Způsob regenerace akumulátorových článků

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu regenerace akumulátorových článků olověných s elektrolytem kyseliny sírové a alkalických plněných hydroxidem draselným, při němž se regenerační přísada na bázi vodného peroxidu vodíku přidá do elektrolytu. Poté se nejméně jeden článek nebo akumulátorový baterie běžným způsobem nabíjí a vybíjí.

Dosavadní stav techniky

Známé způsoby dobíjení zahrnují napětí, proudu a teploty, nebo způsoby impulzního nabíjení a vybíjení nebo řízení velikosti nabíjecího proudu. Určitým způsobem tak řeší udržování nebo dokonce zlepšení stavu kapacity akumulátoru, nebo jeho rychlost nabíjení. Tyto způsoby však mohou mít za následek zvýšení kalů v akumulátoru po spadu nevratné sulfatace v důsledku částečného uvolní nevratně sulfatace ze stěn elektrod, což může vést i ke snížení životnosti akumulátoru.

Tuto problematiku řeší řada vynálezů.

České autorské osvědčení 250 340 řeší zapojení statického zdroje pro nabíjení a vybíjení akumulátoru. Řízené nabíjení akumulátoru je řešeno zapojením statického zdroje, který obsahuje obvody jištění, synchronizace a odrušení, galvanického oddělení a převodu napětí, usměrňovačů, filtrace, kontaktní rezervace, čidla proudu a obvod regulátoru. Účelem tohoto zapojení je možnost řízeného nabíjení a vybíjení akumulátorů, jeho odpojení posouzením konečných znaků nabití nebo vybití, možnost ovlivnění nabíjecích charakteristik ručním zásahem a bezkontaktního blokování funkce zdroje při nesprávném připojení k síti nebo akumulátoru.

České autorské osvědčení 219 246 popisuje zapojení pro nabíjení a pulzní dobíjení akumulátorových baterií. Kladná výstupní svorka nabíječe akumulátorových baterií je připojena ke vstupu zdroje dobíječích impulzů, jehož výstup je spojen s kladnou vstupní svorkou alespoň jedné akumulátorové baterii.

Česká zveřejněná patentová přihláška č. sp. PV 2001-1276 uvádí způsob a zapojení pro nabíjení nejméně dvou propojených článků a akumulátorů z nich sestavených, při němž nabíjení probíhá ve dvou za sebou jedoucích fázích. V prvé fázi je akumulátor nabíjen konstantním proudem a tato fáze je ukončena okamžikem, kdy napětí akumulátoru dosáhne předem zvolenou horní mez. V průběhu bezprostředně následující druhé fáze je průtok nabíjecího proudu přerušen na dobu, dolní mez. Poté je průtok nabíjecího proudu akumulátoru obnoven.

Zveřejněná česká patentová přihláška č. PV 3003-95 švédského přihlašovatele popisuje způsob a zařízení pro nabíjení olověných akumulátorů. Olověné akumulátory jsou nabíjeny opakovaným zapínáním a vypínáním jednotky pro dopíjení akumulátorů. Pro nabíjení akumulátorů jsou vhodné časy připojení a odpojení kolem jedné sekundy. V případech udržovacího nabíjení je vhodné nabíjení akumulátoru v pulzech, které jsou částí period síťového napětí s přestávkami asi 10 sekund. Obvod je vhodně přerušován prostřednictvím přerušovače na primární straně transformátoru.

Patent US 6 100 667 určuje minimalizaci času nabíjecího cyklu dobíjecího systému akumulátoru maximalizací délky času, po kterých je tento vysoký konstantní nabíjecí proud aplikován na vybitý akumulátor. Řídicí obvod může být ovládán konstantním nebo proměnným vnitřním referenčním napětím. Je-li použito proměnné vnitřní referenční napětí, čas cyklu nabíjení řídicího obvodu je dále minimalizován kompenzační technologií nabíjecího proudu.

-1 CZ 293991 B6

Tyto uvedené vynálezy dokumentují současný stav techniky, při němž se používá různých způsobů nabíjení a vybíjení článku nebo akumulátorů olověných i alkalických. Současný světový stav dobíjení akumulátorů je směrován k takovému provedení dobíječů, které řídí nabíjecí proud vzhledem k vnitřnímu odporu nabíjeného akumulátoru (sekundárního zdroje). Při postupném stárnutí olověného akumulátoru se na jeho elektrodách tvoří nevratná sulfatace, která ovlivňuje hodnotu vnitřního odporu nabíjeného akumulátoru, čímž dochází k chybě vyhodnocení nabíjecího proudu při dobíjení. Akumulátor dobíjený tímto způsobem pak může dosáhnout hodnot jen částečného nabití, což může mít za následek jeho poškozování při provozu, pokud není jištěn proti nedovolenému vybíjení.

Další způsob zvýšení kapacity článku nebo z nich složených akumulátorů, zejména olověných, případně alkalických, řeší řada přísad.

Např. ve slovenském patentovém spisu 277 838 je uvedena přísada do olověných akumulátorů v práškovém stavu, která obsahuje peroxoboritan sodný, pyrofosforečnan sodný, glycidy respektive jejich epimery.

Pro regeneraci olověných baterií plněných elektrolytem kyseliny sírové jsou na českém trhu známy přípravky obchodních názvů AMPÉR PLUS, Supervit, Mečta a další. Pro svojí poměrně malou účinnost se tyto přípravky na trhu neosvědčily a neudržely.

Významný pokrok v této oblasti přinesly přípravky založené na bázi peroxidických sloučenin, tvořených vodným roztokem peroxidu vodíku. Regenerační přípravky tohoto typu jsou uvedeny v českých vynálezech např. českých autorských osvědčeních 262274, 271813,271817,271768, 278416 a české zveřejněné patentové přihlášce PV-2003-699.

Způsob regenerace akumulátorových baterií, olověných i alkalických pomocí těchto regeneračních přísad popisují česká autorská osvědčení 260 591 a 272 401.

České autorské osvědčení 260 591 popisuje způsob regenerace mechanicky nepoškozených akumulátorových článků olověných i alkalických. Regenerace se provádí tak, že do vodného roztoku elektrolytu se přidává v dávkách vodný roztok peroxidu vodíku, přičemž je výhodné, aby byl článek před regenerací částečně nabit a v průběhu regenerace dobíjen.

České autorské osvědčení 272401 uvádí způsob regenerace sekundárních článků akumulátorových baterií, olověných i alkalických. Elektrolyt v článcích se nahradí regeneračním roztokem, obsahujícím peroxid vodíku v koncentraci 0,01 až 2 %. Přitom je vhodné aby byly články v průběhu regenerace částečně nabíjeny nebo vyvíjeny proudem o maximální hodnotě 25 % nominální hodnoty kapacity článku a ampérhodinách. Po regeneraci se regenerační roztok nahradí novým elektrolytem. U článků alkalických je vhodné regenerační roztok opakovaně vyměnit s případným výplachem destilovanou vodou.

Těmito způsoby regenerace je možno nejen obnovit kapacitu opotřebovaného akumulátoru až nad původní, ale vrátit do života i akumulátor, který již nebylo možné pro jeho vysoké zoxidování povrchu desek elektrod použít.

Po dlouhodobém využití a sledování výsledků tohoto typu regenerace vznikl požadavek na zdokonalení regenerace ve smyslu nárůstu kapacity regenerovaného akumulátoru na prodloužení jeho životnosti.

-2CZ 293991 B6

I

Podstata vynálezu

Tento cíl řeší způsob regenerace akumulátorových článků olověných s elektrolytem kyseliny sírové a alkalických plněných hydroxidem draselným, při němž se regenerační přísada na olověných i alkalických, podle tohoto vynálezu, při němž se regenerační přísada na bázi vodného peroxidu vodíku přidá do elektrolytu, poté se nejméně jeden článek nebo akumulátorová baterie běžným způsobem nabíjí a vybíjí. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že nejméně jeden článek nebo akumulátorová baterie, nacházející se nad úrovní plného nabití, se formuje cyklickým nabíjením a vybíjením po celkovou dobu 10 až 70 hodin, přičemž nejméně jeden článek nebo akumulátorová baterie se nabíjí po dobu 15 až 20 minut proudem 1,1 až 4% vztaženo k hodnotě jmenovité kapacity článku či akumulátorové baterie a vybíjí se po dobu 0,5 až 2 minut proudem 0 až 5 % vztaženo ke jmenovité hodnotě kapacity článku či akumulátorové baterie.

Hlavní výhodou tohoto vynálezu je, že chemicky ošetřenou povrchovou vrstvu elektrod lze, pomocí peroxidových sloučenin na bázi roztoku peroxidu vodíku, různými způsoby nabíjení nad hranicí základního nabití nebo pod hranicí vybití výrazně obnovit a dokonce zlepšit nad úroveň dosaženou při jejich výrobě. Způsob elektrochemické regenerace olověných akumulátorových baterií plněných elektrolytem kyseliny sírové doplněných kombinací navržených způsobů dobíjení podle vynálezu ještě výrazněji zvyšuje účinek regenerace a umožňuje opakovaně obnovovat nebo zvyšovat kapacitu akumulátoru, a to vysoko i nad jeho původní jmenovitou hodnotu. Prodloužením životnosti článků či akumulátorových baterií se snižuje množství nebezpečného odpadu, čímž se přispívá ke zlepšení ekologie.

Regenerací podle tohoto vynálezu dochází k dokonalé povrchové změně elektrod, ke zjemnění jejich povrchu, čímž se zvyšuje aktivní funkční plocha elektrod, na níž závisí velikost kapacity článku či akumulátorové baterie. Např. z původní akumulátoru s výrobním označením 120 Ah lze použití regenerace podle tohoto vynálezu zvýšit jeho jmenovitou kapacitu až na 150 Ah, a lze prodloužit jeho životnost až na dvojnásobek. Předností regenerace podle tohoto vynálezu je to, že ji lze opakovat.

Cyklické nabíjení a vybíjení v definovaném časovém rozmezí při definovaném proudu přetváří upravuje kvalitu elektrolytu, tím, že dochází k přeměně vodivých částic na nevodivé, čímž se snižuje samovybíjení článku či akumulátoru. Hodnoty nabíjení a vybíjení jsou voleny šetrně, aby nedošlo k poškození elektrod, např. pokroucení, deformaci. Protože pokud jsou desky akumulátoru tvrdé, poškozují se při vyšším proudu a jeho delším působení.

Spodní hranice nabíjecího proudu je volena tak, aby na článcích nedošlo k elektrochemickým změnám. Horní hranice nabíjecího proudu je volena z důvodu, aby se článek či akumulátorová baterie při nabíjení nepřehřívaly. Při použití regeneračních přísad a cyklickém přebíjení článku či akumulátorové baterie dochází k účinnému rozpadávání a rozpouštění „nevratné“ povrchové sulfatace.

Vybíjecí proud lze použít vyšší než nabíjecí, protože působí podstatně kratší dobu a jeho účelem je snížit tlakové napětí mezi elektrolytem a elektrodami článků. Obecně při nulové hodnotě vybíjecího proudu se jedná o přerušení nabíjení, při němž se napětí akumulátoru vrací či přibližuje ke klidovému napětí.

Časové intervaly působení nabíjecího a vybíjecího proudu byly stanoveny na základě optimálního vyhodnocení experimentálních zkoušek.

S výhodou nejméně jeden článek či akumulátorová baterie nacházející se nad úrovní plného nabití se formuje cyklickým nabíjením a vybíjením po celkovou dobu 10 až 70 hodin, přitom nejméně jeden článek či akumulátorová baterie se cyklicky nabíjí po dobu 15 až 20 minut a vybíjí po dobu 0,5 až 2 minuty ve dvou fázích formování, přičemž v první fázi se nabíjí proudem 1,1 až

-3CZ 293991 B6 % a vybíjí proudem 0 až 5 % vztaženo k hodnotě jmenovité kapacity článku či akumulátorové baterie, a ve druhé fázi se proud sníží při nabíjení na 1,1 až 3 % a při vybíjení na 0 až 4 % vztaženo ke jmenovité hodnotě kapacity článku či akumulátorové baterie.

Předností způsobu regenerace podle tohoto vynálezu, prováděné ve dvou fázích je další zlepšení kapacity článku nebo akumulátorových baterií. Tento typ regenerace se také osvědčil zejména u alkalických článků či baterií, např. typu NiCd. Dvě fáze formování článku nebo akumulátorové baterie dovolují použít v první fázi vyšší proudy nabíjení a vybíjení, ve druhé fázi nižší proudy, což je pro akumulátor příznivější. Např. ve druhé fázi s nižším proudem se dosáhne jemnější struktury povrchu elektrod.

Je výhodné, když nejméně jeden článek či akumulátorová baterie se ještě dále nabíjí konstantním proudem 1,1 až 2,1 % vztaženo k hodnotě kapacity článku či akumulátorové baterie po dobu dalších 20 až 50 hodin.

Dále je výhodné, když nejméně jeden článek či akumulátorová baterie se mezi první a druhou fází formování částečně vybijí proudem 10 až 30 % vztaženo k hodnotě kapacity akumulátoru a to po dobu 2 až 10 minut. Nabíjení konstantním proudem uvedených nízkých hodnot v rozmezí 1,1 až 2,1 % je možné provádět se porušil povrch akumulátoru, přičemž na povrchu elektrod probíhá rozpad a rozpouštění nežádoucích síranů olova. Navíc při tomto procesu dochází k uvolňování atomárního vodíku, kterým je zkujňováno olovo elektrod.

Též je výhodné, když nejméně jeden článek či akumulátorová baterie se před nabíjením konstantním proudem částečně vybíjí proudem 10 až 30 % vztaženo k hodnotě kapacity akumulátoru, a to po dobu 2 až 10 minut. Toto vybíjení za definovaných podmínek vytváří v akumulátoru zpětnou vazbu odrazu kapacity a přispívá k rozrušování povrchu zatvrdlé sulfatace.

Také je výhodné, když před vlastním formováním se nejméně jeden článek či akumulátorové baterie nabíjí proudem 5 až 10 % vztaženo k hodnotě kapacity akumulátoru až do plného nabití článku či baterie, a to do hodnoty 2,45 V na článek u kyselých článků či baterií a 1,7 V na článek u alkalických baterií. Toto nabíjení je určeno pro případ zatvrdlých desek článku staničních akumulátorových baterií s širokoplošnými elektrodami. U nich při nabíjení vyšším proudem, bez této úpravy, snadno dojde k jejich deformaci. V praxi bylo u energetických záložních akumulátorových baterií vysledováno časté pokroucení a deformace zatvrdlých elektrod článku. K těmto změnám došlo po vybití baterie po výpadku proudu a následném nabíjení přiřazeným dobíječem, který bývá nastaven na hodnoty dané výrobcem. Takto ztvrdlé elektrody obvykle nejsou již funkční a nesnesou běžné proudové zatížení bez porušení.

Alternativní řešení představuje regenerace akumulátorových článků olověných i alkalických, nacházející se pod úrovní dovoleného vybití (u olověných článků 1,8 V a u alkalických článků 1 V), při němž se regenerační přísada na bázi vodného peroxidu vodíku přidá do elektrolytu. Podstata této alternativní regenerace podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že se článek případně celá akumulátorová baterie z článků složená, nacházející se pod úrovní dovoleného vybití, formuje cyklickým nabíjením a vybíjením, při němž vybíjí po dobu 2 až 10 minut, proudem 1 až 4 % vztaženo k hodnotě kapacity akumulátoru a následně se nabíjí po dobu 1 až 2 minut vztaženo k hodnotě kapacity akumulátoru a následně se nabíjí po dobu 1 až 2 minut proudem 3 až 10 % vztaženo k hodnotě kapacity akumulátoru, a to do poklesu napětí 1,6 V článku nebo kteréhokoliv z článků baterie. Poté se akumulátoru dodá 10 až 15% jeho jmenovité kapacity. Celý tento postup se 2 až 5 x opakuje.

Tento alternativní typ cyklického vyvíjení a nabíjení je vhodný pro články, u nichž se snížila hranice vybití až na hranici 1,6 V na článek u kyselého akumulátoru a 0,7 V na článek u alkalického akumulátoru. Ve svém důsledku má stejné účinky jako formování baterie nad hranicí plného dobití článku. Tento alternativní způsob regenerace podle tohoto vynálezu vyžaduje větší pozornost a sledování hodnot měření.

-4CZ 293991 B6

Proces regenerace podle tohoto vynálezu lze opakovat podle náročnosti provozu akumulátoru.

Regenerace podle tohoto vynálezu není vhodná pro pravidelné nabíjení akumulátoru, s výhodou však pomáhá ke kapacitnímu vyrovnání článků baterie.

Způsob nabíjení podle vynálezu u regenerovaného akumulátoru lze výhodně provádět pomocí peroxidických sloučenin, tvořených pomocí vodného roztoku peroxidu vodíku, např. uvedených v českém autorském osvědčení zveřejněné 260591, českém autorském osvědčení zveřejněné 263221, českém autorském osvědčení zveřejněné 262274, českém autorském osvědčení zveřejněné 271768, českém autorském osvědčení zveřejněné 271814, českém autorském osvědčení zveřejněné 272401, a to tak, že se akumulátor po provedené regeneraci popsané např. v českých autorských osvědčení PV 2003-699 ze dne 10. 3. 2003 nebo jiných českých autorských osvědčení se po základním procesu nabití a vybití se opět nabije, nejlépe proudem o velikosti 8% nominální kapacity akumulátoru, a to do plných znaků nabití článku či baterie, a to do hodnoty napětí 2,45 V na článek u kyselých článků či baterií a 1,7 V na článek u alkalických baterií.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Trakční baterie typu OPzS 160, jmenovitého napětí 48 V a jmenovité kapacity 240 Ah, provozovaná 6 let v nestandardním provozu, vykazovala celkovou sníženou kapacitu pod cca 20 % Cjm.

Tato baterie byla regenerována regeneračním přípravkem podle české zveřejněné patentové přihlášky č.sp. 2001 - 1779 tak, že do každého článku po úpravě elektrolytu bylo přidáno ve dvou fázích s časovým odstupem 15 minut poprvé 30 ml, podruhé 40 ml regeneračního přípravku.

Po uklidnění chemické reakce asi po 20 minutách byla baterie nabíjena proudem 30 A do počátku plynování až do doby počátku plynování a pak dobíjena formovacím proudem 5 A, po dobu 60 hodin. Bylo dosaženo výsledku 92 % jmenovité hodnoty.

Tento regenerační přípravek byl připraven z jednoho litru 35% vodného roztoku peroxidu vodíku, do něhož se přidalo 70 ml kyseliny sírové o hustotě 1,28 g.cm^-3, poté jeden ml 30% vodného roztoku formaldehydu a 2 g technicky čistého hydroxidu sodného a/nebo draselného. Regenerační roztok se zamíchal a po zamíchání byl připraven kpoužití.

Druhá polovina článku baterie byla regenerována regeneračním přípravkem podle zveřejněné PV 2003 - 699, shodného složení jako v předchozím příkladném provedení s tím rozdílem, že regenerační přípravek obsahoval v 1 litru navíc 2 g dvojsodné soli dinaffylmetandisulfokyseliny. Postup regenerace byl shodný jako u první poloviny článku této baterie, avšak dosažená jmenovitá kapacita byla 112%.

Tato druhá polovina článku baterie byla dále regenerována podle tohoto předloženého vynálezu následným způsobem:

Druhá polovina článku akumulátorové baterie byla opětovně nabita a formována podle tohoto předloženého vynálezu tak, že nejprve byla nabita do plných znaků nabití proudem 11 A po dobu 15 hodin. Následovně byla střídavě nabíjena a vybíjena podle tohoto vynálezu tak, že vždy po 20 minutách nabíjení proudem 5 A (3,125 % vztaženo km jmenovité kapacitě baterie), byla 1 minutu vybíjena proudem 6 A (3,75 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie), a celý tento

-5CZ 293991 B6 proces nabíjení a vybíjení se opakoval po dobu 20 hodin. Poté byla baterie dále nabíjena tak, že vždy po 20 minutách dobíjení proudem 3A (1,87 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) byla 2 minuty vybíjena proudem 4 A (2,5 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie), a to po dobu dalších 24 hodin.

Výsledkem bylo zvýšení kapacity baterie na 132 % její jmenovité hodnoty kapacity.

Příklad 2

Přísada do olověného akumulátoru se připraví tak, že do jednoho litru 30% vodného roztoku peroxidu vodíku se přidá nejprve 60 ml kyseliny sírové o hustotě 1,24 g.cm'³. Do vzniklého roztoku se přidá 10 g sacharidů, např. ve formě pevného technicky čistého hroznového cukru a dále 1 g kyselého uhličitanu sodného, technicky čistého a 2 g dvoj sodné soli dinaftylmetandisulfokyseliny. Směs se zamíchá až do rozpuštění všech složek, čímž je regenerační přípravek připraven k použití.

Trakční akumulátorová baterie používaná 5 let, o jmenovitém napětí 24 V a s jmenovitou kapacitou 400 Ah, se sníženou kapacitou pod cca 30 % Cjm, byla regenerována regeneračním přípravkem podle tohoto vynálezu, který byl po úpravě hladiny elektrolytu v článcích baterie dodán do každého článku ve dvou fázích v časovém odstupem 10 minut. V každé fázi bylo dodáno 80 ml regeneračního přípravku. Po uklidnění chemické reakce asi po 20 minutách, byla baterie nabíjena proudem 50 A do začátku plynování. Poté byla baterie doformována dobíjena formovacím proudem 8 A po dobu 60 hodin. Výsledkem regenerace bylo kapacitní vyrovnání článků baterie s doloženou kapacitou po regeneraci 102 % Cjm.

Po kapacitní zkoušce byla tato baterie dále regenerována podle tohoto předloženého vynálezu vybíjením úrovní standardního vybití tak, že byla vybíjena proudem 5 A (1,25 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) tak, že po každých 10 minutách byla nabíjena 2 minuty proudem 16 A (4,0% vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) do poklesu napětí 1,6 V na nejslabším článku. Tento proces bylo možno sledovat cca 30 minut. Poté byl baterii dodán náboj 10% kapacity a postup s vybíjením a nabíjením se opakoval 3x. Pak byla baterie nabíjena proudem 16 A do znaků plného nabití a vybíjena proudem 48 A (12 % vztaženo kjmenovité kapacitě baterie), 10 minut a opětovně dobíjena konstantním proudem 3 A po dobu 18 hodin.

Při měření kapacitní zkoušky byl zjištěn nárůst kapacity na 118%.

Příklad 3

Trakční akumulátorová baterie typu OPzS, o jmenovitém napětí 12 V a jmenovité kapacitě 280 Ah, byla uvedena před 8 lety do provozu na dobu 12 měsíců, a poté byla uskladněna bez elektrolytu, který byl z ní vylit. Dlouhým skladováním došlo ke znehodnocení desek elektrod, na nichž se vytvořil povlak nevratné sulfatace.

Tato baterie byla po 4 letech regenerována následujícím regeneračním přípravkem, připraveným tak, že do 1 litru 30% vodného roztoku peroxidu vodíku bylo přidáno 10 g kyselého uhličitanu sodného technicky čistého, 70 ml kyseliny sírové o hustotě 1,28 g.cm’³, 5 g sacharidu ve formě glukózy v sušině, 5 g tetraboritanu sodného technicky čistého. Přitom tetraboritan sodný může být nahrazeno úplně nebo částečně pyrofosforečnanem.

Tato baterie byla 8 let skladovaná v nestandardním prostředí, a její elektrody silně zoxidovaly. Byla regenerována podle zveřejněné PV 2003-699, po opakovaném dávkování regeneračního přípravku a nabíjení bylo u ní dosaženo kapacity 102 % Cjm.

-6CZ 293991 B6

Tato akumulátorová baterie byla regenerována podle tohoto předloženého vynálezu ve dvou fázích. V první fázi byla nabíjena konstantním proudem o velikosti 4,5 A (1,6 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie). K dobíjení byl použit dobíječ české firmy Condata se speciálním dobíjením se záporným impulzem po dobu 20 hodin, čímž je ukončena první fáze regenerace podle tohoto předloženého vynálezu. Před dalším dobíjením ve druhé fázi byla baterie vybíjena baterie proudem 50 A (17,85 % vztaženo kjmenovité kapacitě baterie) po dobu 2 až 10 minut.

Ve druhé fázi nabíjení byla baterie střídavě nabíjena a vybíjena podle tohoto vynálezu tak, že po 20 minutách nabíjení proudem 8 A (2,85 % vztaženo kjmenovité kapacitě baterie) a vybíjena proudem 12 A (4,28 % vztaženo kjmenovité kapacitě baterie) po dobu 1 minuty, přitom cyklus tohoto nabíjení a vybíjení trval 24 hodin.

Po skončení nabíjení byla provedena kapacitní zkouška, která vykázala kapacitu baterie ve výši 120%Cjm.

Příklad 4

V předchozích příkladných provedeních je uveden regenerační přípravek jednosložkový, ve formě vodného roztoku peroxidu vodíku a kyseliny sírové, v němž jsou ostatní složky rozpuštěny či zreagovány.

V tomto příkladném provedení je uveden regenerační přípravek dvousložkový, jehož jedna složka je kapalná, druhá pevná.

Kapalnou složkou představuje vodný roztok peroxidu vodíku a kyseliny sírové, a to 93 až 99 % vodného peroxidu vodíku v koncentraci 1 až 40 %, a 1 až 7 % kyseliny sírové o hustotě 1 až 1,32 g.cm^-3.

Pevnou složku představuje 20 až 60 % hmotn. dílů sacharidů a/nebo aldehydů či jejich derivátů, 15 až 50% hmotn. kyselého uhličitanu sodného a/nebo draselného či litného, a 20 až 60% hmotn. peroxoboritanu a/nebo tetraboritanu a/nebo pyrofosforečnanu sodného. První složka dále obsahuje 0,3 až 10 g 10 až 50 % vodného roztoku derivátů oxi-ligninů a/nebo sulfitového výluhu.

Nejdříve se přidá do akumulátoru pevná složka. Na jeden litr elektrolytu baterie se přidá od 0,3 do 15 g pevné složky. Potom se přidá najeden litr elektrolytu baterie ve dvou dávkách po sobě 30 až 70 ml kapalné složky, čímž se vytvoří regenerační přípravek přímo velektrolytu.

V akumulátoru během 15 až 20 minut proběhnou chemické reakce, po nichž se začne akumulátor nabíjet např. proudem 0,1 C₁₀. Když po nabíjení začne akumulátor plynovat, provede se konečné nabíjení akumulátoru, formovacím proudem 0,01 až 0,02 C_]0, tj. 1 až 2 % z hodnoty jeho nominální kapacity.

Tento typ regeneračního přípravku je vhodný pro všechny druhy olověných akumulátorů s náplní elektrolytu kyseliny sírové.

V konkrétním příkladném provedení byl uvedený regenerační přípravek aplikován u staniční baterie J2 - 72 Ah - 24 V se sníženou kapacitou na 35 % její jmenovité hodnoty tak, že do každého článku baterie bylo přidáno 12 g pevné regenerační složky v prášku, která byla vytvořena smícháním 30 g technicky čistého hroznového cukru, 15 g kyselého uhličitanu sodného a 55 g peroxoboritanu sodného. Po uplynutí cca 10 minut bylo do každého článku přidáno 15 ml 35% vodného roztoku peroxidu vodíku, stabilizovaného kyselinou sírovou, tj. 5 ml kyseliny sírové o hustotě 1,28 g.cm^-3 na 1 litr 35% vodného roztoku peroxidu vodíku. Poté byla akumulátorová

-7CZ 293991 B6 baterie opakovaně nabíjena a vybíjena, a závěrem doformována formovacím proudem.

Při kapacitní zkoušce vykázala zkouška baterie kapacitu 106 % její jmenovité hodnoty.

Tato baterie byla dále regenerována způsobem podle tohoto předloženého vynálezu následovně. Akumulátorová baterie byla nabíjena proudem proudem 5,7 A (8 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie), a to až do stavu začátku intenzivního plynování elektrod. Poté byla akumulátorová baterie krátkodobě vybíjena proudem 10,8 A (15 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) po dobu 7 minut. Následně byla akumulátorová baterie dobíjena ve dvou fázích konstantním proudem 1,3 A (1,8 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) po dobu 20 hodin. Potom byla baterie vypnuta na dobu 10 minut.

V další fázi byla baterie dobíjena konstantním proudem 1,5 A (1,5 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) po dobu dalších 40 hodin.

Konečná celková kapacita baterie byla 114 % její jmenovité hodnoty kapacity.

Příklad 5

Použije se regenerační přípravek podle příkladu 1 s tím rozdílem, že vodný roztok peroxidu vodíku bude 1 až 10 %. Tento regenerační přípravek je vhodný pro postupnou regeneraci při provozu baterie. Místo pravidelného dolévání odpařeného elektrolytu destilovanou vodou se dolévá tento regenerační přípravek do baterie podle potřeby.

V konkrétním příkladném provedení se regenerační přípravek do olověných akumulátorů připraví tak, že do 1 litru 10% vodného roztoku peroxidu vodíku se přidá 60 ml kyseliny sírové o hustotě 1,28 g.crn“³. Do vzniklého roztoku se přidá 5 g sacharidů, např. ve formě pevného technicky čistého hroznového cukru a dále 1 g kyselého uhličitanu sodného technicky čistého. Nakonec se přidá 2 g dvojsodné soli dinaftylmetandisulfokyseliny.

Směs se zamíchá, čímž je regenerační přípravek připraven k použití.

Tento regenerační přípravek do olověných akumulátorů byl použit tak, že po proběhnutí záruční lhůty startovacího akumulátoru 55 Ah-12 V, byl do něj pravidelně tento regenerační přípravek doléván místo destilované vody po celou dobu jeho životnosti. Uvedená akumulátorová baterie byla po záruční době v provozu ještě více jak 5 let s dobrými startovacími schopnostmi i při nízkých teplotách pod mínus 20 °C.

Tento příklad uvádí regenerační přípravek používaný v provozu pro startovací baterie. Pokud by byla potřeba zvýšení kapacity takovéto baterie, je nezbytné ji pro regeneraci z provozu odpojit a postupovat způsobem regenerace podle tohoto vynálezu, přičemž v tomto případě by byla nejbližší regenerace např. podle příkladu 1, avšak cca třetinovými hodnotami proudu s přibližným dodržením doby nabíjení a vybíjení.

Příklad 6

Alkalický akumulátor Ni/Cd nezjištěného stáří byl regenerován regeneračním přípravkem podle československého autorského osvědčení 262 274, a to následným způsobem:

Alkalický akumulátor Ni/Cd s 5 články s původní kapacitou 160 Ah vykazoval po nabití na 150 % kapacity proudem 16 A a po vybití proudem 16 A pouze 42 % kapacity. Akumulátor byl vybit a regenerován podle československého autorského osvědčení 262 274 regeneračním přípravkem vytvořeným s 10 g bezvodého boritanu sodného, vmíchaného do 400 ml 15% peroxidu vodíku, který byl postupně přidáván přímo do akumulátoru. Po ukončení reakce trvající

-8CZ 293991 B6 cca 30 minut byla u akumulátoru provedena výměna elektrolytu s výplachem článků destilovanou vodou. Po naplnění článků akumulátoru novým elektrolytem KOH o původní hustotě 1,20 kg. dm^-3 byl akumulátor nabíjen proudem 12 A po dobu 16 hodin. Po následném vybití a opětovném nabití byla provedena kapacitní zkouška, při níž akumulátor vykázal kapacitu 86%.

Dále byl akumulátor regenerován podle tohoto předloženého vynálezu následným způsobem:

Po shora uvedené kapacitní zkoušce byl akumulátor opětovně nabit proudem 12 A po dobu 10 hodin. Následně byl střídavě nabíjen a vybíjen podle tohoto předloženého vynálezu tak, že vždy po 20 minutách nabíjení proudem 5 A (3,125 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) byl 2 minuty vybíjen proudem 6 A (3,75 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) a celý tento proces nabíjení a vybíjení se opakoval po dobu 20 hodin. Poté byl akumulátor dále nabíjen tak, že vždy po 20 minutách nabíjení proudem 3 A (1,875 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) byl 2 minuty vybíjen proudem 5 A (3,125 % vztaženo k jmenovité kapacitě baterie) po dobu dalších 24 hodin.

Výsledkem bylo zvýšení kapacity tohoto alkalického akumulátoru na 102% jeho jmenovité kapacity.

Uvedené konkrétní příklady provedení nejsou vyčerpávající, a jsou možné další kombinace v rámci myšlenky a rozsahu nároků na ochranu tohoto technického řešení.

Průmyslová využitelnost

Způsob regenerace akumulátorových článků olověných s elektrolytem kyseliny sírové a alkalických plněných hydroxidem draselným je vhodný jak pro průmyslovou oblast staničních, osvětlovacích, trakčních a startovacích akumulátorových baterií, a tak pro soukromé využívání, za účelem dalšího prodloužení životnosti článků či celých baterií.