3 Belangrijkste soorten secundaire cellen
Dit artikel werpt licht op de drie hoofdtypen secundaire cellen. De soorten zijn: 1. loodzuur secundaire cel 2. nikkelijzer secundaire cel 3. nikkel-cadmiumcellen.
Type # 1. Loodzuur Secundaire cel:
In dit type batterijen bestaat een leadcel uit twee elektroden, samengesteld uit loodverbindingen, ondergedompeld in een elektrolyt van verdund zwavelzuur. De actieve materialen van de elektroden worden afgezet als coating op ondersteunende hoofdrasters.
De elektroden bestaan uit een of meer roosters (of platen), anode- en kathodeplaten worden afwisselend tegenover elkaar geplaatst. Maar wanneer de cel wordt ontladen, zijn zowel kathode- als anoderoosters bekleed met loodsulfaat.
Wanneer de cel wordt geladen, zijn de anoderoosters bekleed met loodperoxide en zijn de kathoderoosters zuiver lood. Laten we nu kijken hoe het presteert; in de onderstaande chemische formule wordt de fundamentele en fundamentele chemische werking die in deze batterijen plaatsvindt weergegeven,
Wanneer de cel echter volledig is opgeladen, ontwikkelt deze een emf van ongeveer 2 volt, maar bij het ontladen daalt de emf langzaam tot ongeveer 1, 8 volt. Als de cel volledig kan ontladen, valt de spanning ervan uiteindelijk erg snel terug.
Volledige ontlading leidt echter waarschijnlijk tot het uiteenvallen van de elektroden, zodat het een standaardpraktijk is om loodzuurcellen opnieuw op te laden voordat de spanning in de open keten onder 1, 8 volt daalt. Zodra de spanning lager is dan 1, 8 volt wordt het moeilijk om de batterij op te laden. Daarom moet altijd worden gecontroleerd of deze spanning niet lager is dan 1, 8 volt.
Specifieke zwaartekracht van elektrolyt:
Het soortelijk gewicht van de elektrolyt is van belang voor het correct functioneren van de cel. Wanneer dit volledig is opgeladen, is het soortelijk gewicht van elektrolyt ongeveer 1, 21, maar wanneer de cel wordt ontladen tot 1, 8 volt, is de soortelijke massa ongeveer 1, 18.
De verandering in soortelijk gewicht wordt teweeggebracht, omdat wanneer de cel wordt ontladen, een deel van het zuur wordt verbruikt bij de vorming van loodsulfaat aan de elektrode, en wat water wordt geproduceerd.
De verhouding van zuur tot water is daarom lager. De ladingstoestand van een loodzuurcel kan worden vastgesteld door het soortelijk gewicht van de elektrolyt te meten met een hydrometer. In het geval van batterijen met een kaplamp, kan het soortelijk gewicht hoger zijn dan hierboven vermeld, omdat een specifieke ontladingskarakteristiek vereist is in batterijen van een kaplamp.
Type # 2. Nikkel-ijzer Secundaire cel:
Dit type batterij bestaat uit één nikkel-verbindingselektrode en één ijzeren verbindingselektrode ondergedompeld in een elektrolyt van kaliumhydroxide, waaraan een beetje lithiumhydraat is toegevoegd om de geleidbaarheid van de cel te verbeteren. Wanneer de cel wordt ontladen, is het actieve materiaal bij de anode nikkelhydroxide, terwijl dat bij de kathode ijzeroxide is.
Wanneer de cel is geladen, vormt zich nikkelperoxide aan de anode en verschijnt er zuiver ijzer aan de kathode. Er is geen chemische verandering in de elektrolyt, en zijn specifieke zwaartekracht blijft hetzelfde gedurende de cyclus van de cel. Fig. 5.4 illustreert de werking van dit type batterij.
In de constructie van een nikkelijzer batterij bestaat de anode uit een aantal buizen gemaakt van geperforeerd stalen lint, spiraalvormig gewonden en bij elkaar gehouden door stalen ringen. De buizen zijn zwaar bekleed met nikkel en de actieve nikkelverbinding is erin verpakt. Lagen van geschilferd nikkel worden afgewisseld met het actieve materiaal om de geleidbaarheid binnen de anode te verbeteren.
De kathode bestaat uit geperforeerde, met nikkel beklede stalen stroken die zijn geponst in zakken waarin de actieve ijzerverbinding is verpakt. De geleidbaarheid van de kathode wordt verbeterd door toevoeging van een beetje kwik aan het actieve materiaal.
De alkalisch-nikkel-ijzercel ontwikkelt een emf van 1, 4 volt wanneer deze volledig is opgeladen en wordt normaal opgeladen wanneer de nullastspanning daalt tot ongeveer 1, 1 volt. In tegenstelling tot de loodzuurcel, lijdt de alkalinecel echter niet aan schade als deze volledig is ontladen.
De alkalische nikkel-ijzeren cel is echter lichter dan een loodzuurcel van vergelijkbare capaciteit, maar het rendement is lager. De capaciteit van de cel varieert met de temperatuur. In feite onder 53 ° F (12 ° C) daalt de capaciteit van de cel sterk, zodat het belangrijk is om ervoor te zorgen dat de cel op of boven deze kritische temperatuur werkt.
Een typische toepassing van nikkel-ijzercellen is de standaard 30 volt DC-uitschakelaccu in combinatie met hoogspanningsschakelaars.
Type # 3. Nikkel-cadmiumcellen:
Dit type cel is gebaseerd op de reactie tussen nikkelhydroxide en cadmiumhydroxide in een alkalisch elektrolyt. Door een zorgvuldige opstelling van de chemische reactie was het mogelijk om overmatige begassing te voorkomen en een afgesloten oplaadbare eenheid te vervaardigen. De chemische reactie van dit type batterij kan worden weergegeven als
Uit het bovenstaande blijkt dat in een volledig geladen nikkel-cadmium-batterij het nikkelhydroxide een hoge mate van oxidatie heeft en het negatieve materiaal tot zuiver cadium is gereduceerd. Bij ontlading wordt het nikkelhydroxide gereduceerd tot een lagere oxidatiegraad en wordt het cadmium in de negatieve plaat geoxideerd.
De chemische reactie bestaat dus uit de overdracht van zuurstof van de ene plaat naar de andere en de elektrolyt werkt alleen als een geïoniseerde geleider en reageert op geen enkele manier met beide platen. Er moet ook worden opgemerkt dat het soortelijk gewicht niet verandert door lading of ontlading.
Constructie van een met nikkel geplateerd staal komt overeen met de negatieve pool met elektroden van zeer poreuze verbindingen (nikkel; positief, cadmium: negatief) verzadigd met actief materiaal. De positieve elektrode is verbonden met de bovenklep om de positieve pool te vormen.
De poreuze platen die ongeveer 80% leegte bevatten, zijn geïmpregneerd met de actieve elektrodematerialen na behandeling met hoog vacuüm om een hoge mate van ruimtegebruik te verzekeren. Verbonden met de elektroden zijn zuivere nikkelstrips gelast aan de buitenmantel. De elektrodescheiders zijn gesmeed uit niet-geweven polyamidemateriaal dat speciaal is geselecteerd voor langdurige fysische en chemische stabiliteit.
Het samenstel van cellen wordt uitgevoerd onder rigide gecontroleerde omstandigheden en de uiteindelijke hermetische afsluiting wordt bereikt door het vormen van een drukafdichting tussen de bovenzijde van het blik en een kruipbestendige isolerende nylongrommer of bovenplaat. Bovendien zijn sommige cellen uitgerust met een redelijke veiligheidsontluchting, waardoor de cel een klein gas kan afgeven onder extreme omstandigheden en vervolgens opnieuw kan afdichten en normaal daarna kan functioneren.
Capaciteit:
De werkelijke capaciteit van een verzegelde nikkel-cadmium-cel is enigszins afhankelijk van de snelheid van ontlading en er moet zorg worden betracht bij het citeren van de ampère-uurcapaciteit. De nominale capaciteit van een cel is die welke wordt verkregen wanneer een volledig geladen cel wordt ontladen met een snelheid van 1, 1 volt in 10 uur. Deze snelheid in AH (Amp Hour) staat bekend als K10-snelheid.
ontlading:
De nominale ontlaadstroom behorende bij K10-classificatie wordt aangeduid als 1x1x10. Evenzo zou een K2-uurbeoordeling met een ontlaadstroom van 5x 1 x 10 en K5 een ampère-uurbeoordeling zijn met een ontlaadstroom van 2 x 1 x 10.
Over kwijting:
Wanneer batterijen worden ontvangen in een toestand waarin de klemspanning lager is dan 1, 1 volt, kan de capaciteit worden verminderd. Ze moeten dan de standaardcharge krijgen en vervolgens worden ontladen met een snelheid van 110. Deze procedure moet, indien nodig, worden herhaald voordat de volledige batterijcapaciteit is hersteld.
Opladen:
Voor nikkel-cadmiumcellen is de laadfactor 1, 4. Dat betekent dat in het geval van een volledig opgeladen of gedeeltelijk ontladen cel, 1, 4 keer de opgenomen capaciteit moet worden vervangen. Bij het laden met een constante stroom mag de nominale stroom 1.10 normaal niet worden overschreden.
opslag:
De beste omstandigheden voor opslag zijn in een ruimte met een temperatuur tussen 15 en 20 ° C, met zo weinig mogelijk verandering. Vóór opslag voor lange periodes, moet de cel worden gelost en beschermd tijdens opslag tegen vuil en vervuiling. Na lange opslagperiode zullen volledig opgeladen cellen capaciteit verliezen door zelfontlading, maar 60% tot 70% van de initiële capaciteit zal nog worden behouden na vele maanden opslag.
Kenmerk:
Dit type batterijen heeft de volgende hoofdkenmerken:
(1) Vrij van onderhoud. Deze hebben nauwelijks onderhoud nodig.
(2) Schokbestendige constructie.
(3) Kan in elke positie worden gebruikt.
(4) Hoge interne weerstand (enkele miljoenen ohm)
(5) Goede ladingbehoud.
(6) Hoge ontlaadsnelheden tot 10 I 10.
(7) 1.4 volt volledig opgeladen.
(8) 1.1 volt volledig ontladen.
Secundaire cellen worden in bijna alle kolenmijnen gebruikt om een draagbare elektrische voeding voor kaplampen en bepaalde soorten handlampen te verschaffen. Beide typen secundaire cellen worden gebruikt voor draagbare verlichting. Accumulatoren worden ook gebruikt als een voorziening voor signaleringssysteem en voor bepaalde zware ondergrondse taken, die elektriciteit leveren voor elektrische locomotieven en bepaalde soorten mobiele machines, zoals pendelauto's, enz.
