Лекция 5 «Конструкция и принцип действия щелочных аккумуляторов
Принцип действия. Щелочные аккумуляторы подразделяются на никель-железные и никель-кадмиевые.
В заряженном щелочном аккумуляторе активная масса положительных пластин состоит из гидроксида никеля (III) Ni(ОН)3, а активная масса отрицательных пластин - из губчатого железа Fе (никель-железные аккумуляторы) или из смеси губчатого кадмия Сd (60 80 мае. %) и губчатого железа Fе (никель-кадмиевые аккумуляторы). Электролит содержит 20% раствора едкого калия КОН (реже едкого натрия NаОН). Для увеличения срока службы аккумулятора в электролит добавляют едкий литий LiOН.
Химические реакции при зарядке и разрядке никель-железного аккумулятора выражаются уравнением:
2Ni(ОН)3 + 2КОН + Fе 
2Ni(ОН)2 + 2КОН+ Fе(ОН)2.
При разряде аккумулятора гидроксид никеля (III) Ni(ОН)3 положительных пластин взаимодействует с положительно и отрицательно заряженными частицами едкого калия КОН, которые образуются при его растворении в воде, и переходит в гидроксид никеля (II) Ni(ОН)2 Железо отрицательных пластин превращается в гидроксид железа (II) Fе(ОН)2. При этом химическая энергия превращается в электрическую и между электродами возникает электродвижущая сила. Электролит 2КОН в процессе реакций не расходуется, поэтому плотность его при работе щелочного аккумулятора почти не изменяется. При заряде аккумулятора происходит обратная реакция. Активная масса положительных пластин окисляется, гидроксид никеля (II) Ni(ОН)2 превращается в гидроксид никеля (III) Ni(ОН)3, а активная масса отрицательных пластин восстанавливается с образованием железа.
Устройство. Полублоки 8 щелочного никель-железного аккумулятора тина ТНЖ-250 (рис. 2.4) состоят из десяти положительных пластин 9 и одиннадцати отрицательных пластин 10, соединенных шпильками 1 или с помощью сварки. Сепараторами служат эбонитовые палочки 11. Металлический корпус 13 электрически соединен с полублоком отрицательных пластин и установлен в резиновый изолирующий чехол 12. Полюсные выводы 2 с резьбовыми наконечниками 5, служащими для крепления межаккумуляторных перемычек, изолированы от крышки корпуса эбонитовыми шайбами 4 и имеют уплотняющие сальники 3. Электролит заливают через отверстие 6, закрываемое откидной пробкой 7 с клапаном для выхода газов.
Конструкция никель-кадмиевых аккумуляторов в основном такая же, как и никель-железных. Так, никель-кадмиевый аккумулятор производства Германии типа 9156.33/6.39 (рис. 2.5) состоит из положительных 3 и отрицательных 2 пластин, помещенных в стальной корпус 10. К корпусу приварена крышка 8, в которой для заливки электролита имеется горловина, закрываемая откидной пробкой 6.
Рис. 2.4. Устройство аккумулятора типа ТНЖ-250
Аналогичные процессы происходят в никель-кадмиевом аккумуляторе:
2Ni(ОН)3 +2КОН + Cd 
2Ni(ОН)2 + 2КОН + Сd(ОН)2
Рис. 2.5. Устройство аккумулятора типа 9156.33/6.39
Пластины изолированы друг от друга пластмассовым микропористым сепаратором 11, а от корпуса - пластмассовой изоляцией 1. Каждая положительная пластина с помощью рамки 4 присоединена к держателю пластин 9, который в свою очередь соединен с положительным выводом борном 7. Аналогично выполнено соединение отрицательных пластин с отрицательным борном 5.