מבנה סוללה

חיבור סוללות מצברים

כאשר שתי סוללות או יותר מחוברות ,זאת על מנת לספק מתח או זרם גבוה יותר מאשר אלה שמתקבלים מיחידה אחת ,נקרא המכלול סוללה.
קיימות אמנם רק שתי שיטות יסודיות של חיבור סוללות החיבור הטורי והחיבור המקבילי, אך ניתן לחבר מספר מסוים של תאים באופנים שונים על מנת ליצור סוללה. אופן החיבור תלוי בדרך כלל במתח ובעוצמת הזרם הדרושים בכפיפות לשני הכללים שלהלן:

ישנם 3 סוגי חיבורים של סוללות

• חיבור טורי - קוטב חיובי של סוללה מחוברת לקוטב שלילי.
• חיבור מקבילי-קוטב חיובי של סוללה מחובר לקוטב חיובי וקוטב שלילי מחובר לקוטב שלילי.
• חיבור מעורב - זהו חיבור גם מקבילי וגם טורי.

בחיבור סוללות בטור משתמשים שרוצים לקבל מתח חשמלי גדול יותר אבל הקיבול הכללי הינו הקיבול של הסוללה הקטנה ביותר. בחיבור סוללות במקביל משתמשים בכדי לקבל קיבול גדול אבל המתח חייב להיות זהה בסוללות או המצברים. בחיבור מעורב משתמשים שרוצים לקבל מתח גדול וקיבול גדול (על הסוללה \המצבר להיות זהה בעיקר במתח).

תאים וסוללות חשמליים

התא החשמלי (סוללה) מורכב מחלק מתכתים, הנקרא אלקטרודות הטבול בתמיסה כימית, הנקראת אלקטרוליט.
קיימים בשימוש סוגים שונים של אלקטרודות ואלקטרוליטים: פחם ואבץ בתערובת דו תחמוצת-המנגן ושחור-האצטילן, כמו בסוללה יבשה: דו תחמוצת העופרת ועופרת בתמיסה של חומצה גופרתית במים,כגון מצבר העופרת וחומצה, סגסוגות ניקל הרזל וכספית בתמיסה של בסיס האשלג במים, כמו מצבר אדיסון.
www.afik2.com,www.afik2.co.il

קיימים סוגים שונים של תאים (מצברים, סוללות) אך מקובל לחלקם לשני סוגים עיקריים: סוללות-וולטאיות ומצברים.
ההבדל הוא באפשרות הפיכה של הריאקציה הכימית. התאים הוולטאיים מסוגלים להפוך אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית כשהם במצב חדש אחרי שיוצרו: הם מאבדים כושר זה ומתפרקים כתוצאה מהעבודה. וגם בעמידה ריקם במשך זמן ממושך, לאחר שפורקו אין הם ניתנים לחידוש, הואיל ועקב ריאקציות כימיות בלתי חוזרות אי אפשר להטעינם על ידי הזרמת זרם בכיוון הפוך לכיוון זרם הפריקה.
לעומת זאת, הריאקציות הכימיות של מצברים הינן הפיכות, ולאחר שהמצבר פורק בעבודה אפשר להטעינו מחדש. מסיבה זו יש שמכנים את המצברים "תאים משניים"

סוללות מצברים עופרת חומצה

למצבר יבש יש שני חסרונות רציניים: אין הוא מסוגל לספק עוצמות גבוהות של זרם, זמן קיום קצר (יש להשליכו לאחר שהתבלה בפעולה כימית). חסרונות אלה שהוערכו כראוי כבר בשלבי פיתוחו הראשונים היוו עילה למחקרים נמרצים שהביאו לפיתוחו של מצבר בעל תכונות של ריאקציות כימיות הפיכות, כלומר מצבר אשר לאחר כל תקופת פריקה ניתן לטעינה.
מצבר זה כונה בשם תא שניי או מצבר ולראשונה ניתנה לו צורה מעשית על ידי פלנטה ב- 1859 מצבר זה מורכב מלוחות עופרת שהושרו בתמיסה מהולה של חומצה גופרתית והוא ניתן לטעינה ולפריקה חוזרות ונשנות. במצבר זה שהורכה על ידי פלנטה, הפך הלוח החיובי בתהליך הטעינה לדו תחמוצת העופרת והלוח השלילי לעופרת ספוגית, בעוד אשר בתהליך הפריקה הפך ציפוי הדו תחמוצת של הלוח החיובי לגופרת העופרת. מאחר שהפיכת העופרת הטבעית על ידי טעינה היה תהליך ממושך ויקר, פותחו במשך הזמן שיטות להדבקת תרכובת נאותה מוכנה של עופרת החומר הפעיל על שטחה של רשת עופרת.לשיטה זו הוצא לראשונה פטנט על ידי פור ב-1881 ובימנו משמש תהליך זה כשיטה התקנית לייצור סוללות עופרת חומצה.

החלקים העיקריים של מצברים \ סוללות עופרת חומצה הם: הלוח החיובי המורכב ממסגרת מלבנית דקה בצורת סריג, היצוקה מסגסוגת של עופרת ואנטימון. עיני הסריג ממולאות במשחת על חמצן העופרת,המהווה את החומר הפעיל. משחה זו היא חומר גבישי חום-כהה המורכב מגרגרים קטנים המאפשרים גישה נוחה של האלקטרוליט אל הלוח. הלוח השלילי המורכב ממסגרת סריג דומה לזו של הלוח החיובי,שעיניה ממולאות בעופרת ספוגית, אשר נקבוביותה מאפשרת לאלקטרוליט גישה חופשית אל הסריג. המפרדים שהם לוחות דקים של חומר נקבובי בלתי מוליך העשויים מעץ שעבר טיפול כימי, גומי נקבובי, לוחות מחוררים של גומי או שטיחונים של סיבי זכוכית המשמשים לבידוד הלוחות החיוביים מהשליליים.
מהצד של הלוחות החיוביים חורצו במפרדים חריצים על מנת לשפר את יעילותם על ידי הגדלת כמות החומצה בשטח המגע, להקל על זרימת החומצה בתוך המצבר ולהקטין את שטח המגע עם הלוח החיובי הגורם לפעולת חימצון על מפרדי העץ. האלקטרוליט שהוא תמיסה של חומצה גופרתית במשקל סגולי 1.28 עד 1.19 תפקידו של האלקטרוליט הוא לספק את הגופרה המתקשרת עם החומר הפעיל שעל הלוח על מנת לשחרר אנרגיה חשמלית.
מבנה סוללה