3 tipi principali di cellule secondarie
Questo articolo getta luce sui tre principali tipi di cellule secondarie. I tipi sono: 1. Cellula secondaria di acido al piombo 2. Cellula secondaria di ferro di nichel 3. Cellule di cadmio di nichel.
Tipo 1. Cellula secondaria al piombo:
In questo tipo di batterie una cellula di piombo è costituita da due elettrodi, composti da composti di piombo, immersi in un elettrolito di acido solforico diluito. I materiali attivi degli elettrodi sono depositati come rivestimento sulle griglie di piombo di supporto.
Gli elettrodi sono costituiti da una o più griglie (o piastre), piastre anodiche e catodiche posizionate alternativamente faccia a faccia. Ma quando la cella viene scaricata, entrambe le griglie di catodo e anodo sono rivestite con solfato di piombo.
Quando la cella viene caricata, le griglie dell'anodo sono rivestite con perossido di piombo e le griglie del catodo sono di piombo puro. Ora vediamo come si comporta; nella formula chimica sottostante viene mostrata l'azione chimica di base e fondamentale che ha luogo in queste batterie,
Tuttavia, quando completamente carica, la cellula sviluppa una fem di circa 2 volt ma, mentre viene scaricata, la fem diminuisce lentamente fino a circa 1, 8 volt. Se la cella viene lasciata scaricare completamente, la sua tensione cade infine molto rapidamente.
Tuttavia, è probabile che la scarica completa provochi la disintegrazione degli elettrodi, pertanto è prassi normale ricaricare le cellule al piombo prima che la tensione a circuito aperto scenda al di sotto di 1, 8 volt. Una volta che la tensione scende sotto 1, 8 volt diventa difficile ricaricare la batteria. Pertanto dovrebbe sempre essere controllato che questa tensione non scenda al di sotto di 1, 8 volt.
Peso specifico dell'elettrolito:
Il peso specifico dell'elettrolito è importante per il corretto funzionamento della cellula. Quando questo è completamente carico, il peso specifico dell'elettrolito è di circa 1, 21, ma quando la cella viene scaricata a 1, 8 volt, la gravità specifica è di circa 1, 18.
La variazione di gravità specifica è determinata dal fatto che quando la cella viene scaricata, parte dell'acido viene consumata nella formazione di solfato di piombo all'elettrodo e viene prodotta acqua.
La proporzione di acido in acqua è quindi inferiore. Lo stato di carica di una cella al piombo può essere accertato misurando il peso specifico dell'elettrolito con un idrometro. In caso di batterie con lampada a cappuccio, il peso specifico può essere superiore a quello sopra indicato, poiché è richiesta una specifica caratteristica di scarica nelle batterie delle lampade a cappuccio.
Tipo 2. Cellula secondaria in ferro nickel:
Questo tipo di batteria consiste di un elettrodo composto di nichel e un elettrodo composto di ferro immerso in un elettrolita di idrossido di potassio, a cui è stato aggiunto un piccolo idrato di litio per migliorare la conduttività della cellula. Quando la cella viene scaricata, il materiale attivo sull'anodo è l'idrossido di nichel mentre quello sul catodo è l'ossido di ferro.
Ora quando la cellula è carica, il perossido di nichel si forma sull'anodo e il ferro puro appare al catodo. Non vi è alcun cambiamento chimico nell'elettrolito e la sua gravità specifica rimane la stessa per tutto il ciclo della cellula. La Fig. 5.4 illustra il funzionamento di questo tipo di batteria.
Nella costruzione della batteria in ferro nichel, l'anodo è costituito da un numero di tubi in nastro d'acciaio perforato, avvolto a spirale e tenuto insieme da anelli d'acciaio. I tubi sono pesantemente placcati con nichel e il composto di nichel attivo è imballato in essi. Strati di nichel sfaldato sono intervallati con il materiale attivo al fine di migliorare la conduttività all'interno dell'anodo.
Il catodo è costituito da strisce di acciaio perforate nichelate perforate in tasche nelle quali viene imballato il composto di ferro attivo. La conduttività del catodo viene migliorata aggiungendo un po 'di mercurio al materiale attivo.
La cella alcalina di ferro-nichel sviluppa una fem di 1, 4 volt quando completamente carica e viene normalmente ricaricata quando la tensione a circuito aperto scende a circa 1, 1 volt. A differenza della cella al piombo, tuttavia, la cella alcalina non subisce danni se completamente scaricata.
Tuttavia, la cella alcalina di ferro di nichel è più leggera di una cella al piombo con capacità simile, ma la sua efficienza è inferiore. La capacità della cellula varia con la temperatura. Infatti al di sotto di 53 ° F (12 ° C) la capacità della cellula diminuisce bruscamente, quindi è importante assicurarsi che la cella funzioni a temperature superiori o superiori a questa temperatura critica.
Una tipica applicazione delle celle in ferro nickel è la batteria standard da 30 volt a corrente continua associata a quadri di alta tensione.
Tipo # 3. Cellule al nichel-cadmio:
Questo tipo di cella si basa sulla reazione tra idrossido di nichel e idrossido di cadmio in un elettrolita alcalino. Mediante un'attenta disposizione della reazione chimica è stato possibile prevenire l'eccesso di gas e fabbricare un'unità ricaricabile sigillata. La reazione chimica di questo tipo di batteria può essere mostrata come
Da quanto sopra, vediamo che in una batteria al nichel-cadmio completamente carica l'idrossido di nichel si trova ad un alto grado di ossidazione e il materiale negativo viene ridotto a puro cadium. Al momento dello scarico, l'idrossido di nichel viene ridotto ad un grado di ossidazione inferiore e il cadmio nella piastra negativa viene ossidato.
La reazione chimica consiste quindi nel trasferimento di ossigeno da una piastra all'altra e l'elettrolita agisce solo come un conduttore ionizzato e non reagisce in alcun modo con nessuna delle due piastre. È anche da notare che la gravità specifica non cambia attraverso la carica o la scarica.
La costruzione di un acciaio nichelato conforma il polo negativo contenente elettrodi di composti altamente porosi (nichel, positivo, cadmio: negativo) saturo di materiale attivo. L'elettrodo positivo è collegato al coperchio superiore per formare il polo positivo.
Le piastre porose che contengono all'incirca l'80% di vuoto sono impregnate con i materiali degli elettrodi attivi dopo il trattamento con alto vuoto per garantire un elevato grado di utilizzo dello spazio. Collegati agli elettrodi sono strisce di nichel puro saldate all'involucro esterno. I separatori di elettrodi sono forgiati da materiale non tessuto di poliammide appositamente selezionato per la stabilità fisica e chimica a lungo termine.
Il montaggio della cella viene effettuato in condizioni rigidamente controllate e la chiusura ermetica finale viene ottenuta formando una guarnizione di tenuta tra la parte superiore della lattina e un grommer o piastra superiore isolante in nylon resistente allo scorrimento. Inoltre, alcune celle sono dotate di un ragionevole sfiato di sicurezza che consente alla cella di rilasciare un po 'di gas in condizioni di estremo abuso e quindi di richiudersi e di funzionare normalmente in seguito.
Capacità:
La capacità effettiva di qualsiasi cella al nichel-cadmio sigillata dipende in qualche modo dalla velocità di scarica e occorre prestare attenzione quando si cita la capacità di un'ora di ampere. La capacità nominale di una cella è quella che si otterrà quando una cella completamente carica viene scaricata ad una velocità di 1, 1 volt in 10 ore. Questo tasso in AH (Amp Hour) è noto come tasso K10.
Scarico:
La corrente nominale di scarica associata al rating K10 è indicata come 1x1x10. Allo stesso modo, la valutazione dell'ora K2 con una corrente di scarica di 5x 1 × 10 e K5 sarebbe un'amperaggio di un'ora con una corrente di scarica di 2 x 1 × 10.
Over Discharge:
Quando le batterie vengono ricevute in una condizione in cui la tensione del terminale è inferiore a 1, 1 volt, la capacità può essere ridotta. Dovrebbero quindi essere caricati e caricati alla velocità di 110. Questa procedura deve essere ripetuta, se necessario, prima che venga ripristinata la piena capacità della batteria.
Charging:
Per le celle al nichel-cadmio il fattore di carica è 1, 4. Ciò significa che nel caso di una cella completamente carica o parzialmente scarica, 1, 4 volte la capacità prelevata deve essere sostituita. Quando si carica con una corrente costante, la corrente nominale 1, 10 non deve essere normalmente superata.
Conservazione:
Le migliori condizioni per la conservazione dovrebbero essere in una stanza a una temperatura compresa tra 15 e 20 ° C, con il minimo cambiamento possibile. Prima dello stoccaggio per lunghi periodi, la cella deve essere scaricata e protetta durante lo stoccaggio da sporco e sporco. Dopo lo stoccaggio per lunghi periodi, le celle completamente cariche perderanno capacità a causa dell'auto-scarica, ma il 60% -70% della capacità iniziale sarà ancora conservato dopo molti mesi di stoccaggio.
Caratteristica:
Questo tipo di batterie ha le seguenti caratteristiche principali:
(1) Libertà dalla manutenzione. Questi hanno quasi bisogno di manutenzione.
(2) Costruzione antiurto.
(3) Può essere utilizzato in qualsiasi posizione.
(4) Elevata resistenza interna (diversi milioni ohm)
(5) Buona ritenzione della carica.
(6) Alti tassi di scarico fino a 10 I 10.
(7) 1, 4 volt completamente carica.
(8) 1, 1 volt completamente scaricati.
Le celle secondarie sono utilizzate in quasi tutte le miniere di carbone per fornire un'alimentazione elettrica portatile per le lampade a cappuccio e alcuni tipi di lampade manuali. Entrambi i tipi di celle secondarie sono in uso per le luci portatili. Gli accumulatori sono anche usati come rifornimento per il sistema di segnalamento e per alcuni pesanti lavori sotterranei, fornendo energia per locomotive elettriche e determinati tipi di macchine mobili, come le auto navetta, ecc.
