Статья про аккумуляторы из серебра и цинка: их особенности, достоинства и недостатки, состав, области применения. В конце статьи — видео про разбор серебряно-цинковых аккумуляторов. Статья про аккумуляторы из серебра и цинка: их особенности, достоинства и недостатки, состав, области применения. В конце статьи — видео про разбор серебряно-цинковых аккумуляторов.
С течением времени узлы и детали автомобилей изнашиваются и требуют замены. Если кузовные и некоторые другие элементы можно отремонтировать, то изношенный аккумулятор отреставрировать не получится — потребуется его заменить на новый.
серебро с аккумуляторов
Можно пойти по легкому пути и приобрести точно такую же АКБ, которая стояла ранее. Однако можно подойти с другой стороны и ознакомиться с батареей на основе оксидов серебра и цинка.
Из чего состоит серебряно-цинковая АКБ
Батарея на основе оксидов цинка представляет собой стандартную цельную конструкцию, погруженную в пластик, как и любой другой аккумулятор. Однако стоит открыть заглушки, и сразу же будут заметны отличия. В качестве отрицательного компонента в батарее выступают пластины из цинка либо из смеси этого металла. За плюсовой компонент батареи отвечают серебряные пластины либо из смеси серебра.
Минусовые элементы содержатся в целлюлозных конвертиках, что позволяет проникать сквозь них щелочному электролиту. Чаще всего используется щелочной раствор калия. Пластины, заряженные положительно, содержатся уже в конвертиках из пленки, в состав которой входит лоза. Данный материал препятствует проникновению щелочного электролита.
Материалы конвертов подбираются в зависимости от свойств серебра и цинка. Как только электролит заливается, конвертики с отрицательно заряженными пластинами набухают, что препятствует образованию наплывов на массе отрицательных электродов. Также данный материал противодействует перемещению серебряных частниц с противоположно заряженных электродов.
Благодаря перечисленным свойствам риск возникновения короткого замыкания уменьшается в несколько раз, что, однако, не мешает плотному соприкосновению заряженных пластин с щелочным электролитом.
При сборке АКБ пластины надежно соприкасаются между собой, что позволяет крепить их к нижней части корпуса батареи. Дополнительные решетки при сборке пластин не нужны из-за прочности цинковых и серебряных электродов и высокой электропроводимости данных металлов.
Также цинково-серебряные аккумуляторы имеют большую устойчивость к колебаниям и ударным нагрузкам.
При заливке АКБ применяется калиевый электролит. Требуется лишь небольшая доля щелочного раствора для нормального функционирования аккумулятора, что позволяет располагать устройство в горизонтальном и вертикальном положениях.
Не пропускающая влагу пробка требует открытия только во время заряда. К тому же корпус располагает отметками, характеризующими наивысший и наименьший уровни щелочного электролита.
Во время работы АКБ происходит химическая реакция высвобождения оксидов серебра с образованием оксидов цинка. Реакция полностью обратимая, и в этом случае уже оксиды цинка распадаются, приводя к образованию окисей серебра.
Работа серебряно-цинковых АКБ
Батареи на основе оксидов серебра и цинка имеют незначительное электрическое сопротивление, что позволяет получать большую удельную энергоемкость. Во время заряда АКБ происходит образование оксидов серебра. Процесс заряда или разряда протекает плавно без каких-либо резких изменений.
Следует также отметить, что процесс разрядки в периоды неиспользования батареи достаточно медленный, поэтому на выходе мы имеем всего 15 % разряда, если батарею не эксплуатировали в течение месяца.
Еще к одной особенности АКБ на оксидах цинка и серебра можно отнести возможность ее хранения в течение длительного времени без щелочного электролита. Для того, чтобы начать эксплуатировать батарею, потребуется выполнить следующие действия:
-
тщательно осмотреть АКБ на наличие вмятин, царапин, а также ржавчины;
Когда будете осматривать батарею, не забудьте проверить, имеется ли короткое замыкание на металлических элементах устройства. После того, как батарея будет тщательно осмотрена, а калиевый электролит залит, потребуется произвести проверку ЭДС. Для этого необходимо полностью пропитать щелочью все элементы АКБ.
Процесс пропитки ускоряется, если поместить батарею в барокамеру, предварительно избавив заливочные отверстия от пробок.
Батарея пропитывается методом экстремального понижения давления до уровня в несколько килопаскалей (атмосферное давление составляет около 100 килопаскалей) с последующим его возвратом к атмосферному значению. Подобную процедуру можно провести несколько раз, чтобы аккумулятор лучше пропитался щелочью. После пропитки желательно произвести несколько циклов полного разряда с последующим зарядом до максимума.
Хранить залитый щелочью АКБ рекомендуется при температуре не ниже 5 градусов Цельсия. При этом низкие значения температур приведут к уменьшению емкости АКБ. Падение температура до -20 градусов приведет к половинному снижению емкости. Поэтому перед запуском в эксплуатацию батарей, которые содержались в холодных условиях, их необходимо разогреть.
Где применяют АКБ на основе оксидов цинка и серебра
Поскольку батареи отличаются сравнительно низкой массой и объемом, это позволяет применять их в специфических сферах деятельности:
В качестве примера можно привести лунный автомобиль для перевозки американских астронавтов по поверхности Луны в программе «Аполлон», где был использован серебряно-цинковый аккумулятор.
Достоинства и недостатки серебряно-цинковых аккумуляторов
В качестве преимуществ можно выделить следующие особенности:
-
прочность к механическим повреждениям;
Имеются также и недостатки:
Чтобы увеличить долговечность батареи, не только серебряно-цинковой, но и любой другой, рекомендуется содержать ее в чистоте. При образовании даже незначительных загрязнений избавляйтесь от них как можно скорее — это позволит снизить процент саморазряда аккумулятора и увеличить его срок службы.
Видео про разбор аккумуляторов из серебра и цинка:
Источник: fastmb.ru
Конструкция и особенности серебряно-цинковых аккумуляторов
Разработки серебряно─цинковых аккумуляторов велись достаточно давно и были нацелены на преодоление недостатков кислотных и щелочных аккумуляторов. У последних низкая удельная ёмкость: 8 (кислотные) и 2 (щелочные) А-ч на килограмм. Кроме того, они имеют малый КПД, достаточно высокий саморазряд.
Стоит отметить и невозможность их применения в условиях пониженного атмосферного давления. В серебряно─цинковых аккумуляторах удалось преодолеть эти недостатки. В этом материале мы постараемся разобраться в конструкции, принципе работы и эксплуатации серебряно─цинковых батарей.
Конструкция серебряно─цинковых аккумуляторов
Серебряно─цинковые аккумуляторы собираются в корпусе из пластика. В качестве отрицательного электрода используются пластины из смеси порошка цинка (Zn) и окиси цинка (ZnO). Положительными электродами являются пластины из оксида серебра (AgO). На изображении ниже можно посмотреть конструкцию серебряно─цинкового электрода.
Конструкция серебряно─цинковых аккумуляторов
Отрицательные электроды находятся в конвертах из целлюлозного вещества. Благодаря своим свойствам, это вещество проницаемо для щелочного электролита. Положительные электроды находятся в конвертах из лозной плёнки. Это вещество стойкое к воздействию электролита.
Материал сепараторов тщательно выбирался для серебряно-цинковых аккумуляторов и имеет важное значение. При заливке электролита материал сепаратора отрицательного электрода набухает и препятствует оплыванию активной массы электрода. Кроме того, он мешает переносу коллоидных частиц серебра на пластины, противоположной полярности.
В результате такого подбора сепараторов пластины разной полярности имеют надёжную защиту от короткого замыкания. При этом имеется необходимая площадь соприкосновения пластин c электролитом. Когда формируется сборка пластин, то их плотно прижимают друг к другу и устанавливают прямо на дно корпуса. Никаких решёток для пластин в серебряно-цинковых аккумуляторах не применяется, поскольку материал электродов достаточно прочный и имеет высокую проводимость. Этот тип аккумуляторных батарей устойчив к ударному воздействию и вибрациям.
В качестве электролита используется водный раствор едкого калия (КОН). Его плотность составляет 1,4 гр./см 3 . Электролита для функционирования серебряно-цинкового аккумулятора требуется совсем немного. Благодаря этому можно устанавливать батарею как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости. Пробка выполнена водонепроницаемой, и она открывается в процессе зарядки. На корпусе имеются отметки максимального и минимального уровня электролита.
В серебряно-цинковых аккумуляторах протекает следующая обратимая реакция:
AgO + Zn ⇒ Ag + ZnO
Слева направо реакция идёт при разряде, справа налево протекает при заряде.
В таблице ниже приведены основные характеристики серебряно-цинковых аккумуляторных элементов.
| ЭДС, В | 1,85 |
| Рабочее напряжение, В | 1,55 |
| Теоретическая удельная энергоёмкость, Вт-ч/кг | 425 |
| Практическая удельная энергоёмкость, Вт-ч/кг | 150 |
| Рабочая температура, С | от -40 до +50 |
| Удельная энергоплотность, Вт-ч/куб. дм. | 650 |
Особенности эксплуатации серебряно-цинковых батарей
Этот тип аккумуляторных батарей имеет очень маленькое внутреннее сопротивление, а также большую величину удельной энергоёмкости. Основной отличительной особенностью серебряно-цинковых аккумуляторов можно назвать возможность высокой отдачи тока. На 1 А-ч ёмкости аккумулятора ток может достигать 50 ампер.
В процессе зарядки батареи образуется и окись серебра (AgO). Благодаря этому кривая напряжения при заряде и разряде идёт ступенчато. Отчётливо видны участки с более высокими значениями напряжения, которые соответствуют восстановлению (при разряде) или окислению (при заряде) серебра. При больших токах разряда ступенчатый характер изменения напряжения становится менее заметным.
Если ток разряда небольшой, то значительную часть времени работы (около 80 процентов) значение напряжения находится на стабильном уровне. Этот этап соответствует восстановлению серебра. Ближе к концу разряда напряжение снижается довольно резко. ЭДС полностью заряженного серебряно-цинкового аккумулятора составляет 1,82—1,86 вольта.
Удельные характеристики этого вида аккумуляторных батарей также выше, чем у свинцово─кислотных и никель─кадмиевых. Постоянное значение напряжения в процессе разряда большим током так же является одной из ключевых характеристик. Энергоотдача составляет около 85 процентов, отдача по току приближается к 100 процентам. Стоит отметить и невысокий саморазряд серебряно-цинковых АКБ.
Ниже можно посмотреть сравнение некоторых характеристик серебряно-цинковых, никель-кадмиевых, свинцово-кислотных стартерных аккумуляторов для автомобиля.
| Свинцово-кислотные | 5 минут 1 час 10 часов |
3,2-4,1 9-12,5 11-12,9 |
5,4-7 18-25 22-25 |
54-90 18-25 2,1-2,6 |
| Никель-кадмиевые безламельные | 5 минут 1 час 10 часов |
21 23 23 |
16,4 27,3 29 |
197 27,3 2,9 |
| Серебряно-цинковые | 5 минут 1 час 10 часов |
19-31 41-73 65-100 |
25-41 60-106 100-150 |
300-500 60-106 10-15 |
Серебряно-цинковые аккумуляторы хранятся без электролита долгое время. Чтобы привести в рабочее состояние элементы этого типа, нужно:
- предварительно провести их визуальный осмотр для выявления механических повреждений и коррозии элементов;
- далее аккумуляторы нужно залить электролитом. Для этого используется раствор едкого калия в воде с плотностью 1,4 гр./см 3 , который насыщен окисью цинка;
- провести формировочные циклы заряд-разряд, а затем контрольный и рабочий заряд батареи.
Во время визуального осмотра проверяется исправность крышки, бачка, токоотводов, газовыводящих клапанов. Не забудьте проверить уровень электролита. Незалитые серебряно-цинковые аккумуляторы проверяются на отсутствие короткого замыкания.
После визуального осмотра и заливки электролита у всех элементов проверяется ЭДС. Для нормальной работы аккумулятора электроды должны пропитаться электролитом. Чтобы ускорить этот процесс серебряно-цинковые аккумуляторы помещаются в барокамеру. Предварительно у них снимаются крышки с заливочных отверстий.
Размер серебряно-цинковых аккумуляторов
Давление в барокамере снижается на несколько минут до величины давления 2─8 кПа (это около 15—60 миллиметров ртутного столба). Затем оно постепенно увеличивается до атмосферного. И так повторяется несколько раз для лучшей пропитки.
Когда аккумуляторы залиты, то проводится их формировка. Эта процедура заключается в проведении двух полноценных циклов заряд-разряд. При этом нужно контролировать полноту заряда по времени или по напряжению элемента.
Напряжение серебряно-цинкового аккумулятора должно быть в интервале 2─2,1 вольта. Примерно через час после проведения зарядки величина ЭДС должна составлять 1,82—1,88 вольта. После заряда проводится разряд определенным током. Аккумулятор разряжается до напряжения примерно 0,6—1,25 вольта.
После того, как серебряно─цинковый аккумулятор залит электролитом, храниться он должен при температуре 5—10 С. В таком режиме лучше сохраняется целлофан сепаратора.
Стоит также помнить о том, что ёмкость батареи сильно падает при отрицательных температурах. С20 распространённых ёмкость составляет 50 процентов от номинала. При отрицательной температуре уменьшается и среднее разрядное напряжение. Так, что серебряно-цинковые батареи, функционирующие при отрицательной температуре, обогревают.
В таблице ниже представлены характеристики объёма моделей серебряно-цинковых аккумуляторов, выпускаемых российскими производителями.
| СЦ-0,5 | 0,024 | 0,85 | 2 |
| СЦ-1,5 | 0,035 | 1,8 | 3,5 |
| СЦ-3 | 0,095 | 4,5 | 35 |
| СЦ-5 | 0,16 | 7,5 | 60 |
| СЦ-12 | 0,195 | 14 | 80 |
| СЦ-15 | 0,245 | 16,5 | 95 |
| СЦ-18 | 0,3 | 20 | 120 |
| СЦ-25 | 0,47 | 27 | 150 |
| СЦ-40 | 0,72 | 45 | 180 |
| СЦ-45 | 0,76 | 50 | 200 |
| СЦ-50 | 0,84 | 55 | 250 |
| СЦ-70 | 1,35 | 80 | 400 |
| СЦ-100 | 1,6 | 100 | 600 |
| СЦ-120 | 1,9 | 130 | 650 |
Сфера применения серебряно-цинковых АКБ
Области применения серебряно-цинковых аккумуляторов обусловлены их характеристиками. В основном они применяются там, где требуются АКБ небольшого объема и массы. Ниже приведены основные области применения:
- Военная техника;
- Геофизическое и геологическое оборудование;
- Космическая отрасль;
- Авиационная техника.
Один из примеров использования серебряно-цинковых аккумулятора во время лунной программы «Аполлон». Они применялись в луноходах, которые использовались для перевозки астронавтов. Ёмкость этих аккумуляторов была равна 120 А-ч, напряжение 36 вольт. При теоретической дальности пробега 92 километра, реальный пробег составлял 20─30 километров. Еще один пример использования — энергетические установки торпед СЭТ-65 и УСЭТ-80 в советских и российских подводных лодках. Кстати, последние активируются с помощью морской воды.
Вернуться к содержанию
Плюсы и минусы серебряно-цинковых аккумуляторов
Плюсы
- Удельная энергия в несколько раз превышает значения других типов АКБ;
- Механическая прочность;
- Небольшие размеры и масса;
- Чистое производство по сравнению с другими батареями;
- Выдерживают высокие разрядные токи;
- Небольшой ток саморазряда (до 15 процентов от ёмкости в месяц);
- Стабильные разрядные характеристики;
- Устойчивы к недозаряду, перерыву при зарядке и глубокому разряду.
Минусы
- Высокая цена;
- Небольшой срок службы по сравнению с другими типами (до 100 циклов заряд-разряд);
- Долго заряжаются (до 20 часов);
- Сильное газовыделение;
- Плохо переносят перезаряд.
Источник: akbinfo.ru
Серебряно-цинковые аккумуляторы — в чём их особенность?
Первая батарейка, в состав которой входили серебро и цинк, была создана знаменитым ученым Вольтом еще в 1800 году. Но это изобретение не получило тогда практического применения. В электродах возник мощный самозаряд, не дающий возможности использовать получаемое электричество.
Через полвека попытку повторили. Вышло более успешно — так и появились ампульные батареи.
Зачем нужны добавки в пластинах аккумуляторов?
Добавки придают АКБ разные свойства, но их главное назначение — увеличение срока эксплуатации. Свинец — очень мягкий металл, он быстро разрушается. Ускорению этого процесса способствуют процесс зарядки, а также нагрев летом и охлаждение зимой. Для увеличения прочности батарее в нее добавляют другие материалы. Их доля не превышает 2% от общей массы пластин.
Сначала в свинец добавляли сурьму. Это дало эффект — пластины перестали сыпаться, срок их службы увеличился, появилась устойчивость к глубоким разрядам. Но у этой добавки есть один большой недостаток: при полном заряде аккумуляторная батарея выделяет газы. Это приводит к испарению воды из электролита и к уменьшению уровня в банках. За такими батареями нужно постоянно следить.
Добавление кальция уменьшало электролиз, а сам процесс начинался уже после зарядки АКБ. Испарение в этом случае все-таки есть, но незначительное. Большого обслуживания такой источник питания не требует, хотя есть один минус — небольшая устойчивость к глубоким разрядам.
Есть еще и гибридные добавки — когда в элементе используют кальциевые и сурьмянистые пластины. Кипение в этом случае уменьшается, устойчивость к глубоким разрядам повышается. Все бы хорошо, но подобный аккумулятор нуждается в постоянном обслуживании, поэтому ученые продолжили пытаться раскрыть возможности кальциевой батареи.
В пластины добавили немного серебра — так появились серебряные аккумуляторы.
Технологии Silver и Silver PLUS — что это?
Эти технологии предусматривают добавление незначительного количества серебра — примерно 0,3% от общего веса. Конечно, это приводит к увеличению цен батарей на 15-20%.
Посмотрим, сколько это в граммах. Средний вес АКБ — 13 кг. Если исключить корпус, останется около 10 кг. Примерно 33 гр при таком весе — серебро.
В Европе еще в середине 90 годов в кальциевые АКБ стали добавлять легирующие материалы — как правило, серебро. Процент его содержания (0,28-0,3) был определён опытным путем. Такие батареи сначаланазывали CA/AG, но позже маркетологи дали им более звучное название — Silver и Silver PLUS.
Что даёт добавление серебра?
Добавление серебра в элементы питания значительно повысило их устойчивость к разрядам. Если раньше 3 полных разряда «съедали» 50% емкости, то после модернизации емкостные потери стали минимальными даже после 10 глубоких разрядов.
Серебру не страшна коррозия — у него хорошая устойчивость к кислоте. При полном соблюдении условий эксплуатации АКБ такого вида будет служить на пару лет дольше.
Иногда производители называют их полностью необслуживаемыми. Это не совсем так, но расход воды в них действительно небольшой — доливать почти не надо.
Серебро снижает сопротивление электрода, и серебряно цинковые аккумуляторы (СЦА) заряжаются и разряжаются быстрее – сила тока растет на 5-6%, а емкость увеличивается на 4%. Пластины устойчивы к вибрации. Они тоньше, поэтому их можно поставить численно больше.
То, что АКБ не нужно обслуживать — большой плюс автолюбителей, не имеющих навыков ухода за оборудованием автомобиля. СЦА не требуют измерения плотности электролита. После установки о них можно забыть — лишь изредка уделять время подпитке.
Аккумуляторы с серебром подойдут для автомобилей с исправным электрическим оснащением. Лучше, если в машине встроена система, автоматически отключающая свет, габариты, музыку и другие потребители электричества.
Минусы серебряной технологии
Итак, добавление серебра дало СЦА значительные преимущества перед батареями других видов. Но, к сожалению, без минусов тоже не обошлось:
Это невозможно выполнить технически. Пластины изготавливаются путем штампования из закрученной в рулон ленты. Отливать их невозможно, поскольку повышенная температура уничтожит структуру кальция. А если добавить хотя бы 1% серебра в ленту, это приведет к образованию на ней микротрещин — она потеряет эластичность.
В каких аккумуляторах есть серебро?
На некоторые АКБ нанесена надпись «Gold», но это не значит, что они содержат золото. Содержание драгоценных металлов в пластинах не подлежит стандартизации, и маркер «Gold» — маркетинговая уловка. Производителей за это никто не наказывает — вот они и стараются, кто во что горазд.
Оксид серебра в аккумуляторах используется, хоть его и немного. Его добавляют в свои изделия многие производители — например:
- Varta;
- Bosch;
- Black Horse;
- Титан (российское производство).
Но реальной добавки драгоценного металла может и не быть. Уточняйте эту информацию на сайтах изготовителей или в центрах продажаккумуляторных батарей — там есть бесплатные тематические брошюры. А то, что золота в АКБ нет — это точно. Иначе их стоимость была бы заоблачной.
СЦ, СЦ-25, СЦС, СЦК, СЦД — виды вторичных источников тока, в состав которых входят цинк и серебро. Цель их создания — устранение недостатков кислотных и щелочных батарей. Их энергоемкость впечатляет, они вырабатывают ток значительной силы. Приобретать такую или сэкономить, купив обычную АКБ — личное дело каждого. Но помните: сиюминутная экономия может привести к большим расходам в будущем.
Как правильно зарядить аккумулятор автомобиля: полезные советы Какие типы аккумуляторов бывают и как их правильно заряжать, чтобы не допустить сульфатации и замыкания пластин.
16-09-2020, 16:16 0 Как правильно зарядить аккумулятор автомобиля: полезные советы
Главные критерии при выборе аккумулятора Параметры, важные для выбора аккумулятора, классы и маркировки аккумуляторов для автомобиля.
26-03-2016, 08:00 0 Главные критерии при выборе аккумулятора
Напряжение аккумулятора как способ оценки его работоспособности Широкий выбор электронных устройств и активное их внедрение в автомобильную индустрию создает дополнительную нагрузку на элементы питания, требуемые для их работы. Так, жизнь автомобильных аккумуляторных батарей нельзя назвать сладкой. Постоянные перепады температур, вечно меняющиеся режимы работы
11-02-2014, 02:41 0 Напряжение аккумулятора как способ оценки его работоспособности
Правильное питание: ассортимент модельного ряда АКБ от Varta Заводская АКБ рассчитана, как правило, на гарантийный период эксплуатации. По истечении 3 – 4 лет круглогодичного применения, емкостный элемент выходит из строя. Исключением являются только топовые автомобили, в которых инновации затрагивают и элемент питания. Что предлагает бренд Varta? Фирма
31-01-2014, 01:17 0 Правильное питание: ассортимент модельного ряда АКБ от Varta
Критерии выбора аккумулятора для Вашей машины. батареяКаждый владелец транспортного средства периодически по истечении нескольких лет задаётся вопросом, какой аккумулятор для автомобиля выбрать. Обычно при наилучших обстоятельствах эта часть машины приходит в негодность через 3-4 года и должна быть заменена на новую. Разновидности
23-12-2013, 20:10 0 Критерии выбора аккумулятора для Вашей машины.
Что важно знать автовладельцам о необслуживаемых аккумуляторах Все аккумуляторные источники питания можно разделить на следующие типы: обслуживаемые, малообслуживаемые, необслуживаемые.
Источник: mashinapro.ru