СПОСОБ ЗАРЯДА И ВОССТАНОВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРА Российский патент 2004 года по МПК H01M10/44 H02J7/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к способам заряда химических источников тока, и может быть использовано для заряда и восстановления никель-кадмиевых (Ni-Cd) и никель-металл-гидридных (Ni-MH) и свинцовых аккумуляторов.

Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков.

Известен способ заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током, содержащая источник постоянного тока ограниченной мощности, которая обеспечивает формирование последовательности однополярных импульсов зарядного тока и пауз, в одну из которых помещается разрядный импульс тока большой амплитуды (а.с. СССР №1534634, H 02 J 7/10). Данная форма тока снижает тепловыделение и оказывает благоприятное воздействие на протекание процесса аккумуляторной батарее, так как под действием совокупности чередующихся импульсов тока с паузами нарастание статической поляризации аккумуляторной батареи затягивается, а в момент действия разрядного импульса большой амплитуды происходит деполяризация, частично снимающая установившуюся (накопившуюся) поляризацию батареи.

Известен способ заряда и восстановления аккумулятора путем возбуждения механических ультразвуковых колебаний электродов, погруженных в раствор электролита (а.с. СССР №922923, Н 01 М 10/42). Колебания электродов интенсифицируют электрохимические процессы в аккумуляторе, что приводит к восстановлению его номинального напряжения. Одновременно достигается дегазация аккумулятора, снижается его разогрев и улучшается перемешивание электролита, а также очистка электродов.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Изобретение решает проблему заряда и одновременного восстановления аккумуляторов, потерявших свою емкость по причине несовершенства условий их эксплуатации. Если в процессе эксплуатации не разряженный до конца аккумулятор ставится на подзарядку, то в скором времени кристаллы гидроксида кадмия (рабочее вещество анода) начинают формировать крупные кристаллические образования. На ранних стадиях ущерб выражается в прогрессирующей потере емкости аккумулятора и росте внутреннего сопротивления в связи с уменьшением площади соприкосновения анода с электролитом. На последующих этапах растущие кристаллы разрушают до определенной степени пластину сепаратора, разделяющую анод и катод, и эти изменения становятся необратимыми. При попытках восстановления таких аккумуляторов они могут показать высокие значения емкости, однако к эксплуатации будут не пригодны, так как в связи с повреждением сепаратора будут иметь очень большой ток саморазряда.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи восстановления обратимых потерь в аккумуляторах.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.

Заявленный способ заряда и восстановления аккумулятора, заключающийся в подаче на заряжаемый аккумулятор зарядного тока и возбуждении в аккумуляторе механических колебаний, характеризуется тем, что заряд производят ассиметричным импульсным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов, а возбуждение в аккумуляторе механических колебаний осуществляют за счет формирования зарядного импульса в виде серии импульсов высокой частоты.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме этого, заявленное решение имеет ряд признаков, характеризующих изобретение в частных случаях его выполнения, конкретных формах его материального воплощения либо особых условиях его использования, а именно частоту импульсов, составляющих зарядный импульс, выбирают в пределах 3-30 кГц в зависимости от геометрических размеров аккумулятора.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, совокупности признаков которых совпадают с совокупностью отличительных признаков заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) в предложенном техническом решении обеспечивается механическая вибрация аккумулятора.

Отдельные отличительные признаки заявленного изобретения (частотная модуляция) известны из уровня техники, однако заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии данных отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен график зарядного тока и форма зарядного и разрядного импульсов.

Способ реализуют следующим образом. Заряд аккумулятора производят ассиметричным импульсным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов, а возбуждение в аккумуляторе механических колебаний осуществляют за счет формирования зарядного импульса в виде серии импульсов высокой частоты. Частоту импульсов, составляющих зарядный импульс, выбирают в пределах 3-30 кГц.

Импульсы тока высокой частоты приводят к механической вибрации аккумулятора с такой же частотой, что интенсифицирует электрохимические процессы, улучшает доступ электролита к активной массе электродов, улучшает условия движения газов для осуществления процесса рекомбинации. Благодаря импульсам разряда происходит измельчение крупнокристаллических структур на поверхностях элементов аккумулятора, чему способствуют и возникающие в аккумуляторе механические колебания. Все это снижает внутреннее сопротивление аккумулятора при заряде, увеличивает эффективность заряда, снижает разогрев аккумулятора.

Заявленный способ позволяет в определенной степени восстановить первоначальные параметры аккумулятора, утраченные в процессе длительной или неправильной эксплуатации. Постоянное использование такого метода заряда аккумулятора позволяет продлить срок службы аккумулятора.

Заявленный способ может быть реализован с использованием известных технологий и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию “промышленная применимость”.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества: возможность заряда и одновременного частичного восстановления первоначальных параметров аккумуляторов, возможность ускорения процесса заряда аккумулятора без его перегрева и снижения эксплуатационных характеристик, увеличение срока службы аккумуляторов.

Изобретение относится к способам заряда химических источников тока и может быть использовано для заряда и восстановления никель-кадмиевых (Ni-Cd) и никель-металл-гидридных (Ni-MH) и свинцовых аккумуляторов. Согласно изобретению заряд аккумулятора производят асимметричным импульсным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов, а возбуждение в аккумуляторе механических колебаний осуществляют за счет формирования зарядного импульса в виде серии импульсов высокой частоты. Частоту импульсов, составляющих зарядный импульс, выбирают в пределах 3-30 кГц. Импульсы тока высокой частоты приводят к механической вибрации аккумулятора с такой же частотой, что интенсифицирует электрохимические процессы, улучшает доступ электролита к активной массе электродов, улучшает условия движения газов для осуществления процесса рекомбинации. Благодаря импульсам разряда происходит измельчение крупнокристаллических структур на поверхностях элементов аккумулятора, чему способствуют и возникающие в аккумуляторе механические колебания. Техническим результатом изобретения является снижение внутреннего сопротивления аккумулятора при заряде, увеличение эффективности заряда, снижение разогрева аккумулятора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ заряда и восстановления аккумулятора, заключающийся в подаче на заряжаемый аккумулятор зарядного тока и возбуждение в аккумуляторе механических колебаний, отличающийся тем, что возбуждение в аккумуляторе механических колебаний осуществляют за счет формирования зарядного импульса в виде серии импульсов высокой частоты.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоту импульсов, составляющих зарядный импульс, выбирают в пределах 3-30 кГц.