Способ заряда аккумуляторной батареи

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Свез Советскими Сфциадистичесниа Рвснублин(22 Заявлено 12,04,77(21) 2474196/24-07 с присоединением заявки ЮГосударственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет(оз) УЛК б 21 355 . 1 (088. 8) Опубликовано 1504.79 Б 1 оллетень И 14 Ф Лата опубликовании описания 1504.79(54) СПОСОБ ЗАРЯДА АККУИУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ Изобретение относится к области эксплуатации аккумуляторов и может найти применение для ускоренного заряда аккумуляторных батарей, преимущественно железоникелевых,Известен способ .заряда аккумуляторной батареи повышенным током путем регулирования зарядного тока в зависимости от температуры электролита и скорости газовыделения 1.Согласно этосу способу железоникелевую аккумуляторную батарею заря жают повышенным током, который регулируют в начале в зависимости от заданной скорости роста температуры ф электролита до момента достижения ус. тановленного для каждого типа аккумулятора отношения скорости газовыделения к зарядному току, а затем заряд ведут током, определяемым скоростью газовыделения, устанавливаемой в соответствии с полученными ба тареей ампер-часами.Недостатком указанного способа является относительно низкая эффек- ф 5 тивность использования зарядного тока, повышенные электрические потери и длительность процесса заряда, пос. кольку применительно к щелочным желвзоникелевым аккумуляторам интен" ф сивное гаэовыделение начинается вскоре после заряда, является основнымпризнаком приема аккумуляторной батареей электрического заряда и самопо себе совершенно не говорит обэффективности использования зарядного тока.Известен также способ заряда аккумулятора, согласно которомув процессе заряда при повышенной плотности зарядного тока при достижении напряжения электролиза воды, входящейв состав электролита, и выделения газов, переходят на импульсный режимзаряда, причем период подачи импульсов короче, чем период возбуждениягазообразования 121,Однако данному способу присущи теже недостатки, что и вышеуказанному.Целью изобретения является повышение эффективности использования зарядного тока, сокращение длительности процесса и увеличение КПД,Укаэанная цель достигается тем,что контролирует состав выделяющегосягаза и с помощью газоанализатора определяет соотношение содержащихся внем кислорода и водорода и регулируют зарядный ток в зависимости от заданного оптимального соотношения обраэующихся водорода и кислорода, конкретного для различных аккумуляторов,в диапазоне 0-0,5, поддерживая это соотношение неизменным до полного зарядабатареи,Ла фиг, 1 представлена блок-схема,иллюстрирующая предлагаемый .способ 5заряда железоникелевых аккумуляторныхбатарей на фиг. 2 - диаграмма изменения зарядного тока.Схема содержит зарядное устройство1, аккумуляторную батарею 2, газовый (Оанализатор 3.При заряде железоникелевой аккумуляторной батареи током повышеннойплотности, в ней, как и в других типах аккумуляторов, имеют место неко- ),5торые необратимые .явления, ведущие кобразованию газа, Газообразование уотрицательной пластины начинаетсявскоре после начала заряда. Освобождающийся при этом водород играет важ 20ную роль в работе аккумулятора, делаяжелезо активным, вопреки его склонности станоьиться в щелочном раство"ре пассивным. Чем выше зарядный ток,тем сильнее газовыделение, а соответственно, и эффективнее электрохимические реакции заряда аккумуляторнойбатареи,И хотя в целом щелочной электролитне испытывает изменений ни в своемсоставе, ни в плотности, в электропи"З 0те,находящемся в порах пластин, происходят существенные изменения и, вчастности, изменение его концентрации. Кроме того, образующиеся приинтенсивном газовыделении пузырьки 35водорода могут покрывать значительную часть поверхности электродов, затрудняя ее контакт с электролитом,Этоприводит к локализации зарядного тока на малых участках поверхности элен-щтродов, повышейию действительной плотности зарядного тока до сверхдопустимой, приводящей к разложению водына кислород и водород, т.е. к бесполезной затрате зарядного тока и снижению эффективности его использования(необходимо прицимать во вниманиеи ограниченную скорость электрохимичеких реакций).Следовательно, предел повышенияплотности зарядного тока должен.определяться,не температурой электролита, как в известных случаях, которая зависит не только от повышенныхтепловыделений при заряде аккумуляторной батареи повышенным током, но и 55от условий ее охлаждения (например,специальное, искусственное-водяноеи т.д.), и от доли зарядного тока,идущего на разложение воды.Соотношение водорода и кислорода60 в выделяющемся газе и является истинным критерием эффективности ведения процесса заряда. Даже при чрезмерном газовыделении, но в малом содержании в нем кислорода, можно говорить о высокой степени восприимчивости аккумуляторной батареи к зарядному току и возможности дальнейшего продолжения заряда током повышенной плотности. И наоборот, при относительно большом содержании кислорода (доходящем в пределе до одной части кислорода на две части водорода), даже при небольшой интенсивности газовыделения, можно говорить о снижении восприимчивости аккумуляторной батареи, снижении эффективности его использования и необходимости принятия каких-либо экстренных мер по повышению активности батареи: снижение плотности зарядного тока или даже временное его прерывание; подача разрядных деполяризующих импульсов, перемешиваниевстряхивание электролита и т,д.,Исходя из вышесказанного, ускоРенны 9 заряд щелочной аккумуляторной ба" тареи ведут следующим образом: от зарядного устройства 1 на аккумуляторную батарею 2 (см. фиг. 1) подают зарядный ток повышенной плотности, величина которого зависит от типа аккумуляторной батареи, степени ее разряженности и заданной скорости роста газовыделения .(не превышая допустимой температуры нагрева, электролита) .По мере протекания зарядного процесса растет не только интенсивность газовыделения, но и происходит увеличение в выделяющемся газе доли кислорода из-за снижения восприимчивости аккумуляторной батареи к зарядному току и увеличение части зарядного тска, идущей на разложение воды,С помощью газоанализатора 3 (фиг.1) коНтролируют состав выделяющегося газа; определяют соотношение содержащихся в нем водорода и кислорода; перерабатывают его в электрический сигнал, например в виде изменяющегося его выходного сопротивления или напряжения, и подают его в качестве обратной связи в систему автоматического регулирования зарядного устройства 1.Как только соотношение выделяющихся водорода и кислорода достигнет определенного наперед заданного значения, конкретного для каждого типа аккумулятора (и условий его охлаждения), система автоматического регулирования зарядного устройства 1 вырабатывает сигнал рассогласования (например с помощью порогового элемента) и начинает регулировать зарядный ток, обеспечивая поддержание выделяющихся водорода и кислорода в заданном соотношении (см, фиг. 2)Регулирование зарядного тока обеспечивают в двух направленйях:- подачу деполяриэующих-разрядных импульсов, приводящих к повышению восприимчивости аккумуляторной бата реи к зарядному току;Составитель И.Найдинадактор Л.Баглай Техред И.Аскалош Корректор О,Ковннская Тираж 922 ПНИИПИ Государственног по делам изобретени 13035, Москва, Х, Раукказ 1813 50 Подписное комитета СССР и открытий ская наб.,д,4/5г.Ужгород, ул,Проектная,4 Филиал ППП Па- снижение зарядного тока, приводящее к снижению интенсивности газовыделения, поскольку по мере заряда аккумуляторной батареи электрохимическая активность аккумуляторной батареи снижается.Эаряд прекращают при получении 5 батареей заданных ампер-часов.Могут использоваться газоаналиэаторы .различных типов: электрохимические магнитные, хромотографические и др. Причем они могут быть спе циально приспособлены для определения количества и соотношения образовавшихся водорода и кислорода.Необходимо отметить, что все ранее известные параметры, характери" зующие состояние аккумуляторной батареи в процессе заряда, такие как температура электролита, интенсивность газовыделения и даже взятые отдельно количества выделяющихся .водорода и кислорода позволяют лишь субъективно судить о состоянии заряжаемой батареи. И только контроль и регулирование зарядного тока по соотношению выделяющихся водорода и кислорода могут дать объективную 25 оценку эффективности использования зарядного тока и говорить о регулиро-. вании его доли, идущей на разложение воды.Предельные возможные соотношения 30 выделяющихся кислорода и водорода находятся в диапазоне 0-0,5 и в каждом конкретном случае будут зависеть от типоразмера аккумулятора и условий его охлаждения во избежании предельно допустимого нагрева аккумуляторной батареи.Благодаря предлагаемому контролированию соотношения выделяющихся кислорода и водорода и поддержанию их в оптимальном соотношении обеспечивается высокая эффективность использования зарядного тока и пониженныетепловыделения и нагрев аккумуляторной батареи,Вследствии более точного учетаконтроля состояния заряжаемой батареи, появляется возможность проводить весь процесс заряда практическипредельно допустимым повышенным током,что обеспечивает сокращение временизаряда аккумуляторной батареи. формула изобретенияСпособ заряда аккумуляторной батареи, например железоникелевой, путем регулирования зарядного тока повышенной плотности, выбранного в соответствии с типом аккумулятора и условиями его охлаждения, в зависимостиот газовыделения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности использования зарядноготока увеличения КПД и сокращениядлительности процесса заряда, в процессе заряда контролируют составвыделяющегося газа с помощьюгазоанализатора определяют соотношение содержащихся в нем кислорода иводорода и, при достижении этогосоотношения заданного значения,установленного в диапазоне 0 - 0,5,подают сигнал рассогласования в зарядное устройство и обеспечиваютрегулирование зарядного тока, поддерживая его соотношение неизменнымдо полного заряда батери.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 431589, кл, Н 01 М 1044, 1972.2. Патент Японии М 32134,кл, Б 701, 1969.