Способ заряда герметичного серебряно-кадмиевого аккумулятора Советский патент 1983 года по МПК H01M10/44 

Изобретение относится к э)|вктро- технике, а точнее касается сиоссва заряда аккумуляторов или Оатарей, основанного на использовании &с о«4ет ричного тока с зарядными а разр)ядными импульса гг величины максимумов которых находятся в определениых соотношениях с величиной постояиной составляющей тока

В настояц время большое эцачвиие имеет длительная сохраи{1ОС ь rep метичных серебрянр-кэд1миешах Аккумуляторов (СКГ) в заряженном свстоянии а также форма разрядной кривой которая иметь одну потенциальную площадку и обеспечш1ать возможно малцй перепад напряжения при padрядах источника тока по графику с изменяющимися TOKOBIJMH нагруэкамм. Эти характеристики в значительной степени зависят от пр|04енй1е1цегося способа заряда рассматривае1МЫ9 источЧиков тока.

Известен способ .заряда аккумуляторов с сераОряньт электродом постоянньм токон со ступенчатым уменьшением его величины, на начальной ступени которого сообщается около 30% емкости, заряд производят при высокой плотности тока (1-2,5 А/дм), значительно превышающей плотности тока, применяющиеся обычно при зарядах ХИФ с серебряным электродом. При переходе на каждую из последующих ступеней плотность тока снижается и на послед ней четвертой ступени составляет 0,04-0,05 А/дм При эксплуатации дан ньм способом аккумулятор с серебрянным электродом может быть заряжен на 70-75% от теоретической емкости положительного злектрода, что на 5-10% выше зарядной емкости, которая может быть сообщена аккумулятору другими известньши способами. Применение на первой ступени столь высокой плотности тока способствует обра зов ангш) мелкодисперсной структуры кадмиевого и серебряного электродо1|| и веДет к развитию их рабочей поверхности, что особенно важно для улучшения работоспособности кадмиевого злектрода при разрядах большими токами и в услоаиях понижениьвс температур. Такой аккумулятор обладает повышенной емкостью и высокой сохранностью в зарЯ женном состоянии что определяется высокой степенью заряженности аккумулятора 1. .

Однако данные аккумуляторы имеют двухступенчатую разрядную кривуюf что не всегда позволяет обеспечить требуемые интервалы разрядного напряжения серебряно-кадмиевых источников тока. Для обеспечения требуемьос пределов напряжения приходится . подразряжать источник тока на 20 40%, что ведет к снижению его xapaK-i

теристик и ухудшению сохранности в заряженнсм состоянии.

Известен способ заряда серебрянокадмиевого герметичного аккумулято ра, который обеспечивает аккумуляторы этого типа максимумом отдаваемой шлкбсти и предусматривает заряд аккумуляторов прямоугольными разнополярными импульсами с частотой следованЙ1| импульсов ,75 Гц, относительиой продолжительностью зарядного импульса t-)/ToO,015 и соотношением гихншитуд разрядного и зарядного импульсо X «о, 3 - 0,019 при постоянной средней плотности зарядного тока. В данном способе указанным импульснЕШ режимом обеспечивается увеличение разрядной емкости аккумуляторов на 4 - 20% по сравнению с емкостью при заряде постоянным током {2 .

Однако у аккумуляторов, заряженных известным импульснЕф4 режимом, верхняя потенциальная ступень окисносеребрянного злектрода при разряде более резко выражена, а начальное напряжение выше, чем у аккумуляторов заряженных ПОСТОЯННЕЛМ током. Кроме (того, наблюдается большой разброс в величинах разрядной емкости 15%, что свидетельствует о плохой воспроизводимости результатов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ заряда асимметричным током серебряно Цинковых аккумуляторов,.согласно . котррсхиу заряд прюи зводитс я . при следующих параметрах асимметричного тока с синусоидальной формой импульсов: частота переменного тока 50 Гц, отношение эффективного значения переменного тока к величине постоянного тока равно 3 - 4. Отношение максимального значения положительного импульса переменного тоКа к величине постоянной составляющей тока при это составляет 4,2-5,6, а ассиметричный синусоидальный ток выбирается с отношением величин максимумов положительного и отрицательного импульсов 14.,6 - 2 и отношением продолжительности отрицательного импульса kltp, лолжительности положительного импульс t- /С#лэавном 1, ,7. При использовании известного способа заряда обеспечивается снижение начального Напряжения на разрядной кривой серебряноцинкового аккумулятора при режимах разряда не длительнее 20-часового. Одновременно обеспечивается увеличение разрядной eftococTR на ДО - 20% по сравнению с емкостью аккумулятора, заряжаемого постоянным током Э

Однако известный способ заряда не обеспечивает устранения верхней площадки на разрядной кривой при режимах длительнее 20-часов.ого (плотносч тях тока менее 0,2 А/дм), которые не применяются при эксплуатации серебряно-цинковых аккумуляторов, но являются необходимыми при использова нии серебряйо-кадмиевыми источниками тока. Кроме того, он разработан с . учетом особенностей процессов только на серебр1яном электроде и не учитывает влияние параметров ассимметричного тока на процессы, протекающие на электроде противоположной поляр: ности. Характерн1лли режимами, котоIрые требуются от серебряно-кадмиевого источника тока, являются периодические кратковременные разряды токами от 0,03 до 5 - 10 А/дм в тече-. ние длительного времени работы. При этом должен обеспечиваться заданный ограниченный перепад напряжения. Цель изобретения - повышение сохранности герметичного серебрянокадмиевого аккумулятора и комплектуе мах из них батарей в-заряженном состоянии путем снижения начального раз рядного напряжения без подразряда. Поставленная цель достигается тем что согласно способу заряда герметич иого серебряно-кадмиевого аккумулятора, заключающемуся в наложении на ступенчато изменяющийся постояинШ ток асимметричного тока частоте 47 - 50 Гц с отношением максимумов положительного и отрицательного импульсов переменного тока равньал 1,5-2,0 и отношением длительностей .этих импульсов1Г /Т 1,6 - 2,0, от{ношение максимального значения пере манного тока в положительном импульсе к величине постоянного тока сосставляет J - 55, Кроме того, импульсы nepeMeHHofo тока имеют форму от прямоугольной до треугольной с отношением 1-2.- срэфФ На чертеже представлены вольтамперные кривые аккумулятора СКГ-6. Пример. Серебряно-кадмиевые аккумуляторы СКГ-6, применяющиеся для комплектаций батарей 11М048, заряжают с наложением на ступенчато изменяющийся постоянный ток асимметричного тока. Параметры постоянного тока -при заряде следующие: 1 ст. 0,7 А (0,23 А/Д|Л - б ч; П ст. 0,4 А (0,13 А/дмТ - 10 ч; Ш ст. 0,2 А (0,07 А/дм) - 14 ч. Частота асимметричного тока 50 rii. Максимальный ток положительного (зарядного) импульса 10 Л . -Отношение максимального тока положительного импульса к максимальному току отрицательного импульса 2,0. Отношение продолжительностей отрицательного им пульса к положительному 1,7. Отношение максимального тока положительного импульса к величине постоянного тока составляет: на 1 ст. - 14,3, на П ст. - 25,0, на Ш ст.- 50,0. При заряде сообщена емкость, равная 11 Ач., В табл. 1 представлен режим заряда 0 сравнении с режимом, предусмотрен Н{Л4 прототипом. .

V0

о

«

1. СПОСОБ ЗАРЯДА ГЕРМЕТИЧНО ГО СЕРЕБРЯНО-КАДМИЕЖОГО АККУМУЛЯТОРА, заключающийся в наложении на ступенчато изменяющийся постоянный ток асимметричного тока частотой 47-50 Гц с отношением максимумов положительного и отрицательного импульсов переменного тока, равным 1,5-2,0 и отношением длительностей этих импульсов г-/г+ 1,6-2,0, отличающийс я тем, что, с целью повышения сохранности источников тока в заряженном состоянии путем снижения разрядного напряжения на верхней потенциальной ступени разрядной кривой без предварительного подразряда при режимах разряда длительнее 20-часового, отношение максимального значения переменного тока в положительном импульсе к величине постоянного тока составляет 7т55. 2. Способ заряда по п. 1, о т л и-«8 .чающийся тем, что импульсы СП переменного тока имеют 4)орму от прямоугольной до треугольной с отношением 3woi. . „ эф(Хсрел)

|Л |Л

in

со

ОО 00

I I

«о

VO VO

1Л

tш I

(Ч

I

1/

tn м

м

ш

1Л

ш

о I о

о I

г- о

{М см

+ +

и VO

I

ш

in

1Л

н н

На чертеже обозначено: 1 - вольтамперная кривая после заряда предлагаемым режимом асимметричного тока; 2 - после заряда известным режимом асимметричного тока; 3 - после заряда постоянным током.

Установлено, что определяющим является максимальное значение импульсного тока, поэтому в предлагаемом способе и даются эти значения. Максимальные значения можно пересчитать на эффективные применив.коэффициент от I до 0,5 в зависимости от формы асимметричного тока.

Аккумулятор, заряженный предлагаемым способом, имеет более низкое начальное напряжение при практически

Характеристики

Постоянным током l

с подраэрядом

Разрядная емкость,

Ач

Начальное напряж.

при токе О,2 А/дм

(1 0-часовой режим5,

3

Начальное напряж.

при .токе 0,08 А/дм

. (10-часовой режим),

Как видно из табл. 2, аккумулятор заряженный предлагаемым способом, обладает болбе высокой емкостью в свежеразряженном виде и повышенной емкостью после хранения по сравнению о серебряно-кадмиевым аккумулятором, заряженным известными способами.

Предлагаемый способ заряда асим метричным током усчитывает особеннорл 65

одинаковом напряжении в последующий период разряда и более пологую кривую, что свидетельствует о том, что. с повышением плотности тока сопротивление источника тока уменьшается.

Благодаря этому при его работе обеспечивается более узкий интервал рабочих напряжений в процессе разряда. Емкость батареи, заряженной по предлагаемому способу, выше емкости батареи, заряженной способом-прототипом..

В табл. 2 приведены данные по сохранности источников тока, заряженных известным и предлагаемым способами.

Таблица 2

Способ заряда

Асимметричный ток

по прототипо предпулагаемому

10,5

10

9,5

1Д2

1,23

1,35

ти процессов как на серебряном, так и на кадмиевом электроде герметичного серебряно-кадмиевого аккумулятора.

Для улучшения работоспособности кадмиевого элехтрода в широком диапазоне разрядных токов и при пониженных температурах, а также: для повышения стабильности его свойств и улучшения сохранности предложено производить его заряд при высоких плотностях тока и использовать для этой цели асимметричный ток с высоким отношением значения максимума импульсного тока к величине постоянной составляющей тока. При этом создаются условия для образования оптимальной мелкокристаллической структуры как на окисносеребряном, так и на кадмиевом электроде, что способствует 6олее эффективной их работе при эксплуатации.

Таким образом, предлагаемый спо-. соб заряда герметичного серебрянокадмиевого аккумулятора позволяет увеличить его сохранность, сузить интервал рабочих напряжений при разряде и дает возможность эксплуатировать- .источники тока этого типа без предварительного подраэряда.