Батареи — это хим источники тока с обрати­мым процессом: они могут отдавать энергию, преобразуя хими­ческую энергию в электронную, либо они могут копить энергию, преобразуя электронную энергию в хим. Та­ким образом, аккумулятор попеременно то разряжается, отдавая электронную энергию, то заряжается от какого- или соответственного источника неизменного тока

Батареи зависимо от используемого в их электро­лита подразделяются на кислотные и щелочные. Не считая того, батареи различаются в зависимости от материала электродов; обширное применение имеют только свинцовые, кад- миево-никелевые, железо-никелевые и серебряно-цинковые акку­муляторы.

Емкость аккума определяется количеством электри­чества q_p, которое он может дать при разряде в питаемую цепь. Это количество электричества измеряется не в кулонах, а в более больших единицах — ампер-часах (а-ч) 1 а-ч = 3600 к. Но для заряда аккума требуется большее количество электричества q₃, чем отдаваемое при разряде. Отношение q_p : q₃ =n_e  именуется отдачей аккума по емкости.

Напряжение, нужное для заряда аккума, значи­тельно выше того напряжения на зажимах аккума, при котором он дает продолжительно разрядный ток.

Принципиальной чертой аккума являются его средние зарядное и разрядное напряжения.

Ясно, что из-за ряда утрат энергии аккумулятор дает при разряде существенно наименьшее количество энергии W_p, чем полу­чает при заряде Отношение W_p : W₃= n есть коэффициент полезного деяния либо отдача по энергии ак­кумулятора.

В конце концов, очень принципиальной для свойства аккума величиной является его удельная э н е р г и я, т. е. количество энергии, отдаваемой при разряде, приходящееся на 1 кг веса аккума. В особенности значительно, чтоб удельная энергия была, может быть больше у нестационарных аккумов, уста­навливаемых, к примеру, на самолетах. В схожих случаях обычно она важнее, чем коэффициент полезного деяния и от­дача по емкости.

Следует подразумевать, что при неспешном разряде процесс в аккуме протекает умеренно во всей массе пластинок, бла­годаря чему при продолжительном разряде малым током емкость акку­мулятора больше, чем при краткосрочном разряде огромным током. При резвом разряде процесс в массе пластинок отстает от процесса на их поверхности, что вызывает внутренние токи и уменьшение отдачи.

Напряжение аккума значительно меняется во время разряда. Лучше, чтоб оно было может быть более постоян­ным. В расчетах обычно указывается среднее разрядное напря­жение U_p. Но для заряда аккума нужен источник тока, дающий существенно большее зарядное напряжение U_з (на 25— 40%); в неприятном случае нереально зарядить аккумулятор стопроцентно.

Если напряжение 1-го аккумуляторного элемента недоста­точно для данной установки, то нужное число аккумулятор­ных частей соединяется поочередно. Естественно, последо­вательно соединять можно только батареи, рассчитанные на одну и ту же разрядную силу тока.

Если разрядный ток 1-го элемента недостаточен, то приме­няется параллельное соединение нескольких схожих элемен­тов.

Из числа кислотных аккумов практическое значение имеют только свинцовые батареи. В их на поло­жительном электроде активным веществом служит двуокись свинца РЬ0₂, на отрицательном электроде — губчатый свинец РЬ. Положительные пластинки имеют бурый цвет, отрицатель­ные— сероватый, в качестве электролита применяется раствор сер­ной кислоты H₂S0₄ с с удельным весом 1,18—1,29.

Хим процесс разряда и заряда свинцового аккумуля­тора относительно сложен. В главном он сводится к восстановлению свинца на положительном электроде и окислению губча­того свинца на отрицательном электроде в закисную соль серной кислоты. При всем этом появляется вода и, как следует, плотность электролита миниатюризируется. При разря­де поначалу напряжение аккума стремительно падает до 1,95 в, а потом медлительно снижается до 1,8 в. После этого нужно закончить разряд.

При предстоящем разряде имеет место необратимый процесс образования кристаллического сернокислого свинца PbS0₄. По­следний покрывает пластинки белоснежным налетом. Он обладает боль­шим удельным сопротивлением и практически не растворим в электро­лите. Слой сернокислого свинца наращивает внутреннее сопро­тивление активной массы пластинок. Таковой процесс именуется сульфатацией пластинок.

При заряде аккума процесс идет в оборотном направ­лении: на отрицательном электроде восстанавливается металли­ческий свинец, а на положительном электроде свинец окисляется до двуокиси РЬ0₂. Ион S0₄ перебегает в электролит, потому плотность серной кислоты при заряде возрастает, следова­тельно, растет и удельный вес электролита. Для измерения удельного веса электролита применяется особый арео­метр. По его свидетельствам можно приблизительно судить, в какой мере аккумулятор заряжен. Среднее разрядное напряжение свинцового аккума 1,98 в, а среднее зарядное напряжение 2,4 в.

Внутреннее сопротивление r_Bн свинцовых аккумов, бла­годаря малому расстоянию меж пластинами и большой пло­щади их соприкосновения с электролитом очень не достаточно: порядка тысячных толикой ома у стационарных аккумов и сотых до­лей у маленьких переносных аккумов.

Вследствие малого внутреннего сопротивления и относительно огромного напряжения к. п. д. этих аккумов добивается 70— 80 %, а отдача — 0,85—0,95 %.

Но из-за малого внутреннего сопротивления в свинцовых аккумах при маленьких замыканиях появляются токи очень большой силы, что приводит к короблению и распаду пластинок.

Свинцовые батареи владеют рядом существенных не­достатков. Они тяжелы из-за огромного веса свинца пластинок и их объем велик из-за значимого количества электролита, актив­но участвующего в процессе. В их неизбежен саморазряд внут­ренними паразитными электронными токами с потерей заряда порядка 1 % в день. В конце концов, они очень чувствительны к толчкам и сотрясениям. Но их отдача и к. п. д. существенно выше, чем у всех других аккумов.

Из числа щелочных аккумов обширное при­менение в текущее время имеют кадмиево-никелевые, железо- никелевые и серебряно-цинковые. Во всех этих аккумах электролитом служит щелочь — приблизительно двухпроцентный ра­створ едкого калия КОН либо едкого натра NaOH. При заряде и разряде этот электролит практически не претерпевает конфигураций. Сле­довательно, от его количества емкость аккума не зависит. Это дает возможность свести к минимуму количество электроли­та во всех щелочных аккумах и таким методом значительно их облегчить.

Остовы положительной и отрицательной пластинок этих акку­муляторов изготовляются из железных никелированных рамок с пакетами для активной массы. Благодаря таковой конструкции активная масса крепко удерживается в пластинках и не выпадает при толчках.

В кадмиево-никелевом КН аккуме ак­тивным веществом положительного электрода служат окислы никеля, смешанные для роста электропроводности с графи­том; активным веществом отрицательного электрода является губчатый железный кадмий Cd. При разряде на положи­тельном электроде расходуется часть активного кислорода, со­держащегося в окислах никеля, а на отрицательном электроде окисляется железный кадмий. При заряде назад обога­щается кислородом положительный электрод — гидрат закиси никеля Ni(OH)₂ перебегает в гидрат окиси никеля Ni(OH)₃, а на отрицательном электроде гидрат закиси кадмия восстанавли­вается в незапятнанный кадмий. Приближенно процесс в этом аккумуля­торе может быть выражен хим формулой:

разряд

2Ni (ОН)₃ + 2КОН + Cd  ^<_>2Ni (ОН)₂ + 2КОН + Cd (ОН)₂.

заряд

Как указывает формула, из электролита при разряде выде­ляется частичка (ОН)₂ на отрицательной пластинке и такая же частичка перебегает в электролит на положительной пластинке. При заряде процесс идет в оборотном направлении, но в обоих случаях электролит не меняется.

Устройство железо-никелевого аккума отличается только тем, что в нем в отрицательных пластинках кадмий заменен маленьким по­рошком железа (Fe). Хим процесс этого аккума можно просле­дить по вышеприведенному для кадмиево-никелевого аккумуля­тора уравнению методом подмены Cd на Fe.

Применение железа заместо кадмия удешевляет аккумуля­тор, делает его более крепким механически и наращивает срок его службы. Но с другой сторо­ны, у железо-никелевого акку­мулятора при том же приблизительно разрядном напряжении зарядное напряжение на 0,2 в выше, вследствие чего к. п. д. этого аккума ни­же, чем кадмиево-никелевого. Потом очень принципиальным недостат­ком железо-никелевого аккуму­лятора является относительно резвый саморазряд. У кадмиево-никелевого аккума саморазряд мал и потому ему отдается предпочтение в тех случаях, когда аккумулятор должен продолжительно находиться в заряженном со­стоянии, к примеру, для питания радиоустановок. Среднее разрядное напряже­ние обоих этих аккумов 1,2 в.

Герметически закрытые сосуды вышеперечисленных щелочных аккумов производятся из листовой никелированной стали. Болты, через которые пласти­ны аккумов соединяются с наружной целью, пропускаются через отвер­стия в крышке сосуда, при этом болт, с которым соединены отрицательные пла­стины, кропотливо изолирован от железного корпуса; но болт, соединенный с положительными пластинами, от корпуса не изолируется.

Внутреннее сопротивление щелочных аккумов значи­тельно больше, чем кислотных, благодаря этому они лучше пере­носят недлинные замыкания. Но по той же причине к. п. д. щелоч­ных аккумов (порядка 45%) существенно ниже, чем кис­лотных, также значительно меньше их удельная энергия и отда­ча по емкости (0,65). Потому что состояние электролита у щелочных аккумов при работе не меняется, то найти их степень заряженно- сти по наружным признакам нельзя. Вследствие чего за зарядом приходится смотреть на основании их емкости и напряжения. При заряде необходимо сказать аккуму количество электричества It=q существенно большее, чем его емкость, приблизительно в 1,5 раза. К примеру, аккумулятор емкостью 100 а-ч лучше заряжать током силой в 10 а в течение 15 час.

Серебряно-цинковые СЦ батареи являются новей­шими из числа современных аккумов. Электролитом в их служит вод­ный раствор едкого кали КОН с удельным весом 1,4, активным веществом положительного электрода — окись серебра Ag₂0, а отрицательного электро­да — цинк Zn. Электроды изготовляются в виде пористых пластинок и отделяют­ся друг от друга пленочной перегородкой.

При разряде аккума окись серебра восстанавливается до металли­ческого серебра, а железный цинк окисляется до окиси цинка ZnO. Об­ратный процесс происходит при заряде аккума. Основная хим реакция выражается формулой

разряд

Ag_sO + КОН + Zn ^<_> 2Ag + КОН + ZnO.

 заряд

Устойчивое разрядное напряжение составляет около 1,5 в. При маленьких токах разряда это напряжение практически не меняется в течение приблизительно 75— 80% времени работы аккума. Потом оно достаточно быстро падает и при напряжении 1 в разряд следует прекращать.

Внутреннее сопротивление серебряно-цинковых аккумов сущест­венно меньше, чем других щелочных аккумов. При равной емкости 1-ые существенно легче. Они удовлетворительно работают как при понижен­ной (—50° С), так и при завышенной ( + 75° С) температурах. В конце концов, они допускают огромные разрядные токи. К примеру, некие типы таких акку­муляторов можно разогреть током недлинного замыкания в течение одной минутки.

Выше изложены только главные сведения по  аккумуляторам. При практической работе с аккумуляторами, в особенности со свинцовыми, нужно кропотливо делать надлежащие заводские аннотации. Нарушение их вызывает быстрое разрушение аккумов.