При выборе источников питания с высоким напряжением следует понимать, что никель цинковые аккумуляторы плюсы и минусы в эксплуатации хотя и имеют, но они находятся в оптимальном соотношении. По сравнению с другими щелочными батареями, способны отдавать значительные токи, имеют стабильную кривую разряда, подзаряжаются до полной ёмкости на 30% быстрее.
Особенности конструкции
Конструктивно Ni-Zn источник питания состоит из следующих деталей:
- полистиролового герметичного корпуса;
- отрицательного и положительного электродов;
- капронового чехла, выполняющего функцию сепаратора на положительном электроде;
- трёхслойной целлофановой оболочки для изоляции отрицательного электрода;
- изолирующей трубки для вывода наружу отрицательного провода и крепления отрицательной клеммы;
- изоляционной пробки, на которой фиксируется положительная клемма.
В качестве отрицательного электрода применяется спрессованный брикет, в состав которого входит оксид цинка и цинковая пыль в пропорции 7:3. Связующим элементом выступает 2,5% раствор крахмала.
Положительный электрод представляет собой пластину из высокопористого никеля, пропитанного специальным активным веществом. Она изготавливается путём спекания порошкообразного карбонильного никеля при высоких температурах.
Токоотвод представляет собой проволоку, изготовленную из медно-кадмиевого сплава. В состав электролита входит KOH и LiOH.
Условия и правила эксплуатации
При хранении аккумуляторов важно не допускать глубокого разряда, так как они потеряют свою ёмкость. В первый месяц потеря заряда достигает 10%, в последующие – по 3-5%.
Скорость разряда увеличивается при повышении температуры, поэтому элементы рекомендуется хранить в прохладном месте. Чтобы батареи сохранили свои свойства в течение года, нужно поддерживать температуры в интервале от -200С до +300С.
Для максимального использования ресурсов элемента питания важно зарядить их на 90% от заявленной ёмкости. Автоматические зарядные устройства позволяют точно контролировать уровень заряда, поэтому их рекомендуется применять в бытовых или промышленных условиях.
При эксплуатации запрещается:
- накоротко замыкать клеммы;
- допускать перегрев выше +500С;
- разбирать элементы с целью изменения их электрических свойств;
- эксплуатировать аккумуляторы в условиях, не рекомендуемых производителем.
Сравнение с Ni-Mh аккумуляторами
Основным отличием двух источников питания является способ подзарядки. Зарядка Ni Zn аккумуляторов выполняется специальными зарядными устройствами с напряжением 1,8 В, а для Ni-Mh – 1,4 В. Применение зарядных устройств неподходящего типа может сделать источник тока непригодным для эксплуатации.
Зарядка никель-металлогидридных аккумуляторов бывают следующих видов: капельная и быстрая. Капельная осуществляется постоянным током величиной 0,1С, которая не меняется в зависимости от степени заряда. Быстрая проводится с параметрами от 0,3С до 1С, при этом токи на старте процесса большие, а в конце уменьшаются.
Для подзарядки никель-цинковых источников питания также могут применяться быстрые зарядки или стандартные медленные. Однако их напряжение должно составлять 1,8 В.
Все быстрые зарядники для Ni-Zn или Ni-Mh элементов автоматически детектируют уровень заряда и отключаются при выполнении определённых условий. При зарядке Ni-Zn источники питания подвержены нагреву в меньшей степени, чем Ni-Mh, поэтому для них зарядные устройства не оснащаются датчиками температуры.
Принципиальным отличием двух аккумуляторов является снижение напряжения при разряде на Ni-Mh элементах с 1,3 до 1 В, в то время как на Ni-Zn оно сохраняется на уровне 1,6 В и падает до 1,3 в самом конце разряда. Никель-металлогидридные источники питания не рассчитаны на подключение нагрузок, потребляющих высокие токи, в отличие от никель-цинковых.
Таблица 1. Сравнение технических характеристик Ni-Zn и Ni-Mh источников питания.
| Технический параметр | Тип аккумулятора | |
| Ni-Mh | Ni-Zn | |
| Удельная энергоёмкость, Вт•ч/кг | 60-120 | 46-70 |
| Удельная плотность энергии, Вт•ч/дм3 | 60-72 | 255 |
| Количество циклов «заряд-разряд» | От 300 до 500 | От 250 до 370 |
| Внутреннее сопротивление, мОм | От 200 до 300 | 20 |
| Устойчивость к перезаряду | Низкая | Низкая |
| Степень саморазрядки в условиях хранения при комнатных температурах | 30% | 10% |
| Номинальное напряжение на одном элементе, В | 1,2 | 1,6-1,7 |
| Напряжение отсечки, В | 1 | 1,3 |
| Допустимая температура зарядки, 0С | От 00С до +450С | От 00С до +350С |
| Температура разрядки, 0С | От -200С до +650С | От -200С до +600С |
Плюсы и минусы
Основными преимуществами Ni-Zn источников питания являются:
- напряжение на одном элементе питания составляет 1,6-1,7 В, максимальное по величине по сравнению с другими щелочными аккумуляторами;
- отсутствие в составе токсичных веществ, простота утилизации элементов;
- сохранение высокого напряжения в процессе разряда в широком диапазоне нагрузок по току до от 4 до 300 А;
- срок службы составляет 5 лет или до 370 циклов «заряд-разряд»;
- допустимость переполюсовки;
- высокий уровень пожаробезопасности в случае возникновения короткого замыкания;
- стойкость к механическим нагрузкам;
- высокая мощность.
Недостатки:
- время жизни аккумулятора меньше, чем у многих современных типов аккумуляторов (литий-ионных, литий-полимерных);
- допускается эксплуатация элементов при температурах окружающей среды от -300С до +400С;
- невозможность дозаряжать не до конца разряженные элементы по причине частичной потери ёмкости.
Заключение
Как вам статья?
время жизни аккумулятора меньше, чем у многих современных типов аккумуляторов (литий-ионных, литий-полимерных);
И
При правильной эксплуатации и использовании зарядки для Ni-Zn аккумулятора они смогут прослужить на несколько лет дольше, чем другие виды щелочных аккумуляторов
И как можно такое печатать?