§10.3. ЩЕЛОЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Отечественной промышленностью выпускаются щелочные аккумуляторы двух типов: железо-никелевые (рис. 10.5, а) и кадмиево-никелевые (табл. 10.2). Положительные пластины (рис. 10.5, в) щелочных железо-никелевых аккумуляторов состоят из набора перфорированных стальных никелированных трубок, закрепленных в стальных никелированных рамках. Трубки заполнены активной массой, представляющей собой смесь гидрата окиси никеля с лепестками никеля. Отрицательные пластины (рис. 10.5, б) состоят из перфорированных стальных никелированных коробочек, наполненных смесью тонко размельченного железа, окислов железа и окиси ртути и закрепленных в стальные никелированные рамки.
Рис. 10.5. Щелочная аккумуляторная батарея: а — внешний вид; б и в — вид пластин щелочного аккумулятора
В качестве электролита применяется раствор гидроокиси калия в воде с добавлением небольшого количества гидроокиси лития. Положительные и отрицательные пластины щелочных аккумулятогов собираются на двух стальных никелированных стержнях. Для этого рамки пластин в верхней части имеют специально для этой цели предназначенные отверстия. К стержням присоединяются стальные никелированные выводы. Для предотвращения коротких замыканий между пластинами устанавливаются эбонитовые стержни. Пластины аккумулятора помещаются внутри стального бака со стальной крышкой. Бак и крышка щелочного аккумулятора никелированы. От стенок бака пластины изолируются эбонитовыми прокладками. На дно бака устанавливаются эбонитовые изоляторы. Крышка бака имеет отверстия для выводов пластин, наполнения аккумулятора электролитом, доливки водой и выхода образующихся в аккумуляторе газов.
Выводы пластин изолируются от крышки резиновыми уплотняющими втулками. Напряжение у щелочных аккумуляторов составляет в среднем около 1,25 в. Для получения больших напряжений щелочные аккумуляторы собираются в батареи.
Химическая реакция при разряде железо-никелевого аккумулятора имеет вид:
Кадмиево-никелевые аккумуляторы отличаются от железо-никелевых тем, что активная масса отрицательных пластин этих аккумуляторов содержит кадмий в губчатой форме или смесь железа и кадмия. При разряде кадмиево-никелевого аккумулятора реакции могут быть представлены в виде:
Рис. 10.6. Изменение напряжения (3, 4) и температуры (1, 2) щелочного аккумулятора при одноступенчатом заряде
Щелочные аккумуляторы, как указывалось выше, обладают относительно большим внутренним сопротивлением и, соответственно, большим внутренним падением напряжения при заряде и разряде аккумуляторов. На рис. 10.6 приведено изменение напряжения и температуры щелочного аккумулятора при одноступенчатом заряде и разряде. Плотность электролита у щелочных аккумуляторов выбирается обычно с учетом температурных условий работы аккумуляторов. При температурах окружающего воздуха + 10° С и выше рекомендуется плотность электролита 1,17—1,9 при низких температурах применяется плотность 1,27—1,3.
Плотность электролита во время заряда и разряда изменяется мало и в отличие от кислотных аккумуляторов не может характеризовать состояние заряда аккумулятора.
Рис. 10.7. Зависимость напряжения на зажимах щелочных аккумуляторов от силы разрядного тока
У щелочных аккумуляторов от силы разрядного тока емкость мало зависит, но меняется величина напряжения на зажимах (рис. 10.7); емкость падает при уменьшении температуры аккумуляторов, газовыделение происходит на протяжении всего периода заряда.
За последние годы щелочные аккумуляторы существенно усовершенствованы: при тех же габаритах, что и свинцовые, новые кадмиево-никелевые аккумуляторы обладают почти вдвое большей емкостью.
Кадмиево-никелевые аккумуляторы на судах находят применение для питания средств связи, сигнализации и для других целей.
В табл. 10.2 приведены основные технические данные щелочных аккумуляторов.
Таблица 10.2
Основные технические характеристики кадмиево-никелевых аккумуляторов
Сравнивая кислотные и щелочные аккумуляторы между собой, можно отметить следующие их основные особенности.
Достоинства кислотных аккумуляторов по сравнению со щелочными: большее напряжение на один элемент, более высокий коэффициент полезного действия, меньшая стоимость на единицу мощности, меньшее снижение емкости при снижении температуры.
Достоинствами щелочных аккумуляторов являются более высокая механическая прочность, большой срок службы, малый саморазряд.
§ 10.4. СЕРЕБРЯНО-ЦИНКОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
В настоящее время разработаны новые серебряно-цинковые аккумуляторы, имеющие большие весовые преимущества перед свинцовыми. Активным веществом положительных электродов этих аккумуляторов служит окись серебра, отрицательным — пористый цинк. В качестве электролита применяется водный раствор гидрата калия плотностью 1,4, который не принимает участия в электрохимических реакциях аккумулятора. Последние могут быть представлены так: при разряде 
при заряде
Напряжение аккумуляторов на один элемент для рабочего состояния составляет 1,5—1,6 в, для зарядного — не должно превосходить 2,1 в.
Серебряно-цинковые аккумуляторы хорошо сохраняют свою емкость при низких температурах: при температуре —20° С она составляет около 40% номинальной емкости, а также обладает способностью весьма быстрого заряда и высокими стартерными свойствами. Недостатком аккумуляторов этого типа является их малый срок службы и высокая стоимость.
