Методические указания. К АКБ относят электрические элементы, способные накапливать и отдавать электрическую энергию во внешнюю электрическую цепь за счет электрохимических

К АКБ относят электрические элементы, способные накапливать и отдавать электрическую энергию во внешнюю электрическую цепь за счет электрохимических процессов, связанных с изменением химического со­става активных масс электродов.

Химические основы работы аккумуляторов

При введении металлического электрода в электролит ионы послед­него проникают к поверхностным атомам электрода. При этом положи­тельные ионы электролита стремятся осесть на электрод. Такая способ­ность электролита называется осмотическим давлением.

Отрицательные ионы электролита притягивают атомы металла и стремятся перевести их в электролит. Способность металлов растворяться в электролите под действием его отрицательных ионов называется элек­тролитической упругостью растворения.

Если упругость больше осмотического давления, то ионы металла входят в электролит и заряжают его положительно (электрод в этом случае заряжен отрицательно). В результате между электродом и электролитом возникает разность потенциалов, значение которой ограничивается тем, что на ионы металлов, перешедшие в электролит, действуют силы элек­тронов, оставшихся в металле. По мере перехода ионов металла в электро­лит эти силы возрастают и уравновешивают избыточные силы упругости растворения. Если осмотическое давление больше сил упругости раство­рения, то положительные ионы оседают на электроде и заряжают его по­ложительно. Между электродом и электролитом возникает определенная разность потенциалов обратной полярности. Очевидно, что если силы ос­мотического давления и упругости растворения равны, разность потенциа­лов между электродом и электролитом не образуется.

Возникающая разность потенциалов не может быть использована для получения электрического тока, т.к. если в электролит опустить элек­трод из того же металла, то разность потенциалов будет равна нулю.

Для получения тока в электролит необходимо поместить еще один электрод с другой электролитической упругостью растворения, т.е. из дру­гого металла.

Система из электролита с двумя введенными в него электродами из металлов с различной электролитической упругостью растворения и пред­ставляет собой гальванический элемент - источник электродвижущей си­лы (ЭДС). Гальванические элементы работают за счет собственной хими­ческой энергии, поэтому химические источники характеризуются не мощ­ностью, а емкостью.

В реальных аккумуляторах в качестве электродов применяют пла­стины специальной конструкции, в большинстве случаев решетчатого типа. Основание электродов изготавливают из сплава свинца и сурьмы (для механической прочности). Ячейки заполняют пастой из порошкообразных окислов свинца на слабом растворе серной кислоты. Для положительных пластин используют свинцовый сурик, а для отрицательных пластин ис­пользуют свинцовый глет РЬз0₄. После просушки паста приобретает по­ристость, чем достигается большая емкость аккумуляторов. Высушенные пластины подвергаются формовке (длительному заряду) в специальном электролите. В результате сурик превращается в двуокись свинца Pb0₂, a свинцовый глет в чистый свинец. Это соответствует заряженному аккуму­лятору.

После формовки пластины или разряжают или оставляют заряжен­ными. В любом случае их тщательно высушивают, а затем собирают в блоки.

Саморазряд аккумуляторов

Бесполезная потеря какой-то части запасенной при заряде энергии или саморазряд аккумуляторов - явление неизбежное. Саморазряд проис­ходит и в режиме разряда и в режиме покоя. Величину саморазряда опре­деляют химическая система и конструкция АКБ. Важна температура, ко­личество и свойство попавших в аккумулятор примесей. Трудно устранить такие причины разряда как существование разности потенциалов в самих пластинах (между активной массой пластин и металлом их основы). Дей­ствует и кислород воздуха на отрицательные пластины. Причинами само­разряда могут быть неравномерная плотность электролита, плохая изоля­ция пластин, загрязнение электролита, активной массы и дистиллирован­ной воды вредными примесями. Саморазряд традиционной АКБ по ГОСТ 959-9IP при бездействии в течение 14 суток при температуре 20+5°С не должен превышать 0,5% в сутки (7%), а после бездействия в течение 28 су­ток - 20% от номинальной емкости. Саморазряд необслуживаемой батареи в течение 90 суток после бездействия не должен превышать 0,11% в сутки (10%), а после бездействия в течение года - 40% от номинальной емкости.