Свинцовый аккумулятор

устройство

Свинцовый аккумулятор промышленность выпускает различных назначений и размеров. Одной из разновидностей являются тяговые аккумуляторы, ис­пользуемые для электротележек. При эксплуатации эти аккумуляторы должны отвечать следующим требовани­ям: быть устойчивыми к толчкам и сотрясениям, обла­дать высокой отдачей энергии в течение небольшого про­межутка времени, отличаться долговечностью, т. е. боль­шим сроком службы, и механической прочностью. Эти требования обусловлены тем, что по сравнению с обыч­ными стационарными или переносными аккумуляторами тяговые аккумуляторы работают в более тяжелых усло­виях.

Каждый аккумуляторный элемент представляет со­бой комплект электродов, состоящий из двух групп пла­стин (положительных и отрицательных), разделенных сепараторами и помещенных в сосуд (бак) с электроли­том. На рис. 3 показан свинцовый аккумулятор.

Наибольшее распространение в свинцовых аккумуля­торах получили намазанные пластины, отливаемые из свинца с примесью сурьмы, которую добавляют для большей механической прочности и химической стойко­сти решетки. Такая пластина во время работы разъеда­ется меньше, чем отлитая из чистого свинца. 0снову де­лают разнообразной формы с мелкими или крупными отверстиями. По виду она напоминает решетку или сет­ку, поэтому так и называется.

Простейшие решетки состоят из горизонтальных и вертикальных ребер (первые тонкие, вторые толстые), при пересечении которых образуется ряд ячеек. Внутрь ячеек запрессовывают пасту. В такой конструкции плас­тин активная масса образует непрерывную вертикальную полосу, прочно связанную с решеткой, что очень важно для тяговых аккумуляторов, где из-за возможных сотря­сений необходима большая прочность сцепления актив­ной массы с решеткой.

Для аккумуляторов, рассчитанных па большой срок службы и длительные разряды током большой силы, а также для аккумуляторов, подверженных сотрясениям, применяют пластины с более толстыми решетками. Такие пластины служат для изготовления положительных и от­рицательных электродов, решетки которых часто имеют одинаковую конструкцию. Однако для отрицательных электродов решетки делают обычно тоньше, чем для по­ложительных, так как активная масса отрицательных пластин является хорошим проводником электрического тока и их решетки мало подвержены коррозии.

Активную массу, которую наносят на решетку, приго­товляют из окислов, свинца (глета РЬО и сурика РЬз04) или из свинцового порошка, смешиваемого с раствором серной кислоты в специальных мешалках. В составе мас­сы положительных пластин преобладает сурик, отрица­тельных — глет.

После намазки пластины подвергают прессовке, суш­ке, предварительной сульфатации или специальной об­работке. Цель такой обработки заключается в уплотне­нии пасты, обеспечивающем прочность активной массы и достаточную связь ее с решеткой во время формовки и после нее.

В тяговых аккумуляторах применяют и другие кон­струкции пластин.

Поверхностные пластины. Активные материалы этих пластин образуются из самих пластин. Поверхностные пластины изготовляют из чистого свинца литьем в специ­альных формах. Чтобы при небольших размерах пластин получить большую емкость, у них увеличивают действу­ющую наружную поверхность. Для этого пластинам при­дают особую ребристую форму. Поверхность таких пла­стин состоит из большого числа секций, представляющих собой набор тонких вертикальных пластинок, скреплен­ных через определенные интервалы. Их активная поверх­ность в 8—9 раз больше ровной активной поверхности свинцового листа того же размера. Эти пластины приме­няют в тяговых аккумуляторах для электрокар и погрузчиков, подвергающихся значительной тряске и систематическим разрядам большим током.

Поверхностные пластины, как правило, служат поло­жительными электродами. В качестве отрицательных электродов их не применяют, поскольку губчатый свинец не имеет с ребрами крепкой связи, а перекись свинца хо­рошо соединяется со свинцовой основой.

Основными недостатками этих пластин являются по­вышенный саморазряд и значительная масса, которая не позволяет устанавливать на электротележках батарею большой емкости, необходимую для работы в течение всей смены без подзаряда.

Трубчатые пластины. Они состоят из эбонитовых тру­бочек, в стенках которых под прямым углом к их оси сделаны прорези шириной 0,2—0,3 мм, расположенные на расстоянии 1—1,5 мм одна от другой.

Для большей механической прочности пластины с двух противоположных сторон по длине трубочек остав­ляют непрорезанные усиливающие ребра. В собранном аккумуляторе эти ребра обращены в сторону отрицатель­ных пластин и упираются в.сепаратор, создавая дополни­тельную изоляцию.

Эбонитовые трубочки наполняют окислами свинца и в середину их в качестве проводников электрического тока вставляют стержни, отлитые из свинцово-сурьмянистого сплава. Снизу и сверху стержни спаивают в общие мос­тики так, что эбонитовые трубочки оказываются закреп­ленными между мостиками. Собранную таким образом пластину формуют в электролите.

Удельная емкость трубчатых пластин на 8—10% меньше емкости намазных решетчатых пластин, стои­мость же значительно выше. Однако трубчатые пласти­ны обладают большей выносливостью по отношению к толчкам и сотрясениям, поэтому применяются для неко­торых типов тяговых аккумуляторов. Трубчатые пласти­ны также служат только положительными электродами.

Разновидностью трубчатых являются панцирные пла­стины, в которых активная масса наносится на решетку, заключенную в эбонитовый футляр с перфорированными стенками.

Коробчатые пластины. Они состоят из двух решеток, каждая из которых с одной стороны покрыта перфориро­ванным свинцовым листом толщиной примерно 0,25 мм с отверстиями диаметром около 1,3 мм.

После заполнения решеток активной массой их акку­ратно накладывают одна на другую так, чтобы совпа­ли ребра решеток и прямоугольные выступы на одной решетке с отверстиями в другой. После этого внешние стороны решеток покрывают перфорированными свинцовыми листами. Две сложенные таким образом половинки соединяют вместе.

Перфорированные свинцовые листы позволяют про­никать электролиту внутрь активной массы и в то же время препятствуют выпадению активной массы из пла­стин. Пластины этой конструкции по электрической ха­рактеристике и удельной емкости уступают намазным решетчатым пластинам. Коробчатые пластины применя­ют в качестве отрицательных электродов в тяговых ак­кумуляторах.

Положительные и отрицательные пластины, предназ­наченные для свинцовых аккумуляторов, подвергают предварительной формовке.

Цель формовки намазных пластин заключается в электрохимическом окислении или восстановлении сое­динений свинца, входящих в состав пасты, поверхност­ных пластин в образовании некоторого слоя перекиси свинца или губчатого свинца из металлического свинца электродов.

После формовки пластины поступают на сборку эле­ментов, где их отделяют одну от другой изолирующими прокладками (сепараторами). В качестве сепараторов применяют перфорированные специально обработанные фанерки (шпоны), листы из мипора, мипласта и стекло-войлока.

Если пластины почему-либо войдут в соприкоснове­ние между собой, произойдет полное короткое замыкание и элемент придет в негодность. Самый маленький эле­мент обычно имеет не меньше трех пластин—две отри­цательные и одну положительную, помещаемую всегда между отрицательными. Ставить крайними положитель­ные пластины не следует, так как они легко коробятся при изменении нагрузки.

Для получения аккумулятора большой емкости обыч­но увеличивают число составляющих его пластин, а не их размеры, так как увеличение размеров пластин сопря­жено с техническими затруднениями. Уменьшение разно­видностей пластин ведет к упрощению и, следовательно, удешевлению производства аккумуляторов, улучшению их электрических качеств, повышению механической прочности и т.д.

Собранные и разделенные сепараторами отрицатель­ные и положительные пластины соединяют одну с дру­гой пайкой. Все отрицательные пластины с помощью

выводного мостика и ушков на пластинах спаивают вместе, чтобы они образовали общий вывод знака минус (—) точно так же спаивают и положительные пластины.  

Когда блок пластин окончательно собран, его помещают в эбонитовый бак и закрывают крышкой, а на вы ступающие контактные штыри для герметизации надевают резиновые шайбы. Затем места соприкосновений крышки с баком заливают мастикой.               

Чтобы из отдельных аккумуляторных элементов пег лучить батарею, их устанавливают обычно в деревянный ящики с металлической оковкой и соединяют друг с другом межэлементными соединениями, которые припаивав ют к штырям выводных мостиков. В зависимости от назначения батареи эти соединители изготовляют из свинца или освинцованной меди различных форм и сечений.