Способ восстановления аккумуляторов Российский патент 2024 года по МПК H01M10/44 H01M10/54 

Область техники

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу восстановления утраченной емкости аккумуляторных батарей (АКБ) и продления срока их службы.

Уровень техники

Известен способ восстановления тяговых свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (патент РФ на изобретение №2696085, кл. МПК Н01М 10/54, опубл. 31.07.2019), который включает демонтаж АКБ, вскрытие каждого элемента, устранение повреждений, очистку корпуса и положительных и отрицательных пластин элементов от шлама, сборку элементов с проверкой на герметичность опрессовкой, заправку новым электролитом и проведение контрольно-тренировочных циклов (КТЦ), при этом КТЦ проводят на специализированных зарядных/разрядных устройствах, имитирующих нагрузку по стандарту С5, по меньшей мере, из трех циклов заряда в режиме восстановления емкости и разрядов постоянным током по стандарту С5, при этом подбор восстановленных элементов осуществляют по падению напряжения под постоянной нагрузкой при условии не более 0,05 между элементами и производят сборку АКБ из подобранных элементов.

Недостатком данного способа является то, что вскрытие АКБ очень сложное, так как АКБ в принципе неразборные (каждая перегородка впаяна в верхнюю крышку) и может повлечь разрушение батареи при ее вскрытии. С пластин практически механическим способом нельзя очистить от сульфида свинца.

Известен способ восстановления засульфатированных свинцовых аккумуляторов (патент РФ на изобретение №2464674, кл. МПК Н01М 10/44, опубл. 20.10.2012), который заключается в проведении обычного заряда начальным током и последующим чередованием больших и малых токов, при этом заряд большим током, равным начальному току заряда, осуществляют в течение 5-10 минут, а малым током, равным 0,05-0,1 С10, до достижения постоянства плотности электролита в течение 1 часа. Количество чередований больших и малых токов в зависимости от степени сульфатации аккумуляторов выбирают равным 5-10.

Недостатком данного способа является частичная очистка пластин, что не позволяет восстановить АКБ на длительный срок.

Наиболее близким по технической сущности является способ работы устройства для восстановления и заряда кислотной аккумуляторной батареи (РФ на изобретение №2683235, кл. МПК H02J 7/00, H01M 10/44, опубл. 27.03.2019). Устройство работает следующим образом: до начала восстановления аккумуляторной батареи в программное обеспечение (ПО) микропроцессора записывают параметры тока и временной интервал технологического процесса восстановления АКБ, которые сравнивают в процессе восстановления АКБ с текущими значениями параметров процесса восстановления АКБ. В случае отклонения от заданного значения параметров технологического процесса их корректируют до достижения заданных значений, например, напряжение отклика достигает 10-15 вольт на гальваническую пару, а длительность импульса составляет 100÷150 наносекунд, записанных в ПО микропроцессора. Микропроцессор посредством ПО управляет средством заряда в виде генератор тока заряда, который задает генератору зарядного тока значение тока для подачи его на АКБ, и средством разряда в виде ГСИ, который задает генератору сканирования воздействующих импульсов временной диапазон - интервалы сканирования для подачи его на АКБ. Микропроцессор, получив с измерителей параметры кислотной АКБ, выдает задание на ГСИ и ГТ, удерживая процесс в зоне резонанса, путем изменения длительности воздействующих импульсов в заданном интервале, при этом в ионообменном процессе свинцово-кислотной гальванической пары создается электрический резонанс, при котором на гальванической паре аккумулятора получаются резонансные импульсы напряжения отклика и происходит восстановление мелкозернистой структуры активной массы аккумулятора. Цикл восстановления АКБ повторяют до достижения заданной емкости батареи.

Недостатком данного способа является сложность технологии восстановления из-за необходимости использования компьютера (телефона) с установленным программным обеспечением.

Недостатками известных способов восстановления аккумуляторов является недостаточная эффективность восстановления и относительно небольшой срок службы восстановленного аккумулятора.

Раскрытие изобретения

Технический результат заключается в повышении эффективности восстановления, увеличение срока службы аккумуляторов после восстановления.

Указанный технический результат достигается тем, что способ восстановления аккумуляторов включает следующие этапы: незамкнутый аккумулятор вскрывают, сливают электролит, промывают дистиллированной водой, затем заливают 20% раствором NaHCO₃, подключают к источнику импульсного тока напряжением 12,1-12,6В и силой тока 1-5 А, циклы заряда-разряда проводят в течение 2-6 дней, далее аккумулятор промывают дистиллированной водой, заливают электролит плотностью 1,27 и ставят на заряд, замеряют напряжение, и если напряжение находится в пределах нормы, то процесс восстановления завершают, если напряжение - ниже нормы, то проводят процесс переполюсовки, разряжают аккумулятор до 5 В, и далее на импульсном разрядо-зарядном генераторе производят переполюсовку в течение 5-7 дней.

Главным отличием от известных способов является изменение полярности (переполюсовка) и проведение процессов в обратном порядке. Это обусловлено, в том числе тем, что в отработанном аккумуляторе «плюсовая» пластина изнашивается, а «минусовая» наоборот увеличивается из-за налипания шлама. Аккумулятор с такими изношенными «плюсовыми» пластинами после восстановления известными способами проработает еще некоторое короткое время (1-2 месяца), а заявленный способ восстановления при указанных этапах и режимах эффективно восстанавливает АКБ и срок службы батареи значительно увеличивается (1-3 года и более).

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлено фото аккумуляторов, восстановленных с помощью заявленного способа.

Осуществление изобретения

Способ восстановления аккумуляторов осуществляют следующим образом.

Берут незамкнутый (с напряжением 12 В и больше, желательно 12,6 В) аккумулятор, сливают всю кислоту и промывают дистиллированной водой, что позволяет частично очистить пластины от сульфида и образовавшегося шлама в батареях. Основная очистка от сульфида происходит при зарядке переполюсованной АКБ.

Готовят смесь 20% раствор NaHCO₃, заливают в АКБ и ставят на заряд-разряд (импульсный), чтобы убрать сульфат свинца. Вся эта процедура проводится на пульсирующих токах 12,1-12,6 В, 1-5 А в течение 2-6 дней, для каждого аккумулятора - индивидуальный подход. Выбор длительности обусловлен следующим: если напряжение 12,6 В - хватает 2 дня, если 12 - 6 дней.

После того как аккумулятор набирает положенное ему время растворения сульфата свинца, его промывают дистиллированной водой, заливают электролит плотностью 1,27 (например, электролит для кислотных аккумуляторов, состоящий из кислоты аккумуляторной и воды, ТУ 2121-001-10260771-98, производитель ООО ПФ «Минерал», г. Ставрополь) и ставят на заряд как обычно. Если аккумулятор набрал 100% емкости, то есть напряжение находится в пределах нормы, то процесс восстановления завершают - АКБ можно пускать в эксплуатацию. Например, АКБ с заявленными техническими параметрами: емкость 60Ач, напряжение 12В, пусковой ток 500А, после восстановления на приборе-тестере марки KONNWEI показывает от 80-100% и напряжение 12,4-12,9В.

Если он не набирает полной емкости - начинают процесс переполюсовки: разряжают аккумулятор до 5 Вольт, меньше нельзя, в противном случае пластины посыпятся.

На специальном электронном оборудовании, называемом импульсный разрядо-зарядный генератор производят переполюсовку медленно, чтобы не повредить пластины. Это занимает еще 5-7 дней на малых токах 12,1-12,6 В и 1-5 А. Изготовленное автором электронное оборудование позволяет этот барьер проходить в щадящем режиме, специально прописанном в программе электронного оборудования, иначе АКБ сильно нагревается, пластины коробит и они начинают разрушаться, электролит становится черным и может произойти короткое замыкание.

Этот процесс сложный, оборудование специальное, каждый аккумулятор индивидуально наблюдается, много нюансов. Это опасно, АКБ может взорваться, специалиста надо учить. Это делает специальное программное оборудование, сделанное по спецзаказу.

Примеры реализации.

Заявленный способ используется автором более 7 лет, за этот период было проведено несколько сотен процессов восстановления различных АКБ: солнечных, гелевых, тяговых (см. фото на фиг.1), восстановление проводилось заявленным способом. В результате было установлено, что около 70% АКБ удалось восстановить, причем минимальный срок работы восстановленных АКБ составил 1,5 года, а максимальный - более 3,5 лет. Информация о некоторых из них представлена в таблице.

№ п/п Марка аккумулятора Длительность работы после восстановления 1 RENAULT - NISSAN
12V L2 EFB 60Ah 640A (EN) 3 2 HAGEN Batterie
74Ah 680A 12V (EN) 2,5 3 TYUMEN Battery
12V 90Ah 680A 1,5 4 RUBICON
12V 100Ah 800A (EN) 1,5 5 VARTA
12V 800Ah 800 (EN) 3,5

Таким образом, заявленный способ восстановления является эффективным и обеспечивает увеличение срока службы восстановленных аккумуляторов.

Заявленный способ восстановления аккумуляторов также вносит свой вклад в спасение экологии, используя современные средства электроники, которые уже опробованы и показали очень высокие результаты. Данный способ имеет высокую производительность и позволяет восстанавливать десятки тысяч АКБ в месяц. Помимо сбережения экологии данная технология является простой и дешевой, и дает возможность малоимущим слоям населения приобретать качественные, надежные и дешевые АКБ (в 4-10 раз дешевле реализуемых в магазинах).

Восстановленные АКБ выдерживали испытания на практике. Самые хорошие результаты показали АКБ, изготовленные в 2017-2022 годах, немного хуже результаты у АКБ, изготовленных в 2022-2023 годах.

Сопоставительный анализ заявленного способа восстановления аккумуляторов показал, что совокупность существенных признаков неизвестна из уровня техники и, значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».

В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного способа восстановления и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленного способа для восстановления утраченной емкости аккумуляторных батарей и продления срока их службы, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу восстановления аккумуляторных батарей, и может быть использовано при восстановлении утраченной емкости аккумуляторных батарей (АКБ) и продлении срока их службы. Повышение эффективности восстановления аккумуляторных батарей, а также увеличение срока их службы после восстановления является техническим результатом, который достигается тем, что способ восстановления аккумуляторов включает следующие этапы: незамкнутый аккумулятор вскрывают, сливают электролит, промывают дистиллированной водой, затем заливают 20% раствором NaHCO₃, подключают к источнику импульсного тока напряжением 12,1-12,6 В и силой тока 1-5 А, циклы заряда-разряда проводят в течение 2-6 дней, далее аккумулятор промывают дистиллированной водой, заливают электролит плотностью 1,27 и ставят на заряд, замеряют напряжение, и если напряжение находится в пределах нормы, то процесс восстановления завершают, если напряжение - ниже нормы, то проводят процесс переполюсовки, разряжают аккумулятор до 5 В и далее на импульсном разрядно-зарядном генераторе производят переполюсовку в течение 5-7 дней. 1 ил., 1 табл.

Способ восстановления аккумуляторов, включающий следующие этапы: незамкнутый аккумулятор вскрывают, сливают электролит, промывают дистиллированной водой, затем заливают 20% раствором NaHCO₃, подключают к источнику импульсного тока напряжением 12,1-12,6 В и силой тока 1-5 А, циклы заряда-разряда проводят в течение 2-6 дней, далее аккумулятор промывают дистиллированной водой, заливают электролит плотностью 1,27 и ставят на заряд, замеряют напряжение, и если напряжение находится в пределах нормы, то процесс восстановления завершают, если напряжение – ниже нормы, то проводят процесс переполюсовки, разряжают аккумулятор до 5 В и далее на импульсном разрядно-зарядном генераторе производят переполюсовку в течение 5-7 дней.