3 Hovedtyper af sekundære celler

Denne artikel kaster lys over de tre hovedtyper af sekundære celler. Typerne er: 1. Bly Acid Secondary Cell 2. Nikkel Iron Secondary Cell 3. Nikkel Cadmium Cells.

Type # 1. Blysyre Sekundærcelle:

I denne type batterier består en blycelle af to elektroder, der består af blyforbindelser, nedsænket i en elektrolyt af fortyndet svovlsyre. De aktive materialer i elektroderne deponeres som belægning på understøtende blygitter.

Elektroderne består af et eller flere gitter (eller plader), anode og katodeplader indstilles skiftevis ansigt til ansigt. Men når cellen er afladet, er begge katode- og anodegitter overtrukket med blysulfat.

Når cellen er opladet, er anodegitterne belagt med blyperoxid, og katodegitterne er rene bly. Lad os nu se, hvordan den udfører; I den kemiske formel nedenfor vises den grundlæggende og grundlæggende kemiske virkning, som finder sted i disse batterier,

Men når den er fuldt opladet, udvikler cellen en emf på ca. 2 volt, men som den er afladet, falder emf langsomt til ca. 1, 8 volt. Hvis cellen får lov til at aflade helt, falder dens spænding til sidst meget hurtigt.

Komplet afladning vil dog sandsynligvis resultere i elektrodernes opløsning, så det er en standard praksis at genoplade blyacidceller, før dens åbne kredsløbsspænding falder under 1, 8 volt. Når spændingen er under 1, 8 volt, bliver det svært at genoplade batteriet. Derfor bør det altid kontrolleres, at denne spænding ikke falder under 1, 8 volt.

Elektrolytens specifikke tyngdekraft:

Elektrolytens specifikke tyngde er vigtig for den korrekte funktion af cellen. Når dette er fuldt opladet, er elektrolytens specifikke vægt ca. 1, 21, men når cellen udledes til 1, 8 volt, er den specifikke tyngdekraft ca. 1, 18.

Ændringen i den specifikke tyngdekraft er forårsaget, fordi når cellen udskilles, anvendes en del af syren i dannelsen af ​​blysulfat ved elektroden, og der produceres noget vand.

Andelen af ​​syre til vand er derfor lavere. Ladestatus for en blybedscelle kan konstateres ved at måle elektrolytens specifikke tyngdekraft med et hydrometer. I tilfælde af lygtebatterier kan den specifikke tyngdekraft være højere end angivet ovenfor, fordi der kræves en specifik udledningskarakteristik i batterilampe.

Type # 2. Nikkel jern sekundærcelle:

Denne type batteri består af en nikkelforbindelseselektrode og en jernforbindelseselektrode nedsænket i en elektrolyt af kaliumhydroxid, hvortil et lille lithiumhydrat er blevet tilsat for at forbedre cellens ledningsevne. Når cellen udskilles, er det aktive materiale ved anoden nikkelhydroxid, mens det ved katoden er jernoxid.

Nu når cellen er opladet, dannes nikkelperoxid ved anoden, og rent jern fremstår ved katoden. Der er ingen kemisk ændring i elektrolytten, og dens specifikke tyngdekraft forbliver den samme gennem hele cyklussen af ​​cellen. Figur 5.4 illustrerer funktionen af ​​denne type batteri.

I nikkeljern batteri konstruktion består anoden af ​​et antal rør fremstillet af perforeret stålbånd, spiralformet og sammenholdt med stålringe. Rørene er tungt belagt med nikkel, og den aktive nikkelforbindelse pakkes ind i dem. Lag af flakket nikkel blandes med det aktive materiale for at forbedre ledningsevnen inden for anoden.

Katoden består af perforerede nikkelbelagte stålstrimler stanset i lommer, hvori den aktive jernforbindelse er pakket. Katodens ledningsevne forbedres ved tilsætning af lidt kviksølv til det aktive materiale.

Den alkaliske nikkeljerncelle udvikler et emf på 1, 4 volt, når den er fuldt opladet og normalt oplades, når spændingsspændingen falder til ca. 1, 1 volt. I modsætning til blybedscellen lider alkaliske celler imidlertid ikke skade, hvis det er fuldstændigt afladet.

Imidlertid er den alkaliske nikkeljerncelle lettere end en blysyrecelle med tilsvarende kapacitet, men dens effektivitet er lavere. Cellekapaciteten varierer med temperaturen. Faktisk falder cellekapaciteten kraftigt ned under 53 ° F (12 ° C), så det er vigtigt at sikre, at cellen fungerer ved eller over denne kritiske temperatur.

En typisk anvendelse af nikkeljernceller er den standard 30 volt DC tripping batteri forbundet med højspænding switchgear.

Type nr. 3. Nikkelkadmiumceller:

Denne type celle er baseret på reaktionen mellem nikkelhydroxid og cadmiumhydroxid i en alkalynektrolyt. Ved omhyggelig indretning af den kemiske reaktion har det været muligt at forhindre overskydende gasning og fremstilling af en forseglet genopladelig enhed. Kemisk reaktion af denne type batteri kan vises som

Fra ovenstående ser vi, at i et fuldt opladet nikkelkadmiumbatteri er nikkelhydroxidet i en høj grad af oxidation, og det negative materiale reduceres til rent cadium. Ved afladning reduceres nikkelhydroxidet til en lavere oxidationsgrad, og cadmiumet i den negative plade oxideres.

Den kemiske reaktion består således af overførsel af oxygen fra den ene plade til den anden, og elektrolytten virker kun som en ioniseret ledning og reagerer ikke med hver plade på nogen måde. Det skal også bemærkes, at tyngdekraften ikke ændres gennem ladning eller udladning.

Konstruktion af et forniklet stål stemmer overens med den negative pol indeholdende elektroder af stærkt porøse forbindelser (nikkel, positiv, cadmium: negativ) mættet med aktivt materiale. Den positive elektrode er forbundet til topdækslet for at danne den positive pol.

De porøse plader, som indeholder ca. 80% hulrum, imprægneres med de aktive elektrodematerialer efter højvakuumbehandling for at sikre en høj grad af udnyttelse af rummet. Tilsluttet elektroderne er rene nikkelstrimler svejset til det ydre hus. Elektrodeseparatorerne er smedet af ikke-vævet polyamidmateriale, der er specielt udvalgt til langsigtet fysisk og kemisk stabilitet.

Celleanordningen udføres under stift kontrollerede betingelser, og den endelige hermetiske lukning opnås ved at danne en tryktætning mellem dåstens top og en krybebestandig isolerende nylongrinder eller topplade. Derudover er nogle celler udstyret med en rimelig sikkerhedsventil, som gør det muligt for cellen at frigive en lille gas under ekstrem misbrug, og derefter forsegle og fungere normalt derefter.

Kapacitet:

Den faktiske kapacitet af en hvilken som helst forseglet nikkelcadmiumcelle er noget afhængig af udladningshastigheden, og der skal udvises omhu ved citeringen af ​​ampere-timerkapaciteten. Den nominelle kapacitet af en celle er den, der opnås, når en fuldt ladet celle udtages med en hastighed på 1, 1 volt i 10 timer. Disse satser i AH (Amp Hour) er kendt som K10 rate.

afladning:

Den nominelle udløbsstrøm, der er forbundet med K10-rating, betegnes som 1x1x10. Tilsvarende K2 timers rating med en udløbsstrøm på 5x 1 × 10 og K5 ville være en ampere time rating med en udløbsstrøm på 2 x 1 × 10.

Overladning:

Når batterierne modtages i en tilstand, hvor terminalspændingen er mindre end 1, 1 volt, kan kapaciteten blive reduceret. De skal derefter få standardladningen og derefter afladet med en hastighed på 110. Denne procedure skal gentages, om nødvendigt, inden den fulde batterikapacitet genoprettes.

Opladning:

For nikkelcadmiumceller er opladningsfaktoren 1, 4. Det betyder, at i tilfælde af en fuldt opladet eller delvist udladet celle, skal 1, 4 gange den udtagne kapacitet udskiftes. Ved opladning med en konstant strøm skal den nominelle strøm 1, 10 normalt ikke overskrides.

Opbevaring:

De bedste betingelser for opbevaring er i et rum ved en temperatur mellem 15 og 20 ° C, med så lidt forandring som muligt. Før opbevaring i lange perioder skal celle udledes og beskyttes under opbevaring mod snavs og snavs. Efter opbevaring i lange perioder vil fuldt opladede celler miste kapacitet på grund af selvudladning, men 60% til 70% af indledende kapacitet bevares stadig efter mange måneders opbevaring.

Egenskab:

Denne type batterier har følgende grundlæggende egenskaber:

(1) Frihed fra vedligeholdelse. Disse behøver næppe nogen vedligeholdelse.

(2) Stødsikker konstruktion.

(3) Kan bruges i enhver position.

(4) Høj indre modstand (flere millioner ohm)

(5) God opladning.

(6) Høje afladningsgrader op til 10 I 10.

(7) 1, 4 volt fuldt opladet.

(8) 1, 1 volt fuldt udladet.

Sekundære celler anvendes i næsten alle kollierer for at tilvejebringe en bærbar elforsyning til hætte lamper og visse typer håndlampe. Begge typer sekundære celler bruges til bærbare lys. Akkumulatorer anvendes også som forsyning til signalanlæg samt til visse tunge underjordiske opgaver, der giver strøm til elektriske lokomotiver og visse typer mobilmaskiner, såsom busser osv.