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

(54) СПОСОБ ЗАРЯДА НЕГЕРМЕТИЧНОГО АККУМУЛЯТОРА

1

Изобретение относится к области химических источников тока.

Известен электрический негерметичный аккумулятор с дополнительным электродом, позволяющий в процессе заряда получать информацию о полноте его заряженности в виде электрического сигнала независимо от способа подачи тока и условий заряда 1.

Величина сигнального тока, т. е. тока в цепи положительный электрод - дополнительный электрод, в общем случае зависит от целого ряда факторов: конструкции аккумулятора, зарядного тока, температуры электролита и т. д., что приводит к определенным трудностям при разработке устройства автоматического отключения аккумулятора из заряда.

Таким образом, несмотря на то, что в негерметичном аккумуляторе с дополнительным электродом и.меется принципиальная возможность непрерывно получать информацию о степени его заряженности в процессе заряда, существуют трудности в регистрации этой информации, заключающиеся в значительном изменении величины сигнального тока в зависимости от конструкции аккумулятора и условий его эксплуатации.

Известен также заряд аккумулятора с дополнительным электродом, пог.тощающим кислород и с отключением аккумулятора из зарядной цепи при достижении напряжения между дополнительным и отрицательным электродами определенной величины 2.

Известны способы заряда аккумулятора с использованием дополнительного электро10да и контролем за процессом заряда путем сравнения напряжения дополнительного электрода с эталонным напряжением 3.

Известен снособ заряда аккумулятора в режиме постоянного напряжения, по которо.му контроль процесса окончания заряда

15 осуществляется по величине первой производной зарядного тока (по времени -g-J) 4.

Существуют также системы для быстрого заряда, например, для герметичных малогабаритных никелькадмиевых аккумулято20ров, в которых в качестве сигнальных параметров используется скорость изменения напряжения аккумуляторов или скорость изменения тока в цепи дополнительного электрода, адсорбирующего кислород 5. Однако все известные способы контроля за процессом заряда не позволяют с достаточной точностью определить конец заряда, что в итоге приводит -к перезарядам или недозарядам аккумуляторов. Целью изобретения является улучшение электрических и эксплуатационных характеристик аккумулятора. С этой целью при заряде негерметичного аккумулятора с дополнительным электродом путем подачи тока заряда контроля величины первой производной сигнального тока по времени, протекающего в цепи между положительным и дополнительным электродами, и отключения тока заряда при достижении указанного контрольного параметра ранее установленной величины осуществляют это отключение при значении первой производной сигнального тока,по времени равной нулю,и предществующему отрицательному значению второй производной сигнального тока по времени. На чертеже изображены зависимости токов в цепи положительный электрод - дополнительный электрод (т. е. сигнальных токов) в функции, сообщенной при заряде аккумулятору емкости для двух различных токов заряда. Известно, что в начале заряда аккумулятора, независимо от способа подачи тока и его величины, коэффициент использования тока на положительном электроде практически равен 100% и соответственно доля тока, расходуемая на выделение кислорода, равна нулю. Следовательно, величина сигнального тока в начале заряда должна равняться постоянной величине, обусловленной растворимостью кислорода в электролите. Действительно, в начале заряда как на кривой 1, так и на кривой 2 имеется прямоли1нейный участок параллельный оси абсцисс отсекающий на ординате некоторую небольщую величину. Величина первой производной от тока по времени этом участке равна нулю, однако поскольку вторая производная не проходила через отрицательное значение (на Горизонтальном участке она также равнялась нулю) преждевременного выключения аккумулятора из зарядной цепи не происходит. По мере заряда аккумулятора сигнальный ток изменяется от некоторого минималь ного значения до определенного максимального значения, после чего остается постоянной (второй горизонтальный участок на кривых 1 и 2). Величина максимального значения сигнального тока, отвечающая достижению аккумулятором полной заряженности, для данной конструкции аккумулятора зависит от величины зарядного тока и температуры электролита в конце заряда, однако характер изменения первой и второй производных от сигнального тока по времени остается неизменным: первая производная вначале возрастает от нуля до некоторого максимального значения, затем вновь убывает до нуля, вторая производная в точке максимального значения первой производной меняет свой знак на обратный. Кривая иллюстрирует изменение сигнального тока в функции,сообщенной на заряде емкости щелочному никель-железному аккумулятору током 75 А, номинальная емкость аккумулятора 250 А-ч, температура электролита в конце заряда составляла 40°С. Кривая 2 иллюстрирует изменение сигнального тока того же аккумулятора при заряде током 10 А, причем температура электролита в конце заряда составляла 20°С. Как следует из чертежа, несмотря на то, что абсолютные величина сигнальных токов в конце заряда равняется почти в 3 раза, точкам на кривых 1 и 2, в которых первая производная становится равной О, а вторая уже имела отрицательное значение, т. е. точкам, соответствующим достижению полной заряженности аккумулятора, отвечает на оси абсцисс почти одно и то же значение зарядной емкости. Таким образом, предложенный метод заряда позволяет отключать негерметичный аккумулятор в момент его полной заряженности VJ зарядной цепи безотносительно к конструктивным элементам или эксплуатационным условиям. Формула изобретения Способ заряда негерметичного аккумулятора с дополнительным электродом путем подачи тока заряда, контроля величины первой производной сигнального тока по времени, протекающего в цепи между положительным и дополнительным электродами и отключения тока заряда при достижении указанного контрольного параметра ранее установленной величины, отличающийся тем, что, с целью улучщения электрических и эксплуатационных характеристик, осуществляют указанное отключение при значении первой производной сигнального тока по времени равной нулю и предществующему отрицательному значению второй производной сигнального тока по времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка № 2040172/07, кл. Н 01 М 10/48, 1974. 2.Патент США № 3522507, кл. 320-31, опублик. 1970. 3.Патент Англии № 1347500, кл. Н 2 Н, опублик. 1971. 4.Патент США № 3889172, кл. 320--39, опублик. 1975. 5.IEEE Trans. Jnd and Gen. Applic, 1968, № 4, 5 (прототип).

-О

tj §

I 8

(уш) яош п/чнчионгпо