Способ заряда герметичного серебряно-кадмиевого аккумулятора

 

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)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1(51) Н 01 М 10/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

КВ

1,g

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AG ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И ASÒÎÐÑHÎÌÓ Сн)ИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3453870/24-07 (22) 16.06.82 (46) 15,10.83. Бюл. 9 38 (72) Э.П.Архангельская, P.Ï.Иванова, Г.A Левина, В.A.Никольский, A.Â.Чечин, М И.Н.а1увалова (71) Всесоюзный научно«исследовательский проектно-конструкторский технологический аккумуляторный институт (53) 621. 355. 16 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 860180, кл. Н 01 M 10/44, 1979.

2. Сборник работ по химическим Mc"" точникам тока. Л., Энергия, ВНИАИ, 2980, В 14, с. 59-61 °

3. Романов В.В. и др. Химические источники тока. М., Советское радио

1968, с. 304, (54)(57) 1. СПОСОБ ЗАРЯДА ГЕРМЕТИЧНО ГО СЕРЕБРЯНО-КАДИИЕВОГО А1(КУИУЛЯ 1ОРА< эаключакщийся в наложении на ступен чато изменяющийся постоянный ток асимметричного тока частотой 4.7-50 Гц с отношением максимумов положительного и отрицательного импульсов переменного тока, равным 1,5-2,0 и отношением длительностей этих импульсов

r-/r+=1,6-2,0, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения сохранности источников тока в заряженном состоянии путем снижения разрядного напряжения на верхней потенциальной ступени разрядной кривой беэ предварительного подразряда при режимах разряда длительнее 20-часового, отношение максимального значения переменного тока в положительном импульсе к величине постоянного тока составляет 7 55.

2. Способ заряда по и. l о т л и-PQ ч а ю шийся тем, что импульсы переменного тока имеют форму от прямоугольной до треугольной с отношением

Ът а»

=.1- 2. эх(щед) 1048535

Изобретение относится.к электро" технике, а точнее касается способа заряда аккумуляторов или батарей, основанного на использовании всимметричного тока с зарядньзци и разрядными импульсам., величины максимумов которых находятся в ощщцелеииых со" . отношениях с величииюй постоянной составляющей тока.

В настоящее время большое зааче™ ние имеет длительная сохранность гер. ® метичных серебряно-кащаевым амкуму лятороэ (СКГ} э заряженном сестояним а также форма разр щиой кривой которая должна иметь одну потенциальную площадку и обеспечивать возмож- 15 но малый перепад напряжения прм Раз.рядах источника тока по графику с изменяющимися токовыми нагрузками.

Эти характеристики в значительней степени зависят от применяющегося «О способа заряда рассматриваемый источников тока.

Известен способ. заряда аккумулято" . ров с серебряным электродом постоянным током со ступенчатым умемъшеимем «д его величины, на начальной студени которого сообщается около ЗОЪ еэвсостм, заряд производят при высокой плотности тока (1-2,5 А/дмЗ), значительно превышающей плотности тока, применяющиеся обычно при зарядах ХИТ с серебряным электродом. Прм переходе на каждую нз последующих ступеней . плотность тока снижается и на послед" ней четвертой ступени состаэляет

0,04-0,05 А/ди. При эксплуатации данник способом аккумулятор с серебрянным электродом может быть заряжен на

70-75% от теоретической емкости положительного электрода, что на 5-101 выше зарядной емкости, .которая может 40 быть сообщена аккумулятору другнмм известными способами. Применение на первой ступени столь высокой плотности тока способствует образованию мел- кодисперсной структуры кадмиевого 45 н Серебряного электродов м вЕДет к развитию их рабочей поверхности, что особенно важно для улучшения работоспособности кадмиевого электрода прн разрядах большими токами и в ус- цо лоэиях пониженных температур. Такой аккумулятор обладает повьвюнной емкостью и высокой сохраНностью в заря,женном состоянии что определяется высокой степенью заряженности аккумулятора (11Однако данные аккумуляторы имеют двухступенчатую разрядную кривую, что не всегда позволяет обеспечить требуемые интервалы разрядного на- 46 пряження серебряно«кадмиевых источников тока. Для обеспечения требуемых пределов напряжения приходится подразряжать источник тока на 20401, что ведет к снижению его харак-i 65 тернстик и ухудшению сохранности в заряженном состоянии.

Известен способ заряда серебрянокадмиевого герметичного аккумулятора, который обеспечивает аккумулято" ры э ого типа максимумом отдаваемой " емкости и предусматривает заряд аккумулятороэ прямоугольными разнопо лярньвюи импульсами с частотой следований импульсов т65т3,75 Гц, относительной нродолжмтелъностью зарядного импульса t /ТО,О)5 и соотношением амцамтуд разрядного н зарядного иыпуЛъсов О,З - 0,019 при пос тоянной средней плотности зарядного, тока. В данном способе указанным импульсным режимом обеспечивается увеличение разрядной емкости аккумуляторов на 4 - 201 по сравнению с емкостью при заряде постоянным током (2j .

Однако у аккумуляторов, заряженных известным импульснцм режимом, верхняя потенциальная ступень окнсносеребрянного электрода при разряде более резко выражена, а начальное напряжение выше, чем у аккумуляторов, заряженных постояннаю током. Кроме

1 того, .наблюдается большой разброс э величинах разрвдной емкости 15%, что свидетельствует о плохой воспроизводимости результатов.

Наиболее близким к предлагаемому по. технической сущности является .способ зарха асиьв етрнчным током серебряноцинковых аккумуляторов, .соглас-. но .которому заряд производится .при следукших параметрах .асимметричного тока с синусоидалъной формой импульcoss частота переменного тока 59 Гц, отношение эффективного значения пе ременного тока K величина постоянного тока равно 3 - 4. Отношение максимального значения положительного импульса переменного тока к величине постоянной составляющей тока при этом составляет 4,2-5,6, а ассиметричный сннусоидальный ток выбирается с отношением величин максимумов поло)кительного н отрицательного импульсов

l /1 1,б .- 2 и отношением продолжительности отрицательногоимпульса кпро,должительноати положительного импульса / „ равном 1,5»1,7.Прн использовании известного способа заряда обеспечивается снижение начального напряжения на разрядной кривой серебряноцинкового аккумулятора при режимах разряда не длительнее 20-часового.

Одновременно обеспечивается увеличение разрядной емкости на 1,0 - 20% по сравнению с емкостью аккумулятора, заряжаемого постояннюе током (3), Однако известный способ заряда ие обеспечивает устранения верхней площадки на разрядной кривой при режимах длительнее 20-часового (плотнос

1048535 ° тях тока менее 0,2 A/äì), которые не применяются при эксплуатации серебряно-цинковых аккумуляторов, но являются необходимыми при использовании серебряно-кадмиевыми источниками тока.. Кроме того, он разработан с

5 учетоМ особенностей процессов только на серебряном электроде и не учитывает влияние параметров ассимметричного тока на процессы, протекающие на электроде противоположной полярности. Характерными режимами, кото рые требуются от серебряно-кадмиевого источника тока, являются периодические кратковременные разряды тока» ми от 0,03 до 5 - 10 A/äì в тече- t5 ние длительного времени работы. При этом должен обеспечиваться заданнйй ограниченный перепад напряжения.

Цель изобретения - повышение сохранности герметичного серебряно" 2О кадмиевого аккумулятора и комплектуемых из них батарей в .заряженном состоянии путем снижения начального разрядного напряжения без подразряда.

Поставленная цель достигается тем,2 что согласно способу заряда герметяЧ. ного серебряно-кадмиевого аккумуля» тора, заключакщемуся в наложении иа 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

I этих импульсов Г»/ Г+1,6 - 2,0, отношение максимального значения переменного тока в положительном импуль-. се к величине постоянного тока сосставляет 7 — 55.

Кроме того, импульсы переменного тока имеют Форму от прямоугольной ло треугольное о отношением

1.- 2. ср ЗФФ .На чертеже представлены вольтамперные кривые аккумулятора СКГ-б.

Пример. Серебряно-кадмиевые аккумуляторы СКГ-6, применяющиеся для комплектации 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 A/äì) — 6 ч; П ст.

0,4 А (0,,13 А/дв4 — 10 чр ftlст.

0,2 A (0,07 A/äè ) — 14 ч.

Частота асимметричного тока 50 ГЬ.

Максимальный ток положительного (зарядного) импульса 10 A . 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 !Л ст. — 50,0.

При заряде сообщена емкость, равная ll Ач..

В табл. 1 представлен режим заряда в сравнении с режимом, предусмотренным прототипом.

1048535

I

1

1

1 о.

1 с 1

1 I

I..I

I с

1

1 э 1!

tll с л

:S t, 3 с л

1! л

I I

3 tA

1

1

I

1

I

6» с с л л4

1 м с с л л

I3I ! . М

1 и

1 Ф

1 - й

60 ЮО

° «4

1 I

Cl Ю с с л ю

t !

1

1

f.

f

I

I

I

f (1

3

I !

3 о о

МЪ с

<с3 Ill

1 л а

° (Ч

СЧ

1 1

Ю Ifl

1

I

t

I

1

1

1 и л. с с о о

l 1 о (» с О л

< Ъ с о

М с о

1

1

I

I

I !

1

I t

1!

1

33

I

1

М

Ж

3 о о

1

C

Я C ф Я с

0 <б n$ ф В Ц

1 н !

+ н

1! с 3» с с л л

I 1 ю в с с л л4

« с л

МЪ с л

tl с !

1 I а,о

Ф 5

6 4 4

t." o

Ф Ф

Ol L 3S 3 я э он ко(l

333 Ф

М Ю н

° Ф с с о о Ф с о 1

3 л л с с

О О

° 1 с

C) о он

Я< 34 ю(, g C

>ха

НЭ(3а

ОИЮН н 3 Е 1 н н»мо н н О XÆ 1

jI е4, 1

1!!

В 3

К 1

1 ф

° Н 1 (1

t °

I

I

I

1

I

1 O

I ..

1

3

I

1

I

I

1

1

1

I

3

1!

"g_#_5о3

I. I о

l 8

I И ф ф о жД

3 & C» 6 (13

+ <с(<Ч

I + +

Ю Ю Ю с с с

° 4 л

1

1

I

1

1 .I

1 I

1

I

I

f

I

I

1

I

I

1

1

1

1

1

3

I . 1

lA 1 с

Ю 1 е I

l

1048535

Характеристики

Способ заряда

Асимметричный ток

Постоянным током (1) с подраз,рядом без од- по прототи,разряда пу по предлагаемому

Разрядная емкость, 10,5.10

9,5

8,0

Ач

Начальное напряж. прн.токе 0,2 А/дм (10-часовой режим, S 1,12

1,23

1,35

1, 20.

Начальное напряж. прн.токе 0,08 A/äì .(10-часовой режим), В

1,16

1,36

1,37

9,5

9,0

9,0

8,0

8., 5

8, 0

7,1

6,5

6,5

6,5

5,0

5,0

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 импульс. ного тока, поэтому в предлагаемом способе и даются эти значения. Максимальные значения можно пересчитать на эффективные применив, коэффициент от 1 до 0,5 в зависимости от формы асимметричного тока.

Аккумулятор, заряженный предлагаемым способом, имеет более низкое f5 начальное напряжение при практически

Разрядная 90 сут 5,0 емКость 110 сут 4,3 после 1 8 0 сут 0

Хранения, 360 сут 0

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

Предлагаемый способ заряда асимметричным током учитывает особенное Я 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 ти процессов как на серебряном, так и на кадмиевом электроде герметичного серебряно-кадмиевого аккумулятора.

Для улучшения работоспособности кадмиевого электрода в широком диапазоне разрядных токов и при понижен- ных температурах, а также: для повышения стабильности его свойств и улуч10

1048535 (Составитель И.Найдина

Редактор Т.Иитейко .Техред И.Гайду Корректор й. Тяско

Э ах as . 7 94 1/57 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 шения 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 более эффективной их работе при эксплу. атации.

Таким образом, предЛагаемый спо-. соб заряда герметичного серебряно5 кадмиевого аккумулятора позволяет увеличить его сохранность, сузить интервал рабочих напряжений при разряде и дает возможность эксплуатировать..источники тока этого типа без

10 предварительного подразряда.