Аккумуляторные батареи

Улучшение эксплуатационных характеристик аккумуляторов осуществляется , в основном, путем совершенствования их конструкции, а также структуры и состава применяемых активных масс.

Улучшаются эксплуатационные характеристики аккумуляторов и при их заряде реверсивным током, т.е. переменным током с различными амплитудами и длительностями импульсов обоих направлений за каждый период их следования. При этом в каждом периоде аккумулятор заряжается и частично разряжается.

При определенном соотношении амплитуд и длительности импульсов прямого и обратного тока снижается газовыделение и температура электролита.

В соответствии с теорией и практикой электролиза заряд аккумулятора реверсивным током дает возможность управлять восстановительными реакциями и структурными изменениями активного материала пластин, получая, в зависимости от соотношения и абсолютных значений анодного и катодного периодов, кристаллы различных размеров и форм. Это позволяет увеличить суммарную пористость и площадь действующей поверхности пластин, т.е. увеличить поверхность соприкосновения электролита с активным материалом электрода, облегчить условия диффузии и выравнивания концентрации электролита в при электродном слое.

Увеличение пористости способствует повышению величины максимального тока заряда (и разряда).

При заряде аккумуляторных батарей реверсивным током за счет улучшения условий перемешивания электролита в при электродном слое положительного электрода создается более кислая среда, благоприятствующая получению тетрагональной формы ( -модификации) диоксида свинца. При катодном периоде (разрядном периоде реверсивного тока) из этой модификации получается более рыхлый сульфат свинца, который в анодный период (зарядный период реверсивного тока) дает большее количество PbO2. За счет превращения сульфата свинца в диоксид свинца и металлический свинец в анодный период происходит разработка пор активного материала и улучшение условий доступа электролита к глубинным слоям активного материала.

В анодном периоде на положительном электроде аккумулятора адсорбируется атомарный кислород, количество которого во времени увеличивается, что затрудняет доступ электролита к глубинным слоям активного материала. В катодный период происходит очищение поверхности пластин от кислорода. Электролит получает возможность глубже проникать в поры, что дает возможность большему количеству PbSO4 вступить в реакцию и превратиться в PbO2 с увеличением емкости аккумулятора.

При заряде реверсивным током в конце разряда выделяется меньше тепла и интенсивность газовыделения начинается позже, создаются условия регулирования восстановительных реакций, уменьшаются скорости роста кристаллов сульфата свинца.

Порядок зарядки реверсивным током аналогичен заряду постоянным током.

Недостатки метода:

– сложный источник калиброванного реверсивного тока.

Преимущества:

– отпадает необходимость в периодических контрольно-тренировочных циклах батареи;

– почти полностью исключается необратимая сульфатация пластин, как одна из причин старения и выхода из строя аккумулятора;

– при необходимость ускоренного заряда можно увеличивать зарядный ток в 2-3 раза выше нормального без повреждения аккумулятора;

– при заряде малым реверсивным током (1-2 А) эффективно идет процесс десульфатации пластин и восстановления емкости аккумуляторной батареи, даже сильно заасфальтированной. Потому такой режим зарядки аккумулятора иногда называют "десульфатацией".

3.5. Непрерывный подзаряд.

В любительской практике применяется, в основном, при хранении аккумуляторов.

Устанавливается ток заряда примерно равный току саморазряда аккумулятора из расчета, что батарея теряет около 1% емкости в сутки. Целесообразно при этом использовать реверсивный ток во избежание сульфатации пластин.

3.6. Импульсный заряд.

По своей сущности эквивалентен ступенчатому заряду. Применяется только на заведомо исправных аккумуляторах при ускоренном заряде. На первой ступени заряда ток устанавливается равным нескольким десяткам ампер. Контролируются температура электролита, не допуская чрезмерного перегрева (не более 45 С) и газовыделение.

4. РАЗРЯД АККУМУЛЯТОРА

Разряд аккумулятора - наиболее важный режим работы аккумулятора, при котором потребители обеспечиваются током. Процесс разряда аккумулятора описывается электрохимической реакцией:

Образуется сульфат свинца и вода, поэтому по мере разряда аккумулятора плотность электролита уменьшается.

Характер протекания разряда зависит от очень многих характеристик, описывающих состояние аккумулятора и внешних факторов. Все многообразие режимов разряда аккумулятора описывается сравнительно небольшим набором разрядных характеристик.

4.1. Разрядные характеристики аккумулятора.

Основными разрядными характеристиками являются изменяющиеся за время разряда при постоянном нормальном токе разряда следующие величины:

– ЭДС покоя - ЭДС, изменяющаяся линейно в процессе разряда от 2.11 В до 1.95 В;

– плотность электролита - изменяется от 1.28 до 1.11 г/см3;

– напряжение аккумулятора: начальное равно 2.11 В, конечное напряжение разряда - 1.7 В;

– разрядный ток;

– разрядная емкость аккумуляторной батареи.

Первые три характеристики не нуждаются в дополнительных пояснениях. Остановимся на последних двух.

Разрядная емкость - это количество электричества, отдаваемое аккумулятором при разряде.

Однако емкость аккумулятора зависит от условий разряда. Потому само понятие емкости связывают с условиями разряда. Такое понятие емкости является сопоставительной характеристикой.

Разрядной емкостью аккумулятора называют количество электричества, отдаваемое аккумулятором при разряде нормальным током.

Нормальным разрядным током является ток 10-часового режима разряда.

Наряду с этим используется величина разрядного тока 20-часового режима разряда. Большинство заводов-изготовителей указывают емкость батареи в 20-часовом режиме разряда.

На графиках зависимости напряжения от времени при разряде постоянным по величине током наблюдается снижающаяся практически прямая линия, а в конце разряда напряжение линейно и быстро уменьшается. Ниже 1.7 В аккумулятор разряжать не следует.

Степень разряженности аккумулятора можно характеризовать относительной остаточной емкостью.