Способ заряда негерметичного аккумулятора Советский патент 1980 года по МПК H01M10/44 

Изобретение относится.к химическим источникам тока.

Известны различные способы заряда негерметичных аккумуляторов: заряд при постоянных значениях тока или напряжения i, комбинированный заряд, который осуществляется при постоянном токе с последующим переходом на заряд при постоянном значении напряжения 2J и т.д. .

Известен.также заряд аккумулятора с использованием дополнительного электрода для поглоцения выделяющегося кислорода и контроля окончания процесса по напряжению между дополнительным и отрицательным электродами .

Известные способы заряда не позволяют получать информацию об окончании зарядных процессов в аккумуляторе, т.е. об оптимальном момента отключения аккумулятора из зарядной цепи, что приводит к систематическим недозарядам либо перезарядам,

В то же врегля известно вредное действие, перезаряда. Энергия, затраченная на перезаряд аккумулятора.

расходуется на его перегрев и выкипание электролита.

Известен также электрический негерметичный аккумулятор, содержащий кроме основных электродов - положительного и отрицательного, дополнительный электрод, который плотно прижат через сепаратор к положительному электроду, а через анод

10 электрически соединен с отрицательным электродом 4.

При заряде аккумулятора такой конструкции в цепи положительный

., электрод - дополнительный электрод протекает ток, величина которого пропорциональна степени заряженности аккумулятора. В момент полной заряженности аккумулятора эта величина достигает своего мак20симального значения (при данном значении тока заряда), что позволяет своевременно прекращать заряд. Однако степень заряженности аккумулятора зависит не только от коли25чества сообщенного ему электричества, но и плотности зарядного тока, а следовательно, и величина тока в цепи положительный электрод 2Q дополнительный электрод (сигнального тока) должна быть связана с величиной тока заряда некоторым соотношением, в пределах которого возможна индикация конца заряда.. Таким образом, несмотря на то, что в конструкции негерметичного аккумулятора с дополнительным электродом принципиально верно решек вЬпрос индикации конца заряда, существует неопределенность в выборе отношения величины сигнального тока, т.е. тока в цепи поло жительны электрод - дополнительный электрод, к величине тока заряда аккумулятора. С целью улучшения электрических и эксплуатационных характеристик не герметичного аккумулятора с. дополнительным электродом при его заряде путем подачи тока заряда ( ) л контроля величины сигнального тока (сиг ) протекающего в цепи между положительным и дополнительным элек тродами, и отключения тока заряда п достижении сигнальным током ранее установленной величины, выбирают от ношение плотнос.ти сигнального тока -/к плотности тока заряда аккумулятор В пределах , Sap 5° На чертеж изображена кривая из менеуия плотности сигнального тока функции плотности тока заряда. При заряде негерметичного аккуму лятора с дополнительным электродом выделяющийся на положительном электроде кислород частично восстанавливается на дополнительном эл троде и в цепиположительный электрод - дополнительный электрод прот кает ток, величина которого пропорциональна доле зарядного тока, расходуемой на выделение кислорода. Действительно, величи-на тока восстановления кислорода на дополни тельном электроде прямо пропорциона .на концентрации кислорода в электро лите у поверхности положительного электрода, т.е. сиг -К где А - постоянная, зависящая от толщины и проницаемости сепаратора дополнительного электрода, а также природы и концентрации электролита; концентрация растворенно го в электролите кислоро да у поверхности положительного электрода. В свою очередь величина Сц пропорциональна доле зарядного тока, . расходуемой на выделение кислорода, т.е. CK f ( i-iop Объединяя выражения (1) и (2), получаем смг fH3ap В негерметичном аккумуляторе с избытком электролита эта пропорциональность обусловлена эффектом пересыщения электролита кислородом у поверхности положительного электрода. Степень пересыщения кислородом приэлектродного слоя электролита растет с плотностью тока генерации кислорода,т.е. долей тока,расходуемой на вьщеление кислорода, только до некоторого предела. Степень пересыщения практически остается постоянной, и, таким образом, при некотором относительно низком значении отношения индикация конца заряда становится невозможный (нижний предел). С другой стороны, при малых плотностях зарядного тока степень пересыщения приэлектродного слоя электролита может быть настолько снижена, что величина Сц приблизится к равновесной концентрации кислорода в электролите Ср, ответственной за постоянной фоновый ток в цепи положительный электрод - дополнительный электрод, плотность которого равна р - --р Следовательно, при некотором, относительно высоком значении отно cvtrиндикация конца заря- -Т/да становится невозможной (верхний предел), так как величина сигнального тока приближается к величине фонового тока, т.е. 1(.,j.A li4ap)-ACp Существование предельных отношений сигнального тока к зарядному иллюстрирует чертеж, на котором изображена, полученная на полностью . заряженном аккумуляторе экспериментальная зависимость плотности сигнального тока в функции плотности тока заряда, равной плотности тока генерации кислорода на положительном электроде. Как -видно на чертеже, при отношениях плотности тока больших 1 Эар :г (см. на чертеже область А) или 1 меньших -р-тг кривая становится практически параллельна оси абсцисс, а это значит, что плотность сигнального токаперестает зависеть от плотности зарядного тока. Таким образом, на основании экспериментальной зависимости, получен- , ной для аккумулятора- негерметичной

конструкции, очевидно, что связь между током заряда аккумулятора и сигнальным током имеет место лишь при условии

,,i , iap о

Именно с учетом этого отношения необходимо конструировать устройство для заряда аккумулятора, автоматически отключакнцее последний при достижении полной заряженности.

Формула изобретения

Способ заряда негерметичного аккумулятора с дополнительным электродом путем подачи тока заряда )) контроля величины сигнального тока (ICMT); йротекающего в цепи между положительным и дополнительным электродами, и отключения тока .заряда при достижении сигНальным током ранее установленной величины, отличающийся, тем, что, с цет1ью улучшения электрическ.их и эксплуатационных характеристик аккумулятора, отношение плотности сигигшьного тока к плотности тока заряда аккумулятора выбирают в пределах

. : -ъсар 50

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Вайнел Дж, Аккумуляторные баареи., изд.4, ГЭИ, I960, с. 265-273.

2. Патент ПНР 67815, Л.-21 к 45/04, 1973,

3,Патент СМА № 3522507, л. 320-31, 1970

4.Авторское свидетельству СССР по заявке 2б4Ь1727Ь7;кл;н 01 ll 10/48,

1.974 (прототип) .