Baterie alkaliczne: zasada działania, zalety i wady
Wiele urządzeń wymaga zasilania. Do tego celu wykorzystywane są baterie alkaliczne. Zawierają w swojej konstrukcji dwie elektrody i płynną kompozycję wykorzystującą zasady. Takie baterie mają żywotność do 25 lat. Technologia dopuszcza możliwość przyspieszonego ładowania. Rozładowanie może zapewnić zwiększoną moc.
Zasada działania
Baterie alkaliczne mogą się różnić w zależności od substancji użytych do elektrolitów i płytek. Za najbardziej wydajne uważane są akumulatory niklowo-kadmowe lub niklowo-żelazowe.
Wykorzystuje elektrolit alkaliczny, który ma w swoim składzie wodorotlenki potasu i litu, których stosowanie pomaga zwiększyć pojemność baterii. Poprawia również charakterystykę rozładowania akumulatora.
Elektroda dodatnia jest mieszaniną następujących elementów:
- hydrat tlenku niklu;
- proszek grafitowy, do którego dodaje się tlenek baru.
Elektroda ujemna jest wykonana odpowiednio z czystego kadmu lub żelaza. Jest również tworzony przy użyciu hydratu azotowego jednego z tych metali.
Elektrody wykonane są ze stalowej siatki o drobnych oczkach. Nakłada się na nią substancje aktywne, które mają za zadanie oddziaływać z elektrolitem.
Baterie alkaliczne mają przewagę nad bateriami kwasowymi, ponieważ można je ładować. W większości przypadków jego czas trwania wynosi 6 godzin. Jeśli akumulator był długo przechowywany w stanie rozładowanym, to czas ładowania wydłuża się – może on wytrzymać nawet 12 godzin.
Baterie alkaliczne są dostępne w drewnianej lub metalowej obudowie. Mogą zawierać wiele baterii. Przy zmianie elektrolitu należy przejść od objętości płynu wymaganej dla jednego urządzenia i pomnożyć przez ich liczbę.
Cechy baterii alkalicznych
Na niklowo-kadmowym oznaczeniu „NK” dalej po myślniku pojemność jest podana w amperogodzinach. Na przykład, jeśli napisane jest „NK-13”, mówimy o akumulatorze danego typu, który zapewnia wydajność równą 13 A / h. W takich urządzeniach biegun dodatni jest zamknięty w obudowie.
Jeśli istnieje oznaczenie „NZh”, mówimy o baterii niklowo-żelaznej. Myślnik po tych literach wskazuje pojemność. Na przykład dla akumulatora NZh-45 jest to 45 A / h. W przeciwieństwie do kadmu, żelazne mają elektrodę ujemną zamkniętą w ciele.
Plusy i minusy
Zastosowanie baterii alkalicznych pozwala na zastosowanie następujących zalet:
- Urządzenia te pracują stabilnie w warunkach ujemnych temperatur. Gdy temperatura spadnie poniżej -25, na każdy stopień chłodzenia wydajność zmniejszy się o 0,5%.
- Przy regularnej konserwacji baterie alkaliczne 12 V lub inne będą służyć Ci przez wiele lat.
- Wykluczona jest możliwość nagłej utraty prądu. Ta właściwość jest przydatna na przykład podczas używania alkalicznych baterii samochodowych.
- Takie baterie charakteryzują się niewielką wagą i kompaktowymi rozmiarami.
- Mają lekkie spontaniczne wyładowanie.
Baterie alkaliczne mają pewne wady:
- Mają stosunkowo niską wydajność. Zwykle wynosi 50% -55%. Dla porównania należy pamiętać, że w przypadku akumulatorów kwasowych liczba ta sięga 80%.
- Takie baterie mają efekt pamięci, który może znacznie obniżyć wydajność.
W procesie aplikacji obserwuje się dużą zmienność napięcia roboczego. Na przykład bateria alkaliczna 12V tworzy różnicę potencjałów, która może mieścić się w zakresie 10-17,5V.
Gdzie są używane
Baterie te są szeroko stosowane. Służą do następujących celów:
- na lokomotywach kolejowych;
- do mechanizmów załadowczych podczas pracy w magazynie;
- ma zastosowanie do pracy różnych typów systemu alarmowego;
- używany do uruchamiania jednostek napędowych.
Istnieją baterie alkaliczne, które są szeroko stosowane w różnego rodzaju urządzeniach przenośnych. Mogą służyć np. do zapewnienia działania elektronarzędzi, pilotów do telewizorów i innych celów.
Wymiana elektrolitu
Baterie alkaliczne są zaprojektowane tak, aby działały przez wiele lat. Jednak zapewnia wysoką jakość tylko wtedy, gdy jest odpowiednio konserwowany. Niezbędną operacją jest regularna wymiana elektrolitu.
O cechach działania baterii alkalicznych opisano w filmie:
Przydatne wideo
Powinna być przeprowadzona po 100-150 cyklach ładowania i rozładowywania baterii alkalicznych. Procedura wygląda następująco:
- Akumulator należy rozładować do momentu, gdy napięcie na jego wyjściach spadnie poniżej 1 V.
- Zużyty elektrolit należy ostrożnie spuścić do przygotowanego wcześniej pojemnika.
- Wykonanie tej operacji wymaga okresowego potrząsania światłem. Jest to konieczne, aby na ścianach nie pozostał brud.
- Po całkowitym usunięciu elektrolitu należy go dokładnie wypłukać. Aby to zrobić, możesz użyć wody destylowanej lub lekko alkalicznej. W takim przypadku należy potrząsnąć baterią, aby poprawić jakość czyszczenia.
- Natychmiast po zakończeniu płukania baterii alkalicznej nalewa się nowy roztwór. Następnie kompozycję pozostawia się na dwie godziny.
- Następnie musisz sprawdzić gęstość roztworu i upewnić się, że odpowiada wymaganej. W razie potrzeby roztwór alkaliczny należy uzupełnić.
- Zamknij pokrywy baterii.
W trakcie pracy nie można zrobić sobie przerwy, w wyniku czego bateria w środku wyschnie. Może to spowodować korozję alkalicznych ogniw akumulatorów samochodowych.
Przygotowanie roztworu elektrolitu
W przypadku baterii alkalicznej może być wykonana na bazie stałych lub płynnych zasad. Aby gotować z poszczególnych składników, musisz wykonać następujące czynności:
- Konieczne jest przygotowanie roztworu kaustycznego potasu. Powinien mieć gęstość równą 1,19-1,21 g / cu. cm.
- Na każdy litr dodaj 20 g litu kaustycznego i delikatnie wymieszaj.
- Przygotuj roztwór kaustycznego sodu w ilości 1,17-1,19 g / cm3.
- Dodaje się do niego kaustyczny lit w ilości 20 g na litr.
Składniki te służą do wytworzenia elektrolitu o składzie niezbędnym do baterii alkalicznych.
Jak ładować
Przygotowanie baterii alkalicznej do pracy w większości przypadków zajmuje 6 godzin. Pozwala to jednak na korzystanie z różnych trybów pracy:
- 6 godzin będzie ładowane pod warunkiem używania prądu znamionowego.
- Jeśli w ciągu pierwszych dwóch godzin jest podwojony, a reszta odbywa się w zwykłym trybie, czas może zostać skrócony o kilka godzin.
- Ulepszona wersja jest wykonywana, gdy przy normalnym natężeniu prądu czas ładowania jest podwojony.
Do ładowania baterii alkalicznej najlepiej używać trybu standardowego. Przy jego użyciu zużycie baterii będzie minimalne. Procedura ładowania obejmuje następujące kroki:
- Konieczne jest zapewnienie uzyskania wymaganej siły prądu.
- Zaciski akumulatora są podłączone do źródła.
- Prąd jest włączony.
- Należy odczekać wymagany czas ładowania baterii alkalicznej. Ważne jest, aby upewnić się, że nie występuje przegrzanie. Zwykle temperatura nie powinna przekraczać 45 stopni.
Po zakończeniu ładowania akumulator jest odłączany od źródła zasilania.
Historia prostej baterii alkalicznej
Wynalazcami baterii alkalicznych są Thomas Edison i Waldemar Janger. Obaj specjaliści pracowali niezależnie od siebie. Pierwszą firmą, która skomercjalizowała się, był Duracell.
Zapewniała dostawę baterii alkalicznych do ówczesnego sprzętu przenośnego. Omawiane baterie w tym czasie konkurowały z bateriami solnymi, ale znacznie przewyższały je swoimi właściwościami.
Jaka jest bateria?
Wykorzystuje katodę, która zawiera następujące substancje:
- 7% -10% grafit;
- 25%-30% roztwór wodorotlenku potasu;
- 65%-75% dwutlenku manganu;
- 1% to składniki wiążące.
Jako zasadę można również stosować wodorotlenek litu lub sodu. Do produkcji anody stosuje się oczyszczony cynk z dodatkami chroniącymi przed korozją. Wcześniej zabierano do tego celu ołów i rtęć, teraz przestawiono się na wykorzystanie w tym celu bizmutu i aluminium.
Konstrukcja takiej baterii alkalicznej obejmuje następujące elementy:
- Wnętrze baterii zawiera pastę cynkową, która jest proszkiem. Ta forma zapewnia bardziej wydajną pracę w porównaniu do akumulatorów solnych.
- Cynk miesza się ze specjalnym żelem. Generuje negatywny potencjał. Mosiężny pręt przenosi ten ładunek do zewnętrznego terminala.
- Katoda z dwutlenku manganu zmieszana z zagęszczaczem grafitowym jest oddzielana od pasty cynkowej za pomocą specjalnego składu.
- Potencjał dodatni jest wyprowadzany do stalowego kubka z powłoką niklową. Jest odizolowany od obudowy akumulatora.
Podczas pracy wytwarzana jest niewielka ilość gazu. Jego nacisk ogranicza specjalna uszczelka. Bezpiecznik to specjalna membrana. Jeśli jest dużo gazu, wybucha i gaśnie.
Ten film omawia baterie alkaliczne:
Przydatne wideo
Baterie różnią się kształtem. Niektóre wykonane są w formie walca, inne są płaskie. Te ostatnie nazywane są również tabletami. Są używane do urządzeń przenośnych, takich jak zegarki na rękę. Takie zasilacze zapewniają napięcie od 1,5 do 9 V. Wydajność omawianych akumulatorów zwykle nie przekracza 3000 mA/h. W niektórych przypadkach ten parametr może być większy.
Plusy i minusy baterii alkalicznych
Te baterie alkaliczne zapewniają następujące korzyści:
- Długa żywotność.
- Przystępny koszt połączony z wysoką jakością pracy.
- Duży wybór typów i rozmiarów baterii.
- Niskie ryzyko wycieku baterii.
- Mały poziom samorozładowania.
Korzystając z nich, użytkownik napotka następujące wady:
- Wysokiej jakości baterie mogą kosztować znacznie więcej.
- Potrzebna jest specjalna procedura usuwania, ponieważ kompozycja zawiera substancje, które mogą szkodzić środowisku.
Takie źródła prądowe są szeroko stosowane ze względu na ich jakość.
Wniosek
Baterie alkaliczne zapewniają zasilanie szerokiej gamie urządzeń. Odpowiednio utrzymane będą służyć przez wiele lat. Kupując baterię alkaliczną do konkretnego urządzenia, musisz upewnić się, że spełnia ona niezbędne parametry.
