Сравнение и описание аккумуляторных батарей

Ликбез по кислотным аккумуляторам

Для систематизации знаний по аккумуляторам, применяемым в системах бесперебойного питания, написана эта статья. В статье рассматриваются только свинцово-кислотные аккумуляторы, как наиболее реальные для использования в системах бесперебойного питания. 

Сравнительные характеристики типов батарей

Характеристики

Lead Acid

NiCd

NiMH

Li-ion

Li-ion polymer

Дата появления первых ком- мерческих образцов

1970

1950

1990

1991

1999

Плотность, Вт∙час/кг

30-50

45-80

60-120

110- 160

100-130

Максимальное число циклов за- ряда/разряда

300

1500

500

1000

500

Время заряда, час

8-16

1

2-4

2-3

2-3

Саморазряд за месяц, %

5

20

30

10

~10

Напряжение элемента, V

1,25

1,25

1,25

3,6

3,6

Минимальная рабочая темпера- тура, °C

-20

-40

-20

-20

0

Необходимость разряжать

2 раза в полгода

1 раз в месяц

1 раз в 3 месяца

Не нужно

Не нужно

Разновидности аккумуляторов

Существует как минимум три разновидности свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АКБ), используемых в системах бесперебойного питания . Наиболее распространенная конфигурация АКБ имеет 6 элементов, каждый из которых вырабатывает напряжение около 2.1 вольт. Отсюда полное напряжение на АКБ около 12.6 вольт.

Слова "около" из двух предыдущих пердложений это как раз то самое, что приводит к неприятностям, когда система зарядки не сооствествует типу установленной АКБ.

Три главных компонента химического процесса внутри АКБ – это свинец, оксид свинца и серная кислота.

К сожалению, чистый свинец слишком мягок, чтобы выдерживать механические нагрузки, возникающие при эксплуатации. Поэтому в свинец добавляют около 6% сурьмы, чтобы повысить его механическую прочность. Это в свою очередь порождает другую проблему – большой расход воды.

Добавки сурьмы в свинцовые решетки выполняют роль катализатора гидролиза воды, недостатка под названием "кипение" (т.е потери водорода и кислорода во время использования АКБ), что приводит к необходимости частого долива воды. Поэтому производители АКБ искали другие материалы, которые могли бы увеличивать прочность свинцовых решеток. В начале 1970-х как в положительный, так и в отрицательный электроды добавили кальций. Это снизило кипение настолько, что позволило производителям заявить о создании так называемых необслуживаемых АКБ. Однако, свинцово-кальциевые АКБ оказались не очень стойкими по отношению к циклированию (глубоким циклическим разрядам-зарядам). Это свойство делает их непригодными для таких применений как питание силовых моторов на рыболовецких судах. Они также требуют более высокого зарядного напряжения.
Компания Дженерал Моторс провела исследование зарядных характеристик свинцово- кальциевых АКБ и установила напряжение реле регулятора 14.8 вольт для автомобилей, укомплектованных АКБ "Delco Freedom II". Более низкое значение не дает полной зарядки. Но такой уровень зарядного напряжения слишком высок для свинцово-сурьмянистых АКБ и будет приводить к быстрой потере воды в них.

Третий тип АКБ, часто используемый в системах бесперебойного питания, имеет смешанную или гибридную конструкцию. У таких АКБ положительные решетки выполнены из сплава с сурьмой, а отрицательные - с кальцием. Расход воды значительно уменьшен, хотя регулярные проверки уровня по прежнему рекомендованы. Гибридные АКБ более стойки к циклированию чем свинцово-кальциевые, но все же не так хороши как исходные свинцово-сурьмянистые. Большинство автомобилей, комплектуемых гибридными АКБ, имеют выставленное напряжение реле регулятора 14.3 вольт, хотя сообщалось, что более высокое значение 14.8 вольт у автомобилей Дженерал Моторс не нанесет вреда гибридным АКБ, если регулярно следить за уровнем электролита.

Четвертый тип, "гелевые", уже стали использоваться в системах бесперебойного питания и автомобилях. В ранних сообщениях производители рекомендовали заряжать их напряжением от 13.8 до 14.1 вольт , намекая на их гибридную природу. Однако, они также не дают пользователю возможности добавлять воды, поэтому они в действительности могли бы быть свинцово-кальциевыми.

В настоящей статье для будем вести речь о свинцово-сурьмяных и гелевых, имеющих практически одинаковые напряжения заряда, либо оговаривать если в разговор привлекаются другие аккумуляторы. Будьте внимательны.

Особенно будьте внимательны при установке аккумуляторов на автомобиль.

Условия хранения аккумуляторов

Аккумулятор Ni-Cd

Рекомендуемое состояние хранения - Разряженный полностью (до 1 В)

Допускаемый диапазон температуры хранения °С -20 - +45

Хранение герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей во избежание сульфатации пластин происходит в заряженном состоянии. Если батареи не используются продолжительное время, рекомендуется их периодический (1 раз в 8 месяцев) подзаряд в течение 6-12 ч при постоянном напряжении 2,45 В/ак. Если свинцово-кислотные аккумуляторы хранились при температуре ниже -20 °С, то подзаряд должен проводиться 1 раз в год в течение 48 ч при постоянном напряжении 2,275 В. Хранение при температуре выше 30 °С не рекомендуется. После хранения при температуре из рекомендованного интервала подзарядка может быть выполнена в течение 6-12 ч постоянным током 0,05 С. Конец срока службы батареи согласно ГОСТ 959.0-84 наступает, когда ее емкость составляв 40% от С.

Все рекомендации настоящей статьи справедливы при условии что плотность электролита в пределах нормы. Полностью аряженный аккумулятор имеет плотность электролита 1,27. Признаки полного заряда: обильное газовыделение даже при малом зарядном токе, напряжение на батарее более 14.4 вольт, плотность электролита не изменяется в течение 2-3 последних часов. При разряде кислота из электролита в результате внутренних процессов переходит из жидкого состояния (электролит) в твердое соединение на пластинах аккумулятора, и каждое уменьшение плотности на 0,01 ед. равно 6% потери "силы" аккумулятора, т. е., грубо говоря, расходование 100% силы аккумулятора приводит к уменьшению плотности на 0,16 - 0,17 ед., а это значит, что в разряженном аккумуляторе плотность составляет 1,27-0,17=1,1. 

Аккумулятор Ni-MH

Рекомендуемое состояние хранения - Заряженные на 50 %

Допускаемый диапазон температуры хранения °С -20 - +45

Аккумулятор Pb- H2SO4

Заряженные

Аккумулятор Li-ion

Заряженные на 50 % -20 - +30

 

При заряде происходит обратный процесс: кислота из "твердых" соединений на пластинах переходит в жидкое состояние, следовательно, плотность при заряде повышается. В зимнее время допускается плотность увеличивать до 1.9 , но не обязательно.

Заряд свинцово-кислотного аккумулятора.

Заряд батарей должен осуществляться в режиме, при котором ток сильно понижается к концу заряда. Используется несколько стратегий заряда , которые требуют оборудования различной сложности и стоимости. Наиболее простое и дешевое оборудование осуществляет заряд при постоянном напряжении 2,4-2,45В/ак (потенциостатический режим). Заряд считается законченным если ток заряда остается неизменным в течении 3-х часов. Но чаще применяют комбинированный режим, при котором начальный ток ограничивают, а по достижении заданного напряжения, заряд проводится при стабилизации напряжения (рисунок 1). Заряд проводится при постоянном токе 0,1С на первом этапе и при постоянном напряжении источника тока на втором. Большинство производителей советуют проводить заряд циклируемых батарей при постоянном напряжении 2,4В на аккумулятор.

Ускорение процесса заряда достигается при повышении тока на первой стадии заряда, но в соответствии с советами производителей не более чем до 0,3С. В конце заряда для большей безопасности может быть применена еще одна ступень заряда: при снижении напряжения источника питания до напряжения подзаряда аккумулятора 2,30- 2,35 В.

Глубокий разряд:

По сравнению со щёлочными батареями, кислотные батареи в том числе VRLA батареи очень чувствительны к глубокому разряду. В результате уменьшается ёмкость и сокращается срок службы. Если батареи получили глубокий разряд и находились в этом состоянии несколько дней, они могут восстановиться без потерь ёмкости при правильном заряде. Однако данных ситуаций, по возможности, следует избегать. На графике показана характеристика заряда после глубокого разряда.

Рекомендации по устранению последствий глубокого разряда:

  • Номинальную ёмкость можно восстановить после 2-х или 3-х глубоких разрядов. При превышении этого лимита батарея может не набрать номинальную ёмкость.
  • Обычно зарядка происходит постоянным напряжением 2.45В/Эл или постоянным то- ком 0.05СА. Заряд постоянным напряжением с 2.25В до 2.27В/Эл может быть недоста- точным до достижения номинальной ёмкости. В этом случае необходимо повторить за- ряд 2 или 3 раза. Этот график показывает характеристику заряда после глубокого раз- ряда и хранения батареи в незаряженном состоянии. По графику видно, что зарядный ток не уменьшается в начальном периоде заряда. Но с течением времени заряда он на- чинает постепенно уменьшаться.

Указанные напряжения заряда не требуют изменения при заряде в некотором интервале температуры (обычно от 5 до 35 °С). За пределами указанного температурного интервала, требуется компенсация влияния температуры: повышение напряжения при пониженных температурах и снижение при более высоких.

Саморазряд свинцово-кислотной аккумуляторной батареи.

Саморазряд в герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторах значительно уменьшен по сравнению с вентилируемыми аккумуляторами и составляет 40% в год при 20 °С и 15% при 5 °С. При более высоких температурах хранения саморазряд увеличивается: при 40 °С батареи лишаются 40 % емкости за 4-5 месяцев. Для сравнения в классических вентилируемых батареях саморазряд заряженной батареи после бездействия в течение 14 суток при температуре наружного воздуха (20+; -5С) не должен превышать 10 % номинальной емкости, а после бездействия в течение 28 суток - 20 %.

Продолжительное хранение батареи в разряженном состоянии приводит к быстрой потере ее работоспособности.

Как обращаться с необслуживаемыми аккумуляторами

В разделе затрагиваются базисные моменты, знание и практическое использование которых позволит получить больший срок жизни вашей батареи. Можно встретить аббревиатуры батарей:
VRLA (Valve Regulated Lead Acid batteries) – батареи с регулируемыми клапанами
SLA (Sealed Lead Acid batteries) – герметизированные свинцово-кислотные батареи AGM (Absorbed Glass Mat) – впитывающие прокладки из стекловолокна. VRLA и SLA являются технически индентичными. Часто случается некоторая путаница с применением данных аббревиатур, однако использование аббревиатур SLA и VRLA для необслуживаемых свинцово-кислотных батарей отличаются в них только областью применения и емкостью (SLA – для батарей емкостью до 30А*ч, VRLA – для более емких батарей).

Для понимания процессов старения в герметизированных свинцово- кислотных батарей необходимо помнить о том, что необслуживаемые свинцово- кислотные батареи разработаны с низким потенциалом перезаряда (диктуется необходимостью снижения объема газов, выделяемых в фазу интенсивного газовыделения, "добивки"). Следствием данного конструктивного решения является сложность выбора алгоритма заряда – поскольку батарея никогда полностью не заряжается постепенно увеличивается сульфатация пластин.

С другой стороны при применении перезаряда уменьшается сульфатация, но из-за конструкции SLA батареи происходит повышенная коррозия положительного электрода, что приводит к выходу аккумулятора из строя. В следствие этого требуется придерживаться рекомендаций производителя по поводу алгоритма заряда SLA батареи.

Следует помнить, что температура аккумулятора сильно влияет на срок его жизни. Превышение температуры, при которой аккумулятор длительно работает, на каждые 10°C приводит с сокращению времени жизни в 2 раза. Справедливо также обратное замечание. Также следует отметить, что нижний температурный предел у SLA батарей также ограничен, и чем больше разряжена батарея, тем хуже ее рабочие характеристики при низких температурах.

При использовании VRLA батарей необходимо, чтобы все элементы имели очень близкие характеристики. Поскольку при использовании батареи возникает разбалансировка напряжений на различных элементах, необходима процедура эквализации аккумуляторов в батарее. Эквализация достигается путем увеличения напряжения на каждой ячейке до 2,5В в течение двух часов. Процедура эквализации проводится раз в 6 месяцев, или чаще, если указано производителем батареи.

Желательно поддерживать батарею в заряженном состоянии и избегать глубоких циклов разряда. Для нивелирования глубины разряда применяются более емкие батареи. Разряд VRLA батареи меньше чем 2,1В на аккумуляторную банку приводит к сульфатации пластин. Для уменьшения уровня сульфатации в конце заряда рекомендуется применять заряд постоянным напряжением 2,4В на элемент в течение 2х часов. Длительность заряда желательно расчитывать, исходя из 14 часов, увеличение времени заряда с 8 до 14 часов увеличивает время жизни батареи при соблюдении алгоритма заряда, рекомендуемого производителем.

В связи с повышенным требованием к точности соблюдения параметров заряда для необслуживаемых батарей необходимо правильно выбирать зарядное устройство.

Допустимая пульсация зарядного тока ограничена, обычно в пределах до 2,5% от номинального напряжения (измеряется при нагрузке зарядного устройства максимальным током для данного зарядного при отключенном аккумуляторе). Это означает, что необслуживаемые аккумуляторы необходимо использовать совместно с импульсными зарядными устройствами, работающими на частоте в десятки килогерц и обеспечивающими постоянное напряжение (не пульсирующее в такт с напряжением в сети 220В 50Гц). Также желательно иметь зарядное устройство с температурным датчиком, поскольку при заряде повышается температура аккумулятора, вместе с температурой растет емкость, с ростом емкости зарядный прибор может перезарядить батарею свыше необходимого уровня, что приводит к еще большему росту температуры и, как минимум, к ухудшению параметров батареи. Подобная ситуация существует и при заряде батареи при низких температурах.

Буквы AGM означают Absorbed Glass Mat – впитывающие прокладки из стекловолокна. Идея очень проста: в аккумуляторах вместо конвертов-сепараторов, увеличивающих внутреннее сопротивление батареи, между пластинами вложены «промокашки» из стекловолокна, причем весь пакет сильно сжат упругим пластиковым корпусом батареи. Электролит (он обычный, в отличие от настоящих гелевых батарей, где его загущают добавками двуокиси кремния) поднимается по прокладкам, как по фитилю. Сильное сжатие пластин не дает осыпаться активной массе и уменьшает внутреннее сопротивление.

В результате такие батареи отдают больший ток и, как утверждают, служат до 12 лет!

Еще одно очень важное свойство батарей AGM заключается в их устойчивости к частым циклам перезаряда и к глубокому разряду.

Пока батареи AGM освоили лишь несколько крупных производителей, причем шкала номинальных емкостей не столь широка, как у обычных аккумуляторов.

На срок службы герметизированных аккумуляторов значительно влияет точность поддержания напряжения постоянного подзаряда. При превышении этого параметра в течение длительного времени в гелевых аккумуляторах начинает срабатывать аварийный клапан, и со временем высыхает электролит, отчего внутреннее сопротивление аккумуляторов увеличивается, а емкость уменьшается.

Электрические и эксплуатационные характеристики герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов

Напряжение разомкнутой цепи свинцово-кислотных аккумуляторов линейно возрастает с ростом степени заряженности аккумулятора. По значению напряжения разомкнутой цепи можно судить о степени разряда свинцового аккумулятора.

Номинальной емкостью любых свинцово-кислотных аккумуляторов считается емкость, полученная при разряде в течение 20 ч, т.е. током 0,05С. Отдаваемая аккумулятором емкость значительно зависит от тока разряда, который может достигать нескольких С. Типичные разрядные характеристики при различных токах нагрузки показаны на рисунке 2. Из рисунка видно, что от тока разряда зависит также и конечное разрядное напряжение свинцового аккумулятора.

Превышение температуры на 10 градусов сокращает срок службы почти в два раза. Герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторы очень чувствительны к перезаряду. 

Следует помнить, что при заряде герметизированных аккумуляторов их температура может быть значительно выше температуры окружающей среды. Это связано как с разогревом аккумуляторов из-за реакции рекомбинации кислорода, так и с неудовлетворительным отводом тепла от плотноупакованной батареи. Разница температур особенно ощутима при ускоренном режиме заряда. Если нельзя избежать существенного увеличения температуры, то при заряде следует вводить корректировку напряжения источника питания.

Переразряд также вреден для свинцово-кислотных батарей, как и перезаряд. При многократных переразрядах уменьшается разрядная емкость и понижается срок службы аккумулятора. Такие же изменения могут происходить и при продолжительном хранении батарей в разряженном состоянии.

В связи с расширением сферы применения герметизированных свинцовых аккумуляторов до обитаемых комплексов специального назначения, где должны применяться мощные источники тока с большим напряжением, стало необходимым исследование последствий возникновения аварийных ситуаций в эксплуатации. Такие ситуации могут происходить как при разбалансировании характеристик аккумуляторов, составляющих батарею, так и в результате ошибочного обслуживания батарей или отказе управляющего оборудования. В этом случае при перезаряде или переразряде батарей, приводящем к переполюсованию наиболее слабых аккумуляторов, может произойти разгерметизация аккумуляторов или даже разрушение их баков.

Было доказано, что повреждение корпуса приводит к снижению отдаваемой емкости, но более серьезных проблем не возникает. Даже при полном разрушении контейнера аккумулятора емкость его стала меньше только на 14 %, так как электролит не вытекает, а задерживается в порах электродов и сепаратора. При вскрытии 5 % площади контейнера, аккумуляторы оставались годными для циклирования при снижении разрядной емкости на 15-20 %.

При продолжительном перезаряде (током 0,25 Сн) как свежих аккумуляторов, так и после полтора года эксплуатации в режиме постоянного подзаряда, а также при заряде аккумуляторов при завышенном напряжении (2,6В), чрезвычайного разогрева аккумуляторов не происходило. Температура стабилизируется спустя 4-6 ч на уровне 50-70 °С или затем медленно понижается. Но из-за выброса газов через аварийный клапан происходит осушение аккумуляторов и быстрая их деградация.

Современные герметизированные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи обладают достаточно высокими удельными энергетическими характеристиками (до 40 Втч/кг и 100 Втч/л). Они работоспособны в буферном режиме при нормальной температуре в течение продолжительного периода (более 10 лет), а при циклировании обеспечивают несколько сотен циклов до потери 20 % емкости.

Гелевые аккумуляторные батареи

Этот пункт является продолжением и дополняет предыдущий в части батарей SLA. Системы бесперебойного электроснабжения позволяют в критических ситуациях без сбоев в работе предприятия осуществлять электропитание до восстановления внешнего электроснабжения или включения аварийных источников питания. Эти системы построены на использовании специального оборудования – источников бесперебойного питания на основе мощных аккумуляторов нового типа (например, гелиевых).

Гелевые GEL (Gelled Electrolite) и AGM (Absorption Glass Matt) аккумуляторы, разработанные в конце 50-х годов, имеют много преимуществ перед обычными жидкостными. В гелевых кислота связана силикагелем и обычный электролит загущен до состояния густой массы в виде желе, а в AGM кислотой пропитаны микропористые стекловатные маты, размещенные между пластинами (чтобы электролит не плескался и не выливался). В состав гелевого электролита обычно входят пирогенизированная кремниевая кислота, разбавленная серной кислотой, и стабилизирующие добавки. Гель заливается в корпус аккумулятора и застывает в заводских условиях, после чего в течение нескольких суток происходит усадка гелевой массы, образование в ней микропор и трещин, необходимых для протекания процессов рекомбинации. AGM выглядят понадежнее гелевых – если уж гелевый аккумулятор закипел, то недалеко и до разбухания и взрыва. Дело в том, что в геле образуются разрывы (газовые пузыри) и внутреннее сопротивление резко возрастает. Пузыри из стекловаты могут уйти, а вотразрывы от пузырей газа в геле восстанавливаются достаточно медленно. Гелевые АКБ были специально разработаны для военной и авиационной промышленности. Стойкие к частичному разрушению корпуса (попадание пули или осколков), гелевые АКБ выдают ток даже при разрушении - электролит из них не вытекает. Также гелевые аккумуляторы подходят для военной авиации с ее высокими перегрузками, так как не разливаются и работают в любом положении. При одинаковой емкости аккумуляторов отдача от гелевого будет больше, чем от обычного. Недавно на рынке появились спиральные гелевые АКБ. Благодаря другому, оптимизированному методу упаковки пластин производители добились уменьшения расстояния между ними и увеличения эффективной поверхности, что снижает внутреннее сопротивление и влияние высокой вязкости элкектролита. Поэтому у гелевого АКБ со спиральными электродами емкостью 55 Ач ток отдачи может быть эквивалентным жидкостно-кислотному АКБ на 150-200 Ач.

Необходимо только помнить, что гелевые аккумуляторы требуют очень точного поддержания тока подзарядки, для чего могут даже потребоваться контроллеры зарядки на основе микропроцессоров.

Наиболее современная технология AGM (Absorptive Glass Mat) вновь вернулась к жидкой кислоте, но теперь электролит удерживается в порах пластин, сплетенных из тончайших стеклянных волокон. Использование стекловолокна позволяет не только герметизировать корпус, но и сохранить работоспособность батареи даже в случае повреждений наружной оболочки. AGM-батареи нечувствительны к колебаниям температуры, очень стойки к глубоким разрядам, долговечны, виброустойчивы и могут работать хоть лежа на боку, но боятся перезаряда. AGM-батареи дешевле гелевых, но по использованию гелевый аккумулятор предпочтительнее, так как он допускает разрядку небольшими токами практически до нуля без опасности возникновения необратимых процессов (в отличие от обычного). По своей сути гелевый аккумулятор является силовым (тяговым) аккумулятором, наиболее подходящим для электромобилей и погрузчиков, а также для систем резервного электроснабжения.

Недостатки герметизированных гелевых аккумуляторов, которые отмечают многие специалисты, следующие:

  • меньше реальный срок службы вследствие невозможности ремонта, - высокая чувствительность к пульсациям напряжения,
  • опасность вхождения в режим терморазгона,
  • недопустимость частых глубоких разрядов,необходимость точного поддержания напряжения постоянного подзаряда, - сложность осуществления контроля.

В процессе эксплуатации аккумулятора при чередующихся зарядах и разрядах вследствие объемных изменений происходит разупрочнение активной массы, потеря механических и электрических связей между частицами, в результате чего активная масса разжижается и оплывает. Этому явлению способствует обильное выделение кислорода на поверхности электродов в процессе заряда.

Наконец, оплывание активной массы положительного электрода ускоряется
в присутствии таких вредных примесей в электролите и активной массе, как железо, хлор и другие.

Исследованию причин оплывания активной массы положительного электрода посвящен ряд работ советских ученых. Было установлено, что температура электролита
и величина тока при заряде не оказывают существенного влияния на срок службы активной массы.

Наибольшее влияние оказывают условия разряда и особенно его конечной стадии. Уменьшение концентрации электролита, повышение температуры и снижение плотности тока при разряде снижают скорость разрушения активной массы. Указанные условия разряда способствуют образованию рыхлого, крупнокристаллического осадка сульфата свинца.

Влияние концентрации электролита и условий разряда, плотности тока и температуры на скорость разрушения активной массы количественно можно охарактеризовать следующими экспериментальными данными (Е. И. Крепанова): уменьшение концентрации электролита от 10 до 2н увеличивает срок службы активной массы в 8 10 раз и является наиболее сильно действующим фактором; уменьшение плотности разрядного тока от 1,8 до (),65 А/дм увеличивает срок службы примерно на 50%;

повышение температуры электролита от 25° до 50°С увеличивает срок службы активной массы более чем в 2 2,5раза.

Таким образом срок службы активной массы положительного электрода определяется условиями кристаллизации сульфата свинца при разряде. Образование рыхлых осадков сульфата свинца должно способствовать уменьшению разрушения активной массы, так как такой сульфат при заряде переходит в прочную активную массу, состоящую преимущественно из крупнокристаллического диоксида свинца.

В том случае, когда поверхность электрода при разряде покрывается плотным слоем сульфата свинца, образующиеся при заряде кристаллы Рb02 растут преимущественно в виде дендритов, которые в конце заряда и в начале разряда могут осыпаться.

Известное влияние на срок службы активной массы может оказать материал токоотвода. Характер оксидной пленки, образующейся на поверхности токоотводов, во многом определяет прочность сцепления активной массы с ними и, следовательно, электрические характеристики и срок службы электрода. Деформация токоотводов, превышающая 5% от первоначальных размеров, приводит к быстрому разрушению активной массы.

Наконец, ряд исследований показывает влияние фазового состава положительной активной массы, а также формы частиц на скорость ее оплывания в процессе эксплуатации аккумулятора. Осадки -Рb02 отличаются большей механической прочностью, чем -Рb02. Кристаллы -Рb02 образуют внутри активной массы прочную ячеистую структуру, мало изменяющуюся в процессе цитирования.

В процессе заряда аккумулятора, особенно в период последней его стадии,
на положительном электроде обильно выделяется кислород. Пузырьки кислорода, «омывающие» поверхность электрода способствуют эрозии активной массы, то есть ее разрушению. Механизм разрушения более детально рассмотрен в известной книге М. А. Дасояна и И. А. Агуфа «Основы расчета ....».

Обзор современных данных по вопросу о причинах и механизме разрушения активной массы положительного электрода позволяет заключить, что эти причины носят принципиальный характер, что существенно ограничивает возможности эффективной борьбы с этим явлением.

Одной из возможностей активного воздействия на процесс разрушения активной массы положительных электродов является введение в активную! массу в процессе изготовления свинцовых аккумуляторов различного рода; упрочняющих добавок: полимерных волокон, порошков, суспензий. Для повышения срока службы положительной массы особое значение приобретают мероприятия, направленные

на усовершенствование конструкции аккумулятора, подбор материала и конструкции сепаратора. В известной мере некоторые эксплуатационные параметры могут воздействовать на процесс оплывания активной массы, такие как режим заряда, наличие вредных примесей, попадающих с доливаемой водой.

Профилактика при эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторов Существует возможность восстановления характеристик аккумуляторов, емкость которых уменьшилась до 80 % от начальной, при циклировании с зарядом пульсирующим током величиной от 0.1С до 0.5С (время импульса порядка 200-400 мс, соотношение времени импульса и паузы 1:3). Эта возможность испытывалась на аккумуляторах с решетками из сплавов свинец-сурьма и свинец-кальций-олово. Несмотря на то, что механизмы, вызывающие преждевременную потерю емкости, отличаются, эффект от заряда пульсирующим током наблюдался у обоих типов источников тока. Целесообразно периодически выполнять циклирование в таком режиме для поддержания электродных масс аккумулятора в активном состоянии.

 


 

Литература:

Барковский В.И. и др. Влияние годичного хранения на параметры необслуживаемых свинцово-кислотных акумуляторов//Электротехника. - 1988. - No8. - С.6-9.

В.И.Болотовский, З.И.Вайсгант «Эксплуатация,обслуживание и ремонт свинцовых аккумуляторов»,Ленинград, Энергоатамиздат, 1989 год.

М. А. Дасоян, В. В. Новодережкин, Ф. Ф. Томашевский «Производство электрических аккумуляторов», Москва, «Высшая школа», 1977

Н.Ламтев «Самодельные аккумуляторы», Москва, Государственное издательство по вопросам радио, 1936

Б.И.Центер и Н.Ю.Лызлов Монография «Металл-водородные электрохимические системы», Л., «Химия», 1989.

М. А. Дасоян, И. А. Агуф «Основы расчета, конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов», Ленинград, Энергия, 1978 г.

М. А. Дасоян, И. А. Агуф «Современная теория свинцового аккумулятора», Ленинград, Энергия, 1975.

Е. И. Крепанова «Исследование причин, вызывающих разрушение активной массы положительных пластин свинцового аккумулятора. Сборник работ по аккумуляторам. Москва, ЦБТИ, Электропривод, 1958. 

  • Поделиться:
  • facebook.com
Сервис центр Солярис Контакты:
Адрес: Мира, 23 357502 Пятигорск,
Телефон:+7(996) 417-36-60, Факс:+7(8793) 38-93-71 , Электронная почта: solaris@kmw.ru