Способ определения времени хранения и отбраковки химического источника тока

(19 5 Ц 5 Н 01 М 10/42 0,601 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯ а ц заяяаятащ398 О;1 з 1,1 1 Цт:д ЦТй,"д АВТОРСКО ся к способам опния и отбраковки ка (ХИТ) и может ектротехнической Изобретение относи ределения времени хран химического источника т быть использовано в э промышленности,Известны способ, о способ, защищенный ав писанныи в т,св. М 1127 00 4 НИЕ ИЗОБРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Методы ускоренных испытаний аккумуляторов в заряженном состоянии на сохраняемость. Порядок работы. ОСТ 16;0.688,058 - 74; 1975.2. Авторское свидетельство СССР М 1127031, кл. Н 01 М 10/42, 1983.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ХРАНЕНИЯ И ОТБРАКОВКИ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА(57) Использование: для отбраковки химического источника тока (ХИТ) и определения времени его хранения, Сущность изобретения; способ позволяет, не разрушая ХИТ,(2),Способ определения времени хранения химического источника тока, описанный в 11, состоит в определении для большой группы ХИТ из исследуемой партии времени хранения при повышенной температуре и коэффициента ускорения К процесса саморазряда ХИТ при хранении при повышенной температуре, Для этого выбранную группу ХИТ хранят при двух повышенных температурах различное время и затемразопределить наличие саморазрядав нем за время порядка нескольких часов, Для этого измеряют ЭДСяхХИТ при комнатной или иной темпеРатУРе и ЭДС Бх(Т) и внУтРеннее сопротивление ХИТ гх(Т) для слаботокового разряда при достаточно низкой температуре Т, при которой гх(Т) достаточно велико, и, если разность между изменением ЭДС испытываемого ХИТ и изменением ЭДС, характерным для ХИТ данного типа при данном изменении температуры, отрицательна, испытываемый ХИТ обладает самгразрядом, обусловленным наличием электрической закоротки электродов внутри ХИТ, По результатам измерений рассчитывают время жизни испытываемого ХИТ. 1 з,п. ф-лы,ряжают их, определяя остаточную емкость и время хранения при повышенной температуре. После этого определяют время хранения г ХИТ из исследуемой партии при 0 нормальной температуре, умножая время 4 хранения при повышенной температуре на И коэффициент К.Указанный выше способ является разрушающияг, требует разряда большого ко.личества ХИТ и достаточно большого времени хранения для определения К и т.аНаиболее близким к изобретению является способ определения времени хранения химических источников тока, защищенный авт,св. М 1127031 (2, заключающийся в измерении падения ЭДС Ле после достижения стабильного характера ее изменения в процессе хранения испытываемого ХИТ в.1 хЩ - напряженивысокоомное внештемпературе Т.После этого опредоразряда 1 хсР по фсо А В Я Ля1 хгхО(ЛЕ,(т) - Л (Т е наХИТ при разряденее сопротивление Й яют величину токаормуле:т) - АЛ зот(Т) течение времени, достаточного для измеримого изменения ЗДС,и в предварительном хранении при повышенных температурах одного или более контрольных источников тока из испытываемой партии ХИТ до потери ими емкости не менее чем на 50/О от первоначальной с одновременным измерением падения ЭДС в процессе хранения и с последующим разрядом контрольных источниковтока для опреоделения оставшейся в них емкости, после чего по данным измерений рассчитывают время хранения тиспытываемого источника тока,Указанный выше способ требует разряда некоторого количества контрольных ХИТ из испытываемой партии, а также достаточно большого времени для определения г.Цель изобретения - ускорение определения времени хранения и отбраковки ХИТ путем существенного уменьшения времени, затрачиваемого на процедуру определения Г, и исключения необходимости разрушения ХИТ из испытываемой партии,Сущность изобретения заключается в измерении ЭдС ХИТ е ) ори номнетнои температуре и ЭДСях (Т) при пониженной температуре Т., при которой впервые начинает выполняться неравенство:го(Т) ) (макс(д Ч, д ео(Т/о у где го(Т) - характерная величина внутреннего сопротивления ХИТ данного типа для слаботокового разряда при температуре Т;д Ч - минимальная, надежно измеряемая с помощью используемого вольтметра, величин напряжения;д ео(Т) - характерный среднеквадратичный раэбоос значений естественного теомодинамического изменения ЭДС е,(Т) ХИТ данного типа при понижении температуры от комнатной до температуры Т;1 ОР - минимальная величина тока само- разряда, которую предполагают определять данным способом.Затем определяют внутреннее сопротивление ХИТ гх(Т) при пониженной температуре Т из результатов разряда ХИТ на высокоомное внешнее сопротивление В по формуле:гх(Т) =10 Возможность ия способа основ эстонии внутренн кидким лектроли их температурах и ии соотношения нутреннем сопро опротивлении сапрактического применена на существенном возего сопротивления ХИТ с ом при достаточно низследовательно, измене- падений напряжений на ивлении и эффективном мораэряда. Для воэможгде ЛехЩ = яхЩ - ех, АВЯ(у) - обозначаетхабсолютное значение величины у, а1, если у О,О(у) =О, если у О.Причем, если хР = О, то ХИТ годен к эксплуатации, в ином случае определяют время хранения ХИТ тх (ожидаемое время снижения номинальной емкости С 1 на Роь) по формуле:0 р/100ср1 хи, если тх ниже требуемого времени хранения ХИТ данного типа, испытываемый ХИТ подлежит отбраковке.Более простой способ отбраковки, не требующий знания гх(Т), состоит в отбраковке ХИТ при условии выполнения следующего неравенства:Ь Ех(Т) ,Л Ео(Т) - К 1 д Ео(Т),где К 1 - положительная константа (1К 14 6), выбор которой определяется конкретными задачами отбраковки,Увеличение К 1 повышает достоверность отбраковки, но повышает и уровень тока саморазряда, при превышении которого происходит отбраковка, Однако последний всегда может быть понижен использованием более низкой температуры Т и соответственно более высокого значения го(Т) путем выбора значения Ор в 2 К 1 раз меньше максимального допустимого для данного типа ХИТ значения тока саморазряда, Повышение достоверности отбраковки при увеличении К 1 обусловлено тем, что ХИТ, как хорошие, так и обладающие браком, имеют разброс значений температурного хода ЭДС, Кривые плотности вероятности определенных значений Ля(Т) у них перекрываются при малых К 1. Для нормального распределения, естественного в рассматриваемом вопросе ввиду огромного количества случайных факторов, воздействующих на температурный ход ЭДС, влияние выбора К 1 на достоверность отбраковки приведено в нижеследующей таблице.Иэ таблицы видно, что условие Ьех(Т)Лго - К 1 д ео(Т) с высокой степенью достоверности отбраковывает ХИТ с током само- разряда большим; чем 2 К 11 осР, уже при К 1 ) изтемпературы Т, при которой внутреннее сопротивление исочика го(Т) при слаботоковом разряде (с анодной поляризацией (50 мВ) становится вышемаис 1 д 0, де, Тср ности определения наличия в ХИТ саморазряда с током более сильным, чем 1,Р, необходимо понижение температуры от комнатной до такой температуры Т, при которой изменение падения напряжения на 5 внутреннем сопротивлении ХИТ, равное при токе 1 оР величине го(Т)1 оР, во-первых, можно зарегистрировать используемым вольтметром и, во-вторых, оно больше дно(Т) величины характерного среднеквад ратичного разброса значений естественного термодинамического изменения ЭДС ХИТ данного типа при понижении температуры от комнатной до температуры Т, т,е. необходимо понижение температуры до ве личины Т, такой, при которой выполняется соотношение:го(Т)(макс( дЧ, Д ,(Т/1 осрПри этом изменение напряжения Лех(Т) на испытываемом источнике тока, обладаю щем.электрической закороткой электродов, при понижении температуры от комнатной до температуры Т равно приблизительно Л Ео(Т)-гх(Т)1 х Р с точностью до РазбРоса зн ачений естественного изменения ЭДС по рядка нескольких значений д ео(Т) (так как внутреннее сопротивление ХИТ при комнатной температуре и относительное изменение эффективного сопротивления пути саморазряда при понижении температуры, как правило, невелики) и условиеЛ гх(Т) - Л Яо(Т)-К д Ео(Т)эквивалентно (с Учетом д ео(Т):го(Т)1 оР и того, что при слабых токах саморазряда гх(Т)= "- го(Т усл о в и ю35срКсрт,е. отбраковка ХИТ по неравенству Лех(Т)Лео(Т)-К 1 О Ао(Т) эквивалентна отбраковке ХИТ по заданному уровню тока саморазряда Кг 1,ср. Как видно из вышеприведенной таблицы,Кг следует положить равным 2 К 1,П р и м е р, Пусть, например, необходимо отбраковать литиевые источники тока и . определелить время их хранения на основе электрохимической системы/1 М С 04 в ПК+ДМЕ(1 )/МпОг рулонной конструкции с площадью электрода 10 см с типичным значе(нием ЭДС при комнатной температуре ео = ЗВ и номинальной емкостью 0 ==0,16 А ч. Пусть используемый вольтметр позволяет измерять напряжение на испытываемых источниках тока с точностью до дЧ = =10 В, И пусть типичный разброс значений-3изменения ЭДС испытываемых источников тока при охлаждении дно(Т) =- 10 В. Пусть также отбраковка источников тока должна происходить при токе саморазряда большем, чем о Р -- 10 А, ДлЯ этих целей необср. -оходимо охлаждение источников тока до 10 А=10 Ом,4Пусть для источников тока испытываемого типа это происходит при Т = -40 С, атипичное изменение ЭДС при понижениитемпературы от комнатной до Т = -40 С равно Лео(-40 С) = 0,04 В, Выберем коэффициент К, характеризующий достоверностьотбраковки, К 1=3. Значение внешнего сопротивления Й для определения гх(Т) можновыбрать порядка эффективного сопротивления пути саморазряда при токе саморазряда 31 о =310 А,те, Р= =100 м,я 1)3 1 оРВозьмем два источника тока рассматриваемого типа, Пусть й = яг= ЗВ. Поставимисточники в холодильную камеру, понизимтемпературу в камере до Т = -40 С и выдержим источники в ней в течение 2 ч, Пустьй(-40 С)=3,04 В, а яг(-40 С)=2,9 В, При этомЛ е 1(-40 С) = 3,048 - ЗВ = 0,04 В, Л ег(-40 С) =(-40 С) - К 1Ео(-40 С) = О, 04 В - 30 01 В = О 01 В,во втором источнике тока происходит саморазряд. Ток саморазряда второго источникатока и ожидаемое время снижения (вследствии саморазряда) его емкости, например, на5% соответственноср А А 0 Я Л е 2- 40 С - д еа ( - 40 Ятг ( - 40 оС) 10 О1,410 А С рl100 0,16 А ч 5/10тг6 1,4 10- 570 ч =24 дня.В сравнении с прототипом, в качестве которого выбран способ, защищенный авт,св, М. 1127031 (21, описанный способ является полностью неразрушающим. В прототипе разрушают (полностью разряжают) контрольные образцы из испытываемой партии, в предлагаемом способе ни один ХИТ не разрушают, Данный способ существенно сокращает продолжительность процедуры определения времени хранения ХИТ, Время, затрачиваемое на процедуру, в этом способе определяется временем охлаждения ХИТ, т.е, порядка 2 ч, Характерноевремя, затрачиваемое на аналогичную процедуру в прототипе, - месяц, Сокращениепродолжительности процедуры определения времени хранения позволяет использовать отбракованные образцы, реализуя ихсразу после контроля в течение времени,существенно меньшего времени их хранения, Процедура определения времени хранения в прототипе - более трудоемкая и 10включает много различных операций: 1) длительное хранение контрольных ХИТ при высокой температуре с периодическимиизмерениями ЭДС; 2) полный разряд контрольных ХИТ по окончании хранения при 15заданной температуре для определения остаточной емкости; 3) длительное хранениеиспытываемых ХИТ при нормальной температуре с периодическими измерениямиЭДС, Процедура определения времени хранения в описанном способе состоит в измерении ЭДС и напряжения на ХИТ приподключении высокоомного сопротивленияпри комнатной и пониженной температурах, непродолжительна и легко поддается 25автоматизации,Формула изобретения1, Способ определения времени хранения и отбраковки химического источника тока, заключающийся в измерении ЭДС 30химического источника тока, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью ускорения способа, измеряют ЭДС е,+) испытываемого источника тока при комнатной температуре иего ЭДС ех (т) и внутреннее сопротивление 35гх(т) для слаботокового разряда при температуре Т, определяемой из формулыго(Т)(макс 1 дЧ д е,(т/ор,где гот) - характерная величина внутреннего сопротивления химического источника 40данного типа для слаботокового разрядапри температуре Т;дЧ - минимальная, надежно измеряемая с помощью используемого вольтметра,величина напряжения; 45д еоЩ - характерный среднеквадратичный разброс значений естественного термодинамического изменения ЭДС Ле,ф химического источника тока данного типа при понижении температуры от комнатной доТ;ср1 О р - минимальная величина тока само- разряда для испытываемого химического источника тока, которую предполагают определять данным способом,после чего определяют величину тока само- разряда 1 хр по формуле срх х 0(Ля. (Т) - Ле (Т,где Л ЬЩ = Ь(т) - ех".АВЯ(у) - абсолютное значение величиныУ если Ь) =О, если уи, если 1 сР=О, тогоден к з ссплуатацляют время хранекд тока хх (ожиноминальной емко О,имический источник тока ии, в ином случае опредения химического источнидаемое время снижения сти 0 на р%) по формуле С р/100срхи, если тх ниже требуемого времени хранения химического источника тока данного типа, то испытываемый химический источник тока подлежит отбраковке,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ итем, что, с целью упрощения процессбраковки, химический источник тока оковывают при условии выполнследующего неравенства;Лех(т)Ле.(т) - к 1 де,(т),где К - положительная константа (1выбор которой определяется конкретзадачами отбраковки,йся а от- тбра- ения1767587 10 отов акто Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 3553 ВНИИПИ Госу Составитель А. ШехтманТехред М.Моргентал Корректор И.Шмакова Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 13035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5