Способ ускоренного формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов при помощи заряда асимметричным током


 


Владельцы патента RU 2460182:

Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ) (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к способам формирования емкости химических источников тока. Сущность изобретения: заряд аккумуляторов ведут разнополярными импульсами тока со стабилизированными амплитудами разрядного и зарядного импульсов при соотношении амплитуд разрядного и зарядного импульсов 3÷4, при длительности зарядного импульса 200÷240 мс и разрядного импульса 10÷20 мс с паузами между ними 0÷2 мс, амплитуды зарядного импульса численно равны 0,2÷0,8 от минальной емкости, процесс заряда на первых циклах формирования емкости прекращают при сообщении аккумулятору 250÷500% номинальной емкости, процесс заряда на последующих циклах формирования емкости прекращают при сообщении аккумулятору 120÷250% номинальной емкости, причем процесс заряда на первом цикле формирования емкости прерывают при сообщении аккумулятору 100% номинальной емкости и производят смену электролита, после чего заряд продолжают. Технический результат: существенное сокращение числа заряд-разрядных циклов формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов и аккумуляторных батарей.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам формирования емкости химических источников тока, и может быть использовано для формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов и аккумуляторных батарей перед вводом в эксплуатацию при изготовлении.

Известен способ ускоренного формирования и восстановления емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторных батарей при помощи заряда асимметричным током [патент РФ №2313864, H01M 10/44, H02J 7/10, 2007], в котором с целью сокращения времени формирования и восстановления емкости никель-кадмиевых батарей формирование и восстановление емкости проводят, заряжая аккумуляторные батареи асимметричным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов, заключающийся в проведении заряда разнополярными импульсами тока со стабилизированными амплитудами разрядного и зарядного импульсов 3÷4, при длительности зарядного импульса 220÷20 мс и разрядного импульса 15÷5 мс с паузами между ними 0÷2 мс. Амплитуды зарядного импульса численно равны 0,2÷0,6 от номинальной емкости. Процесс заряда прекращают при сообщении аккумулятору 120÷150% номинальной емкости, что прерывает основной процесс преобразования активной массы электродов. Это приводит к снижению прироста разрядной емкости от цикла к циклу, и как следствие, к увеличению числа зарядно-разрядных циклов, необходимых для набора номинальной емкости, т.е. увеличивается общее время формирования и восстановления емкости.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату является способ ускоренного формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов [заявка на изобретение №2009112766/09, H01M 10/44, 2010], в котором заряд аккумулятора проводят асимметричным импульсным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов, заключающийся в проведении заряда разнополярными импульсами тока со стабилизированными амплитудами разрядного и зарядного импульсов при соотношении амплитуд разрядного и зарядного импульсов 3÷4, при длительности зарядного импульса 200÷240 мс и разрядного импульса 10÷20 мс с паузами между ними 0÷2 мс, амплитуды зарядного импульса численно равны 0,2÷0,8 от номинальной емкости, процесс заряда на первых циклах формирования и восстановления емкости прекращают при сообщении аккумулятору 250÷500% номинальной емкости, процесс заряда на последующих циклах прекращают при сообщении аккумулятору 120÷250% номинальной емкости. Недостатком данного способа является отсутствие возможности замены электролита во время проведения первого цикла формирования емкости. Заряд первого цикла проводится с применением электролита, использующегося для пропитки аккумуляторов после изготовления. Однако плотность электролита, используемого для пропитки аккумуляторов после изготовления, ниже плотности электролита, применяемого во время формирования емкости. Это приводит к снижению прироста разрядной емкости от цикла к циклу. И, как следствие - к увеличению числа зарядно-разрядных циклов, необходимых для набора номинальной емкости, т.е. увеличивается общее время формирования и восстановления емкости.

Задачей заявленного изобретения является сокращение общего времени формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов и аккумуляторных батарей.

Поставленная задача решается тем, что в известный способ ускоренного формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов и аккумуляторных батарей при помощи заряда асимметричным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов, заключающийся в проведении заряда аккумулятора разнополярными импульсами тока со стабилизированными амплитудами разрядного и зарядного импульсов при отношении амплитуд разрядного и зарядного импульсов 3÷4, при длительности зарядного импульса 200÷240 мс и разрядного импульса 10÷20 мс с паузами между ними 0÷2 мс, амплитуды зарядного импульса численно равны 0,2÷0,8 от номинальной емкости, процесс заряда на первых циклах формирования емкости прекращают при сообщении аккумулятору 250÷500% номинальной емкости, процесс заряда на последующих циклах прекращают при сообщении аккумулятору 120÷250% номинальной емкости, введены новые признаки: процесс заряда на первом цикле формирования емкости прерывают при сообщении аккумулятору 100% номинальной емкости и производят смену электролита, после чего заряд продолжают.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата - сокращение числа зарядно-разрядных циклов во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что процесс заряда на первом цикле формирования и восстановления емкости прерывают при сообщении аккумулятору 100% номинальной емкости и производят смену электролита. Это дает возможность вести заряд первого цикла закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов с применением электролита заданной плотности. Кроме этого смена электролита в условиях активного газовыделения, имеющего место при сообщении 100% номинальной емкости, способствует лучшей пропитке активной массы электродов, что создает эффект увеличения прироста разрядной емкости от цикла к циклу, вследствие чего число зарядно-разрядных циклов, необходимых для набора аккумулятором и аккумуляторными батареями номинальной емкости сокращается. Введение новых признаков позволяет получить эффект, который предусмотрен в задаче, а именно: сократить общее время, необходимое для набора аккумулятором номинальной емкости за счет сокращения числа зарядно-разрядных циклов.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники.

За счет реализации совокупности признаков, указанных в предложенном техническом решении, обеспечивается сокращение общего времени формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов и аккумуляторных батарей.

Примеры.

Заявленный способ ускоренного формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов и аккумуляторных батарей при помощи заряда асимметричным током проверяли на четырех группах аккумуляторов (по три аккумулятора в каждой группе) номинальной емкостью 20 А·ч при формировании свежеизготовленных аккумуляторов - группа один (аккумуляторы №1, 2 и 3) и группа два (аккумуляторы №4, 5 и 6); при восстановлении емкости аккумуляторов после длительного хранения - группа три (аккумуляторы №7, 8 и 9) и группа четыре (аккумуляторы №10, 11 и 12).

Формирование емкости первой группы аккумуляторов в количестве трех штук (№1, 2, 3) проводили при помощи заряда асимметричным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов со средним значением 10 А при соотношении амплитуд разрядного и зарядного импульсов 3,3, с амплитудой зарядного импульса, численно равной 0,75 от номинальной емкости, при длительности зарядного импульса 220 мс, длительности разрядного импульса 15 мс, с паузой между ними 2 мс. Процесс заряда на первом цикле формирования прерывали после сообщения аккумулятору 100% номинальной емкости и проводили смену электролита, плотность электролита 1,20 г/см3. После чего процесс заряда продолжали до сообщения аккумулятору 450% номинальной емкости. Процесс заряда на последующих циклах формирования емкости прекращали при сообщении аккумулятору 200% номинальной емкости. Разряд аккумуляторов проводили постоянным током 10 А до конечного напряжения 1 В. Результаты формирования емкости первой группы аккумуляторов представлены в таблице 1.

Таблица 1
Результаты формирования емкости аккумуляторов №1, 2, 3
№ цикла Заряд Разряд
Ток, А Сзаряда, А·ч Ток, А Сразряда, А·ч
№1 №2 №3 Сср
1 10 20+70 10 16,24 17,57 16,81 17,82
2 10 40 10 19,32 21,38 20,40 21,17

Формирование емкости второй группы аккумуляторов в количестве трех штук (№4, 5, 6) проводили при помощи заряда асимметричным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов со средним значением 10 А при соотношении амплитуд разрядного и зарядного импульсов 3,3, с амплитудой зарядного импульса, численно равной 0,75 от номинальной емкости, при длительности зарядного импульса 220 мс, длительности разрядного импульса 15 мс, с паузой между ними 2 мс. Процесс заряда на первом цикле формирования прекращали при сообщении аккумулятору 450% номинальной емкости. Процесс заряда на последующих циклах формирования емкости прекращали при сообщении аккумулятору 200% номинальной емкости. Разряд аккумуляторов проводили постоянным током 10 А до конечного напряжения 1 В. Результаты формирования емкости второй группы аккумуляторов представлены в таблице 2.

Таблица 2
Результаты формирования емкости аккумуляторов №4, 5, 6
№ цикла Заряд Разряд
Ток, А Сзаряда, А·ч Ток, А Сразряд, А·ч
№4 №5 №6 Сср
1 10 90 10 13,20 14,27 13,92 18,80
2 10 40 10 17,51 16,69 18,03 17,41
3 10 40 10 19,51 21,75 20,01 20,42

Сравнение результатов эксперимента показывает преимущество заявленного способа формирования емкости отдельных аккумуляторов и аккумуляторных батарей, выраженное в полуторакратном сокращении числа зарядно-разрядных циклов формирования по сравнению со способом-прототипом.

Способ ускоренного формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов при помощи заряда асимметричным током с чередованием зарядного и разрядного импульсов, заключающийся в проведении заряда разнополярными импульсами тока со стабилизированными амплитудами разрядного и зарядного импульсов при соотношении амплитуд разрядного и зарядного импульсов 3÷4, при длительности зарядного импульса 200÷240 мс и разрядного импульса 10÷20 мс с паузами между ними 0÷2 мс, амплитуды зарядного импульса численно равны 0,2÷0,8 от номинальной емкости, процесс заряда на первых циклах формирования и восстановления емкости прекращают при сообщении аккумулятору 250÷500% номинальной емкости, процесс заряда на последующих циклах формирования и восстановления емкости прекращают при сообщении аккумулятору 120÷250% номинальной емкости, отличающийся тем, что процесс заряда на первом цикле формирования емкости прерывают при сообщении аккумулятору 100% номинальной емкости и производят смену электролита, после чего заряд продолжают.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей (ЛИАБ). .

Изобретение относится к вторичным источникам тока. .

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при подготовке никель-водородных аккумуляторных батарей к штатной эксплуатации в составе искусственных спутников Земли (ИСЗ), преимущественно ИСЗ негерметичного исполнения с радиационным охлаждением.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей (АБ) автономных систем электропитания искусственного спутника Земли (ИСЗ).

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (НВАБ) в составе искусственных спутников Земли (ИСЗ).

Изобретение относится к способам и устройствам ускоренного заряда вторичных химических источников тока и может быть использовано для заряда аккумуляторов, основная стратегия заряда которых заключается в пропускании постоянной величины действующего значения зарядного тока, например, никель-металлогидридных (Ni-MH) и никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов и аккумуляторных батарей.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при наземной эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (НВАБ) в составе искусственных спутников Земли (ИСЗ).

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей автономных систем электропитания искусственного спутника Земли (ИСЗ).
Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам формирования и восстановления емкости химических источников тока, и может быть использовано для формирования и восстановления емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов и аккумуляторных батарей перед вводом в эксплуатацию при изготовлении и после длительного хранения.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей автономных систем электропитания искусственного спутника Земли (ИСЗ).

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей автономных систем электропитания искусственного спутника Земли (ИСЗ)

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей в автономной системе электропитания, преимущественно искусственных спутников Земли (ИСЗ)
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при восстановлении засульфатированных свинцовых аккумуляторов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) в автономных системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), функционирующих на низкой околоземной орбите

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области эксплуатации аккумуляторных батарей, и может быть использовано при производстве, введении в эксплуатацию, проведении плановых ремонтных и восстановительных работ с аккумуляторными батареями

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании батарей первичных и вторичных химических источников тока, включая металловоздушные источники тока
Наверх