Důležité vlastnosti kovů používaných v elektrotechnice
Měrný elektrický odpor (rezistivita)
Teplotní součinitel odporu
Supravodivost a hypervodivost
Hustota
Nejmenší má lithium, největší osmium
Teplota tání
Součinitel tepelné vodivosti
Největší mají čisté kovy
Rozdělení kovů podle teploty tání:
1. kovy s nízkou teplotou tání
2. kovy se střední teplotou tání
3. těžkotavitelné kovy
1. Základní elektrovodné materiály
Požadují se co nejmenší ztráty, tj. co nejmenší el. odpor.
Elektrický odpor závisí na rozměrech a na teplotě vodiče. Rezistivita elektrovodných
materiálů má hodnotu v rozmezí
ρ = 10-2
až 10-1
µ m
teplotní činitel u většiny čistých kovů je
αR = 4
Podle složení elektrod rozlišujeme akumulátory nikloželeznaté (NiFe), niklokadmiové
(NiCd), niklmetalhydridové (NiMH), stříbrozinkové (AgZn) lithium-iontové (Li-ION).
Kladná elektroda prvních tří typů tvořena oxidem nikelnatým příměsí šupinkového
niklu nebo grafitu pro zlepšení vodivosti.
Chemickou reakcí při vybíjení vzniká voda hustota elektrolytu zmenšuje. Je-li akumulátor otevřený,
vzniká nebezpečí výbuchu, protože unikající vodík kyslík jsou právě takovém vzájemném
poměru, kdy jejich směs nejtřaskavější.
Při vybíjení probíhá chemická reakce:
kladná elektroda: PbO2 4H+
+ SO4
2-
+ 2e-
→ PbSO4 2H2O;
záporná elektroda: SO4
2-
→ PbSO4 2e-
;
výsledná reakce: 2H2SO4 PbO2 2PbSO4 2H2O. Aktivní část záporné elektrody akumulátorů
NiFe práškového železa jeho oxidů, většinou užívá ještě dalších příměsí; akumulátorů
NiCd směsi kadmia, železa oxidů železa, akumulátorů NiMH speciální slitiny, jež
je schopna vázat vodík.
Sekundární články zásaditým elektrolytem
Elektrolytem těchto akumulátorů roztok hydroxidu draselného nebo sodného.
Pro napájení často používaných přenosných elektronických zařízení jsou zvláště vhodné
akumulátory NiCd těsném provedení, jež vyrábějí prakticky všech běžných rozměrech
primárních článků. konci
vybíjení obou elektrodách síran olovnatý hustota elektrolytu nejmenší. kladné elektrodě jsou chemické
procesy obou typů akumulátorů stejné, záporné elektrodě při nabíjení ukládají do
.
Napětí akumulátorů tohoto typu nabití cca 1,3 při provozu napětí klesá hodnotu
cca 1,2 níž akumulátorů NiCd udržuje téměř celou dobu vybíjení, u
akumulátorů NiFe dochází povlovnému poklesu hodnotě napětí 1,1 Při poklesu napětí
na můžeme oba typy akumulátorů považovat vybité.
V akumulátorech NiFe probíhají chemické reakce (nabíjení šipka doleva, vybíjení šipka
doprava):
Fe NiO(OH) 2H2O Fe(OH)2 2Ni(OH)2
V akumulátorech NiCd probíhají obdobné reakce, místo zde funguje Cd.
Na kladné elektrodě vzniká kyslík, záporné elektrodě vodík.
Střední hodnota napětí jednoho článku akumulátoru typicky 2,2 při nabíjení napětí
nemělo překročit hodnotu 2,45 kdy již začíná rozkládat voda vodík kyslík. Proto měly být akumulátory NiCd před nabíjením
nejprve zcela vybity teprve potom nabíjeny (existují „chytré“ nabíječky, které před vlastním
nabíjením akumulátor vybijí konečné napětí). poklesu
hustoty elektrolytu možné usuzovat míru vybití akumulátoru. Kadmium nich nahrazeno kovovou slitinou,
která váže velké množství vodíku bez zvýšení tlaku.
Touto nectností netrpí novější metalhydridové akumulátory (NiMH), které mají své elektrické
vlastnosti velmi podobné akumulátorům NiCd (mají většinou větší kapacitu, větší dovolený
proud při rychlém nabíjení, menší maximální vybíjecí proud menší nárůst napětí při
nabíjení, čehož plyne potřeba omezení nabíjecí doby; nesnášejí nadměrnou teplotu) a
vyrábějí stejných rozměrových řadách. Jeho
hustota není měřítkem nabití akumulátoru. Jejich velkou výhodou je, jim
příliš nevadí přebíjení.59
kladná elektroda: 2H2O SO4
2-
→ 2H2SO4 4e-
;
záporná elektroda: 4H+
+ 4e-
→ 2H2 ;
výsledná reakce: 2H2O 2H2SO4 2H2SO4 2H2 . Jejich nevýhodou samovybíjení (úbytek náboje cca den) a
paměťový jev, který spočívá skutečnosti, akumulátor, který nebyl úplně vybit potom
opětovně nabit, „pamatuje“ původně odevzdaný náboj příště „ochoten“ odevzdat
maximálně opět pouze tento náboj
