Цинк серебряный что это

Цинк серебряный что это

Элементы этого типа ведут себя с точки зрения химизма процессов аналогично ртутному элементу (см.); они используются как малогабаритные источники тока.

В элементе на катоде протекает реакция

Катод можно изготовить из перекиси серебра (получаемой электрохимически), которая реагирует следующим образом:

Цинк-серебряные элементы дороже, чем ртутные, но имеют более высокую удельную энергию (по объему) и дают более высокое напряжение .

Реакции в цинк-серебряных элементах обратимы, и эти элементы могут применяться как аккумуляторные батареи. Их удельная энергоемкость по весу гораздо выше, чем у свинцовых аккумуляторов, и они дают стабильное напряжение при разряде. Однако наряду с дороговизной цинк-серебряные элементы имеют тот недостаток, что допускают ограниченное число циклов разряда вследствие быстрого разрушения цинкового анода. Эти аккумуляторы используют главным образом в авиации и космонавтике. Вместо цинка можно применять кадмий: кадмий-серебряные аккумуляторы имеют более низкое напряжение, но большую продолжительность эксплуатации.

Источник

Конструкция и особенности серебряно-цинковых аккумуляторов

Разработки серебряно─цинковых аккумуляторов велись достаточно давно и были нацелены на преодоление недостатков кислотных и щелочных аккумуляторов. У последних низкая удельная ёмкость: 8 (кислотные) и 2 (щелочные) А-ч на килограмм. Кроме того, они имеют малый КПД, достаточно высокий саморазряд. Стоит отметить и невозможность их применения в условиях пониженного атмосферного давления. В серебряно─цинковых аккумуляторах удалось преодолеть эти недостатки. В этом материале мы постараемся разобраться в конструкции, принципе работы и эксплуатации серебряно─цинковых батарей.

Конструкция серебряно─цинковых аккумуляторов

Серебряно─цинковые аккумуляторы собираются в корпусе из пластика. В качестве отрицательного электрода используются пластины из смеси порошка цинка (Zn) и окиси цинка (ZnO). Положительными электродами являются пластины из оксида серебра (AgO). На изображении ниже можно посмотреть конструкцию серебряно─цинкового электрода.

Конструкция серебряно─цинковых аккумуляторов

Материал сепараторов тщательно выбирался для серебряно-цинковых аккумуляторов и имеет важное значение. При заливке электролита материал сепаратора отрицательного электрода набухает и препятствует оплыванию активной массы электрода. Кроме того, он мешает переносу коллоидных частиц серебра на пластины, противоположной полярности.

В результате такого подбора сепараторов пластины разной полярности имеют надёжную защиту от короткого замыкания. При этом имеется необходимая площадь соприкосновения пластин c электролитом. Когда формируется сборка пластин, то их плотно прижимают друг к другу и устанавливают прямо на дно корпуса. Никаких решёток для пластин в серебряно-цинковых аккумуляторах не применяется, поскольку материал электродов достаточно прочный и имеет высокую проводимость. Этот тип аккумуляторных батарей устойчив к ударному воздействию и вибрациям.

В серебряно-цинковых аккумуляторах протекает следующая обратимая реакция:

Слева направо реакция идёт при разряде, справа налево протекает при заряде.

В таблице ниже приведены основные характеристики серебряно-цинковых аккумуляторных элементов.

Особенности эксплуатации серебряно-цинковых батарей

Этот тип аккумуляторных батарей имеет очень маленькое внутреннее сопротивление, а также большую величину удельной энергоёмкости. Основной отличительной особенностью серебряно-цинковых аккумуляторов можно назвать возможность высокой отдачи тока. На 1 А-ч ёмкости аккумулятора ток может достигать 50 ампер.

В процессе зарядки батареи образуется и окись серебра (AgO). Благодаря этому кривая напряжения при заряде и разряде идёт ступенчато. Отчётливо видны участки с более высокими значениями напряжения, которые соответствуют восстановлению (при разряде) или окислению (при заряде) серебра. При больших токах разряда ступенчатый характер изменения напряжения становится менее заметным.

Ниже можно посмотреть сравнение некоторых характеристик серебряно-цинковых, никель-кадмиевых, свинцово-кислотных стартерных аккумуляторов для автомобиля.

Серебряно-цинковые аккумуляторы хранятся без электролита долгое время. Чтобы привести в рабочее состояние элементы этого типа, нужно:

После визуального осмотра и заливки электролита у всех элементов проверяется ЭДС. Для нормальной работы аккумулятора электроды должны пропитаться электролитом. Чтобы ускорить этот процесс серебряно-цинковые аккумуляторы помещаются в барокамеру. Предварительно у них снимаются крышки с заливочных отверстий.

Размер серебряно-цинковых аккумуляторов

Когда аккумуляторы залиты, то проводится их формировка. Эта процедура заключается в проведении двух полноценных циклов заряд-разряд. При этом нужно контролировать полноту заряда по времени или по напряжению элемента.

Напряжение серебряно-цинкового аккумулятора должно быть в интервале 2─2,1 вольта. Примерно через час после проведения зарядки величина ЭДС должна составлять 1,82—1,88 вольта. После заряда проводится разряд определенным током. Аккумулятор разряжается до напряжения примерно 0,6—1,25 вольта.

После того, как серебряно─цинковый аккумулятор залит электролитом, храниться он должен при температуре 5—10 С. В таком режиме лучше сохраняется целлофан сепаратора.

В таблице ниже представлены характеристики объёма моделей серебряно-цинковых аккумуляторов, выпускаемых российскими производителями.

Сфера применения серебряно-цинковых АКБ

Области применения серебряно-цинковых аккумуляторов обусловлены их характеристиками. В основном они применяются там, где требуются АКБ небольшого объема и массы. Ниже приведены основные области применения:

Источник

Серебряно-цинковые аккумуляторы: особенности, плюсы и минусы

Статья про аккумуляторы из серебра и цинка: их особенности, достоинства и недостатки, состав, области применения. В конце статьи — видео про разбор серебряно-цинковых аккумуляторов. Статья про аккумуляторы из серебра и цинка: их особенности, достоинства и недостатки, состав, области применения. В конце статьи — видео про разбор серебряно-цинковых аккумуляторов.

С течением времени узлы и детали автомобилей изнашиваются и требуют замены. Если кузовные и некоторые другие элементы можно отремонтировать, то изношенный аккумулятор отреставрировать не получится — потребуется его заменить на новый.

Можно пойти по легкому пути и приобрести точно такую же АКБ, которая стояла ранее. Однако можно подойти с другой стороны и ознакомиться с батареей на основе оксидов серебра и цинка.

Из чего состоит серебряно-цинковая АКБ

Батарея на основе оксидов цинка представляет собой стандартную цельную конструкцию, погруженную в пластик, как и любой другой аккумулятор. Однако стоит открыть заглушки, и сразу же будут заметны отличия. В качестве отрицательного компонента в батарее выступают пластины из цинка либо из смеси этого металла. За плюсовой компонент батареи отвечают серебряные пластины либо из смеси серебра.

Материалы конвертов подбираются в зависимости от свойств серебра и цинка. Как только электролит заливается, конвертики с отрицательно заряженными пластинами набухают, что препятствует образованию наплывов на массе отрицательных электродов. Также данный материал противодействует перемещению серебряных частниц с противоположно заряженных электродов.

Благодаря перечисленным свойствам риск возникновения короткого замыкания уменьшается в несколько раз, что, однако, не мешает плотному соприкосновению заряженных пластин с щелочным электролитом.

При сборке АКБ пластины надежно соприкасаются между собой, что позволяет крепить их к нижней части корпуса батареи. Дополнительные решетки при сборке пластин не нужны из-за прочности цинковых и серебряных электродов и высокой электропроводимости данных металлов.

Также цинково-серебряные аккумуляторы имеют большую устойчивость к колебаниям и ударным нагрузкам.

Не пропускающая влагу пробка требует открытия только во время заряда. К тому же корпус располагает отметками, характеризующими наивысший и наименьший уровни щелочного электролита.

Во время работы АКБ происходит химическая реакция высвобождения оксидов серебра с образованием оксидов цинка. Реакция полностью обратимая, и в этом случае уже оксиды цинка распадаются, приводя к образованию окисей серебра.

Работа серебряно-цинковых АКБ

Батареи на основе оксидов серебра и цинка имеют незначительное электрическое сопротивление, что позволяет получать большую удельную энергоемкость. Во время заряда АКБ происходит образование оксидов серебра. Процесс заряда или разряда протекает плавно без каких-либо резких изменений.

Еще к одной особенности АКБ на оксидах цинка и серебра можно отнести возможность ее хранения в течение длительного времени без щелочного электролита. Для того, чтобы начать эксплуатировать батарею, потребуется выполнить следующие действия:

Когда будете осматривать батарею, не забудьте проверить, имеется ли короткое замыкание на металлических элементах устройства. После того, как батарея будет тщательно осмотрена, а калиевый электролит залит, потребуется произвести проверку ЭДС. Для этого необходимо полностью пропитать щелочью все элементы АКБ.

Процесс пропитки ускоряется, если поместить батарею в барокамеру, предварительно избавив заливочные отверстия от пробок.

Батарея пропитывается методом экстремального понижения давления до уровня в несколько килопаскалей (атмосферное давление составляет около 100 килопаскалей) с последующим его возвратом к атмосферному значению. Подобную процедуру можно провести несколько раз, чтобы аккумулятор лучше пропитался щелочью. После пропитки желательно произвести несколько циклов полного разряда с последующим зарядом до максимума.

Где применяют АКБ на основе оксидов цинка и серебра

Поскольку батареи отличаются сравнительно низкой массой и объемом, это позволяет применять их в специфических сферах деятельности:

В качестве примера можно привести лунный автомобиль для перевозки американских астронавтов по поверхности Луны в программе «Аполлон», где был использован серебряно-цинковый аккумулятор.

Достоинства и недостатки серебряно-цинковых аккумуляторов

В качестве преимуществ можно выделить следующие особенности:

Имеются также и недостатки:

Чтобы увеличить долговечность батареи, не только серебряно-цинковой, но и любой другой, рекомендуется содержать ее в чистоте. При образовании даже незначительных загрязнений избавляйтесь от них как можно скорее — это позволит снизить процент саморазряда аккумулятора и увеличить его срок службы.

Видео про разбор аккумуляторов из серебра и цинка:

Источник

Серебряно-цинковые микробатареи: гигантский шаг вперед для небольших приложений

В 1990-х годах коммерциализация литий-ионных (Li-ion) батарей открыла новую эру инноваций. Этот революционный источник питания позволил создавать новые продукты, начиная от мобильной и бытовой электроники до электромобилей и заканчивая сложными военными и медицинскими приложениями. Сегодня литий-ионные аккумуляторы по-прежнему играют фундаментальную роль в сотнях продуктов, которые ежедневно затрагивают нашу жизнь.

По иронии судьбы, многие из продуктов, которые стали возможными благодаря этому революционному источнику питания, в настоящее время предъявляют требования, которые раскрывают ограничения Li-ion. Сегодня потребители ожидают, что следующее поколение мобильных устройств, носимых устройств и других продуктов будет меньше, безопаснее и долговечнее. Литий-ионные аккумуляторы ставят перед инженерами-проектировщиками несколько задач, связанных с разработкой следующей волны миниатюрной бытовой электроники.

Для этих небольших применений серебряно-цинковые аккумуляторы оказываются чрезвычайно привлекательной альтернативой литий-ионным и другим химическим составам батарей. Это особенно актуально для производителей и инженеров-конструкторов, которые занимаются четырьмя ключевыми областями:

В этих важнейших областях серебро-цинк обеспечивает атрибуты, необходимые для разработки более безопасных, долговечных и надежных миниатюрных систем.

Плотность энергии: больше энергии в меньшем объеме

Несмотря на то, что литий-ионные батареи по-прежнему будут предпочтительным источником питания для многих продуктов, производители, сталкивающиеся с потребностями в устройствах меньшего размера, найдут желанную альтернативу в серебряно-цинковых батареях. Из-за своей конструкции серебро-цинк обеспечивает более высокую плотность энергии в ячейках небольшого размера — это свойство, на которое Li-ion не может претендовать.

Безопасность: решение горячей проблемы отрасли

В последние годы инциденты в области безопасности, связанные с литий-ионными батареями, привлекли внимание как СМИ, так и юристов — перегревающиеся мобильные телефоны, «тающие» ноутбуки… Эти истории более чем анекдотичны. В результате взрыва литий-ионных батарей в электронных сигаретах за последние два года в отделение неотложной помощи было направлено более 2000 человек. И, согласно FAA, в 2018 году пожары от литий-ионных батарей приводили к аварийной посадке одного коммерческого рейса в США примерно каждые 10 дней.

Хотя сбои в работе литий-ионных аккумуляторов маловероятны, с распространением на рынке устройств с литий-ионным питанием даже небольшая частота отказов может иметь существенные последствия. В 2006 году инцидент с поломкой 1 устройства на 200 000 вызвал отзыв почти шести миллионов устройств, когда микроскопические металлические частицы вступили в контакт с другими частями элемента батареи, что привело к короткому замыканию. Напоминания об этом случае не только влияют на прибыльность производителя, но также могут привести к озабоченности потребителей качеством и безопасностью продукции бренда.

Серебряно-цинковые батареи используют химические растворы на водной основе, которая не представляет опасности возгорания или перегрева. Это особенно актуально в таких приложениях, как носимые, медицинские и военные устройства на теле и другие технологии, которые находятся в тесном контакте с пользователем.

Безопасность химического состава серебряно-цинковых аккумуляторов также обеспечивает конструктивные преимущества. Серебряно-цинковые батареи не требуют дополнительных цепей безопасности, необходимых для всех литий-ионных батарей. Это освобождает ценное пространство для инженеров, что, в свою очередь, позволяет создавать устройства меньшего размера.

Правила доставки: серебряно-цинковые аккумуляторы «могут летать»

Размер и безопасность — не единственные недостатки, которые Li-ion создает для производителей. Из-за характера своего химического состава литий-ионная батарея также создает барьеры, которые могут повлиять на доставку, стоимость и удобство.

Недавние правила перевозки наложили существенные ограничения на доставку литий-ионных батарей. При доставке оптом небольшие литий-ионные аккумуляторы классифицируются как опасные грузы и могут нести в себе не более 30% заряда во время авиаперевозок. Это может привести к разрядке батарей, что, в свою очередь, может повлиять на производительность устройства после установки. Правила доставки литий-ионных аккумуляторов также включают множество требований к упаковке, маркировке и обращению с ними во время транспортировки.

Ограничения сохраняются и для небольших партий и использованных устройств. Например, поврежденные литий-ионные батареи не могут быть отправлены по воздуху ни при каких обстоятельствах, что может привести к задержкам и неудовлетворенности клиентов, возвращающих устройство для ремонта. Это может вызывать еще большую обеспокоенность у людей, имеющих медицинские устройства, которые могут нуждаться в срочной замене или ремонте. Ограничения по доставке литий-ионных аккумуляторов распространяются даже на потребительский уровень. Федеральные правила запрещают пассажирам путешествовать с запасными или сменными батареями в сумках.

В ближайшее время могут быть установлены дополнительные требования к доставке литий-ионных аккумуляторов для дальнейшего устранения опасностей, связанных с дымом, огнем, горючими газами или взрывами, когда ячейка в упаковке выходит из-под контроля.

Серебряно-цинковые аккумуляторы, напротив, не ограничены какими-либо транспортными ограничениями или правилами перевозок. Поскольку они менее токсичны и не воспламеняются, серебряно-цинковые батареи рассматриваются в том же свете, что и другие щелочные батареи. Они могут быть отправлены по желанию по всему миру, без ограничений или специальной упаковки. Это не только улучшает время отклика и удобство, но также снижает риск, затраты и логистическую сложность в цепочке поставок.

Срок службы устройства: серебряно-цинковый аккумулятор и расстояние

Проблемы безопасности литий-ионных аккумуляторов влияют не только на способ их транспортировки, но и на конструкцию устройств, где они применяются. Разработчики делают невозможным их разборку, чтобы защитить потребителей от травм от литий-ионных батарей, находящихся внутри приборов. Устройства, разработанные таким образом, не могут быть отремонтированы кем-либо вне производителя, если они вообще могут быть отремонтированы.

Дело в том, что все батареи начинают терять емкость при первой зарядке, и эта потеря емкости продолжается с каждым циклом заряда. У всех, кто владеет мобильным телефоном с литий-ионным аккумулятором, батарея со временем «умирает». Клиенты, владеющие устройствами с батареями, которые больше не держат заряд, должны отправить свое устройство обратно и, если возможно, оплатить замену батареи или приобрести новое устройство.

На самом деле, проблемы, создаваемые этим методом проектирования, достигли такого уровня наглядности, что теперь вмешивается правительство. В США восемнадцать штатов приняли законодательство, касающееся «права пользователей на ремонт» своих электронных устройств. Самая последняя форма законодательства была принята в штате Вашингтон, где в настоящее время рассматривается законопроект, который бы полностью запретил продажу электронных устройств, в которых нет легко снимаемых батарей.

Серебряно-цинковые батареи не горючие и работают при более низком напряжении, чем литий-ионные. Следовательно, с ними безопасно обращаться. Благодаря своей безопасности серебряно-цинковые батареи могут быть сконструированы так, чтобы их можно было снимать с устройства и, следовательно, заменить их сможет сам потребитель, без пересылки производителю. Это продлевает срок полезного использования устройств, повышает удобство использования и снижает количество электронных отходов.

Большие преимущества для небольших приложений

Литий-ионные аккумуляторы позволили создать и разработать буквально сотни инновационных электронных продуктов, и они будут продолжать делать это в будущем. Однако по мере роста спроса на более мелкие, более безопасные и более энергоемкие источники энергии недостатки литий-ионной конструкции в этих приложениях становятся все более очевидными.

Серебряно-цинковые аккумулятор напрямую решает многие проблемы проектирования, безопасности и энергопотребления, с которыми сталкиваются производители и инженеры-конструкторы. В поисках лучшей микробатареи серебряно-цинковый аккумулятор обладает непревзойденной способностью собирать большие количества энергии и является очень хорошей инновацией для приложений, требующих большую плотность мощности при малом пространстве.

Источник

Первая батарейка, в состав которой входили серебро и цинк, была создана знаменитым ученым Вольтом еще в 1800 году. Но это изобретение не получило тогда практического применения. В электродах возник мощный самозаряд, не дающий возможности использовать получаемое электричество.

Зачем нужны добавки в пластинах аккумуляторов?

Добавки придают АКБ разные свойства, но их главное назначение — увеличение срока эксплуатации. Свинец — очень мягкий металл, он быстро разрушается. Ускорению этого процесса способствуют процесс зарядки, а также нагрев летом и охлаждение зимой. Для увеличения прочности батарее в нее добавляют другие материалы. Их доля не превышает 2% от общей массы пластин.

Добавление кальция уменьшало электролиз, а сам процесс начинался уже после зарядки АКБ. Испарение в этом случае все-таки есть, но незначительное. Большого обслуживания такой источник питания не требует, хотя есть один минус — небольшая устойчивость к глубоким разрядам.

Есть еще и гибридные добавки — когда в элементе используют кальциевые и сурьмянистые пластины. Кипение в этом случае уменьшается, устойчивость к глубоким разрядам повышается. Все бы хорошо, но подобный аккумулятор нуждается в постоянном обслуживании, поэтому ученые продолжили пытаться раскрыть возможности кальциевой батареи.

Технологии Silver и Silver PLUS — что это?

Посмотрим, сколько это в граммах. Средний вес АКБ — 13 кг. Если исключить корпус, останется около 10 кг. Примерно 33 гр при таком весе — серебро.

Некоторые считают, что в батареях целых 3% серебра, но это не так. Тогда бы абсолютное содержание драгоценного металла составило 330 грамм. Представляете, сколько бы стоила такая АКБ?

Что даёт добавление серебра?

Добавление серебра в элементы питания значительно повысило их устойчивость к разрядам. Если раньше 3 полных разряда «съедали» 50% емкости, то после модернизации емкостные потери стали минимальными даже после 10 глубоких разрядов.

Серебру не страшна коррозия — у него хорошая устойчивость к кислоте. При полном соблюдении условий эксплуатации АКБ такого вида будет служить на пару лет дольше.

Серебро снижает сопротивление электрода, и серебряно цинковые аккумуляторы (СЦА) заряжаются и разряжаются быстрее – сила тока растет на 5-6%, а емкость увеличивается на 4%. Пластины устойчивы к вибрации. Они тоньше, поэтому их можно поставить численно больше.

Минусы серебряной технологии

Итак, добавление серебра дало СЦА значительные преимущества перед батареями других видов. Но, к сожалению, без минусов тоже не обошлось:

В каких аккумуляторах есть серебро?

Но реальной добавки драгоценного металла может и не быть. Уточняйте эту информацию на сайтах изготовителей или в центрах продажаккумуляторных батарей — там есть бесплатные тематические брошюры. А то, что золота в АКБ нет — это точно. Иначе их стоимость была бы заоблачной.

Источник