Серебряно-цинковые первичные батареи однократного использования могут быть дистанционно приведены в активированное состояние в течение нескольких секунд или долей секунды даже после длительного хранения путем введения в батарею электролита под давлением. Эти батареи, кроме блока, где размещаются сухие заряженные пластины, имеют также емкость для электролита, из которой он подается в элементы при помощи электрических или механических устройств. Создание батарей с блоком элементов явилось новым шагом в разработке дистанционно активируемых первичных источников тока. В основе этой конструкции лежит использование биполярных электродов, обеспечивающих очень высокую удельную энергию батареи. Схематическое изображение такой дистанционно активируемой серебряно-цинковой батареи приведено на рис. 5.7. Эти батареи выпускает фирма Silberkraft (табл. 5.12); рекомендуется их применять в аэрокосмических аппаратах, торпедах и запалах взрывных устройств. Фирма Eagle-Picher также изготовляет дистанционно активируемые серебряно-цинковые батареи (рис. 5.8). В этих батареях резервуар, содержащий электролит, загерметизирован с обоих концов металлическими диафрагмами, рас-' считанными на высокое давление (выдерживают ударные напряжения 8,89 МПа). Газогенератор, предназначенный для перекачки электролита, запускается электрозапалом или капсюлем, приводимым в действие при помощи электрического, механического или инерционного устройства (рис. 5.9). Расширяющийся газ разрывает диафрагмы и проталкивает электролит в трубопровод и элементы батареи. В конструкции элементов предусмотрена выхлопная система, которая обеспечивает быстрое освобождение трубопровода и устраняет лишние пути утечки тока между элементами. В этой батарее отсутствуют подвижные части. Ее можно хранить продолжительное время и подключать непосредственно к нагрузке или параллельно действующей сети еще до активирования. Напряжение на разомкнутых электродах этой батареи составляет 1,6—1,87 В, напряжение под нагрузкой равно 1,20—1,55 В. Батарея работает в диапазоне температур от —29 до +71 °С, а при наличии водяной рубашки от —48 до + 71 °С. Удельная энергия в зависимости от размеров батареи может составлять 11—66 Вт-ч/кг или 24—213 Вт-ч/дм3. Выпускаемые батареи имеют массу от 0,14 до 135 кг. Типичные характеристики дистанционно активируемых батарей фирмы Eagle-Picher, полученные при 27 °С, представлены на рис. 5.10. На рис. 5.11 показано влияние температуры на величину емкости, обеспечиваемой батареей в режиме непрерывного разряда. Батарея имеет хорошую сохраняемость в неактивированном состоянии при температуре до 51°С. Фирма Eagle-Picher производит газогенераторные пиротехнические устройства, которые могут быть использованы для активации дистанционно активируемых батарей путём подачи электролита из резервуара в элементы батареи. Она разработала более 70 вариантов конструкции газогенератора с объемом газа от 20 до 200 000 см3 (приведенным к нормальным условиям). В большинстве систем ракета — космический корабль используются многие из упомянутых конструкций. Фирма выпускает многоэлементные батареи для цепей питания и смешения в электронных схемах, для медицинских электронных приборов и других специальных устройств с малым потреблением тока, где важны стабильность напряжения и долгий срок службы. Напряжение на разомкнутых электродах батареи равно 1,05 В. Под нагрузкой напряжение уменьшается пропорционально величине нагрузки, однако остается постоянным на всем рабочем участке разрядной характеристики (рис. 5.13). Срок годности (сохраняемость) рассматриваемых элементов в несколько раз выше срока годности обычных сухих элементов при комнатной температуре. Однако не рекомендуется хранить эти элементы при температуре ниже 0°С. Срок годности элементов при правильных условиях хранения составляет 6 мес и может быть еще более увеличен, если понизить температуру хранения, Магниевые сухие элементы состоят из магниевого анода, двуокисномарганцевого (с добавлением графита) катода и электролита, в качестве которого обычно используют водный раствор перхлората либо бромида магния. В основе работы элемента лежит реакция Mg + 2Мп02 + Н20 —v Mg(OH)2 + Мп203. Сепаратор из крафт-бумаги отделяет катод от анода, но не препятствует ионной проводимости. Магниевый анод изготовляют из сплава AZ21A. Конструкция магниевого элемента, где магниевый анод служит также контейнером для элемента, аналогична конструкции обычного цилиндрического сухого элемента. Вид элемента в разрезе дан на рис. 6.1. Изготавливаемые в настоящее вр-емя элементы на основе системы двуокись марганца — перхлорат магния имеют механическое уплотнение с вентиляционным отверстием, позволяющим водороду, выделяющемуся в результате паразитной побочной реакции, выводиться из элемента: Mg + 2H20 —> Mg(OH)2 + H2. Напряжение на разомкнутых электродах магниевого элемента составляет ~2,0 В (сравните с напряжением 1,5 В цинкового сухого элемента). Кроме более высокого напряжения магниевый элемент имеет и другие преимущества перед обычными сухими элементами. На магниевом элементе можно реализовать вдвое большие значения удельной энергии (Вт'ч/кг) при средних скоростях разряда (в течение 10— 50 ч). Магниевые сухие элементы обладают также превосходной сохраняемостью. Они могут храниться при повышенных температурах. Так, после 12 нед хранения при 71 °С сохраняется 75% первоначальной емкости. Значений начальной емкости (продолжительности I работы) и сохраняемости магниевого и эквивалентного циннового сухих элементов. Нежелательным свойством магниевого сухого элемента является так называемая задержка напряжения в начале работы, которая состоит в том, что в момент подключения к нагрузке происходит кратковременное уменьшение напряжения элемента. Затем напряжение постепенно достигает нормального уровня. Задержка напряжения в начале работы измеряется временем от момента подключения нагрузки до момента, когда напряжение достигнет наименьшего допустимого уровня (обычно конечного напряжения). Эффект задержки напряжения обусловлен временем, которое требуется для разрушения окисной или гидроокисной пленки на поверхности магния. Существует непосредственная связь между временем задержки и величиной нагрузки. Повышение величины отбираемого тока приводит к увеличению времени задержки. Благодаря правильному подбору магниевых сплавов, электролитов и ингибиторов (например, хроматов в небольших концентрациях) в большинстве устройств удалось снизить время задержки до величин менее 0,3 с. Магниевые сухие батареи в настоящее время нашли широкое применение в аппаратуре военной связи. По мере увеличения масштабов использования и производства этих батарей цена на них существенно снизилась. Например, цена батареи типа BA-4386/U, состоящей из 16 удлиненных элементов типоразмера С, за три года упала с 12,5 долл. до менее чем 5 долл. Цена эквивалентной цинковой батареи составляет ~3 долл. Попытки изготовить магниевый сухой элемент в дисковом исполнении до настоящего времени были неудачными. Причина этих неудач кроется в нерешенной проблеме расширения активной массы, возникающей вследствие того, что образующиеся продукты реакции имеют больший объем, чем исходные компоненты. Существуют два основных типа первичных источников тока: источники нерезервного типа, которые можно использовать сразу же после хранения в нерабочем состоянии (они не требуют активации или предварительного приведения в рабочее состояние), и источники резервного типа, обычно содержащие электродные материалы, но для их активации необходимо введение воды или электролита непосредственно перед использованием. Двуокисномарганцево-перхлоратмагниевые батареи резервного типа изготавливает фирма Eagle-Picher. Преимущество резервных батарей на основе системы двуокись марганца — перхлорат магния состоит в том, что они могут храниться в течение нескольких лет в неактивированном состоянии (т. е. дольше, чем батареи нерезервного типа) и требуют активации путем введения электролита только непосредственно перед использованием. В отличие от батарей нерезервного типа резервную батарею после активации необходимо достаточно быстро использовать, поскольку она подвержена саморазряду. Батареи этой фирмы могут быть приведены в активированное состояние путем введения электролита как вручную, так и автоматически при помощи электрических или механических устройств. Их рекомендуется применять в переносных радиостанциях, локационных радиомаяках, устройствах радиопротиводействия и в других электронных устройствах. Теплота, выделяемая при коррозии магниевого анода, в определенной степени улучшает работу батареи в широком интервале температур и скоростей разряда. Батареи, выпускаемые фирмой Eagle-Picher, удовлетворяют требованиям стандарта SCS ELCD-2010/0001. Батареи безопасны в эксплуатации, поскольку имеют сообщение с атмосферой, и взрывобезопасны; применяемый в них электролит гораздо менее коррозионно-активен, чем электролит, применяемый в обычных щелочных батареях. Положительные пластины представляют собой высокоэлектропроводную тянутую металлическую сетку, а отрицательные пластины изготовлены из листового магния. Электролит состоит из концентрированного раствора перхлората магния. Корпусы батарей могут быть изготовлены из стекловолокна, акрилонитрила, бутадиен-стирольного каучука, бумаги, резины или нейлона. Теоретическое значение удельной энергии этой батареи равно 242 Вт-ч/кг, однако практически удалось достичь только НО Вт-ч/кг (130 Вт-ч/дм3) для одиночных элементов и 88 Вт-ч/кг (120 Вт-ч/дм3) для батарей. Напряжение на разомкнутых электродах составляет 2,0 В на элемент, номинальное рабочее напряжение равно 1,55 В на элемент. Выпускаются батареи, рассчитанные на отбор мощности 2—300 Вт с номинальными значениями емкости 3—120 А-ч. Рабочие температуры и температуры хранения лежат соответственно в интервале —54-=--f-18°C и — 68 - f - +18°C. Согласно документации фирмы, срок хранения батарей составляет от трех до пяти лет. На рис. 6.3 приведены зависимости напряжения от времени, прошедшего с момента активации 92-граммовой двуокисномарганцево-перхлоратмагниевой резервной батареи путем введения электролита при температурах —54, —40 и +24°С (сопротивление нагрузки 43 Ом). Даже при температуре —54 °С напряжение, близкое к максимальному, достигается за время, меньшее 80 с. На рис. 6.4 показано, как ведут себя в дальнейшем разрядные кривые при температурах —54 и +24 °С. Рис. 6.5 дает представление о том, как сохраняется емкость батареи в активированном состоянии при температурах +24 и +52°С. На рис. 6.6 приведены разрядные характеристики при номинальном токе и температура —40 и +52°С пятиэлементной батареи массой 953 г и объемом 0,656 дм3.