Кислотные аккумуляторы и батареи

Аккумуляторы созданы на системе: (+)Рb02 IH2S04l Рb(—);
Еэ - 2,06+2,15 В.

Удельные энергия и мощность аккумуляторов I — свинцовых; 2 — никель-кадмиевых; 3 — никель-цинковых; 4 — серебряно-цинковых; 5 — воздушно-железных; 6 — воздушно-цинковых; 7 — серно-натриевых; 8 — серно-литиевых
Суммарное уравнение обратимой реакции в свинцовом аккумуляторе имеет вид
Разряд
Рb02 + Рb + 2H2S04 2PbS04 + 2Н20.
Заряд
Как видно, при заряде на одном электроде (положительном) образуется диоксид свинца, на втором электроде (отрицательном) — свинец. При разряде диоксид свинца и свинец превращаются в сульфат свинца.
Аккумулятор состоит из положительного и отрицательного электродов, раствора серной кислоты (27+39%) и сепаратора.
Применяются два типа электродов: поверхностные и пастированные. Поверхностный электрод состоит из свинцовой пластины, на поверхности которой электрохимически формируется слой активной массы. Пастированные электроды подразделяются на решетчатые (намазные), коробчатые и панцирные.
В решетчатых (намазных) электродах активная масса удерживается в решетке из свинцово-сурьмяного сплава толщиной 1+4 мм. В коробчатых пластинах решетки с активной массой закрываются с двух сторон перфорированными свинцовыми листами.
Панцирные пластины состоят из свинцово-сурьмяных штырей, которые помещаются внутри пластмассовых перфорированных трубок, заполненных активной массой. Для отрицательных электродов используются намазные и коробчатые пластины, для положительных электродов — поверхностные, намазные и панцирные. В качестве сепараторов применяют микропористые пластины из вулканизированного каучука (мипора), поливилхлорида (ми- пласта), стекловолокна и полиэтилена.
Свинцовые аккумуляторы обычно соединяют в батарею, которую помещают в моноблок из эбонита, пластмассы (термопласта), полипропилена, асфальтопековой композиции, керамики или стекла.
Одной из важнейших характеристик аккумулятора является срок службы (годы) или технический ресурс—наработка (число циклов). Ухудшение параметров аккумулятора и выход их из строя обусловлены в основном коррозией решетки и оползанием активной массы положительного электрода. Срок службы аккумулятора определяется в первую очередь типом положительных пластин и условиями эксплуатации.
Аккумуляторы и батареи имеют условное буквенно-цифровое обозначение. Первая цифра указывает число последовательно соединенных аккумуляторов. Так как номинальное напряжение свинцового аккумулятора равно 2 В, то номинальное напряжение аккумуляторной батареи равно числу последовательно соединенных элементов, умноженному на два.
Буква после первой цифры обозначает тип или назначение аккумулятора или батарей: С — стационарные, СТ — стартерные, А — авиационные, В — вагонные и т. д. Следующие цифры указывают номинальную емкость. Кроме того, могут быть указаны тип пластин (например, намазные), материал сосуда (Э — эбонит, С — стекло) и сепаратора (М — мипласт, Р — мипор, С — стекловолокно). Для некоторых аккумуляторов указываются климатическое исполнение и размещение. Например, стартерная батарея из трех аккумуляторов емкостью 65 А-ч в моноблоке из эбонита и с сепаратором из мипласта имеет условное обозначение: батарея ЗСТ-65ЭМ.
Свинцовые аккумуляторы имеют высокие разрядные напряжения   и удельную мощность (до 150 Вт/кг) и относительно недороги. К основным их недостаткам следует отнести низкую удельную энергию и относительно малый ресурс. Совершенствование свинцовых аккумуляторов идет по пути изыскания новых сплавов для решеток (например, свинцово-кальциевых), облегченных и прочных материалов баков (например, на основе сополимера пропилена и этилена), улучшения качества сепараторов. Разработаны герметизированные свинцовые аккумуляторы, которые не требуют доливки воды при эксплуатации, не имеют газовыделения и кислотного тумана.

Основные электрические параметры стационарных аккумуляторов

Примечание. В числителе указаны параметры аккумуляторов серии С, СК, СЗ и СКЭ, в знаменателе — аккумуляторов серии СН.

Стационарные свинцовые аккумуляторные батареи предназначены для эксплуатации на постоянном месте или в условиях, исключающих перемещение аккумуляторов или машин, в которых они установлены. В большинстве выпускаемых аккумуляторов (типов С, СЗ, СК и СКЭ) положительными электродами служат поверхностные пластины, отрицательными электродами — коробчатые пластины. Баки изготовляются из стекла или эбонита.

Кривые разряда (У) и заряда (2) свинцового аккумулятора при 20 °С

Буквенные обозначения аккумуляторов указывают: С — стационарный длительный разряд, К — короткий разряд, 3 — закрытое исполнение, Э — эбонит, материал бака.
Параметры аккумуляторов приведены в табл.
Максимальный ток заряда аккумуляторов с номером N - 1 равен 9 А. Емкости и токи разряда и заряда аккумуляторов других номеров N можно найти, перемножив соответствующие значения, приведенные в табл. 38.5, на N аккумулятора. Например, параметры аккумулятора С-10 при 10-часовом разряде равны: емкость 36-10 - 360 А-ч, ток разряда 3,6-10 - 36 А, ток заряда 9-10 - 90 А. Саморазряд аккумуляторов не более 23% при хранении в течение 29 сут и не более 16% при хранении в течение 14 сут. Удельная энергия стационарных аккумуляторов этого типа составляет 10-s- 23 Вт-ч/кг. Гарантийный срок хранения 1 год. Гарантийный срок службы при соблюдении правил ухода 4 года, наработка 800+1000 циклов.
Стационарные аккумуляторы с поверхностными пластинами содержат относительно большую долю свинца по отношению к активной массе. Большинство из них не имеет крышек, поэтому требуется частая заливка воды в хорошо вентилируемом помещении. Они собираются, как правило, у потребителя. Указанные недостатки устранены в стационарных аккумуляторах с намазными пластинами типа СН. Эти аккумуляторы собираются на заводах и имеют крышки. Они выделяют значительно меньше вредных испарений. Электрические параметры аккумулятора СН-1 приведены в табл.   Удельная энергия аккумуляторов серии СН равна 11 19 ВТ * ч/кг
и 17+44 кВт-ч/м3. На базе аккумуляторов СН созданы аккумуляторы СНУ емкостью от 80 до 2240 А-ч, обладающие повышенной механической прочностью.
Авиационные свинцовые аккумуляторные батареи

Примечания: 1. АСАМ — авиационная стартерная моноблочная с адсорбированным электролитом; САМ — стартерная авиационная моноблочная; АСА — авиационная стартерная аэродромная.
2. Указанная в обозначении батарей номинальная емкость соответствует 5-часовому разряду.

К стационарным также относятся автоблокировочные свинцовые аккумуляторы АБН- 72-УХЛ2 и АБН-80-УХЛ2. Аккумуляторы АБН применяются на железных дорогах для питания устройств автоблокировки, сигнализации, телемеханики и связи в стационарных условиях. Буква Н означает намазные пластины. Номинальная емкость указана для режима 25-часового разряда. Емкость при 12-часовом разряде составляет 82+83%, при 5-часовом разряде — 68+69% от номинальной. Обозначение УХЛ 2 указывает на климатическое исполнение и категорию размещения (2). Аккумуляторы предназначены для работы при температуре окружающей среды от —50 до +55 °С и температуре электролита не ниже —10 °С. Гарантийный срок хранения аккумулятора в сухом виде 1 год с момента изготовления, срок службы 2 года. Саморазряд аккумулятора, отключенного от сети, при температуре воздуха 25±10 °С за 28 сут не должен превышать 28%.

Стартерные батареи.

Свинцовые стартерные батареи предназначены для автомобилей, автобусов, тракторов и других машин (сельскохозяйственных, дорожных и т. п.).
Гарантийный срок хранения не залитых раствором электролита батарей установлен 3 года, срок службы 2 года, наработка 2500+3000 ч. Батареи предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от —35 до +60 °С.
Удельная энергия стартерных аккумуляторов составляет 26+36 Вт-ч/кг, планируется ее повысить до 40 Вт-ч/кг путем применения полипропиленовых моноблоков и других усовершенствований.
Авиационные батареи. Батареи предназначены для автономного запуска двигателей и бортовых электроагрегатов, для питания электросети при аварийных режимах в системе энергоснабжения самолетов (бортовые), а также для запуска двигателей и для проверки энергооборудования самолетов на аэродроме (аэродромные). В табл.   приведены данные авиационных батарей.
Гарантийный срок хранения батарей 7 лет, кроме батареи 12-АСА-143, для которой установлен срок хранения 5 лет с момента изготовления. Гарантийный срок эксплуатации батареи 2 года, кроме батареи 12-АСАМ-23, для которой устанавливается срок работы 1 год с момента ввода в эксплуатацию.