Akumulatory elektryczne

Akumulatory elektryczne to chemiczne źródła prądu stałego pozwalające na wielokrotne odtwarzanie, w procesie ładowania z innego źródła prądu stałego, zużywanych zasobów energii elektrycznej; ogniwa wtórne. Baterie akumulatorów elektrycznych są stosowane do rozruchu silników spalinowych, do podstawowego lub awaryjnego zasilania instalacji i urządzeń elektrycznych niskiego napięcia małej i średniej mocy oraz urządzeń elektronicznych i telekomunikacyjnych.

Akumulatory elektryczne charakteryzują: napięcie znamionowe Un — napięcie pracy przy określonym prądzie rozładowania; pojemność znamionowa Q — wielkość ładunku elektrycznego, jaki można czerpać z naładowanego akumulatora elektrycznego bez jego uszkodzenia; prąd ładowania 10-godzinny l10 — równy liczbowo 0,1Q; prąd rozładowania maksymalny (krótkotrwały) lmax — równy liczbowo Q. Napięcie na zaciskach naładowanego akumulatora elektrycznego jest równe 1,2…1,5 Un, na zaciskach prawidłowo rozładowanego 0,8…0,9 Un.

Akumulatory elektryczne połączone fabrycznie szeregowo tworzą baterię, umieszczaną we wspólnej obudowie z tworzywa sztucznego. Rozróżnia się akumulatory elektryczne kwasowe, w których elektrolitem jest wodny roztwór kwasu siarkowego, a elektrody wykonane są głównie z ołowiu i jego związków, oraz a.e. zasadowe, w których elektrolitem jest wodny roztwór zasady (wodorotlenku potasowego lub sodowego), a materiałem czynnym elektrod metale (kadm, srebro, cynk, nikiel, żelazo) w postaci czystej oraz związane w wodorotlenki lub tlenki.

Do podstawowych typów akumulatorów elektrycznych należą:

Akumulatory kadmowo-niklowe— akumulatory Jungnera  – akumulatory zasadowe, w których masę czynną elektrody dodatniej stanowi mieszanina wodorotlenku niklu z odpowiednio rozdrobnionymi płatkami niklu, elektrody ujemnej — wodorotlenek kadmu z dodatkiem żelaza, a elektrolitem jest 20…30% wodny roztwór wodorotlenku potasu. Źródłem energii elektrycznej akumulatorów kadmowo-niklowych są reakcje:

2Ni(OH)2 + Cd(OH)2  ⇔  2Ni(OH)3 + Cd

Przepływ prądu ładowania wywołuje redukcję masy czynnej elektrody ujemnej. Tlen przenosi się z niej, aż do pozostania tam jedynie czystego metalicznego kadmu, na elektrodę dodatnią. W czasie rozładowania (praca akumulatora kadmowo-niklowego) tlen przenosi się w kierunku odwrotnym, pogarsza się przewodność elektrody ujemnej, maleje napięcie na zaciskach akumulatora. Akumulatory kadmowo-niklowe mają napięcie znamionowe 1,2 V, końcowe napięcie ładowania 1,35, końcowe napięcie rozładowania 0.8…1,0 V. Spotyka się je najczęściej jako pojedyncze ogniwa.

Dane niektórych akumulatorów kadmowo-niklowych produkcji krajowej podano w tabeli.

Akumulatory kadmowo-niklowe produkcji krajowej (napięcie znamionowe 1,2 V)
Typ Pojemność znamionowa w Ah Prąd znamionowy w mA Masa

w g

Obudowa
rodzaj wymiary w mm (średn.xwys.)
KBL16/7 0,05 5 3 15,6×6,1
KBL 26/10 0,225 22,5 13 25,2×9,5
KBL44/9 0,45 45 33 guzikowa 43,2×8,1
KBM 26/10 0,225 45 13 25,2×9,1
KBM 35/10 0,50 100 27 34,6×9,8
KRs 15/26 0,225 45 13 14,5×26
KRs 15/51 0,50 100 25 walcowa 14,5×50,6

Akumulatory ołowiowe

Akumulatory ołowiowe – akumulatory kwasowe mające elektrodę dodatnią wykonaną z dwutlenku ołowiu, a ujemną z metalicznego ołowiu gąbczastego. Elektrolitem jest 25…40% wodny roztwór kwasu siarkowego. Stężenie zmienia się wprost proporcjonalnie do stopnia naładowania akumulatora ołowiowego. Źródłem energii elektrycznej akumulatora ołowiowego są reakcje:

2PbSO4 + 2H2O  ⇔  Pb + PbO2 + 2H2SO4

W wyładowanym akumulatorze ołowiowym na obu elektrodach znajduje się siarczan ołowiawy. Przepływ prądu ładowania wywołuje dysocjację elektrolityczną kwasu siarkowego; jony reszty kwasowej tworzą z wodą nowe cząsteczki tego kwasu, a wydzielony równocześnie tlen reaguje z siarczanem ołowiawym z elektrody dodatniej; pozostaje na niej dwutlenek ołowiu. Z elektrody ujemnej siarczan ołowiawy jest usuwany przez gromadzące się tam jony wodoru, które powracając niejako na swoje miejsce przy reszcie kwasowej, pozostawiają na elektrodzie metaliczny ołów.

W czasie rozładowania (praca akumulatora ołowiowego) zdysocjowany przepływem prądu kwas powoduje osadzanie się na elektrodach siarczanu ołowiawego (ołów i reszta kwasowa osadza się na elektrodzie ujemnej, dwutlenek ołowiu, jony wodoru i cząsteczki kwasu siarkowego — na dodatniej; w wyniku reakcji na elektrodzie dodatniej powstaje też woda). Pogarsza to przewodność elektrod, zmniejsza się stężenie elektrolitu.

Akumulatory ołowiowe mają napięcie znamionowe 2 V, końcowe napięcie ładowania 2,7 V, końcowe napięcie rozładowania 1,8 V. Najbardziej rozpowszechnione są baterie składające się z sześciu akumulatorów ołowiowych o napięciu znamionowym 12 V.

Dane niektórych akumulatorów ołowiowych produkcji krajowej podano w tabeli.

0j3…0,9 Un.

Typ Napięcie znam.

w V

Pojemność znam.

w Ah

Masa w kg Obudowa
bez

elektrolitu

z

elektrol.

materiał* wymiary w mm (dł.xszer.xwys.)
6SC34 12 34 8,5 12,3 PP 207x175x190
6SC36 36 10,5 13,5 PP 207x175x190
6SC44 44 10,5 13,5 PP 207x175x190
6SC45 45 10,5 13,5 PP 207x175x190
6SE55 55 13,5 18,5 PP 273x174x226
6SE60 60 13,5 18,5 PP 273x174x226
12D1 120 31,0 42,5 HR 508x200x238
12D1P 120 27,0 38,0 PPA 514x182x245
6M3 6 84 12,0 16,0 HR 230x173x225
6SE119 120 16,0 22,0 HR 300x175x245
*PP — polipropylen; PPA — polipropylen spieniony; HR — twarda guma