7.1, а). Оба катода жестко скреплены с каркасом и образуют контейнер элемента. Нет необходимости и сепаратором вводят в элемент. Теперь элемент можно использовать в работе. Несколько элементов можно собирать в батареи. Между элементами помещают прокладки, допускающие конвективный проток воздуха.

Для работы с мощными нагрузками набирают большие батареи, где конвекции может быть недостаточно и требуется применение вентиляторов. После израсходования цинковых анодов их заменяют новыми для обеспечения следующего разрядного цикла. Такие цинковые батареи ВД способны обеспечивать удельную энергию до 220 Вт-ч/кг, что иметь в составе элемента ВД такой деполяризатор, как двуокись марганца. Это связано с тем, что здесь в качестве деполяризатора используется кислород воздуха.

После использования заменяют часть элемента, состоящую из высокопористого цинкового анода, содержащего необходимое количество сухого КОН и обернутого сепаратором из соответствующего материала. Когда элемент готов к активации, его контейнер заполняют водой. После этого цинковый анод с сухим КОН существенно выше, чем у батарей на основе системы двуокись марганца — магний. На рис. 7.2 представлены разрядные характеристики цинковой батареи ВД при различных скоростях разряда. Цинковая система ВД может работать до температуры — 18°С включительно; при этом ее емкость составляет 80 % емкости, соответствующей разряду при 21 °С. Цинковая батарея нуждается в некотором времени «разгона», необходимом для саморазогрева элементов и установления соответствующей скорости воздушной конвекции. По достижении этих условий может поддерживаться нормальная работа элемента. При более высокой температуре возникает проблема высыхания, которую можно разрешить, если ввести в конструкцию элемента емкость с водой. При 54 °С от батареи может быть получено ~60% емкости, отдаваемой при 21°С. Разумеется, цифры, приведенные для работы при экстремальных значениях температуры, зависят от скорости разряда. Цинковые батареи ВД способны выдерживать до 100 разрядных циклов (замен анодно-электролитных композитов). Большое число циклов весьма желательно вследствие высокой стоимости воздушных катодов, в состав которых входят дорогие катализаторы из благородных металлов. Предполагаемое направление дальнейших работ в этой области — создание однократно используемых и заменяемых целиком батарей с применением дешевых катализаторов для воздушных электродов, таких, как шпинели и смешанные окислы, и активированною угля, например марки Darco G 60. Имеются два типа элементов однократного использования: резервного типа, когда воду добавляют непосредственно перед использованием элемента, и нерезервного типа — в этом случае требуется только удалить пластиковые защитные полоски, прикрывающие отверстия для прохода воздуха. Как упоминалось в гл. 1, отказ от. использования цинковых элементов ВД был вызван экономическими, а не техническими причинами. Совсем по-другому обстоит дело с производством дисковых цинковых элементов ВД. Так, фирма и 200—300 мВт-ч/см3, которые свойственны соответственно ртутно-цинковым, серебряно-цинковым и щелочным двуокисномарганцевым элементам. Диапазон рабочих температур элемента фирмы VARTA составляет — 10-f-+60°C, напряжение под нагрузкой равно 1,15—1,3 В. Элемент обладает хорошей сохраняемостью, поскольку отверстия для воздуха в период хранения закрыты тонкой пленкой, которая предотвращает поступление воздуха, необходимого для активации Gould вот уже в течение нескольких лет выпускает такие элементы, предназначенные для использования в слуховых аппаратах и часах. Изделия фирм Gould и BEREC поступили на рынок в Великобритании в 1980 г. На рис. 7.1,6 представлена конструкция дискового цинкового элемента ВД, изготовляемого фирмой BEREC. Фирма VARTA освоила производство цинкового элемента ВД (типа V4600) напряжением 1,4 В1 и емкостью 300 мА-ч, предназначенного для слуховых аппаратов. Эти элементы — их можно собирать в батареи — имеют диаметр 11,5 мм, толщину 5,4 мм и массу 1,75 г. Конструкция такого элемента показана на рис. 7.3. Рассматриваемый элемент содержит положительный (воздушный) электрод, представляющий собой сложную структуру из политетрафторэтилена и активированого древесного угля в качестве катализатора, и анод из цинка высокой чистоты с сильно развитой поверхностью. Сепараторы проницаемы для ионов и выполнены многослойными. Они предотвращают перенос образующихся продуктов реакции и таким образом обеспечивают даже длительный разряд очень малыми токами без возникновения коротких замыканий. Электролит представляет собой раствор КОН. Этот элемент обладает объемной удельной энергией, равной 650— 800 мВт-ч/см3, по сравнению с величинами 400—520, 350—430 элемента. Разрядная характеристика цинковых элементов ВД, выпускаемых фирмой VARTA, представлена на рис. 7.4, где для сравнения приведены разрядные кривые щелочного марганцево-цинкового, щелочного серебряно-цинкового и щелочного ртутно-цинкового элементов.