СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СНИЖЕНИЯ ЕМКОСТИ СВИНЦОВОГО АККУМУЛЯТОРА ПО ПРИЧИНЕ УВЕЛИЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДИФФУЗИИ ЭЛЕКТРОЛИТА Российский патент 2004 года по МПК H01M10/42 H01M10/06 

Изобретение относится к области техники измерений, конкретно к способам диагностирования снижения емкости свинцового аккумулятора (СА) по причине увеличения сопротивления диффузии электролита.

Способ не имеет аналога, поскольку он основан на определении сопротивления диффузии электролита, что стало возможным после появления способа определения плотности электролита в порах пластин свинцового аккумулятора [1].

Целью изобретения является диагностирование снижения емкости свинцового аккумулятора по причине увеличения сопротивления диффузии электролита.

Сущность изобретения состоит в том, что для диагностирования снижения емкости СА по причине увеличения сопротивления диффузии электролита новый введенный в действие СА эксплуатируют 10-12 циклов "заряд-разряд", после чего аккумулятору дают полный заряд с перезарядом в течение двух часов, а затем 10-часовой разряд до установленного для этого разряда конечного разрядного напряжения, после окончания разряда и стоянки СА без тока в течение трех часов измеряют температуру электролита. ЭДС СА, вычисляют установившуюся ЭДС СА при 25°С по формуле (1) [1] и плотность электролита в порах пластин при 25°С интерполяцией данных табл.1 [1], затем измеряют ареометром плотность электролита, находящегося над блоком пластин СА, приводят полученное значение плотности электролита, находящегося над блоком пластин СА к 25°С по известной зависимости [2, с.405], приведенной в табл.2, вычисляют разность плотности электролита при 25°С, находящегося над блоком пластин СА и плотности электролита при 25°С, находящегося в порах пластин СА, и эту разность фиксируют, а при дальнейшей эксплуатации СА и снижении его емкости, для установления причины снижения емкости, проводят вышеуказанный цикл: полный заряд с перезарядом в течение двух часов и 10-часовой разряд до установленного для этого разряда конечного разрядного напряжения. После окончания разряда и стоянки СА без тока в течение 3 ч производят указанные выше измерения и вычисления и вычисляют разность плотности электролита при 25°С, находящегося над блоком пластин СА и плотности электролита при 25°С, находящегося в порах пластин СА, и при возрастании этой разности на 0,01 г/см³ и более, по сравнению с зафиксированной после 10-12 циклов эксплуатации, устанавливают, что причиной снижения емкости СА является увеличение диффузии электролита и для его устранения требуется проводить перезаряды и лечебные циклы.

Для диагностирования снижения емкости СА по причине увеличения сопротивления диффузии электролита новый введенный в действие СА эксплуатируют 10-12 циклов "заряд-разряд" для завершения формирования активных веществ пластин аккумулятора. Затем СА дают полный заряд с перезарядом в течение двух часов, чтобы более полно превратить продукты разряда PbSO₄ в активные вещества: РbО₂ на положительных пластинах и губчатый свинец Рb на отрицательных пластинах. После этого СА разряжают 10-часовым режимом разряда до установленного для этого режима разряда конечного разрядного напряжения U_k. При достижении U_k разряд прекращают и оставляют СА стоять без тока в течение 3 ч. По истечении 3 ч стоянки СА без тока измеряют температуру электролита СА, опуская термометр в электролит, находящийся над блоком пластин СА, и ЭДС аккумулятора Е, подключая зажимы вольтметра к клеммам СА. При этом для измерения температуры электролита следует использовать термометр с погрешностью не более ±1°С, а для измерения ЭДС СА - вольтметр. обеспечивающий точность измерения до тысячных долей вольта. Затем по измеренным значениям температуры электролита и ЭДС аккумулятора F вычисляют установившуюся ЭДС СА при 25°С, используя формулу из [1]

где Е - измеренная ЭДС СА, В;

E_o=2,041+0,00136(t°-25) - стандартная ЭДС СА при температуре электролита t°C, В:

t° - температура электролита, находящегося сверху блока пластин СА, °С:

F=96484,93 Кл^-1 моль^-1 - постоянная Фарадея;

R=8,3144 Дж К^-1 моль^-1 - универсальная газовая постоянная;

Р=0,99 - коэффициент, характеризующий изменение активности серной кислоты в электролите для значений плотности электролита, которые имеют место после разряда СА различными режимами разряда (от 1- до 100-часового) до конечного разрядного напряжения U_k.

По полученному значению установившейся ЭДС СА при 25°С интерполяцией данных табл.1, взятой из [1], определяют плотность электролита, находящегося в порах пластин СА, при 25°С, так как именно плотность электролита в порах пластин и температура электролита определяют ЭДС СА.

Затем измеряют плотность электролита, находящегося над блоком пластин СА, ареометром, обеспечивающим точность измерения до тысячных долей г/см, для чего электролит набирают из СА, заливают в мензурку и производят замер плотности указанным ареометром.

Это значение плотности электролита, температура которого равна t°C, приводят к 25°С по известной зависимости [2, с.405], приведенной ниже в табл.2, и вычисляют разность плотности электролита при 25°С, находящегося над блоком пластин СА, и плотности электролита, находящегося в порах пластин СА. Эту разность, которая зависит от величины сопротивления диффузии электролита, фиксируют.

При дальнейшей эксплуатации, когда СА начнет отдавать пониженную емкость, что может происходить или за счет загрязнения электролита и увеличения саморазряда, или за счет увеличения сопротивления диффузии электролита, которое происходит из-за недозарядов и других нарушений правил эксплуатации СА, вследствие чего не весь PbSO₄, находящийся на пластинах СА, при заряде превращается в активные вещества РbO₂ и Рb, и поскольку PbSO₄ имеет существенно больший удельный объем [3, с.6], то он в определенной мере закупоривает поры, увеличивая тем самым сопротивление диффузии электролита и снижая емкость СА, чтобы установить причину снижения емкости СА, проводят вышеуказанный цикл: полный заряд с перезарядом в течение двух часов и 10-часовой разряд до установленного для этого режима разряда конечного разрядного напряжения U_k. После окончания разряда СА оставляют стоять без тока в течение 3 ч, а затем производят указанные выше измерения температуры электролита t° и ЭДС аккумулятора Е, подставляют полученные значения t° и Е в формулу (1) и получают установившуюся ЭДС СА при 25°С Е, по которой интерполяцией данных табл.1 определяют плотность электролита, находящегося в порах пластин СА при 25°С. После этого измеряют, как указанно выше, плотность электролита, находящегося над блоком пластин СА, ареометром. Это значение плотности электролита при t°C приводят к 25°С по зависимости, приведенной в табл.2, и вычисляют разность плотности электролита при 25°С, находящегося над блоком пластин СА, и плотности электролита, находящегося в порах пластин СА, и если окажется, что эта разность возросла на 0,01 г/см по сравнению с зафиксированной, то это указывает, что причиной снижения емкости СА является увеличение сопротивления диффузии электролита, и, следовательно, нужно проводить мероприятия (перезаряды и лечебные циклы) по устранению этой возникшей неисправности.

Литература

1. Маслаков М.Д. Методология определения параметров и диагностирования АБ ПЛ с использованием косвенных методов измерения плотности и уровня электролита. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - СПб: СПбГМТУ, 1994.

2. Перельман В.И. Краткий справочник химика. - М.: ГНТИ химической литературы, 1963.

3. Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов. - Л.: "Энергия", 1978.

Изобретение относится к способам диагностирования свинцовых аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности диагностирования. Согласно изобретению способ основан на определении плотности электролита в порах пластин аккумулятора и плотности электролита, находящегося над блоком пластин аккумулятора, при одинаковой температуре электролита через 10-12 циклов его эксплуатации, вычислении разности этих плотностей, которая фиксируется. А в процессе эксплуатации при установлении снижения емкости аккумулятора проводят указанные процедуры, и если окажется, что такая разность увеличилась на 0,01 г/см³, диагностируют, что причиной снижения емкости является увеличение сопротивления диффузии электролита, и для его устранения надо проводить соответствующие мероприятия. 2 табл.

Способ диагностирования снижения емкости свинцового аккумулятора по причине увеличения сопротивления диффузии электролита, отличающийся тем, что новый введенный в действие свинцовый аккумулятор эксплуатируют 10-12 циклов “заряд - разряд”, после чего аккумулятору дают полный заряд с перезарядом в течение 2 ч и 10-часовой разряд до установленного для этого режима разряда конечного разрядного напряжения, после окончания разряда и стоянки аккумулятора без тока в течение 3 ч измеряют температуру электролита и ЭДС аккумулятора, вычисляют установившуюся ЭДС аккумулятора при 25°С по формуле

где Е - измеренная ЭДС аккумулятора, В;

Е_о=2,041 + 0,00136(t°-25) - стандартная ЭДС свинцового аккумулятора при температуре электролита t°C, В;

t° - температура электролита, находящегося сверху блока пластин аккумулятора, °С;

T=273+t° - абсолютная температура электролита, К;

F=96484,93 Кл·моль^-1 - постоянная Фарадея;

R=8,3144 Дж·К^-1·моль^-1 - универсальная газовая постоянная;

Р=0,99 - коэффициент, характеризующий изменение активности серной кислоты в электролите для значений плотности электролита, которые имеют место после разряда свинцового аккумулятора различными режимами разряда до конечного разрядного напряжения,

по вычисленной установившейся ЭДС аккумулятора при 25°С интерполяцией данных таблицы определяют плотность электролита, находящегося в порах пластин аккумулятора при 25°С, измеряют ареометром плотность электролита, находящегося над блоком пластин аккумулятора, приводят измеренное значение плотности электролита к 25°С по известной зависимости и вычисляют разность плотности электролита при 25°С над блоком пластин аккумулятора и плотности электролита при 25°С, находящегося в порах пластин аккумулятора, и эту разность фиксируют, а при дальнейшей эксплуатации аккумулятора и снижении его емкости для установления причины снижения емкости проводят указанный выше цикл - полный заряд с перезарядом в течение 2 ч и 10-часовой разряд до установленного для этого режима конечного разрядного напряжения, после окончания разряда и стоянки аккумулятора без тока в течение 3 ч производят указанные выше измерения и вычисления, производимые после такого цикла, и вычисляют разность плотности электролита при 25°С, находящегося над блоком пластин аккумулятора, и плотности электролита при 25°С, находящегося в порах пластин аккумулятора, и при увеличении этой разности на 0,01 г/см³ и более по сравнению с зафиксированной диагностируют, что причиной снижения емкости аккумулятора является увеличение сопротивления диффузии электролита, и для его устранения требуется проводить предусмотренные для этого случая мероприятия.