Алкални желязо-никелови батерии
Основните предимства на този тип батерии в сравнение с оловно-киселинните батерии са високата механична якост и нечувствителността към късо съединение и презареждане, което осигурява по-дълъг експлоатационен живот. Тези батерии могат да се съхраняват дълго време, удобни са за смяна на отделни клетки, отнемат по-малко време за зареждане и са по-малко вредни за здравето на обслужващия персонал в зарядните станции.
Алкалните желязо-никелови акумулатори обаче имат значително по-голямо тегло и размери от оловно-киселинните (над 2 пъти), което е техен недостатък и затруднява поставянето им на автомобил. Поради това тези батерии все още се използват ограничено в автомобилите.
Алкалната желязо-никелова батерия се състои от отделни батерии, свързани в определена последователност.
Батерията се състои от блок от положителни и отрицателни пластини, монтирани в корпуса; електролит се напълва в тялото.
Всяка пластина се състои от девет плоски кутии-ламели от никелирана стоманена лента с дебелина 0,1 mm, в които са пробити голям брой отвори за проникване на електролита (до 240 отвора на 1 cm2). Ламелите се свързват сами по ръбовете в ключалка, образувайки плоча. Отстрани на плочата са закрепени щамповани ребра по цялата й височина, което осигурява достатъчна твърдост на плочата и добър контакт между ламелите.
В горната част едноименните плочи са свързани чрез заварен мост с изходен токоприемник - бор.
Вътрешната кухина на ламелите на плочите е изпълнена с активна маса. Активната маса на положителните плочи се състои от никелов оксид хидрат, смесен с графит. Активната маса на отрицателните плочи се състои от железни оксиди, получени впод формата на фин прах.
Положителните (12 бр.) и отрицателните (13 бр.) пластини, разположени последователно, са поставени в неразглобяем корпус, заварен от никелирана стоманена лента с дебелина 1 mm. Помежду си плочите са изолирани от вертикално разположени ебонитови пръти, закрепени със специални жлебове върху плочите. Освен това по ръбовете на положителните плочи се поставят винилови пластмасови уплътнения. От контакт с тялото блокът от плочи е изолиран с листова винилова пластмаса. Отворите на блоковете от положителни и отрицателни плочи се извеждат през отворите в капака на корпуса, оборудвани с гумени изолационни втулки и фиксирани с гайки. Капакът на корпуса има отвор за пълнене, затворен с гумена запушалка с вентилационен отвор. Четири опори b са заварени към страничните стени на корпуса, с помощта на които батерията е окачена на ебонитни втулки в секционна рамка. В рамката са монтирани три батерии. В тялото се излива електролит, който е разтвор на калий каустик с плътност 1,23.
Когато батерията се зарежда под действието на електрически ток, активната маса на положителните плочи, състояща се от никелов оксид хидрат, преминава в никелов хидроксид, а активната маса на отрицателните плочи, състояща се от железни оксиди, преминава в железен хидроксид. Когато батерията се разреди, активната маса на плочите преминава в първоначалното си състояние и батерията отдава съхранената електрическа енергия. Електролитът не участва в електрохимични реакции и носи само електрически заряди. Следователно в процеса на зареждане и разреждане съставът и плътността на електролита не се променят и плътността на електролита не може (както при оловно-киселинните батерии) да характеризира състоянието и степента на зареждане на батерията.
Всяка батерия е зареденасъстояние дава напрежение от около 1,3 V. За да се получи по-високо напрежение, батериите се сглобяват на секции и се комплектоват в батерия. Батериите са етикетирани. Така например се използва батерия от тип ZKhZ - SZhN -70. Тази батерия се състои от три секции; всяка секция е съставена от три акумулатора (3×3). Всички акумулатори са свързани последователно с помощта на метални джъмпери, закрепени с гайки върху отворите. Буквите SZHN означават, че батерията е стартерна желязо-никелова. Такава батерия дава напрежение от около 12 V и има номинален капацитет от 70 Ah (с 5-часов разряден ток от 14 A).
Грижа за батерията
За пълнене в батерията се приготвя електролит с плътност 1,23 през лятото и 1,27 през зимата, съставен от дестилирана вода и каустик поташ, използван под формата на концентриран разтвор или в твърда форма.
За да се получи електролит с плътност 1,23, за всеки 2,5 литра вода трябва да се смеси 1 kg твърд каустик поташ. За работа при високи температури на околната среда към електролита се добавя литий каустик. Електролитът се приготвя в желязна чиния. Не се допуска използването за тази цел на поцинковани, калайдисани, алуминиеви, керамични съдове и съдове, използвани за съхранение или приготвяне на електролит от оловни батерии. Първо, водата се излива в съдовете и след това се поставя каустичен поташ на малки порции или се излива неговият концентриран разтвор, като се разбърква електролитът със стоманена пръчка. Това води до значително нагряване на водата. След охлаждане, продължително утаяване и довеждане до необходимата плътност, електролитът се налива в батериите. В края на двучасовото импрегниране нивото на електролита трябва да бъде 5–7 mm над горния ръб на плочите.
След това батерията се зарежда.Ако периодът на съхранение на батерията не надвишава шест месеца, зареждането се извършва наведнъж с повишен заряден ток; при по-продължително съхранение се извършва тренировъчен цикъл, състоящ се от няколко зареждания и разреждания. Подсиленото зареждане на батерия от тип 3 X Z-SZhN-70 се извършва на два етапа с ток от 40 A за 5 часа и ток от 20 A за 3 часа.В този случай на батерията се дава капацитет за зареждане от 260 Ah. Можете също така да зареждате с по-малък ток, при условие че батерията има необходимия капацитет за зареждане. Единственият индикатор за края на зареждането може да бъде полученият капацитет на зареждане (260 Ah) и напрежението на батерията. В началото на зареждането при ток на зареждане от 40 A, напрежението трябва да бъде 4,4-4,6 в края на зареждането (при ток на зареждане от 20 A) 4,8-5,3 V. Температурата на електролита по време на зареждане не трябва да надвишава 40 ° C. След зареждане нивото на електролита трябва да бъде 15 mm над ръба на плочите.
В допълнение към спазването на общите правила за грижа за батерията по отношение на здравината на закрепването на батериите, тяхната чистота и т.н., по време на работа е необходимо внимателно да се следи плътността и нивото на електролита, тъй като оголените части на плочите напълно се провалят. Батериите трябва да се допълват само с дестилирана вода. За нормално зареждане на акумулатора регулаторът на напрежението на алтернатора трябва да се настрои на необходимото напрежение в съответствие със специални инструкции. Така че за централните и южните райони напрежението трябва да бъде равно на 14,3-14,7 V, за северните райони - малко по-високо.
Необходимо е периодично да се проверява напрежението на всяка батерия с щепсел за натоварване и ако напрежението падне под 1,2 V в поне една батерия, секцията трябва да се зареди.
Препоръчително е батерията да се подлага на тестов цикъл в зарядната станция веднъж годишно. Веднъж на 2година трябва да се смени електролита. Измитите с вода батерии не трябва да се оставят без електролит. Батериите могат да се съхраняват в заредено и разредено състояние с или без електролит. Батериите не трябва да се мият с вода преди съхранение без електролит. Батериите трябва да се съхраняват на неотопляемо, сухо и проветриво място. Не се допуска съвместно съхранение на алкални и оловно-киселинни батерии в едно помещение.
Основните неизправности на желязо-никелови алкални батерии включват: 1) непоправима загуба на капацитет на батерията в случай на неприемливо намаляване на нивото на електролита; 2) корозия на дъното на батерията, което може да причини разрушаване на корпуса (в този случай дъното трябва да бъде почистено от ръжда и боядисано със специален битумно-ебонит лак); 3) нарушаване на контакта между боровете и джъмперите (джъмперите трябва да бъдат почистени от мръсотия и гайките трябва да бъдат затегнати); 4) изтичане на ток през секционните рамки, когато са замърсени; 5) късо съединение вътре в батерията поради натрупване на активна маса между плочите или нейното прекомерно издуване (неизправността се отстранява чрез измиване на батерията с алкална вода при рязко разклащане; ако неизправността не се отстрани, батерията трябва да се смени).