Марганцево-цинковые элементы
е электроды. Поэтому довольно широкое распространение получили
смешанные марганцево-воздушно-цинковые элементы, в которых катодный
процесс сводится одновременно к восстановлению двуокиси марганца и
кислорода воздуха. В таких элементах в состав агломератов вводят
повышенное содержание углеродных добавок, а сажу часто заменяют
активированным углем, имеющим очень развитую поверхность и хорошо
адсорбирующим кислород. Примером такой рецептуры может быть следующая:
35—40 % двуокиси марганца, 45 % графита, 15—20 % активированного угля.
В конструкции марганцево-воздушно-цинковых элементов
предусматриваются специальные каналы для лучшей подачи воздуха ко всему
агломерату. До начала разряда эти каналы остаются заклеенными бумагой,
которую следует разрывать при включении элементов на разряд. При разряде
малыми токами такие элементы работают преимущественно как воздушные; при
средних и больших токах в основном восстанавливается двуокись марганца.
В варианте марганцево-воздушно-цинковых элементов выпускаются
отдельные виды элементов и батарей для фонарей и радиоаппаратуры. В
определенных режимах разряда они имеют удельную емкость, примерно вдвое
превышающую удельную емкость обычных марганцево-цинковых элементов.
4. Характеристики марганцево-цинковых элементов
Разрядные характеристики марганцево-цинковых элементов зависят от
состава активной массы положительного электрода и состава электролита.
Типичные разрядные кривые стаканчикового элемента 373 (торговое название
«Марс» или «Сатурн») при непрерывном разряде приведены на рис.5.
Начальное напряжение при малых токах разряда составляет 1,6—1,65, а при
больших 1,2—1,3 В. В зависимости от особенностей питаемой аппаратуры и от
значения тока разряд ведется до конечного напряжения 0,7—1,0 В.
Для марганцево-цинковых элементов характерна сильная зависимость
разрядной емкости от тока; уже начиная с jр = = 0,002 емкость заметно
уменьшается с ростом тока. Поэтому для этих элементов редко пользуются
понятиями «номинальной емкости» или «номинального тока разряда».
Характеристики каждого типа элемента оговариваются и проверяются обычно в
каком-то заданном, несколько случайном режиме, связанном с одной из
областей применения. Часто задается не значение тока разряда, а значение
внешнего сопротивления нагрузки Rв.ц.
Как видно из рис.6 при прерывистом разряде средними и большими токами
емкость марганцево-цинковых элементов увеличивается по сравнению с
емкостью при непрерывном разряде данным током. Если перерывы достаточно
продолжительны, то увеличение емкости значительно. Поэтому эти элементы
чаще применяют в аппаратуре, работающей периодически: карманных фонарях,
транзисторных приемниках, игрушках и т. д. Однако при прерывистом разряде
малыми токами (jр<0,002) емкость заметно снижается из-за влияния
саморазряда, вызванного коррозией цинка (нормированный ток jр везде
отнесен к емкости элемента при малом разрядном токе).
Удельная энергия при непрерывном разряде небольшими токами (jр=0,002)
или прерывистом разряде средними токами достигает 45—60 Вт-ч/кг, или
100—130 кВт-ч/м3. При непрерывном разряде большими токами (jр = 0,05-0,1)
удельная энергия падает до 10 Вт-ч/кг. Марганцево-воздушно-цинковые
элементы имеют более низкое начальное напряжение—1,30— 1,35 В. В случае
разряда при jр = 0,001-0,002 их удельнаяэнергия составляет 80— 100 Вт-
ч/кгД
Разрядные кривые элемента 373 при низких температурах представлены на
рис.7. Как видно, даже при небольшом токе (jр = 0,002) емкость заметно
уменьшается уже при температуре О °С; при температуре —40 °С она
составляет только 20 % емкости при комнатной температуре. При больших
токах пределом работоспособности считается температура —20 °С. При
температурах ниже —20 °С обычно применяемые электролиты замерзают,
поэтому в них вводят добавки, снижающие температуру замерзания. Так как
эти добавки сказываются на показателях при повышенных температурах,
иногда используют разные рецептуры для элементов, работающих в разных
температурных интервалах: хладостойких (от —40 до 40°С) и летних (от —20
до 60 °С).
Из-за увеличения наклона кривых напряжение – емкость по мере
увеличения тока (рис.5) понятие эффективного внутреннего сопротивления
элементов не является вполне определенным. Ориентировочно можно сказать,
что нормированное внутреннее сопротивление (опять отнесенное к емкости
при малых токах) в начале разряда при комнатной температуре равно 5—10
Ом*А*ч, а при температуре 0°С увеличивается в 2—2,5 раза. Такие значения
велики по сравнению со значениями для других типов ХИТ.
Номинальные характеристики марганцево-цинковых элементов относятся к
свежеизготовленным элементам, т. е. к элементам, хранившимся с момента
изготовления не больше месяца. Сохраняемость марганцево-цинковых
элементов и батарей колеблется в зависимости от размера, конструктивного
варианта и рецептур активной массы и электролита от 3 мес до 3 лет. Во
время хранения протекают процессы старения и саморазряда, вследствие
которых емкость и напряжение разряда снижаются, а внутреннее
сопротивление увеличивается. К концу гарантированного срока хранения
снижение емкости составляет 30—40 %. Большое значение для сохраняемости
имеет тщательность герметизации, которая уменьшает испарение воды и
поступление кислорода воздуха к цинковому электроду. Очень надежными в
этом отношении являются цилиндрические элементы в стальном корпусе.
Процессы саморазряда и старения сильно зависят от температуры. Два-
три месяца хранения в тропических условиях (например, при 45 °С)
считаются эквивалентными одному году хранения в нормальных температурных
условиях (20—25 °С). При низких температурах (например, при -20°С)
элементы и батареи могут длительно храниться без существенного снижения
показателей.
| |  скачать работу |
Марганцево-цинковые элементы |
