Способ определения емкости химического источника тока

Авторы патента:

H01M10/48 - аккумуляторы, комбинированные с устройствами для измерения, испытания или индикации, например для индикации уровня или плотности электролита (индикация или измерение уровня жидкости вообще G01F 23/00; измерение плотности G01N, например G01N 9/00; измерение электрических переменных G01R)

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЕМКОСТИ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА, заключающийся в поляризации химического источника тока заданным режимом, измерении напряжения на нем в начале и конце поляризации и последующем определении емкости по измеренным параметрам , отличающийся тем,- что, с целью ускорения процесса определения при уменьшении снимаемой с химического источника тока емкости, поляризацию химического источника тока проводят стабилизированным током , при через химический источник тока пропускают 0,001-0,01 от его нс 1ииальной емкости количество электричества, поляризацию заканчивают по достижении напряжения на химическом источнике тока 1,05-5 от напряжения измеренного в начале поляриг зации, после чего измеряют скорость изменения напряжения на химическом источнике тока и определяют емкость химического источника тока по экспери (Л ментально определенной для данного типа зависимости этой емкости от скорости изменения напряжения на идточнике .

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3f59 Н .01 М 20/48

Я .,:;,1П 1 а q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ggI- г(И(1:Ig @

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3532794/24-07 (22) 07.01.83 (46) 15.08.84. Бюл. Р 30 (72) В.И.Серегин, В.С.Панков и Е.Г.Иванов (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический аккумуляторный институт (53) 621.355.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 819869, кл. Н 01 М 10/48, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

9 679559, кл. Н 01 М 10/48, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

9 550708, кл. Н 01 М 10/48, 1973. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ЕМКОСТИ

ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА, заключакицийся в поляризации химического источника тока заданным режимом, измерении напряжения на нем в начале и конце поляризации и последующем..SU„„! 108536, A определении емкости по измеренным параметрам, отличающийся тем; что,. с целью ускорения процесса определения при уменьшении снимаемой с химического источника тока емкости, поляризацию химического источника тока проводят стабилизированным током, при этом через химический источник тока пропускают 0,001-0,01 от

его номинальной емкости количество электричества, поляризацию заканчивают по достижении напряжения на химическом источнике тока 1,05-5 от напряжения измеренного в начале поляризации, после чего измеряют скорость изменения напряжения на химическом источнике тока и определяют емкость g химического источника тока по экспериментально определенной для данного типа зависимости этой емкости от скорости изменения напряжения на источнике.

1108536

Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству химических источников тока, и может быть применено для контроля энергоресурса химических источников тока перед прюуейением их в рабличных автоном- 5 ных электрических системах.

Известен способ определения емкости дисковых аккумуляторов, основанный на том, что после разряда аккумуляторы соединяют последовательно и подключают к резистору определенного номинала и далее в любой момент 5-часового интервала осуществляют контроль аккумуляторов вольтметром с подключенной нагрузкой Г13.

Однако данный способ абсолютно неприменим для определения емкости первичных химических источников тока, так как предусматривает их разряд.

Кроме того, для определения емкости по данному методу требуется длитель- 20 ное время.

Известен также способ определения емкости аккумулятора по величине его

ЭДС с коррекцией величины этой ЭДС от плотности электролита, включающий стабилизацию ЭДС заданными зарядными или разрядными импульсами тока 32 3, Однако данный способ определения емкости аккумулятора неприменим для контроля герметичных и малогабарит- 30 ных химических источников тока.

Наиболее близким к изобретению по технкческой сущности и достигаемому результату является способ (3 определения емкости химического источ- 35 ника тэка, в котором емкость химического источника тока определяют путем измерения напряжения 0 на источ-. нике в момент подключения контрольной нагрузки и определения емкости 40

0 по формуле

45 где Q вЂ” - емкость хим, ического источника токау

Кр и el, â€” коэффициенты корреляционной зависимости; конечное напРяжение Разряда;50

E вЂ” ЭДС химического источника тока.

Однако данный способ мало пригоден для определения емкости химических источников тока с плоской разряд-. ной характеристикой, например, для химических источников тока на основе систем Ag 0-Кп; Ag0-Zn; HgO-CB;

Н О-Zn; и т.д. Кроме того, для определения емкости по данному способу . в отдельных случаях необходимо сня- 60 тие с химического источника тока заметной емкости и процесс определения емкости длителен.

Целью изобретения является ускорение процесса определения при уменьше- 5 нии снимаемой с химического источни«а тока емкости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения емкости химического источника тока,заключающемуся в поляризации источника заданным режимом, измерении напряжения на нем в начале и конце поляризации и последующем определении емкости, поляризацию проводят стабилизированным током, при количестве электричества, пропускаемом при этом, равном О, 001-0, 01 от номинальной емкости источника, заканчивают поляризацию при достижении напряжения на источнике 1,05-5 от напряжения в начале поляризации с последующим измерением скорости изменения. напряжения на источнике после прекращения поляризации и определении емкости источника по экспериментально определенной зависимости этой емкости

oz скорости изменения напряжения на источнике.

Полное внутреннее сопротивление химического источника тока состоит из двух составляющих.

Первая омическая составляющая, величина которой определяется проводимостью активных масс положительного и отрицательного электродов, электролита, находящегося в порах этих электродов, и сепарационного материала, и вторая вЂ” электрохимическая составляющая полного внутреннего сопро тивления, величина. которой определяется параметрами электрохимической реакции, нроходящей на электродах при данном поляризующем токе, структурными параметрами электродов и некоторыми другими факторами.

Величина полного внутреннего сопротивления изменяется при поляризации химического источника тока вследствие протекания при этом химических реакций на его электродах. Причем изменение полного внутреннего сопротивления химического источника тока зависит от количества электричества, пропускаемого через химический источник тока и величины.поляризующего тока. Это выражается в изменении напряжения на зажимах химического источника тока при поляризации его стабилизированным током.

Необходимо отметить, что после выключения поляризующего тока напряжение на химическом источнике тока не устанавливается мгновенно до значения его ЭДС, а продолжает изменяться от определенной величины в течение промежутка времени, который определяется количеством электричества, прошедшего через химический источник тока, величиной поляризующего тока, количеством и состоянием активных масс электродов и электролита, 1108536 имеющихся на данный момент в химическом источнике тока..

Предлагаемый способ определения емкости химического источника тока основывается на установлении зависимости между емкостью химичеокого 5 источника тока конкретного типа, количеством электричества пропускаемого через химический источник тока, и скоростью изменения напряжения на химическом источнике тока, измерен- 10 ной сразу после выключения поляризации при выбранном оптимальном значении стабилизированного поляризующего тока, вызывающего определенное изменение полного внутреннего сопротивле-15 ния химического источника тока, и последующего сравнения параметра испытуемого химического источника тока с полученной зависимостью. Причем эта, зависимость предварительно устанавливается по химическим источникам тока с известной. емкостью.

Величина поляризующего тока выбирается из условия снятия с химического источника тока конкретного типа минимальной емкости при максимальной за25 висимости прошедшего через химичес» ский источник тока количества электричества и измеренной сразу после прекращения поляризации скорости изменения напряжения на химическом источни- 30 ке тока от имеющейся в нем емкости.

При этом следует учитывать, .что при значительных токах поляризации в химическом источнике тока возможно интенсивное газовыделение. При поляри- 35 зации химического источника тока в сторону разряда большими плотностями тока (превышающими ток короткого заНаблюдаемый эффект

Количество электричества, пропускаемое через ХИТ (CNoN) () кон нач

Невозможно установить зависимость между измеряемыми.параметрами и емкостью ХИТ

Ор 0008 С д

1 05

0,001 C

1,05

Предлагаемый параметр мыкания ) имеет место выделение водорода на его положительном электроде и кислорода на отрицательном. Величина изменения напряжения на химическом сточнике тока при поляризации его ольшими цлотностями тока .определяется допустимым изменением давления в герметичных химических источниках тока и максимально возможным повьиаением температуры внутри него..

При пропускании:через испытуемый химический источник тока количества электричества меньшего 0,001 его номинальной емкости невозможно установить зависимость между емкостью химического источника тока и замеряемыми параметрами даже при больших плотностях тока, а пропускание через химический источник тока количества электричества. большего 0,01 его номинальной емкости нежелательно ввиду снятия при этом с химического источника тока заметной емкости (см. табл. 1) . При соотношенииО„,„Щ (,„„<1,05 невозможно установить зависимость между измеряемыми величинами И емкостью химического источника тока. где 0„ „ - напряжение на химическом источнике тока в конце поляризации;

U „ вЂ” напряжение на химическом источнике тока в начале поляризации.

При соотношении()„,„)() „>5 возникают деформации герметичйых химических источников тока давлением газов, выделившихся при пропускании импульса тока и перегрев химического источника тока (см. табл. 1).

Таблица1

Невозможно установить зависимость

Между измеряемыми параметрами и емкостью ХИТ

Возможно определение ХМТ с емкостью меньшей О, 2 C

Возможно определение ХИТ с емкостью меньшей 0,5 C

Возникают деформации и перегрев ХИТа.

1108536

Продолже ние та бл .

Наблюдаемый эффект

Количество электрик чества, пропускаемое через ХИТ (С„ i кон

Онач

0,005 С„.

1,05

0,01 С„„

1,05

О, 02

1,05

Скорость изменения напряжения на элементе после прекраще ния поля ризации, В/с

Количество пропускаемоro через элемент электричества, Ъ от ном

ТоК разря» да, Емкость кон

UHa„

-85

CHOM

0,7 5

О, 8 Сном

О, 4 Сном 30

0,5

0,4

С-ном

Предлагаемый параметр

Hp и м е р . Определяют емкость элемента типа ЭСЦГД вЂ” 0,2. Номинальная емкость (r.„ù„) элемента 0,2 A ч, высота 5,4 мм, диаметр 11,6 мм, электрическая система А О-2о .

Зависимость измеряемых параметров элементов ЭСЦГД вЂ” 0,2 одной партии представлена в табл. 2.

Таблица 2

Невозможно установить зависимость между измеряемыми параметрами и емкостью ХИТа

Возможно определение ХИТ с емкостью меньшей .0,4 С„ „

Возможно определение ХИТ с емкостью меньшей 0,9 Сно,„

Возникают деформации и перегрев ХИТа.

Невозможно установить зависимость между измеряемыми параметрами и емкостью ХИТ

Возможно определение ХИТ с емкостью меньшей О, 9 С „„

Возможно определение XHT во всем диапазоне емкостей.

Возникают деформации и перегрев ХИТ

При определении ХИТ с него снимается значительная емкость

Экспериментально найденный оптимальный стабилизированный ток поляризации для данного элемента вЂ” 5 A.

A отношение напряжения в конце поляризации к напряжению на нем в начале поляризации составляет 3. При этом количество электричества, пропускаемое через элемент, в процессе определения составляет О, 01 С„ „ при нали45 чии в нем номинальной емкости.

Напряжение на элементе контролируют электронным осциллографом. По достижении напряжения на элементе, превышающего утроенное значение напряжения на нем в начале поляризации, специальное устройство выключает поляризующий ток и дальнейшее изменение напряжения на элементе фиксируется электронным осциллографом.

В начале поляризации элемента напря-. жение на нем составляло 15 В, а к мо.менту отключения вЂ” 45 В. При этом время поляризации 1,17 с, за это время через элемент прошло 5,86 Кл электричества или 0,0182 от С„ „ . A

60 измеренная скорость изменения напряжения на элементе после прекращения поляризации 79 B/c. Сравнивая полученный результат с зависимостью, при веденной в табл. 2, получаем, что

65 .емкость данного элемента 0,19 А ч.

1108536

Составитель «1.Наидина

Редактор М.Товтин Техрел С.Мигунова Корректор О.Билак

Заказ 5876/39 Тираж 683 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

Таким образом, предлагаемый способ определения емкости химического источника тока по сравнению с прототипом характеризуется быстротой определения, малой емкостью, снимаемой с химического источника тока в процес.е определения.

Кроме того, предлагаемый способ применим к химическим источникам тока различных электродных систем и конструкций.

Трехуровневый индикатор напряжения аккумулятора автомобиля // 1089678

Блок контроля параметров аккумуляторов в батарее // 1080226

Устройство для контроля напряжения аккумуляторной батареи // 1078505

Способ контроля состояния аккумуляторной батареи в режиме импульсного разряда и устройство для его осуществления // 1061198

Устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи // 1056321

Устройство для определения степени недозаряда аккумуляторной батареи // 1050015

Устройство для определения степени заряженности аккумуляторной батареи // 1048538

Устройство для контроля напряжения аккумулятора // 1048537

Устройство для контроля степени разряженности аккумуляторной батареи // 1045316

Способ определения электрических параметров аккумуляторных источников питания // 2101806

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контролю электрических параметров аккумуляторных источников питания как отдельных аккумуляторов, так и батарей

Способ определения степени заряженности аккумулятора // 2110119

Электрохимический источник тока и электронное устройство, имеющее чувствительный к влажности компонент // 2119702

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве электрохимических элементов с индикатором состояния заряда

Способ проведения ресурсных испытаний аккумуляторов космического назначения и устройство для его реализации // 2123460

Изобретение относится к области космической электротехники и может быть использовано при проведении ресурсных испытаний оборудования ИСЗ, в частности аккумуляторных батарей (АБ)

Комбинация гальванического элемента и индикатора состояния элемента (варианты) // 2124786

Изобретение относится к гальваническому элементу и встроенному индикатору состояния заряда

Устройство для определения параметров свинцового аккумулятора // 2127010

Устройство автоматического контроля технического состояния элементов аккумуляторной батареи // 2131158

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при испытании и эксплуатации ХИТ, применяемых в системах автономного электроснабжения

Устройство контроля химических источников тока // 2143769

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано на предприятиях по производству химических источников тока (ХИТ) при проведении контроля качества их изготовления

Электрохимический элемент с меткой со встроенным тестором и способ изготовления метки // 2154879

Изобретение относится к метке со встроенным тестером состояния работы электрохимического элемента

Устройство контроля разряженности аккумуляторной батареи // 2158455

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на автономных объектах, в электротранспорте, использующем в качестве источника энергии аккумуляторные батареи