за состоянием специальных патрубков.
5. Конструкция плохо переносит перезаряд. Именно поэтому следует использовать ЗУ, которые способны в автоматическом режиме контролировать основные параметры подаваемого тока.

В последнее время ведется довольно много исследований, связанных с изготовление подобных источников тока. Сегодня они еще крайне редко устанавливаются в качестве источника энергии на транспортных средствах.