СПОСОБ ЗАРЯДА ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫХ СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ Российский патент 2003 года по МПК H01M10/44 H01M10/06 

Изобретение относится к области химических источников тока и может быть использовано при эксплуатации свинцовых аккумуляторов.

Известен способ заряда свинцового аккумулятора током переменной величины, основанный на последовательном ступенчатом снижении тока с переходом со ступени на ступень при достижении аккумулятором соответствующих переходных напряжений (В.В. Романов, Ю.М. Хашев. Химические источники тока, М.: Советское радио. 1968).

Такой способ широко применяется при заряде обычных негерметизированных аккумуляторов, но мало пригоден для заряда герметизированных, так как не обеспечивает минимизацию выделения газов при заряде (кислород и водород). Газовыделение из аккумулятора равносильно потери им воды, которая в случае герметизированного аккумулятора не может быть компенсирована путем доливки. Все это в конечном итоге приведет к снижению емкостных характеристик аккумулятора и его срока службы.

В качестве прототипа выбран режим заряда при постоянном напряжении на аккумулятор в батарее (Способ заряда герметичной свинцовой батареи с рекомбинацией газа. Заявка 2664936, Франция, МКИ 5 Н 01 М 10/44, 10/06; заявл. 22.03.89; опубл. 28.09.90). При таком способе зарядный ток изменяется таким образом, чтобы поддерживать напряжение на аккумуляторе на заданном уровне, обычно находящемся в пределах 2.33 В. Выбранное значение напряжения обеспечивает незначительное газовыделение и минимальный саморазряд отрицательного электрода. Но при заряде важно, чтобы поляризация отрицательного электрода была минимально смещенной в отрицательную сторону по отношению к потенциалу разомкнутой цепи. Это обеспечивает минимальные скорости выделения водорода из-за малой поляризации и саморазряда отрицательного электрода из-за отрицательного значения поляризации. Выделение водорода в аккумуляторе крайне нежелательно, так как он имеет крайне низкую скорость окисления (обратного превращения в воду), в отличие от кислорода, который легко восстанавливается на отрицательном электроде, образуя воду. Однако при изменении зарядного тока по контролю напряжения условия малой поляризации отрицательного электрода могут не выполняться на отдельных аккумуляторах батареи, так как величина напряжения является суммой напряжения разомкнутой цепи, омических потерь и поляризаций положительного и отрицательного электродов. Поэтому оптимальное значение напряжения на аккумуляторе еще не гарантирует оптимальной поляризации отрицательного электрода, а следовательно, не гарантирует сохранения электролита в аккумуляторе и ограниченного саморазряда.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи увеличения срока службы герметизированного аккумулятора за счет снижения необратимых потерь воды и саморазряда отрицательного электрода.

Поставленная задача достигается тем, что величину тока заряда изменяют таким образом, чтобы поддерживать потенциал отрицательного электрода по отношению к его стационарному потенциалу в диапазоне 10-100 мВ.

Сущность изобретения поясняется примером его реализации и данными, приведенными ниже.

Пример. Было изготовлено 12 герметизированных аккумуляторов емкостью 15 А•ч, которые испытывались в режиме длительного подзаряда с регулированием тока таким образом, чтобы потенциал отрицательного электрода аккумуляторов 1-3 находился в диапазоне 5-9 мВ, аккумуляторов 4-6 - в диапазоне 10-15 мВ, аккумуляторов 7-9 - в диапазоне 95-100 мВ и аккумуляторов 10-12 - в диапазоне 105-110 мВ относительно величены стационарного потенциала отрицательного электрода при 25^oС в серной кислоте плотностью 1.24 г/см³. Аккумуляторы термостатировались при температуре 25^oС. Каждый аккумулятор был снабжен кадмиевым элетродом сравнения и управляющей системой, изменяющей ток подзаряда таким образом, чтобы поддерживать потенциалы отрицательных электродов в заданном диапазоне. Продолжительность одного периода подзаряда составляла 300 ч, после чего проводили контрольный разряд током 3 А до конечного напряжения 1.7 В. После контрольного разряда аккумуляторы заряжали до 80% номинальной емкости и повторяли цикл подзаряда. Аккумулятор считался вышедшим из строя, если емкость при контрольном разряде была ниже 80% номинальной. В качестве контрольного параметра использовали суммарное время подзаряда.

Были получены следующие результаты. Суммарное время аккумуляторов 1-3 составило 3-4 цикла подзаряда, т.е. 900-1200 ч. Аккумуляторы вышли из строя из-за понижения емкости отрицательных электродов, связанной с их повышенным саморазрядом. Аккумуляторы 10-12 отстояли 2-3 цикла подзаряда, т.е. 600-900 ч. Аккумуляторы вышли из строя из-за значительных потерь электролита, что подтверждалось как снижением емкости, так и потерей веса аккумуляторов. Аккумуляторы 4-6 и 7-9 прошли испытания в течение 7 циклов подзаряда (2100 ч) и показали незначительное снижение емкости на контрольных разрядах. Испытания остановлены.

Таким образом, ограничение изменения потенциала отрицательного электрода в указанном диапазоне позволяет значительно повысить срок службы герметизированного аккумулятора.

Изобретение относится к области химических источников тока и может быть использовано при эксплуатации свинцовых аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является увеличение срока службы герметизированного аккумулятора за счет снижения необратимых потерь воды и саморазряда отрицательного электрода. Согласно изобретению величину тока подзаряда изменяют таким образом, чтобы поддержать потенциал отрицательного электрода по отношению к его стационарному потенциалу в диапазоне 10-100 мВ.

Способ подзаряда герметизированных свинцовых аккумуляторов, основанный на подзаряде током переменной величины, отличающийся тем, что величину тока подзаряда изменяют таким образом, чтобы поддерживать потенциал отрицательного электрода по отношению к его стационарному потенциалу в диапазоне 10-100 мВ.