3 principaux types de cellules secondaires

Cet article met en lumière les trois principaux types de cellules secondaires. Les types sont les suivants: 1. Cellule secondaire acide-plomb 2. Cellule secondaire Nickel-Fer 3. Cellules Nickel-Cadmium.

Type # 1. Cellule secondaire au plomb:

Dans ce type de batterie, une cellule au plomb est constituée de deux électrodes, composées de composés du plomb, immergées dans un électrolyte d'acide sulfurique dilué. Les matériaux actifs des électrodes sont déposés en tant que revêtement sur des grilles de support en plomb.

Les électrodes consistent en une ou plusieurs grilles (ou plaques), les plaques d'anode et de cathode étant placées alternativement face à face. Mais lorsque la cellule est déchargée, les grilles de cathode et d'anode sont recouvertes de sulfate de plomb.

Lorsque la cellule est chargée, les grilles d'anode sont recouvertes de peroxyde de plomb et les grilles de cathode sont en plomb pur. Voyons maintenant comment cela se passe. la formule chimique ci-dessous montre l'action chimique fondamentale et fondamentale qui se produit dans ces batteries,

Cependant, lorsqu'elle est complètement chargée, la cellule développe une force électromotrice d'environ 2 volts mais, lorsqu'elle est déchargée, la force électromotrice décroît lentement jusqu'à environ 1, 8 volts. Si on laisse la cellule se décharger complètement, sa tension chute enfin très rapidement.

Une décharge complète risque toutefois de désintégrer les électrodes. Il est donc courant de recharger les cellules au plomb avant que la tension de circuit ouvert ne tombe en dessous de 1, 8 volt. Une fois que la tension devient inférieure à 1, 8 volts, il devient difficile de recharger la batterie. Par conséquent, il convient de toujours vérifier que cette tension ne tombe pas en dessous de 1, 8 volt.

Gravité spécifique de l'électrolyte:

La densité de l'électrolyte est importante pour le bon fonctionnement de la cellule. Lorsque celui-ci est complètement chargé, la densité de l'électrolyte est d'environ 1, 21, mais lorsque la cellule est déchargée à 1, 8 volts, la densité est d'environ 1, 18.

Le changement de poids spécifique est dû au fait que lorsque la cellule est déchargée, une partie de l'acide est utilisée dans la formation de sulfate de plomb au niveau de l'électrode et de l'eau est produite.

La proportion d'acide dans l'eau est donc plus faible. L'état de charge d'une cellule au plomb peut être déterminé en mesurant la densité de l'électrolyte avec un densimètre. Dans le cas de batteries de lampe à culot, la densité peut être supérieure à celle indiquée ci-dessus, car une caractéristique de décharge spécifique est requise pour les batteries de lampe à culot.

Type n ° 2. Cellule secondaire en fonte de nickel:

Ce type de batterie est composé d’une électrode à composé de nickel et d’une électrode à composé de fer immergées dans un électrolyte d’hydroxyde de potassium, additionné d’un peu d’hydrate de lithium pour améliorer la conductivité de la cellule. Lorsque la pile est déchargée, le matériau actif à l'anode est l'hydroxyde de nickel, tandis que celui de la cathode est l'oxyde de fer.

Maintenant, lorsque la cellule est chargée, du peroxyde de nickel se forme à l'anode et du fer pur apparaît à la cathode. Il n'y a pas de changement chimique dans l'électrolyte et sa densité reste la même tout au long du cycle de la cellule. La Fig. 5.4 illustre le fonctionnement de ce type de batterie.

Dans la construction de piles nickel-fer, l’anode est constituée d’un certain nombre de tubes constitués d’un ruban en acier perforé, enroulés en spirale et maintenus ensemble par des anneaux en acier. Les tubes sont fortement recouverts de nickel et le composé de nickel actif y est emballé. Des couches de nickel en écailles sont parsemées du matériau actif afin d'améliorer la conductivité à l'intérieur de l'anode.

La cathode est constituée de bandes d'acier nickelées et perforées percées dans des poches dans lesquelles le composé de fer actif est emballé. La conductivité de la cathode est améliorée par l'addition d'un peu de mercure au matériau actif.

La pile alcaline au nickel-fer développe une force électromotrice de 1, 4 volt lorsqu'elle est complètement chargée et est normalement rechargée lorsque la tension du circuit ouvert chute à environ 1, 1 volt. Contrairement à la cellule au plomb, la pile alcaline ne subit aucun dommage si elle est complètement déchargée.

Cependant, la pile alcalino-ferreuse au nickel est plus légère qu’une pile au plomb de capacité similaire, mais son efficacité est inférieure. La capacité de la cellule varie avec la température. En fait, en dessous de 12 ° C (53 ° F), la capacité de la cellule diminue fortement, il est donc important de veiller à ce que la cellule fonctionne à une température supérieure ou égale à cette température critique.

Une application typique des éléments en nickel-fer est la batterie à déclenchement en courant continu de 30 volts associée à un appareillage à haute tension.

Type # 3. Cellules de nickel-cadmium:

Ce type de cellule est basé sur la réaction entre l'hydroxyde de nickel et l'hydroxyde de cadmium dans un électrolyte alcalin. En organisant soigneusement la réaction chimique, il a été possible d’empêcher un dégagement excessif de gaz et de fabriquer un appareil rechargeable scellé. La réaction chimique de ce type de batterie peut être représentée par

De ce qui précède, nous voyons que dans une batterie nickel-cadmium complètement chargée, l'hydroxyde de nickel présente un degré élevé d'oxydation et que le matériau négatif est réduit en cadium pur. À la décharge, l'hydroxyde de nickel est réduit à un degré d'oxydation inférieur et le cadmium de la plaque négative est oxydé.

La réaction chimique consiste donc en un transfert d'oxygène d'une plaque à l'autre et l'électrolyte agit uniquement en tant que conducteur ionisé et ne réagit avec aucune des plaques. Il convient également de noter que la densité ne change pas par charge ou par décharge.

La construction d’un acier nickelé est conforme au pôle négatif contenant des électrodes en composés très poreux (nickel; positif; cadmium: négatif) saturé en matériau actif. L'électrode positive est connectée au capot supérieur pour former le pôle positif.

Les plaques poreuses contenant environ 80% de vide sont imprégnées des matériaux d'électrode actifs après un traitement sous vide poussé afin de garantir un degré élevé d'utilisation de l'espace. Des électrodes en nickel pur soudées au boîtier extérieur sont raccordées aux électrodes. Les séparateurs d'électrodes sont forgés à partir de polyamide non tissé spécialement sélectionné pour sa stabilité physique et chimique à long terme.

L’assemblage des cellules est effectué dans des conditions rigoureusement contrôlées et la fermeture hermétique finale est obtenue en formant un joint d’étanchéité entre le dessus de la boîte et un passe-fil ou une plaque supérieure en nylon isolant résistant au fluage. De plus, certaines cellules sont équipées d'un évent de sécurité raisonnable permettant à la cellule de libérer un peu de gaz dans des conditions extrêmes, puis de se refermer et de fonctionner normalement par la suite.

Capacité:

La capacité réelle de toute pile nickel-cadmium scellée dépend en quelque sorte de la vitesse de décharge et vous devez faire preuve de prudence lorsque vous indiquez la capacité en ampères-heures. La capacité nominale d'une cellule est celle qui sera obtenue lorsqu'une cellule complètement chargée est déchargée à un taux de 1, 1 volt en 10 heures. Ce taux en AH (Amp Hour) est appelé taux K10.

Décharge:

Le courant de décharge nominal associé à l'indice K10 est appelé 1x1x10. De manière similaire, une estimation de K2 heure avec un courant de décharge de 5 x 1 × 10 et K5 correspond à une estimation en ampères-heures avec un courant de décharge de 2 x 1 × 10.

Plus de décharge:

Lorsque les batteries sont reçues dans un état où la tension aux bornes est inférieure à 1, 1 volt, la capacité peut être réduite. Ils doivent ensuite recevoir la charge standard, puis être déchargés au taux de 110. Cette procédure doit être répétée, si nécessaire, avant que la capacité de la batterie ne soit complètement rétablie.

Charge:

Pour les piles au nickel-cadmium, le facteur de charge est de 1, 4. Cela signifie que, dans le cas d'une cellule entièrement chargée ou partiellement déchargée, 1, 4 fois la capacité retirée doit être remplacée. Lors du chargement avec un courant constant, le courant nominal 1.10 ne doit normalement pas être dépassé.

Espace de rangement:

Les meilleures conditions pour le stockage seraient dans une pièce à une température comprise entre 15 et 20 ° C, avec le moins de changement possible. Avant le stockage prolongé, la cellule doit être déchargée et protégée pendant le stockage de la saleté et des salissures. Après un stockage prolongé, les cellules complètement chargées perdront de la capacité en raison de l'autodécharge, mais 60% à 70% de la capacité initiale sera toujours conservée après plusieurs mois de stockage.

Caractéristiques:

Ce type de batterie présente les caractéristiques principales suivantes:

(1) Absence d'entretien. Celles-ci ne nécessitent quasiment aucun entretien.

(2) Construction antichoc.

(3) Peut être utilisé dans n'importe quelle position.

(4) résistance interne élevée (plusieurs millions d'ohms)

(5) Bonne rétention de charge.

(6) Débits élevés jusqu’à 10 I 10.

(7) 1, 4 volt complètement chargé.

(8) 1, 1 volt complètement déchargé.

Les cellules secondaires sont utilisées dans presque tous les houillères pour fournir une alimentation électrique portable aux lampes à culot et à certains types de lampes à main. Les deux types de cellules secondaires sont utilisés pour les lampes portables. Les accumulateurs sont également utilisés pour alimenter les systèmes de signalisation ainsi que pour certaines tâches souterraines lourdes, fournissant de l'énergie aux locomotives électriques et à certains types d'engins mobiles, tels que les navettes, etc.