Своим наименованием щелочные аккумуляторы обязаны веществу, выполняющему в них функцию электролита. Рассмотрим особенности устройств с разным предназначением.
Сфера применения щелочных батарей
Щелочные АКБ находят применение во множестве областей — от запасных электрогенераторов и локомотивов до портативной техники и электроинструмента (здесь используются Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторы). Входят туда и транспортные средства — трамваи, троллейбусы, грузовые автомобили, редко — легковые.
Конструкция Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов
В корпус из никелированной стали алкалиновых батареек засыпан порошкообразный цинк. Благодаря материалу тело батарейки заодно выполняет функцию токоотвода заряда «плюс». Внутрь полости, предназначенной для положительно заряженного электрода, ставится вымоченный в электролите сепаратор.
По оси элемента питания ставится токоотвод из латуни — это электрод с отрицательным зарядом. Все остальное место в промежутке между разделителем и токоотводом заполнено специальной пастой, которая представляет собой смесь порошка цинка и щелочного густого электролита.
Батареи более солидных размеров
Устройство их не отличается большой сложностью — это электроды, которые заряжены положительно и отрицательно, отделены друг от друга пластинами из пластмассы, которые, в свою очередь, способствуют беспрепятственному движению щелочного электролита.
Электроды приварены к борну (т.е. токовыводу), который выводится наружу через крышку и фиксируется уплотняющим кольцом. Эти кольца раскрашены по-разному в зависимости от того, положительный или отрицательный выводится борн. Все это находится в стальном либо пластиковом корпусе с отверстием, куда заливается щелочная никель-кадмиевая смесь плотностью 1,19-1,21 г/см3.
Положительные и отрицательные характеристики
Как плюсы батарей со щелочным электролитом высокой плотности и со свинцовым сепаратором можно определить:
- Возможность пользования батареей при температурах от -40 до +50.
- Сохранение работоспособности после хранения в месте, где холоднее -50.
- Небольшая чувствительность к замыканиям и долгому простаиванию.
- Невозможность внезапного отключения, что важно, например, автомобилю.
- В новых аккумуляторах — возможность заряжаться от небольшого тока в домашних условиях и, даже у восстановленных, сниженная потребность в обслуживании, плотность заполнения падает медленно.
Недостатки:
- Удручающе малый КПД — всего около 55%.
- Эффект памяти, который приводит к сокращению емкости щелочных аккумуляторов.
- Так как в аккумуляторах такого типа нужно время от времени менять электролит, обслуживание должен выполнять специалист.
АКБ для солнечных батарей
Хорошее решение, чтобы снабдить свою солнечную батарею — это щелочные аккумуляторы литий-железо-фосфатного типа, и вот почему:
- Из-за повышенного в сравнении с другими щелочными моделями КПД такие аккумуляторы для солнечных батарей будут обеспечивать хорошее качество заливки энергии.
- Они практически не страдают от низкого уровня заряда или пребывания в полностью разряженном состоянии, и солнечные системы смогут работать бесперебойно.
- Аккумуляторами можно пользоваться чуть не дольше, чем солнечной батареей, около 15 лет.
Бытовые щелочные батарейки
Их популярности способствует, с одной стороны, неплохая долговечность, с другой — возможность выдерживать довольно сильные и частые нагрузки. Поэтому их ставят в часто эксплуатирующиеся предметы — игрушки, мини-плееры, карманные фонарики и лазерные указки.
Щелочные аккумуляторы для автомобилей
Щелочными АКБ пользуются редко, считая их почти экзотическим приспособлением для автомобиля. Несмотря на преимущества в пусковом токе, проценте саморазрядки и испарению электролита, многих владельцев автомобилей заставляют отказаться от покупки такой батареи ее дороговизна и сравнительно громоздкие размеры. Конструкция и правила эксплуатации батарей, установленных на автомобилях, ничем не отличаются от любых щелочных.
Щелочь или кислота – какой аккумулятор лучше и как их отличить?
Отличая виды аккумуляторов, необходимо остановится на каждом значимом показателе, чтобы понять, какой тип лучше подойдет под определенный круг поставленных задач. Итак — чем отличается щелочно-свинцовый элемент от кислотного?
Период использования
Тут лидер — щелочные аккумуляторные батареи. Такое устройство лучше сохраняет характеристики, чем кислотные аналоги.
Сказывается на этом факторе конструкция пластин. С кислотными АКБ с вставлением свинцовых пластинок стоит обращаться осторожно, такие батарейки довольно хрупкие. Пластины же хороших устройств, содержащих щелочной электролит, повредить труднее, и плотность вещества между ними обеспечивает бесперебойную работу.
Напряжение и реакция на его неустойчивость
Здесь все не так однозначно. Если заряжается кислотный аккумулятор, разрешено напряжение до двух вольт. Можно спокойно доводить до полной разрядки и питать батарею с нуля.
Аналогичный показатель в щелочной батарее не может быть больше 1,25 В. С другой стороны, последние гораздо более стойки к замыканиям и перегрузкам.
Цена
Класс кислотно-свинцовых АКБ дешевле, чем щелочный. Кроме того, они не нуждаются в специализированных и дорогих зарядных устройствах — для пользования кислотной батареей достаточно самого простого ЗУ.
Основных внешних отличий между этими типами аккумуляторов два — корпус и масса. Для кислотных обычно используется пластик, и они заметно тяжелее. Щелочной аккумулятор выпускается в стальном корпусе, но вопреки этому гораздо меньше весит.
Итак, покупкой кислотно-свинцового АКБ лучше озаботиться, если планируется частое, чуть ли не ежедневное использование. В отличие от него, щелочь подойдет тем, кто будет эксплуатировать прибор нечасто и не хочет тратить много времени на возню с аккумулятором.
Как зарядить щелочную батарею?
Корректно работающие и подключенные к ЗУ с нормальным уровнем тока устройства отличаются следующими показателями напряжения:
- В начальной стадии зарядки — от 1,4 до 1,45 В.
- К окончанию процесса — от 1,75 до 1,85 В.
Существует несколько установленных режимов зарядки:
- Стандартный — заряжать около шести часов стандартным уровнем тока.
- Усиленный — с таким же током элемент пробудет на зарядке 12 часов.
- Ускоренный — сначала 2-4 часа силой тока, вдвое превышающей номинальную, после чего — еще 2 часа номинальной силой тока.
Последним режимом злоупотреблять не следует.
Применять его рекомендуется только в следующих ситуациях:
- Аккумуляторную конструкцию используют впервые.
- Процедуру выработки и восстановления заряда произвели уже более десяти раз.
- Плотность рабочего вещества упала, и электролит пришлось заново заливать.
- Уровень заряда опустился слишком низко, и нужно срочно залить энергии.
- Предыдущий зарядный цикл производило устройство, подающее слабый ток, и процесс был прерван больше чем на 16 часов.
Вне зависимости от типа зарядки, порядок действий того, как зарядить АКБ, одинаков:
- Выставить необходимую силу тока.
- Соединить ЗУ с прибором.
- Включить ток.
- Ждать и время от времени проверять, не возникло ли каких-то отклонений, не происходит ли перегрев (выше 45°С, для свинцово-щелочных АКБ без литиевых примесей — 35°С).
- Выключить и отсоединить зарядку от батареи.
Зарядка алкалиновых батареек
Здесь все несколько быстрее, но и требует больше внимания.
Ход процесса:
- Зарядное устройство включить в сеть.
- Зарядные провода прикрепить к АКБ, полярность должна совпадать.
- Следить за температурой заряжаемого элемента, до тех пор, пока она не достигнет 50°С (не больше пяти минут). Как только это произойдет, сразу же отключить от зарядки и в течение двух минут остужать.
- Пока батарейки совсем не остыли, начинается шоковый этап подпитки. Соединить их снова с включенным ЗУ и примерно две минуты максимально быстро подключать и отключать, не глядя на температуру.
- Проконтролировать вольтаж — должно быть значение примерно 1,75 вольт.
- Чтобы элементы не разряжались моментально, поместить их в морозилку на десять минут, достать, оставить на пару минут.
Вот и все, батарейку можно вставлять в приборы и пользоваться.
Как проходит восстановление щелочной АКБ?
При возникновении неполадок совсем не обязательно покупать новое устройство, потому что такую технику несложно восстановить.
Делается это так:
- Полный разряд аккумуляторной батареи, удаление электролита.
- Разбор восстанавливаемой конструкции, отсоединение пластин и электродов.
- Свинцовую пластину и электроды с плюсом отмочите в растворе серной кислоты плотностью ~1,27 гр./см3. Пластины 3 часа, электроды 20 секунд. Кислотная среда поможет восстановить потерянные диэлектрические свойства.
- Вымоченные в кислоте детали недолго держат залитыми дистиллированной водой, а потом восстанавливают раствором щелочи (электроды с зарядом минус обрабатываются только последними двумя веществами, минуя кислоту).
- Извлеченные элементы ставьте на свои места в аккумуляторе, залейте раствор щелочного электролита (его плотность ~1,18 гр./см3) и зафиксируйте крышку.
- Батарейка заряжается, потом специально разряжается. После этого можно ее снова зарядить, и восстановленную использовать.
О восстановлении бытовых щелочных батареек
Здесь все гораздо проще, чем с большими аккумуляторами. Для того, чтобы минимизировать потерю емкости в результате разрядов, батарейку надо восстанавливать, или тренировать.
Схема «тренировки» выглядит так:
- Разрядить АКБ до напряжения меньше вольта (примерно 0,8).
- До вольта довести током в десять процентов емкости элемента.
- Далее увеличить ток до 30% его электроемкости и заряжать около трех или четырех часов.
- Для сильно разряженных аккумуляторов стоит произвести такую зарядку несколько раз подряд.
Щелочная АКБ — это вещь, которая требует к себе не слишком частого внимания, но осторожного обращения. Если обеспечить их в полной мере, то можно получить в свое распоряжение надежное и стабильное устройство, которое будет радовать бесперебойной работой в течение долгих лет и полностью оправдает свою цену, даже если придется приплатить за батарею от известной фирмы.
Источник: