В автомобильных стартерных аккумуляторах применяются решетчатые намазнные пластины. Решетка такой пластины отливается из свинца с примесью сурьмы. Ячейки решетки заполняются активной массой в виде пасты.
Активная масса приготовляется из свинцовых окислов: для положительных пластин используется свинцовый сурик Pb3O4, а для отрицательных — свинцовый глет PbO. После заполнения решеток активным веществом пластины сушат и обрабатывают электрохимическим путем (формируют). В результате такой обработки на положительной пластине активная масса превращается в перекись свинца PbO2, имеющую темно-коричневый цвет, а па отрицательной пластине выделяется губчатый металлический свинец Pb серого цвета. Пластины после обработки могут быть либо частично заряженными, либо полностью разряженными. Аккумуляторы, изготовленные из таких пластин, называют сухозаряженными или сухоразряженными.
Сухоразряженные пластины могут быть частично или полностью разряженными. С полностью разряженными пластинами выпускаются только мотоциклетные батареи 3-МТ-14 и 3-МТМ-14. Из готовых однотипных пластин собирают полублоки, а из полублоков — аккумуляторы. Количество пластин в отрицательном полублоке всегда на одну больше, чем в положительном, так как в собранном блоке крайние пластины должны быть отрицательными. При сборке блока между разноименными пластинами устанавливаются сепараторы — топкие пластинки из пористого материала. Это может быть дерево, резина, имеющая микроскопические поры (минор), стекловойлок и другие материалы.
Во время заряда аккумулятора под влиянием электрического тока происходит химическое изменение активной массы пластин. При разряде же в результате химического взаимодействия активной массы и электролита образуется электрическая энергия.
Когда аккумулятор полностью заряжен, его электролит имеет самую высокую плотность. У разряженного аккумулятора наоборот, плотность электролита самая низкая. Изменение плотности электролита объясняется тем, что во время разряда аккумулятора перекись свинца положительных пластин и губчатый свинец отрицательных пластин превращаются в сульфат свинца (сернокислый свинец), при образовании которого из электролита расходуется серная кислота и выделяется вода. При заряде аккумулятора сульфат свинца на отрицательных пластинах превращается в губчатый свинец, а на положительных — в перекись свинца. При этом в электролит выделяется серная кислота, а из электролита расходуется вода.
Свинцовый кислотный аккумулятор обеспечивает номинальное напряжение 2 в на банку. Из банок комплектуются батареи на разное, кратное двум, напряжение. Это многоцикловые аккумуляторы, обеспечивающие большие токи в нагрузку.
Изготовление пластин
При применении на модели ходового электродвигателя мощностью до 10—15 в аккумуляторы могут иметь пластины размером 33X37 мм, а при мощности электродвигателя до 25 вт размер пластин увеличивается (30X45 мм и более). Эти пластины выпиливают из пластин автомобильных аккумуляторов, которые не были в употреблении и у которых не истек срок годности. Выпиливают пластины шлицовкой, положив заготовку на ровную поверхность. В верхнем краю пластины оставляют часть рамки, к которой будет припаян токоотвод. Боковые и нижние края выпиливаются вдоль решеток, в которых находится активная масса. Для каждой аккумуляторной банки заготавливаются одна положительная (коричневая) и две отрицательных (серые) пластины.
Изготовление банок
Материал для банок — листовое оргстекло (плексиглас) толщиной 2 мм. Для аккумуляторов с размером пластин 33х37 мм банки должны иметь следующие внутренние размеры: высота 55, ширина 43, толщина 14 мм. Банки клеют дихлорэтановым клеем (раствор оргстекла в дихлорэтане). Банки склеивают вместе, промазав места склейки 4—5 раз, с перерывом в 1—2 часа. На дно каждой банки приклеиваются две плексигласовые полоски высотой 5 и толщиной 2 мм. Банки изготавливают так, чтобы между соседними была общая перегородка.
Изготовление токоотводов
Материалом для токоотводов и перемычек служат отходы от обрезанных пластин аккумулятора, из которых удалена активная масса. Кусочки решетки расплавляются на электроплитке в железной банке. Расплавленную массу заливают в отверстия предварительно прогретой формы.
Форму делают из двух дюралевых пластин толщиной 4 мм к площадью 40x50 мм. Пластины стягиваются болтами. Между пластинами просверливают 4 канала диаметром 3,5 и длиной 40—45 мм. Для удобства заливки вход канала рассверливается пятимиллиметровым сверлом на глубину 5 мм. Через 5 минут после заливки болты формы раскручивают и выталкивают готовые токоотводы. Паять их к пластинам аккумулятора нужно электропаяльником на 90 вт. Его жало зачищают, но не залуживают. Расстояние припайки выводов от края пластины — 10 мм.
Дуговую перемычку для минусовых пластин припаивают в приспособлении. Это деревянная плашка, площадь которой равна площади новых аккумуляторных пластин, а толщина равна толщине плюсовой пластины плюс две толщины сепараторов. Минусовые пластины к этой плашке прижимаются деревянными накладками. Вначале с помощью перемычки дугообразной формы минусовые пластины спаивают вместе, а потом припаивают токоотводящий вывод.
Сборка аккумуляторов
В каждую банку аккумуляторной батареи вставляют две отрицательные пластины и между ними одну положительную. Положительную пластину отделяют от отрицательной сепараторами, которые помещают к ней ребристой стенкой. Между стенками банки и отрицательными пластинами прокладывают полоски из сепаратора. Затем приклеивают крышку из оргстекла, которая против каждой банки должна иметь два отверстия для токовыводов и одно для заливки электролита. Диаметр отверстий — 4 мм. Над отверстиями приклеивают втулки из оргстекла с наружным диаметром 7 мм и высотой 3÷5 мм. Пластины в банках располагают так, чтобы положительный вывод в одной банке был по соседству с отрицательным выводом в другой банке. После сборки аккумуляторы путем припаивания перемычек соединяют последовательно в батарею. Места вывода в крышке затирают растворенной массой оргстекла,
Приведение аккумуляторной батареи в рабочее состояние
Для приготовления электролита годится только дистиллированная вода. Как исключение можно использовать дождевую воду или воду, полученную от таяния снега, ко тогда ее необходимо профильтровать. Причем дождевую воду нельзя собирать с железных крыш или в железную посуду. Даже дистиллированная вода, побывавшая в железкой посуде, не пригодна для приготовления электролита. Воду и приготовленный электролит надо хранить в стеклянной, эбонитовой, фаянсовой или керамической посуде.
При приготовлении электролита применяется аккумуляторная серная кислота двух сортов — А и В (ГОСТ 667—53). Концентрация серной кислоты должна быть 92—94%, удельный вес 1.830.
Приготовленный электролит перед заливкой в аккумуляторы нужно охладить до температуры +25°С или ниже, затем проверить его плотность, налив небольшое количество электролита в узкий стеклянный сосуд и опустив в него ареометр. Деление ареометра, совпадающее с уровнем электролита, укажет его плотность.
Уровень электролита в аккумуляторе должен быть выше верхних кромок сепараторов на 5 мм. Залитую электролитом батарею оставляют на 6 часов для пропитки пластин, после чего проверяют уровень электролита.
Правила введения батареи в рабочее состояние различны. Например, для приведения в рабочее состояние батарей с сухозаряженными пластинами, залитыми электролитом эксплуатационной плотности требуется от 3 до 25 часов (в зависимости от продолжительности хранения в сухом виде). Батареи с частично разряженными пластинами, залитые электролитом различной плотности (в зависимости от состояния сепараторов), заряжаются в течение 25—50 часов.
От качества первого заряда, т. е. от режима ввода в рабочее состояние, зависит дальнейшая работа батареи. Заряд ведется постоянным током от выпрямителя. Он должен обеспечивать напряжение 2,7 в на одну аккумуляторную банку, т. е. на 12-вольтовую батарею необходимо напряжение 16,2 в. В цепь заряда включается амперметр и реостат. Для поддержания постоянной величины тока надо по мере увеличения зараженности батареи постепенно уменьшать сопротивление нагрузочного реостата.
Приведение в рабочее состояние сухозаряженной аккумуляторной батареи
Плотность электролита для аккумулятора с пластинами, изготовленными из сухозаряженной батареи, берется 1,27. Первый заряд такого аккумулятора ведется током 350÷400 ма. Время заряда зависит от того, из каких аккумуляторных батарей сделаны пластины и сколько хранились эти батареи. Это можно определить из таблицы 10.
Приведение в рабочее состояние сухозаряженной батареи с частично разряженными пластинами
С такими пластинами выпускаются аккумуляторные батареи: 3-СТ-135, 6-СТ-42, 6-СТ-54, 6-СТ-68, 6-СТ-128, 6-СТМ-128, 3-СТ-60, 3-СТ-70, 3-СТ-84, 3-СТ-98, 3-СТ-112, 3-СТ-126.
Залитые электролитом аккумуляторы необходимо оставить для пропитки на 4÷б часов. Первый заряд самодельной батареи током 200 ма ведется от 25 до 50 часов в зависимости от длительности хранения батарей, из которых изготовлены пластины. У полностью заряженных аккумуляторов должно наблюдаться обильное газовыделение, а напряжение и плотность электролита должны быть постоянными в течение 3 часов. После зарядки банки протираются ваткой, смоченной в нашатырном спирте. В процессе эксплуатации самодельной аккумуляторной батареи ее зарядка ведется током 350÷400 ма в течение 12÷14 часов.
Если для изготовления самодельных аккумуляторов применяются аккумуляторы с разряженными пластинами, то привести батарею в рабочее состояние сложнее. В этом случае надо действовать в соответствии с рекомендациями, приведенными в специальной литературе.
Самодельная кислотная аккумуляторная батарея, изготовленная на основе авиационных кислотных аккумуляторов, будет меньше по габаритам при той же величине емкости за счет того, что толщина пластин у авиационных аккумуляторов меньше, чем у автомобильных аккумуляторов.
Кислотную аккумуляторную батарею па автомодель следует ставить в промежуточный тонкостенный контейнер из пластмассы с отводом паров кислоты через резиновую (или хлорвиниловую) трубку из кузова модели. Аккумуляторная батарея должна храниться отдельно и в модель устанавливаться перед запуском. Нужно помнить, что кислотные пары вредно действуют на аппаратуру модели.