2. Проектиране на сребърно-цинкови батерии
2.1. Положителният електрод на сребърно-цинкова батерия е направен от сребро. Характерна особеност на среброто е лесното му редуциране до метал от съединения. Благодарение на това и добрата електрическа проводимост, на базата на неговите съединения могат да бъдат проектирани различни химически източници на ток.
2.2. Положителните електроди на батериите обикновено са направени от сребърен прах, който е пресован върху рамка от сребърна тел, отрицателният електрод е направен от цинк. Сребърно-цинковите батерии използват неразтворим отрицателен електрод. В този електрод, поради използването на силно порест цинков електрод и малко количество електролит, който се намира главно в порите на електродния и сепараторния материал, се осигуряват много по-добри условия за работа на цинковия електрод.
Тъй като количеството цинк, разтворен в електролита, е малко, отлагането му под формата на дендрити става много по-бавно, което може значително да увеличи живота на батерията.
В домашните батерии отрицателните електроди се изработват по така наречения метод на разпръскване - върху рамка от оловна медна жица се нанася паста от цинков прах, след което се извършва предварително пресоване и калциниране.
2.3. За съвременните сребърно-цинкови батерии електролитът е направен от обикновен каустик поташ, плътността на алкалния електролит е 1,4.
На практика електролитът в батерията не се изразходва, така че общото му количество обикновено е малко - в порите на активни маси и отделяне. Ако щепселите не са плътно затворени, той започва да абсорбира въглероден диоксид от въздуха, което води до увеличаване на вътрешното съпротивление на батерията. С увеличаване на броя на циклите на разреждане-зареждане, нивото на електролитазапочва да намалява поради разграждането на водата в края на зареждането.
2.4. По време на разработването на сребърно-цинкови батерии един от основните проблеми беше проблемът с разделянето, с ниско електрическо съпротивление и добра химическа устойчивост в алкали, разделянето трябва да предотврати преминаването на сребърни частици и цинкови дендрити през него.
Понастоящем в сребърно-цинковите батерии се използва отделяне от целулоза, при което отрицателният електрод е „облечен“ (фиг. 1.2). Това разделяне няма проходни пори, през които електролитът да дифундира свободно от един електрод към друг.
Отделянето на целофана след поставянето му в алкален разтвор абсорбира електролита, набъбва и увеличава дебелината си 2-5 пъти. Прехвърлянето на йони чрез такова разделяне става принудително (под въздействието на електрическо поле, което възниква в работеща батерия).
Целофановият филм доста лесно се окислява от сребърните оксиди и кислорода, освободен върху сребърния електрод по време напрезареждане(зареждане над Qn) на батерията. За да се предотврати това, върху положителния електрод се поставя допълнително отделяне от найлонова тъкан - „найлонов чорап“ (фиг. 1.2).
Сглобяването на батерийните блокове в съда се извършва по такъв начин, че разделянето на набъбването създава достатъчно налягане, за да се предотврати изплъзване на активната маса на отрицателния електрод.
Трябва да се отбележи, че целофановото фолио не отговаря напълно на изискванията за разделяне на сребърно-цинкови батерии. При определени условия цинковите дендрити могат да растат през целофана поради намаляването на цинка в дебелината на разделянето, затваряйки плочите на батерията - основната причина за краткия живот на батерията.
Постепенното химическо разрушаване на отделния филм поради окисление е друга причина, която в момента ограничава експлоатационния живот на сребърно-цинковите батерии.
2.5. Съдове за акумулатори (фиг.1.1, поз.I), в които се поставят пакети от електроди, и капаци (фиг.1.1, поз.2) се изработват от полистирен или полиамид чрез щамповане или леене под налягане.
2.6. Батерията има отвор в капака за пълнене с електролит и вентилация, отворът за пълнене е затворен с пробка за изход за газ (виж фиг. 1.1, т. 4).
Щепселът е снабден с отвор с клапан за изпускане на натрупаните газове. Тапите са водоустойчиви и се отварят само при определено
Фиг.1.1. Появата на батерията
свръхналягане вътре в акумулаторния съд.
2.7. Сглобяването на батерията (фиг. 1.2) се извършва по следния начин: две отрицателни плочи 1 се увиват в целофаново фолио 2 и след това се огъват по линията a-b. Между тях се поставя положителен електрод, върху който се поставя найлонова торбичка.
2.6. Основните характеристики на сребърно-цинковата батерия:
а) активиране. За да направите това, трябва да извършите три операции:
изливане и импрегниране с електролит, оформяне на електроди, работен заряд. Процесът на формиране на електроди на сребърно-цинкови батерии е сложен и отнема много време.
от 70 до 100 часа, следователно през последните години са разработени и произведени батерии със сухо зареждане, способни да работят веднага след напълване с електролит и импрегниране на отделянето и електродите с него;
б) зареждане (батериите се зареждат с номинален ток. За всички сребърно-цинкови батерии това е ток от 10-20 часа зареждане).