Способ определения емкости химического источника тока Советский патент 1984 года по МПК H01M10/48 

00 СП

00 с Изобретение относится к электроте нике, а именно к производству химиче ских источников тока, и может быть применено для контроля энергоресурса химических источников тока перед прш енением их в различных автономньюс электрических системах. Известен способ определения емкости дисковых аккумуляторов, основанный на том, что после разряда аккуму ляторы соединяют последовательно и подключают к резистору определенного номинала и далее в любой момент 5-ча сового интерв.ала осуществляют контроль аккумуляторов вольтметром с под ключенной нагрузкой tl3. Однако данный способ абсолютно не применим для определения емкости пер вичных химических источников тока, так как предусматривает их разряд. Кроме того, для определения емкости по данному методу требуется длительное время. Из.вестен также способ определения емкости аккумулятора по величине его ЭДС с коррекцией величины этой ЭДС от плотности электролита, включающий стабилизацию ЭДС заданными зарядными или разрядными импульсами тока U2. Однако данный способ определения емкости аккумулятора неприменим для контроля гер етичных и малогабаритных химических источников тока. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ 33 определения емкости химического источ ника тока, в котором емкость химического источника токаопределяют путем измерения напряжения U на источ нике в момент подключения контрольной нагрузки и определения емкости О по формуле /и-иЛ Q-Kpl-fruf-l . где Q - емкость химического источни ка тока; kp и ot- коэффициенты корреляционной зависимости; конечное напряжение разряда Е - ЭДС химического источника Однако данный способ мало пригоден для определения емкости химических источников тока с плоской разрядной характеристикой, например, для химических источников тока на основе систем Ag O-Zn; AgO-Zn; HgO-Cd; HgO-Zn; и Т.Д. Кроме того, для определения емкости ПО данному способу в отдельных случаях необходимо снятие с химического источника тока заметной емкости и процесс определения емкости длителен. Целью изобретения является ускоре ние процесса определения при уменьше НИИ снимаемой с химического источниса тока емкости. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения емкости химического источника тока, заключающемуся в поляризации источника заданным режимом, измерении напряжения на нем в начале и конце поляризации и последующем определении емкости, поляризацию проводят стабилизированным током, при количестве электричества, пропускаемом при этом, равном 0,001-0,01 от номинальной емкости источника, заканчивают поляризацию при достижении напряжения на источнике 1,05-5 от напряжения в начале поляризации с последующим измерением скорости изменения, напряжения на источнике после прекращения поляризации и определении емкости источника по экспериментально определенной зависимости этой емкости от скорости изменения напряжения на источнике. Полное внутреннее сопротивление химического источника тока состоит из двух составляющих. Первая омическая составляющая, величина которой определяется проводимостью активных масс положительного и отрицательного электродов, электролита, находящегося в порах этих электродов, и сепарационного материала, и вторая - электрохимическая составлякядая полного внутреннего сопро1тивления, величина которой определяется параметрами электрохимической реакции, проходящей на электродах при данном поляризующем токе, структурными параметрами электродов и некоторыми другими факторами. Величина полного внутреннего сопротивления изменяется при поляризации химического источника тока вследствие протекания при этом химических реакций на его электродах. Причем изменение полного внутреннего сопротивления химического источника тока зависит от количества электричества, пропускаемого -через химический источник тока и величины поляризующего тока. Это выражается в изменении напряжения на зажимах химического источника тока при поляризации его стабилизированным током. Необходимо отметить, что после выключения поляризующего тока напряжение на химическом источнике тока не устанавливается мгновенно до значения его ЭДС, а продолжает изменяться от определенной величины в течение промежутка времени, который определяется количеством электричества, прошедшего через химический источник тока, величиной поляризующего тока, количеством и состоянием активных масс электродов и электролита. имеющихся на данный момент в химическом источнике тока. Предлагаемый способ определения емкости химического источника тока основывается на установлении зависимости между емкостью химического источника тока конкретного типа, количеством электричества пропускаемого через химический источник тока, и скоростью изменения напряжения на химическом источнике тока, измеренной сразу после выключения поляризации при выбранном оптимальном значении стабилизированного поляризующего тока, вызывающего определенное изменение полного внутреннего сопротивле ния химического источника тока, и последующего сравнения параметра испытуемого химического источника то ка с полученной зависимостью. Причем эта зависимость предварительно устанавливается по химическим источникам тока с известной емкостью. Величина поляризующего тока выбир ется из условия снятия с химического источника тока конкретного типа мини мешьной емкости при максимальной зависимости прошедшего через химичесский источник тока количества электр чества и измеренной сразу после прек ращения поляризации скорости изменения напряжения на химическом источни ке тока от имеющейся в нем емкости. При этом следует учитывать, что при значительных токах поляризации в химическом источнике тока возможно интенсивное газовыделение . При поляризации химического источника тока в сторону разряда большими плотностями тока (превышающими ток короткого замыкания ) имеет место выделение водорода на его положительном электроде и кислорода на отрицательном. Величина изменения напряжения на химическом Источнике тока при поляризации его большими плотностями тока .определяется допустимым изменением давления в герметичных химических источниках тока и максимально возможньои повьшением температуры внутри него.. При пропускании ;через иcпытye ftJй химический источник тока количества электричества меньшего 0,001 его номинальной емкости невозможно установить зависимость между емкостью химического источника тока и замеряемыми параметрами даже при больших плотностях тока, а пропускание через химический источник тока количества электричества.большего 0,01 его номинальной емкости нежелательно ввиду снятия при этом с химического источника тока заметной емкости (см. табл. 1). При соотношенииОцон/Ц чч невозможно установить зависимость между измеряемыми величинами и емкостью химического источника тока, где - напряжение на химическом источнике тока в конце поляризации; Уцоц - напряжение на химическом источнике тока в начале поляризации. При соотношении 5 возникают деформации герметичных химических источников тока давлением газов, выделившихся при пропускании импульса тока и перегрев химического источника тока 1см. табл. 1). Т а б л и ц а 1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕМКОСТИ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА, заключающийся в поляризации химического источника тока заданным режимом, измерении напряжения на нем в начале и конце поляризации и последующем определении емкости по измеренным параметрам, отличающийся тем,- что, с целью ускорения процесса определения при уменьшении снимаемой с химического источника тока емкости, поляризацию химического источника тока проводят стабилизированным током, при через химический источник тока пропускают 0,001-0,01 от его нс 1ииальной емкости количество электричества, поляризацию заканчивают по достижении напряжения на химическом источнике тока 1,05-5 от напряжения измеренного в начале поляриг зации, после чего измеряют скорость изменения напряжения на химическом источнике тока и определяют емкость химического источника тока по экспери(Л ментально определенной для данного типа зависимости этой емкости от скорости изменения напряжения на идточнике.

1

Сцол,

1,05

5

7 1

С

HOW

1 ,05

5

7

Невозможно установить зависимость между измеряемыми парс1метрами и емкостью ХИТ

Невозможно установить зависимость лeждy измеряемыми параметрами и емкостью ХИТ

Возможно определение ХМТ с емкостью меньшей О, 2 C .

Возможно.определение ХИТ с емкостью меньшей 0,5 С„„„ .. Возникают деформации и перегрев ХИТа, Пример . Определяют емкость элемента типа ЭСЦГД - 0,2. Номинальная емкость (С,,дц,) элемента 0,2 А«ч, высота 5,4 мм, диаметр 11,6 мм, электрическая система . 40 Зависимость измеряемых параметров элементов ЭСЦГД - 0,2 одной партии представлена в табл. 2. Таблица 2

Продолжение табл. 1 55 60 5 Экспериментально найденный оптимальный стабилизированнйй ток поляризации для данного элемента - 5 А. А отношение напряжения в конце поляризации к напряжению на нем в начале поляризации составляет 3, При этом количество электричества, пропускаемое через элемент, в процессе определения составляет О,01 С при наличии в нем номинальной емкости. Напряжение на элементе контролируют электронным осциллографом. По достижении напряжения на элементе, превышающего утроенное значение напряжения на нем в начале поляризации, специальное устройство выключает поляризующий ток и дальнейшее изменение напряжения на элементе фиксируется электронным осциллографом. В начале поляризации элемента напря-жение на нем составляло 15 В,, а к моменту отключения - 45 В. При этом время поляризации 1,17 с, за это время через элемент прошло 5,86 Кл электричества или 0,0182 от , . А измеренная скорость изменения напряжения на элементе после прекращения поляризации 79 В/с. Сравнивая полученный результат с зешисимостью, при веденной в табл. 2, получаем, что емкость данного элемента 0,19 А-ч.

7 11085368

Таким образом, предлагаемыйческого источника тока в процесспособ определения емкости хими--е определения,

ческого источника тока по срав-Кроме того, предлагаемый способ

нению с прототипом характеризу-применим к химическим источникам тоется быстротой определения, ма- ка различных электродных систем и

лой емкостью, снимаемой с хими-конструкций.