Varta фирмасының кернеуі 1,5 в күміс-цинкті элементтерінің сипаттамалары

Литий элементтер және батареялар. Литий ХТК масса бойынша меншікті энергияны 330 Вт`сағ/кг дейін қамтамасыз етеді, бұл шамамен сынап және күміс-цинктіге қарағанда үш есе жоғары, ал сілтілі ток кқздеріне қарағанда төрт есе жоғары болып табылады. Литий батареяларында көлем бойынша меншік энергия сынаптыға қарағанда 50% жоғары, ал сілтіліге қарағанда 100% жоғары. Литий ХТК қолдану автономды қоректенетін РЭА массагабариттерін кішірейтуге мүмкіндік береді. Литий элементтерінің және батареяларының басқа өте жақсы қасиеті олардың ұзақ мерзімде сақталуы болып табылады, осының арқасында литий ХТК бар кейбір құрылғылардың автономдылығы 5-10 жыл және одан да көп уақытқа жетеді.

4.10. кестеде литий ХТК негізгі түрлерінің бірқалыпты кернеулерінің мәндері келтірілген.

4.10. кесте.

Әр түрлі жүйелердің литий элементтерінің бірқалыпты кернеулері

4.10. кестеден көріп отырғанымыздай литий элементтері жоғарыда қарастырылған басқа жүйелердің (2,2-ден 3,6 В дейін) элементтерімен салыстырғанда айтарлықтай жоғары кернеуді қамтамасыз етеді.

Литий жүйелерінде қолданылатын электролитердің табиғаты су емес болғандықтан, бұндай жүйелердің электрөтімділігі төмен температура кезінде литийлі емес жүйелердің ХТК қарағанда айтарлықтай жоғары болады. 4.11. кестеде төмен температура кезінде әр түрлі жүйелерде берілетін сыймдылқытардың мәндері келтірілген.

Ұзақ сақтау мерзімі. Литий негізіндегі жүйелердің негізгі маңызды артықшылығы олардың жұмыс дайын күйінде ұзақ уақытқа сақталу қабілеті болады. Разряд процесі барысында газ бөлінбейтін жүйелерді қолдану нәтижесінен элементтерді герметикалау қоршаған ортадан элементтердің ластануынан қорғайды және элементтерден электролиттің шығып кетуінің алдын алады. Өздігінен разрядталу реакциясының жылдамдығының аз болуымен бірге осы ерекшеліктері литий ХТК жұмысқа дайын кү»інде арнайы сақтау шарттарынсыз оларды 5-10 жыл бойы сақтауға мүмкіндік береді. Сәйкесінше, литий элементтері сенімді түрде бірнеше жыл бойы үздікті разряд режимінде немесе өте кішкентай токтың разряд режимінде жұмыс істей алады. 4.12. кестеде әр түрлі жүйелердің элементтерінің жарамдылық мерзімдерінің салыстырыоуы берілген. Бұндай салыстыруды жүргізу үшін элемент бастапқы сыйымдылығының 75 % сақтай алатын сақтау мерзімі алынған.

4.11. кесте.

Төмен температурада әр түрлі ХТК берілетін сыйымдылығы (+20°С температура кезінде сыйымдылқтан пайызбен)

4.12. кесте.

Әр түрлі жүйелердің элементтерінің жарамдылық мерзімін салыстыру

Honeywell фирмасымен олар шығаратын Double – C типөлшемді LiSO₂ жүйесінің герметикалық элементтерін сынау кезінде алынған мәліметтер 71 °С температурада 180 күн сақтағаннан кейін жағадан дайындалған элементтерде берілетін сыйымдылықтың 88% бере алатындығын көрсетеді. Кейбір стандарттар 71 °С температура кезінде 180 күн сақтау шамамен 12 жыл бойы бөлме температурасында сақтағанмен бірдей деп бекітеді.

Экономикалық тиімділік. Литий негізінде жүйелерді көптеп өндірген кезде сынап және күміс негізінде жасалған жүйелермен бір ват-сағатқа шығын сияқты көрсеткіш бойынша бәсекелесе алады. Осы көрсеткіші бойынша литий жүйесінің элементтері басқа жүйелердің ХТК елеулі артықшылыққа ие болмайтынына қарамастан, егер басқа қорек көздерін пайдаланатын тұтастай аппаратураның шығынын литий негізіндегі батареяларды қолданатын аппаратураның шығынымен салыстыратын болсақ, үнемдеу байқалады. Соңғы жүйенің жоғары экономикалық тиімділігі төмендегілерге негізделген:

а) литий батареяларын қолданған кезде, олардың өлшемі және (немесе)массасы кіші болғандықтан, апаратура үлкен пайдалы жүктемені қоректендіре алады.

б) өлшемдері тура сондай, бірақ массасы кіші батареяларды қолданған кезде автономды жұмыстың ұзақ қызмет ету мерзіміне қол жеткізіледі.

в) төмен температуралар кезінде құрылғылардың жұмыс істеуі мүмкін болады.

Литий ХТК ұзақ жарамдылық мерзімі батареяны ауыстырумен байланысты қызмет көрсетуге шығынның азаюына алып келуі мүмкін. Әсіресе бұл алыс аймақтарда орналасқан аппаратураларды, сонымен қатар батареяны ауыстыру уақыт және құралдың көп шығынын талап ететін құрылғыларда маңызды болып табылады.

г) запас батареяларды алуға шығындар азаяды, себебі батареяларды ауыстыру арасындағы период айтарлықтай артады немесе тіпті бұндай ауыстырудың қажеттілігі болмай қалады. Батареяны сақтау үшін ерекше шарттар талап етілмейді.

Тіпті егер литий ХТК бастапқы шығындар көп болса да, аппаратураның эксплуатациясының экономикалық тиімділігіне жауапты мамандар қызмет ету мерзімінің барысындағы оның жұмыс шарттарын қарастыруы керек және жоғарыдағы келтірілген мәселелерді ескеруі керек.

Резервті ХТК. Негізінен үлкен лездік қуат, қысқа жұмыс уақыты, өте үлкен сақталу мерзімі талап етілетін құрылғыларда қолданылады. Бұндай элементтер және батареялар уақыттың көп бөлігінде белсендірілмеген күйде (сақтау режимі) болады. Қарастырылған ХТК іске қосу үшін (жүйенің түріне байланысты) әр түрлі тәсілдермен белсендіріледі.

Жоғары температуралы резервті термиялық-белсендірілетін батареялар. Жылулық батареялар қыздыру көмегімен белсендірілгенге дейін инертті болып қалатын электрхимиялық жүйеден тұрады. Бұл ХТК жүктемеге қосылған күйінде де сақтауға болады. Элементте қолданылатын электролит токты тек балқытылған күйінде ған өткізетін сусыз тұздардың қоспасы болып табылады. Батареялардың конструкциясы электрлік немесе механикалық тұтандырғыш көмегімен іске қосатын жылу көзінің бар болуын қарастырады. Белсендіру уақыты бірнеше секундтан аспайды. Жылулық батареяларда белсенді париодтың ұзақтығы бірнеше минутты құрайды (әдетте бес минуттан кем емес). Сақталу мерзімі жиырма және одан артық уақытты құрайды. Жылулық батареялар негізінен әскери техникада қолданылады.

Жылулық элементтер2,5 – 3 В кернеу кезінде – 4 кА/м артық жоғары ток тығыздықтарымен разрядтала алады. Батареялар қысқа уақытты разряд кезінде (1 мин аз) 500 В дейін кернеуге ие болады, жылулық батареялардың меншікті қуаты 600 Вт/кг дейін жетеді.

Сумен белсендірілетін батареялар. Бұндай ХТК негізгі жүйелері мыналар болып табылады: магний-хлорлы күміс; цинк-хлорлы күміс; магний-хлорлы мыс. Магний-хлорлы күміс жүйесінің резервті ХТК шығаратын шет елдік фирмалардың бірі McMurdo Instruments. Бұл фирма теңіз суымен белмендірілетін Aquacells сериясының элементтерін және батареяларын шығарады. Бұл ХТК барлық акваторияларда ескертуші оттарда, буйларда және шамшырақтарда энергия көзі ретінде кеңінен қолданылады. қарастырылып отырған ХТК герметикалық орамада сақтау шарттарын сақтаған кезде жарамдылық мерзімінің ұзақтығымен сипатталады. Герметикалағаннан және сумен толтырылғанннан кейін олар бірнеше сағат немесе бірнеше күн ішінде жұмсалуы керек.

McMurdo Instruments фирмасының L18A батареялары у асты прожекторларын (103x35x25 мм, массасы 95 г) қоректендіруге арналған және 4 В кернеу кезінде 90 мин бойы 1 А токты қамтамасыз ете алады. Тура осы фирманың L37 батареясы (305x254x72 мм, массасы 6,6 кг) су асты қайығының апаттық люгын жарықтандыру үшін және жұмыс кернеуі 24 В апаттық жүйелерін қоректендіру үшінқызмет етеді. Ол кернеулері 24 В және қуаты 36 Вт екі шамды сегіз сағат бойы энергиямен қамтамасыз ете алады. McMurdo Instruments фирмасы сонымен қатар үрлемелі құтқарушы салдарына және құтқару жилеттеріне арналған Aquacells сериялы батареяларын да шығарады.

SAFT фирмасы әр түрлі сумен белсендірілетін хлорлы-күміс магний, хлорлы-күміс цинк және хлорлы мыс-магний негізіндегі батареяларды жасап шығарады. Бұл жүйелердің біріншісі масса бойынша 30 - 120 меншікті энергияны көлем бойынша 40 - 250 Втч / дм³ (2000 Вт / дм³) қамтамасыз етеді. Жұмыс температуралары -20 - +60 °С аралығында жатады.

SAFT фирмасы кернеуі 1 – 250 В осы жүйенің ХТК шығарады. Элементтер тұщы немесе тұзды сумен толтырылғанда белсендіріледі және бірнеше секундтан 20 күнге дейін уақыт периодының барысында өз энергиясын бере алады. Бұл батареялар шамшырақтарда, торпедаларда, дыбыстық сигнал құралдарында, шар-зонд жабдықтарында және т.б. қолданылады.

SAFT фирмасы жасайтын цинк-хлорлы күміс негізіндегі ХТК 15 – 60 Вт сағ/кг (1000 Вт/кг меншік қуатты) немесе 20 – 150 Вт сағ/дм (көлем бойынша меншікті қуат 2400 Вт/дм) меншік энергияны қамтамасыз етеді. Жұмыс температурасының диапазоны -30 - +60°С аралығын құрайды. Элементтер тұщы немесе теңіз суымен толтырылу арқылы белсендіріледі. Олар белсендірілмеген күйде сақтау кезінде жарамдылық мерзімінің үлкен болуымен, разряд жылдамдығы аз кезде ұзақ мерзім (300 күнге дейін) барысында жақсы сипаттамаларымен және энергиясын беру қабілеттілігімен сипатталады. Кернеуі 1-ден 50 В дейін батареялар шығарылады. Оларды әуе шарларында және теңіз графикалық буйларда, байланыс аппаратураларында және әскери құрылғыларда қорек көзі ретінде қолданады.

Магний-хлорлы мыс негізіндегі ХТК 20 – 80 Вт сағ/кг меншік энергияны қамтамасыз етеді (18 – 150 Вт сағ/дм). Олар -20 - +60°С температура интервалында жұмыс істейді және 50 Вт дейін қуатты қамтамасыз етеді. SAFT фирмасы кернеуі 1 – 100 В батареяларды жасап шығарады. Элементтер тұщы немесе теңіз суымен толтырылған кезде белсендендіріледі. Разрядтың ұзақтығы бірнеше секундатн бірнеше сағат аралығында жатады. Бұл типтің батареялары шар-зонд аппаратураларында, шамшырақтарда және теңіз графикалық жабдықтарда қолданылады.

Амммиакты резервті батареялар. Қолданулары шектеулі болып табылады. Осындай ХТК шығаратын фирмалардың бірі Honeywell фирмасы. Осы фирманың мамандарының айтуы бойынша, литий негізіндегі батареялар кең қолданысқа ие болғандықтан аммиакты резервті ХТК дайындайтын салаларды зерттеу айтарлықтай қысқарып қалды.

Аммиактың негізіндегі резервті батареялар бірқатар жағдайларда литий негізінде жасалған атқаратын қызметтері ұқсас батареялармен салыстырғанда артықшылыққа ие болады. Олар аз уақыт мерзімінде үлкен токтар, ұзақ жармдылық мерзімі, жұмыс температурасының интервалы -54 - +74°С талап етілген кезде қолайлы болып табылады. Honeywell фирмасының G2695 аммиакты резервті батареясы шамамен 7,5 В кернеу кезінде 10 минут барысында 500 мА разрядты токты қамтамасыз етуге арналған.