Меню

Железо никелевый аккумулятор это

Аккумуляторные батареи — Железо–никелевые аккумуляторы

Содержание материала

  • Аккумуляторные батареи
  • Электрические характеристики аккумуляторных батарей
  • Принцип действия аккумулятора
  • Свинцово-кислотные аккумуляторы
  • Пластины аккумуляторов
  • Сепараторы для свинцово-кислотных аккумуляторов
  • Сосуды для свинцово-кислотных аккумуляторов
  • Сборка для свинцово-кислотных аккумуляторов
  • Железо–никелевые аккумуляторы
  • Никель-кадмиевые аккумуляторы
  • Серебряно-цинковые аккумуляторы
  • Электролит для свинцовых аккумуляторов
  • Свойства щелочных электролитов
  • Приготовление электролита
  • Источники повреждений аккумуляторных батарей
  • Заряд аккумуляторных батарей
  • Зарядные устройства
  • Ремонт аккумуляторных батарей
  • Оборудование мастерской по ремонту аккумуляторных батарей
  • Ремонт
  • Сборка аккумуляторных батарей
  • Охрана труда и техника безопасности
  • Особенности эксплуатации аккумуляторных батарей на электростанциях и подстанциях
  • Основные сведения по монтажу
  • Порядок эксплуатации аккумуляторных батарей
  • Техническое обслуживание аккумуляторных батарей

3. Щелочные аккумуляторы

3.1. Железо – никелевые аккумуляторы

Положительные пластины. Положительная пластина изображена на рис. 3.1.
Положительные пластины железо-никелевых аккумуляторов заполняются гидратом окиси никеля, который в процессе формирования превращается в высший окисел никеля. Так как этот материал плохо проводит ток, то к нему добавляют лепестки никеля или графит с целью обеспечения необходимой проводимости. В раннем типе аккумулятора для этой цели применялся графит, но с изменением конструкции элементов графит был заменен лепестковым никелем. В ряде других типов щелочных аккумуляторов применение графита сохранилось.
Положительная пластина железо-никелевого аккумулятора
Рис.3.1. Положительная пластина железо-никелевого аккумулятора типа А.
Электролитом для всех щелочных аккумуляторов служит раствор гидроокиси калия в воде. В железо-никелевых элементах к нему добавляется небольшое количество гидроокиси лития.
Приготовление гидроокиси никеля. Тонкоизмельченный никель растворяется в серной кислоте. Выделяющийся во время этого процесса водород собирается и сохраняется в целях использования для других процессов, связанных с производством аккумуляторов. В растворе обычно находятся некоторые примеси, как-то: медь, цинк, сурьма, железо, которые должны быть устранены. Полученный раствор сульфата никеля затем впрыскивается в горячий раствор едкого натра. В результате происходящей химической реакции выпадает гидроокись никеля. Осадок отделяется и высушивается, но так как он содержит значительное количество гидрата окиси натрия, карбонатов и сульфатов, то они должны быть удалены путем промывки горячей водой. После этого гидроокись никеля высушивается снова и подвергается испытанию на качество. Если она найдена удовлетворительной, ее размалывают и просеивают через сита (30—190 меш).
Приготовление лепесткового никеля. Лепестковый никель, добавляемый к гидроокиси никеля при изготовлении пластин, необходим для того, чтобы сообщить активному материалу достаточную электрическую проводимость. Лепестковый никель представляет собой квадратики со стороной 1,6 мм и толщиной около 0,001 мм. Приготовляется он способом электролитического осаждения никеля. Устройство для получения электролитических оса; ков состоит из вращающихся медных цилиндров, которые поддерживаются краном и погружаются поочередно в медную и никелевую электролитические ванны на время, до статочное для осаждения тонких слоев требуемых металлов
Цилиндры промываются водяными струями в промежутках между каждым погружением в электролитическую ванну. Этот процесс попеременного осаждения меди и никеля повторяется много раз, так что слой отложившегося на цилиндрах металла состоит из многих слоев меди и стольких же слоев никеля. Медно-никелевый лист снимается после этого с цилиндра и разрезается на квадраты 1,6 мм 2 . Медь растворяется химическим путем, оставляя никель в виде тонких лепестков. Лепестковый никель затем промывается, пропускается через центрифуги высушивается над паровыми змеевиками. Лепестковый никель имеет очень малый насыпной вес. Один кубометр лепестков весит всего около 56 кг.
Трубка положительной пластины железо-никелевого аккумулятора
Рис. 3.2. Трубка положительной пластины железо-никелевого аккумулятора.
Трубки для активного материала. Активный материал положительных пластин железо-никелевых аккумуляторов помещается в стальные трубки (рис. 3.2). Трубки изготовляются из ленты углеродистой стали, прокатанной в холодном состоянии и перфорированной путем пропускания через специальные валики, пробивающие 80–90 отверстий на 1 см 2 . Грат удаляется с помощью наждачных кругов, а затем лента очищается вращающимися проволочными щетками так, чтобы все отверстия для обеспечения свободного доступа электролита к пластинам были открыты. После этого стальная лента никелируется путем последовательного и непрерывного прохождения ее через ряд ванн, содержащих необходимые растворы для очистки ленты, никелирования и промывки. Первая из ванн состоит из раствора для удаления жира со стальной ленты. Затем следует ванна из горячей воды, смывающей щелочь. Следующая ванна содержит раствор сернокислого никеля, в котором производится никелирование. Затем следуют две промывочные ванны с горячей и холодной водой, и, наконец, стальная лента пропускается через ванну со слабым раствором гидроокиси аммония.
Время, необходимое для прохождения каждого участка ленты через всю серию ванн, составляет всего около 8 мин. По окончании процесса никелирования лента высушивается и прокаливается в атмосфере водорода. Целью прокаливания является сращивание никелевой пленки со стальной основой во избежание возможного отставания никеля.
Делается это в атмосфере водорода, чтобы избежать окисления и потемнения.
Трубки, содержащие активный материал положительных пластин, изготовляются из никелированной стальной ленты путем скручивания ее в виде спирали. Швы трубок загибаются и сглаживаются. Трубки изготовляются правого и левого направления витка. При сборке пластин правые и левые спирали чередуются с целью выравнивания напряжений, которые могли бы искривить трубки. Трубки делаются длиной 11,5 см и диаметром 6,3 мм.
Наполнение трубок. На дно каждой трубки вкладывается колпачок, и серия трубок помещается затем в машину, набивающую в них активный материал. Трубки вкладываются в формы, расположенные внизу ряда тяжелых пуансонов. Ударное усилие составляет примерно 140 кг/см 2 . Каждая форма содержит восемь трубок. Набивочная машина снабжена двумя бункерами, из которых один подает в каждую трубку определенные порции гидрата окиси никеля, а другой соответствующее количество лепесткового никеля. После засыпки гидроокиси и лепестков следует удар пуансона. Процесс повторяется 315 раз, давая, таким образом, 630 чередующихся слоев гидроокиси никеля и лепесткового никеля (рис. 3.3). Слой никеля тоньше, чем слой гидрата, поэтому никель составляет всего 14% от содержимого трубочки. После наполнения трубок концы их плотно сжимаются так, чтобы их было удобно закрепить в стальных рамках. Однако перед тем как укрепить трубки в рамках, каждую из трубок усиливают восемью цельными никелированными стальными кольцами, чтобы предупредить возможность разрыва трубки от расширения активного материала в процессе формирования. Активный материал положительной пластины несколько сокращается в объеме при разряде.
Положительные рамки. Положительные рамки штампуются из стальных листов (рис. 3.4), никелируются и прокаливаются, как это было описано выше. Обжатые концы трубок зажимаются ушками, выступающими из горизонтальных боковых ребер рамки. Трубки закрепляются посредством гидравлического пресса.
разрез трубки положительной пластины
Рис. 3.3. Увеличенный вертикальный разрез трубки положительной пластины, показывающий чередование слоев гидроокиси никеля и лепесткового никеля
Решетки железо-никелевых аккумуляторов

Читайте также:  Аккумулятор np fv100a серии v

Рис. 3.4. Решетки железо-никелевых аккумуляторов: слева — отрицательная, справа — положительная.
Отрицательные пластины. Отрицательные пластины железо-никелевых аккумуляторов заполнялись вначале тонко измельченными металлическим железом, окислами железа и окислами ртути. Отрицательные пластины юнгнеровских аккумуляторов содержат смесь железа и кадмия. Одно время пытались применять один кадмий. Однако оказалось, что смесь более пригодна для данной цели. Отрицательная пластина изображена на рис. 3.5.
Активный материал. Чистое железо растворяется в серной кислоте. Во время этого процесса выделяется водород, собираемый для других надобностей при производстве аккумуляторов. Железо подвергается несколько раз повторной кристаллизации и затем центрифугируется с целью освобождения от маточного раствора. После этого оно высушивается при температуре 5000C и затем прокаливается в окислительной атмосфере до окисного состояния (Fe2O3). Следы купороса в этой окиси удаляются промывкой, после чего окись высушивается и восстанавливается в муфельной печи в атмосфере водорода. Затем материал, частично окисленный до закисного состояния, сушится и размалывается.
Отрицательная пластина железо-никелевого аккумулятора
Рис. 3.5. Отрицательная пластина железо-никелевого аккумулятора.
Ламели отрицательных пластин. Активный материал для отрицательных пластин помещается в стальных коробочках, или ламелях, с перфорированными стенками. Изготовляются они из никелированной ленты, такой же, какая применяется для изготовления положительных трубок, только с более тонкой перфорацией. Лента нарезается полосками надлежащей длины и прессуется в виде коробочки, причем один конец коробочки оставляется открытым. Набивание коробочек активным материалом производится через этот открытый конец.
Ламели укрепляются в отрицательной решетке, штампованной из стальных листов и затем никелированной. Решетка имеет ряд параллельных отверстий надлежащих размеров, рассчитанных на укрепление в них ламелей с активным материалом. Ламели закрепляются в решетке посредством гидравлического пресса, спрессовывающего ламели и гофрирующего их поверхность.

Источник



Железо-никелевый аккумулятор

Желе́зо-ни́келевый аккумуля́тор — это вторичный химический источник тока, в котором железо — анод, электролитом является водный раствор гидроксида натрия или калия (с добавками гидроксида лития), катод — гидрат окиси никеля(III).

Активный материал содержится в никелированных стальных трубках или перфорированных карманах. С точки зрения стоимости и удельной энергоемкости, они близки к литий-ионным аккумуляторам, а с точки зрения саморазряда, эффективности и напряжения — к NiMH аккумуляторам. Это достаточно выносливые аккумуляторы, стойкие к грубому обращению (перезаряд, глубокий разряд, короткое замыкание и термические удары) и имеющие очень длинный срок службы. Используются для резервного электропитания там, где могут быть постоянно заряжаемыми. Срок службы в таком случае может быть более 20 лет.

Их использование стало снижаться с момента остановки производства из-за пожара на заводе/лаборатории Эдисона в 1914 году [1] , по причине плохих показателей работы батарей при низких температурах, плохого удержания заряда (как у NiMH аккумуляторов) и высокой стоимости производства, сравнимой с лучшими герметизированными свинцово-кислотными аккумуляторами и до 1/2 стоимости NiMH аккумуляторов. Однако в связи с ростом стоимости свинца [2] в последние годы, из-за чего цена свинцовых аккумуляторов значительно поднялась, цены практически сравнялись. [3]

Содержание

Долговечность

Способность этих аккумуляторов выносить частые циклы разряд/заряд связана с низкой растворимостью реагентов в электролите. Формирование металлического железа в процессе зарядки длительно по причине низкой растворимости Fe3O4. Длительный процесс образования кристаллов железа сохраняет электроды, но также лимитирует скорость работы: данные аккумуляторы заряжаются медленно и разряжаются медленно.

Никель-железные аккумуляторы долгое время использовались в европейской горной промышленности благодаря их способности выносить вибрацию, высокие температуры и другие стрессовые воздействия. Повторно к ним возрос интерес в солнечных и ветрогенераторах, современном электротранспорте.

История изобретения

Вальдемар Юнгнер

Шведский изобретатель Вальдемар Юнгнер (Waldemar Jungner, в английском произношении — Джангнер) был изобретателем никель-кадмиевого аккумулятора в 1899. Юнгнер экспериментировал с железом в качестве замены кадмию, включая вариант со 100 % железом. Юнгнер обнаружил, что главным преимуществом перед никель-кадмиевой схемой была стоимость, но из-за более низкой эффективности зарядки и более высокого газообразования никель-железная технология была признана неполноценной и заброшена. Юнгнер получил несколько патентов на железную версию его аккумулятора (шведские патенты № 8.558/1897, 10.177/1899, 11.132/1899, 11.487/1899 и германский патент № 110.210/1899).

Томас Эдисон

Железо-никелевый аккумулятор был независимо изобретён Томасом Эдисоном в 1901 и использовался как источник энергии для электромобилей, таких как «Detroit Electric» и «Baker Electric». Эдисон заявлял, что никель-железные батареи будут «гораздо лучше аккумуляторов, использующих свинцовые пластины и кислоту». Работа Юнгнера была практически неизвестна в США вплоть до 40-х годов, когда там было запущено производство никель-кадмиевых аккумуляторов. 50-вольтовая никель-железная батарея была основным источником питания в немецкой ракете «Фау-2» (совместно с двумя 16-вольтовыми аккумуляторами питания 4 гироскопов, в уменьшенной версии использовалась в крылатой ракете «Фау-1»).

Параметры

  • Запасённая энергия/масса: 20-50 [4] Вт·ч/кг
  • Запасённая энергия/объем: 350 [5] Вт·ч/л
  • Мощность/масса: 100 [4] Вт/кг
  • Эффективность: 65 % [6]
  • Стоимость: 1,5 [5] — 6,6 [4] Вт·ч/US$
  • Саморазряд: 20 % [5][4] — 40 % [4] /месяц
  • Срок службы: 30 [6] — 50 лет [7][5]
  • Количество рабочих циклов: Многократный глубокий разряд на срок службы заметно не влияет. [6][5]
  • Напряжение: 1,2 В[4]
  • Рабочий диапазон температур: от −40 до +46 °C [8]

Электрохимический процесс

Половина реакции на катоде:

\mathsf<2 Ni O OH \; + \; 2 H_2O \; + \; 2e^- \quad \rightleftharpoons \quad 2 Ni(OH)_2 + 2 OH^- data-lazy-src=

Примечания

  1. «The Life of Thomas A. Edison» http://memory.loc.gov/ammem/edhtml/edbio.html
  2. Рост цен на свинец: эксперты рекомендуют создавать запас аккумуляторов.
  3. сравн: Железо-никелевый аккумулятор-Energy/consumer-price 1.5 — 6.6 Wh/US$ и свинцово-кислотный аккумулятор — Energy/consumer-price 7-18 Wh/US$
  4. 123456mpoweruk.com: Accumulator and battery comparisons (pdf)
  5. 12345a description of the Chinese nickel-iron battery from BeUtilityFree
  6. 123Mpower: Nickel Iron Batteries, Axeonpower: Nickel Iron Batteries
  7. «Nickel Iron Battery Frequently Asked Questions» BeUtilityFree
  8. Web archive backup: Edison Battery Booklet original instruction book for the Edison battery
Читайте также:  Аккумулятор для sony 530
Просмотр этого шаблона Химические источники тока
Гальванический элемент Гальванический элемент Даниеля | Щелочной элемент | Ртутно-цинковый элемент | Сухой элемент | Концентрационный элемент | Воздушно-цинковый элемент | Нормальный элемент Вестона
Электрические аккумуляторы Свинцово-кислотный | Серебряно-цинковый | Никель-кадмиевый | Никель-металл-гидридный | Никель-цинковый аккумулятор | Литий-ионный | Литий-полимерный | Литий-железо-сульфидный | Литий-железо-фосфатный | Литий-титанатный | Ванадиевый | Железо-никелевый
Топливные элементы Прямой метанольный | Твердооксидный | Щелочной
Модели Батарея | Электрический аккумулятор | Топливный элемент
Устройство Анод | Катод | Электролит

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Железо-никелевый аккумулятор» в других словарях:

ЖЕЛЕЗО-НИКЕЛЕВЫЙ АККУМУЛЯТОР — щелочной аккумулятор, у которого положительным электродом служит водная окись никеля с добавкой 20 % графита, отрицательным размельченное железо, электролитом 21 % раствор щелочи (едкий калий). Электродвижущая сила около 1,25 в. По конструкции… … Морской словарь

железо-никелевый аккумулятор — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN iron nickel accumulator … Справочник технического переводчика

железо-никелевый аккумулятор — nikelio geležies akumuliatorius statusas T sritis chemija formulė Fe|20% KOH|NiO(OH),Ni atitikmenys: angl. Edison cell; nickel iron accumulator; NIFF cell rus. железо никелевый аккумулятор … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

железо-никелевый аккумулятор — geležies nikelio akumuliatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. iron nickel accumulator; nickel iron accumulator vok. Nickel Eisen Akkumulator, m rus. железо никелевый аккумулятор, m pranc. accumulateur au fer nickel, m … Fizikos terminų žodynas

Железо-никелевый аккумулятор — щелочной Аккумулятор с электродами из железа (+) и никеля ( ). Один из основных типов аккумуляторов; применяется в авиации, технике связи, на электрокарах … Большая советская энциклопедия

Литий-железо-сульфидный аккумулятор — Li FeS это вторичный химический источник тока в котором анодом является литий алюминиевый сплав, электролит сплав хлорида фторида и сульфида лития в матрице из оксида магния (твердый электролит), катод FeS сульфид железа.… … Википедия

Литий-железо-фосфатный аккумулятор — (LiFePO4) тип электрического аккумулятора, являющийся видом литий ионного аккумулятора, в котором используется LiFePO4 в качестве катода. Содержание 1 Характеристики 2 История … Википедия

Аккумулятор (значения) — Аккумулятор (лат. accumulator собиратель, от лат. accumulo собираю, накопляю) устройство для накопления энергии с целью её последующего использования. Автомобильный аккумулятор аккумуляторная батарея, используемая на автомобильном… … Википедия

Никель-водородный аккумулятор — (NiH2 или Ni–H2) это обратимый химический источник тока, состоящий из никелевого и водородного электродов … Википедия

Источник

Железо-никелевый аккумулятор

Железо-никелевый аккумулятор

Железо-никелевый аккумулятор — это вторичный химический источник тока, в котором железо — анод, электролитом является водный раствор гидроксида натрия или калия (с добавками гидроксида лития), катод — гидрат окиси никеля.

Активный материал содержится в никелированных стальных трубках или перфорированных карманах. С точки зрения стоимости и удельной энергоемкости, они близки к литий-ионным аккумуляторам, а с точки зрения саморазряда, эффективности и напряжения — к NiMH аккумуляторам. Это достаточно выносливые аккумуляторы, стойкие к грубому обращению (перезаряд, глубокий разряд, короткое замыкание и термические удары) и имеющие очень длинный срок службы.

Их использование стало снижаться с момента остановки производства из-за пожара на заводе/лаборатории Эдисона в 1914 году проверить ссылку, по причине плохих показателей работы батарей при низких температурах, плохого удержания заряда (как у NiMH аккумуляторов) и высокой стоимости производства, сравнимой с лучшими герметизированными свинцово-кислотными аккумуляторами и до 1/2 стоимости NiMH аккумуляторов. Однако в связи с ростом стоимости свинца в последние годы, цена свинцовых аккумуляторов значительно поднялась, и цены практически сравнялись.

При сравнении аккумуляторов со свинцово-кислотными следует помнить, что допустимый эксплуатационный разряд свинцово-кислотного аккумулятора значительно меньше, чем теоретическая полная ёмкость, а железоникелевого — очень близок к ней. Поэтому реальная эксплуатационная ёмкость железоникелевого аккумулятора, при равной теоретической полной ёмкости, может быть в несколько раз (в зависимости от режима) больше, чем у свинцово-кислотного.

Конструктив аккумулятора

Существует несколько видов щелочных аккумуляторов. По устройству электродов их делят на ламельные и безламельные, по составу активной массы пластин на никель-железные, никель-кадмиевые, серебряно-цинковые, по способу исполнения — на герметичные и негерметичные.

В скорпусе ламельного никель-железного (НЖ) аккумулятора (см. рис.) расположены блоки положительных и отрицательных пластин. Разноименные пластины изолируют друг от друга эбонитовыми палочками. На верхней крышке корпуса размещены полюсные выводы и отверстие для заливки электролита, закрываемое пробкой. Пробка имеет Т-образный канал для выхода газов, закрываемый резиновым пояском и прокладку. Полюсные выводы положительных и отрицательных пластин изолированы от крышки корпуса.

Пластины аккумулятора состоят из стальных перфорированных ламелей (оболочек), внутри которых находится активная масса. Для повышения электропроводности в активную массу добавляют графит или никель. В аккумуляторах типа НЖ число отрицательных пластин на одну больше, чем положительных, причем крайние отрицательные пластины касаются корпуса (если он железный никелированный). Положительные пластины с торцов изолируют от корпуса (если он железный никелированный) листовым эбонитом.

Активной массой положительных пластин аккумуляторов типов НЖ является гидрат окиси никеля Ni(OH)3. Активная масса отрицательных пластин у аккумуляторов типа НЖ состоит из губчатого железа. Электролитом служит водный раствор едкого кали КОН или едкого натра NaOH плотностью 1,19—1,21 г/см3 с добавкой 20 г едкого лития на 1 л электролита, который препятствует изменению структуры активных масс положительных пластин в условиях высоких температур.

При разряде гидрат окиси никеля переходит в гидрат закиси никеля, а губчатое железо — в гидрат его закиси. На образование этих веществ не затрачивается едкий натр или едкое кали, поэтому плотность электролита во время разряда остается постоянной. Однако в аккумуляторы периодически доливают чистую воду, так как часть ее разлагается зарядным током на кислород и водород и испаряется. При заряде аккумуляторов типов НЖ и НК все химические процессы протекают в обратном порядке и пластины восстанавливаются до первоначального химического состава.

Электроды ламельные: они состоят из никелевой сетки, в которой упакованы брикеты активной массы. В качестве сепаратора применена капроновая ткань. Основные характеристики. Э.д.с. заряженного щелочного аккумулятора типа НЖ — 1,5 В. При разряде э.д.с. снижается до 1,3 В. Напряжение щелочных аккумуляторов не является постоянным. При разряде оно сначала быстро уменьшается до напряжения 1,3 В, а затем медленно до напряжения 1,15 В, при котором разряд прекращают. Дальнейший разряд нецелесообразен, так как напряжение быстро падает и становится недостаточным для нормальной работы приемника энергии. Среднее напряжение аккумулятора при разряде принимают равным 1,25 В.

Очередной заряд щелочных аккумуляторов проводят током, равным 0,25Q и в течение 6 ч. Окончание заряда определяется тем, что напряжение на каждом элементе становится равным 1,75—1,8 В и наступает интенсивное «кипение» электролита во всех элементах. Во время заряда нужно следить за тем, чтобы температура электролита не превышала 40 °С. Для снижения температуры уменьшают зарядный ток. Батареи щелочных аккумуляторов заряжают при вывернутых пробках во всех элементах.

Читайте также:  Где аккумулятор 221 мерс

В отличие от кислотных щелочные аккумуляторы могут отдать полную емкость при различных режимах разряда. Для этого щелочные аккумуляторы следует разряжать до различного конечного напряжения. Чем больше разрядный ток, тем меньше конечное напряжение, при котором аккумулятор отдает полную емкость. Например, при 8-часовом режиме разряда аккумулятор отдает номинальную емкость при конечном напряжении 1,1 В, а при 5-часовом режиме разряда при конечном напряжении 0,8 В. Большое изменение напряжения щелочных аккумуляторов требует установки специальных устройств, стабилизирующих напряжение электропитающей установки. Поэтому при 1, 3 и 5-часовом режимах разряда используется только часть номинальной емкости щелочных аккумуляторов.

Нормальной температурой электролита щелочного аккумулятора считается 25°С. При снижении температуры емкость аккумулятора уменьшается, при повышении — увеличивается. Однако увеличение температуры электролита выше 40 град. резко увеличивает саморазряд аккумулятора.

Внутреннее сопротивление щелочных аккумуляторов приблизительно в 2 раза больше, чем свинцовых аккумуляторов такой же емкости. Вследствие этого они менее чувствительны к коротким замыканиям, но имеют более низкий к.п.д. Внутреннее сопротивление заряженного щелочного аккумулятора r0 = 0,35/QН, где QH — номинальная емкость аккумулятора. Внутреннее сопротивление разряженного аккумулятора в 1,5—2 раза больше, чем заряженного.

Щелочные никель-железные аккумуляторы подвержены значительному саморазряду.

Так, за 30 сут хранения при температуре электролита +20°С эти аккумуляторы теряют от 30 до 50% номинальной емкости, а при температуре электролита +40°С— всю емкость. Саморазряд никель-кадмиевых аккумуляторов в 2—2,5 раза меньше, чем никель-железных. Отдача у щелочных аккумуляторов меньше, чем у кислотных, и составляет 0,65 по емкости и 0,5 по энергии.

Долговечность

Способность этих аккумуляторов выносить частые циклы разряд/заряд связана с низкой растворимостью реагентов в электролите. Длительное формирование металлического железа в процессе зарядки обусловлено низкой растворимостью Fe3O4. Длительный процесс образования кристаллов железа сохраняет электроды, но также лимитирует скорость работы: данные аккумуляторы заряжаются медленно и так же медленно разряжаются.

Основные факторы ограничивающие долговечность железо-никелевых аккумуляторов — выгорание графита токопроводящей добавки из-за выделения кислорода при разложении воды, коррозия никелированых железных корпусов и ламелей с последующим высыпанием активных масс в шлам, осаждение железа на сепараторах и увеличение саморазряда. Железо-никелевые элементы производства заводов Эдисона в начале 19хх годов имели трубчатую конструкцию положительного окисно-никелевого электрода с токопроводящей добавкой никелевых лепестков вместо графита и улучшеную технологию никелирования железных конструкционных материалов (запекание многослойного никелевого покрытия, полученого из водного раствора никелевой соли, в печах с водородной защитной атмосферой). При этом назначеный срок службы составлял 100 лет и рекомендованый интервал замены электролита — один раз в 5..10 лет. В более дешевых конструкциях железо-никелевых аккумуляторов со сроком службы в начальные десятки лет из-за выгорания графитной токопроводящей добавки в процессе эксплуатации элемента быстрее загрязняется электролит карбонатами и уменьшаются интервалы между заменами электролита (рекомендованый интервал замены электролита в исполнениях никелевых аккумуляторов с графитом — от 100 циклов или 1 раз в год). Также после выгорания существенного количества графита ухудшается отдаваемая емкость и увеличивается эквивалентное внутренее сопротивление элемента из-за ухудшения контакта активной массы с электродами. Окончательное разрушение аккумулятора и полный выход из строя происходят при сквозной коррозии конструкционных элементов (ламелей и/или стального корпуса) из-за ограниченого качества никелирования дешевых вариантов исполнения аккумулятора.

Никель-железные аккумуляторы долгое время использовались в европейской горной промышленности благодаря их способности выносить вибрацию, высокие температуры и другие стрессовые воздействия. Повторно к ним возрос интерес в солнечных и ветрогенераторах, современном электротранспорте.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Железо-никелевый аккумулятор

Железо-никелевый аккумулятор выдерживает до 1000 циклов. Известен случай, когда тяговый щелочной аккумулятор безотказно работал в жестких условиях в течение 14 лет. [16]

Железо-никелевые аккумуляторы при минус 20 С имеют емкость не менее 70 / 0 номинальной; кадмиево-никелевые аккумуляторы при минус 20 С имеют емкость не менее 75 / 0 а при минус 40 С — не менее 20 / 0 номинальной. [18]

Железо-никелевые аккумуляторы , выпускаемые отечественной промышленностью, имеют обозначение ЖН, кадмиево-никелевые — КН. Оба электрода в этих аккумуляторах изготовляют в виде стальных никелированных решеток ( рис. 267), в ячейки которых впрессованы наполненные активной массой коробочки ( ламели) из никелированной жести с большим количеством мелких отверстий для доступа электролита к активной массе. Каждая отрицательная пластина расположена между двумя положительными; для предотвращения короткого замыкания между ними устанавливают сепараторы, выполненные в виде эбонитовых стержней. Сосуд, в котором помещают пластины ( рис. 268) и электролит, также изготовляется из никелированной жести и имеет приваренную крышку с отверстиями для выводных токопроводящих штырей и для выхода газов и наливания электролита. Для придания сосуду механической прочности стенки его выполняют гофрированными. [20]

Железо-никелевые аккумуляторы при — 20 С имеют емкость не менее 70 % поминальной; кадмиево-никелевые аккумуляторы при — 20 С имеют емкость, не менее 75 %, а при — 40 С-не менее 20 % номинальной. [21]

Железо-никелевый аккумулятор Эдисона , в противоположность свинцовому, хорошо переносит перегрузки и долгое стояние в заряженном, состоянии. Благодаря этому, а также малому весу, он часто применяется вместо с15инцового для обслуживания передвижных установок. Его напряжение на клеммах при разрядке составляет приблизительно 1 3 в, при зарядке 1 7 в. Вследствие значительной разницы между зарядным и разрядным напряжением он не обладает хорошим коэффициентом полезного действия; поэтому для больших стационарных установок обычно пользуются свинцовым аккумулятором. [22]

Железо-никелевый аккумулятор ЖН-100 имеет такой же положительный окисно-никелевый электрод, как в кадмиево-никелевой батарее. Количество отрицательных пластин у железо-никелевого аккумулятора на одну больше, чем положительных, и соединены они электрически с корпусом. [24]

Свинцовые, кадмиево-никелевые и железо-никелевые аккумуляторы имеют свои преимущества и недостатки. [25]

Если железо-никелевый аккумулятор по ходу эксплоатации часто и длительно ( 15 — 30 суток. [26]

Емкость железо-никелевых аккумуляторов убывает вместе с понижением температуры. Однако эта зависимость не является почти прямолинейной, как это наблюдается в случае свинцовых аккумуляторов. Железо-никелевые аккумуляторы обладают критической температурой, изменяющейся с режимом разряда. [28]

Для железо-никелевых аккумуляторов подведенное напряжение должно быть не менее 1 70 в на элемент. [29]

Преимуществом железо-никелевых аккумуляторов является меньшая стоимость и больший срок службы. [30]

Источник