Табл.14.-Производство сухих элементов.

цинка.....20-40

угля......10-30

перекиси марганца .... 10-20

Лекланше 0,1-0,25 А/л, для элементов же типа Фери лишь пр т 0,02-0,05 А/л. Этим объясняется сравнительно малый успех Г. э. типа Фери, несмотря на их преимушество в отношении экономичности. При более полной сравнительной опенке необходимо принять во внимание также и допустимый диапазон разрядного напряжения и ряд других условий. Наиболее удачной системой, легче других приспосабливаемой к различным встречаюшимся на практике режимам работы приемников, до настояшего времени следует считать систему Лекланше, чем и объясняется ее широкое распространение.

Промышленное изготовление Г. э. Наибольшее промышленное значение имеют Г. э. группы 1, б (табл. 13), т. е. сухие С желеобразным электролитом. Масштаб производства этих Г. э. виден из табл. 14. В настоящее время во многих странах проведена нормализация продукции Г. э. В Германии [31] стандартизованы 8 типов сухих элементов, 2 типа мокрых и 1 тип карманных батареек. В Америке [ -2 типа сухих элементов, 5 типов карманных батареек и 2 типа анодных радиобатарей. Проект общесоюзного стандарта на Г. э. цинк-уголь- перекись марганца с неподвижным электролитом [] (табл. 15) предусматривает 7 типов сухих и водоналивных Г. э.

Табл. 15.-О бп1есоюзный стандарт на Г. э. (проект).

не ТОЛЬКО у нас, но и за границей, хотя в последнее время, особенно в Америке, техника их изготовления достигла большого совершенства [°]. На фиг. 14 показаны графики [3*] периодической разрядки анодной батареи, а на фиг. 15 дан вид одного из элементов радиобатареи.

Основные материалы для производства сухих элементов. Перекись или двуокись марганца, в виду ее малой проводимости, чаще всего применяется в тесной смеси с графитовым порошком, в виде так называемых аггло-мератов-пористых (до 40%) тел, окружающих угольный токоотводящий стержень (см. табл. И). Баланс стоимости материалов в основном складывается (в процентах) из:

графита. . . электрслита. прочих частей . . .

ок. 15

10

5-20

Наименование и условное обозначение

Большой (Б. Э.)

Нормальн. (Н.Э.)

Средний (С. Э.) .

Малый (М. Э.) . .

Нормальн. круглый (Н. Э. К.)

Средний круглый (С. Э. К.) . . .

Малый круглый (М. Э. К.) . . .

Размеры в мм

н а о сч

ею S

S S й я о и а.

е 5 о а

40 55 40 32

80 55 40 32

175 125 90 75

1,40 1,40 1,36 1,36

1,40

1,36

1,36

сухой

к производству радиобатарей (анодные и накала), в особенности первых, предъявляются наиболее высокие требования, например в отношении однородности элементов. В настоящее время конструкцию их еще нельзя считать окончательно установленной

Промышленные требования максимального использования действующих материалов в Г. э. следует рассматривать с двух сторон:

а) со стороны стойкости этих материалов к самопроизвольному расходованию и б) со стороны .их активности во время работы. Первое требование относится по преимуществу к аноду, второе-к катоду. В отношении цинка установлено [, ], что не меньшую (если не большую) роль, чем химическ. состав, играют состояние его поверхности и кристаллическ. структура, т. е. свойства, зависящие от обработки этого прокатного материала. В качестве двуокиси марганца применяют: а) марганцевую руду (пиролюзит),

б) искусственную (химически полученную) перекись марганца, в) смесь той и другой, например 2 вес части первой и 1 вес. часть второй рв]. Первая отличается большей стойкостью и электропроводностью, вторая- большей активностью []. Минералогическое происхождение и степень полимеризации

пиролюзита также имеют большое значение. В СССР применяется почти исключительно чиатурский пиролюзит [з*]. Использование МпО 2 в аггломе-рате находится в весьма сложной зависимости от: а) природы применяемого графита Р , б) степени измельчения обоих ингредиентов (величина зерна порядка 0,05 мм [* ]), в) их электропроводности [2 ], г) состава смеси и ее приготовления (давления) [3], и, наконец, д) адсорбирующей способности МпОг и графита. В среднем при непрерывной разрядке до 0,7 V использование пиролюзита в сухих элементах составляет не более 20- 30% (раскисление до MngOg), а искусственной перекиси марганца (MnOg) составляет

60-70%. Отношение

графит

элементах равно 2-4.

Миним. емкость в Ah до 0,7 V напряжен, на 10 2 сопротивл.

водонал.

35 20 5

2,5 20

в современных

Электролит сухих Г. э. Качество сухих Г. э., в особенности способность к хранению, в сильной степени зависит не только от химического состава электролита, но и от физич. свойств, способа наполнения и пр. Зависимость разъедания гладкого металлического цинка в растворах нашатыря различной концентрации изображена на фиг. 16 [ J,

t 2 i. 6 8 10 12 14 IS 18 Фиг. 14.

из к-рой видно, что минимальная коррозия имеет место с 20%-ным чистым раствором NH4CI (влияние отдельных примесей рассматривается Друкером L!). Концентрацию NH4CI в электролите сухих- элементов, согласно теории, желательно иметь максимальную. Одной из полезных добавок в смысле уменьшения растворения цинка является хлористый цинк (см. ур-ие Нернста), как видно из фиг. 17 !*!, для раствора, содержащего 25 г NH4CI на 100 см раствора Znt I2 различной концентрации. Из этого графика также видно, что влияние амальгамирования цинка существенно сказывается на коррозии лишь в отсутствии ZnCla, а также, что увеличение содержания ZnClg сверх 25% (уд. вес 1,24) сказывается на коррозии значительно меньше, притом, как следует из теории, невыгодно в отношении скорого образования Zn(OH)a. Интересно отметить, что оптимальная, повидимому, концентрация ZnCla отвечает комплексу ZnCl2-2 NH4CI.

Из других свойств электролита существенным оказывается его вязкость. По Друкеру С], 5%-ный клейстер раствора NH4CI оказывает меньшее действие на цинк, чем 10%-ный. Известны два метода желатинизации электролита: 1) жидким электролитом наполняют элемент и зател! нагревают до образования клейстера (обычный способ) 2) жела-тинизацию производят при обыкновенной t° действием хлористого цинка [*]. В качестве загустителя обычно применяют смесь двух в. ч. крахмала на одну весовую часть муки. Установлено, что наиболее пригодной для сухих элементов является вязкая желтоватая масса, которая получается в случае состава с наименьшим временем желатинизации. Влияние концентрации ZnCl 2 на скорость желатинизации растворов видно на фиг. 18. Полученные соотношения позволяют применять два негустеющих в отдельности состава (табл. 16), которые при сливании вместе при комнатной температуре дают массу требуемых свойств, и притом в заранее рассчитанное время. Этим ценным качеством

Фиг. 15.

ZnClg, наряду с отмеченными выше, а также в виду его гигроскопических и консервирующих свойств, объясняются как непонятное на первый взгляд введение в свежий

30% чист

,./0%техн

40 суток

Фиг. 16.

Г. э. материала, образующегося как продукт работы элемента, так и те преимущества в отношении емкости и срока хранения, которыми обладают изготовленные сухими на заводе элементы перед наливными и дру- гимн их формами без применения ZnClj. Образованию двойных соединегай с NH3 в пот следнее время препятствуют применением

о%1пси

- 2м неаиальгамиройанныи\

----In амалыашированлый

,.0%ZnCli

25%Z.iCl2 JO%ZnCh

SO%ZnClg

80 суток

Фиг. 17.

электролита без NH4CI, а именно из хлористого магния с добавкой хлористого марганца I . Способ напитывания аггломерата электролитом и наполнение элемента следует рассматривать в отношении его сохраняемости как предохранение Zn от действия на него кислорода воздуха. Необходимый

для правильного функционирования и безвредный для расположенного на дне цинка в элементах типа Фери кислород воздуха в сухих Г. э., наоборот, оказывает сильное

25 30

35 iO 45 Фиг. 18.

30 55 60 65

разрушительное действие на цинк, в особенности в соединении с концентрационной парой (фиг. 19) [1°], действующей вдоль электрода при вертикальном его расположении.

Технологические приемы производства Г. э. Заводское производство

Табл. 16. - Составы для приготовления желеобразного электролита холодным способом.

\-NH4cl

г. э. делится на следующие главные операции: а) изготовление цинковых полюсов,

б) приготовление катодов (аггломератов),

в) приготовление электролита и г) сборка указанных составн. частей. Первая операция состоит из обычных механических приемов: резки листового цинка, гнутья но шаблону

и пайки; применяется также штамповка и электросварка цинковых полюсов. Приготовление Ог-Ш аггломератов из просеянных до определенного зерна и смешанных в определенной пропорции графита и пиролюзита состоит In-Щ\-1лС1г В прессовании брикетов нул-пых размеров. Известны два ме-Фиг. 19. тода прессовки: 1) прессовка непосредственно на уголь и 2) прессовка на вынимающийся затем стерн{ень-шаблон с последующим вставлением угля в образовавшийся канал. Преимущество первого метода заключается в уменьшении переходи, сопротивления аггломерат-уголь; второго-в возможности применения больших давлений при прессовке. В последнее время распространяется автоматическая прессовка. Отпрессованный аггломерат, надетый на уголь, помещается в матерчатый или бумалный чехол, обычно затягиваемый по спирали тонким шнурком, для придания большей механической прочности и для предохранения массы от выкрашива-

Фиг. 20.

ПИЯ. Этот прием носит название обвязки аггломерата и обычно производится ручным способом. В Америке практикуется более совершенный прием-картонной обшивки аггломерата без хлопотливой обвязки, при чем картонная оболочка, заполняя все пространство между аггломератом и цинком, одновременно служит и в качестве сепаратора, а также играет роль наполнителя для электролита. Один из возможных приемов такой механизации обвязки для малых образцов изображен на фиг. 20, согласно которой аггломераты с надетыми на них чехлами с легким трением продавливаются через отверстие холоди, или подогретой матрицы, при чем соответственно устроенный пуансон запечатывает донышки. Для надевания зажимов-латунных колпачков-также применяются полуавтоматы. Устройство одного из них дано на фиг. 21. Технические данные: вес 96 кг, потребляемая мощность ip, производительность 1 500 шт. в ч. Подобно этому при массовом изготовлении б. или м. механизированы и друг, приемы сборки Г. э.

Испытание Г. э. Испытание электрических свойств производится по двум методам: 1) постоянной силы тока 7=Const и 2) на постоянное сопротивление 7? = Const. В виду простоты более распространен второй метод. Испытания делятся на следующие виды: 1) Испытание внешней характеристики или внутреннего сопротивления; для получения линейной зависимости F=f(7) отсчет V необходимо брать при установившемся его значении. 2) Испытание емкости непрерывной разрядкой V=f(f) при 7=Const

или 7? = Con St. 3) Испытание способности к хранению; надежного метода до настоящего времени не выработано; косвенно и далеко не точно судят по изменению эдс или по увеличению внутренних потерь за определен-1Ц.1Й промежуток времени хранения Г э . 4) Испытание максимальной отдачи в условиях б. или м. близких к условиям действительной работы Г. э. (периодич. разряд по америк. нормам). В СССР применялись гл. обр. первые два вида испытаний; в настоящее время имеются попытки применения и третьего вида [з]; наиболее распространена разрядка Г. э. на 10 Q сопротивления.

Установлено [J, что вид функции V=f{t) при = Const для Г. э. с МпО2 весьма близко выражается ур-ием: Г= Vh. - Ъу1, где Vh. есть начальное напряжение, Ъ-постоянная