DE3702516C2 - - Google Patents

Description

Solange ein versiegelter oder dicht verschlossener Bleiakkumulator nicht vollständig entladen wird, kann man diesen in herkömmlicher Weise wieder aufladen. Sobald der Akkumulator aber vollständig entladen ist und in diesem entladenen Zustand auch noch belassen wird, fließt während einer gewissen Zeitspanne nach dem Beginn des Aufladevorganges nur ein Bruchteil des Ladestromes durch den dicht verschlossenen Akkumulator. Demzufolge ist seine Erholungscharakteristik für den Aufladevorgang sehr schlecht.

Man nimmt an, daß diese Tatsache durch einen Film bedingt wird, der sich auf der Trennfläche zwischen dem Gitter einer positiven Platte und dem aktiven Material ausbildet, während der Akkumulator vollständig entladen wird und in diesem Zustand bleibt. Dieser Film weist einen hohen Widerstand auf.

Seit einiger Zeit werden versiegelte, also dicht verschlossene Bleiakkumulatoren als Energiequelle für Handstaubsauger, für Videorecorder, für Compactdisc-Spieler usw. verwendet. Man benötigt also solche versiegelten Bleiakkumulatoren in steigendem Maße als Energiequelle für elektrische Haushaltsgeräte. Aber gerade bei diesem Anwendungsgebiet muß man befürchten, daß die Akkumulatoren häufig zu stark entladen und auch in diesem Entladungszustand belassen werden. Das heißt aber, daß die verschlossenen Akkumulatoren nicht in der herkömmlichen Weise wieder aufgeladen werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem man dicht verschlossene Bleiakkumulatoren, die vollständig entladen wurden und während langer Zeit im entladenen Zustand verblieben sind, in wirkungsvoller Weise wieder aufladen kann.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß man zunächst einen Strom durch den dicht verschlossenen Bleiakkumulator schickt, der in entgegengesetzter Richtung wie der Ladestrom fließt und danach den Ladestrom durch den Akkumulator fließen läßt.

Dieser Ladevorgang kann in herkömmlicher Weise unter Anlegen einer konstanten Spannung, mit konstantem Strom oder mit quasi konstanter Spannung vorgenommen werden. Ein Film, der sich bei vollständig entladenem Akkumulator, während dieser längeren Zeit im entladenen Zustand verblieben ist, auf einer Trennfläche zwischen dem Gitter einer positiven Platte und dem aktiven Material ausbildet und einen hohen Widerstand aufweist, zeigt die Charakteristik einer Diode. Der Film, das Gitter und das Blei haben keinen ohmschen Kontakt miteinander. Wenn man in trockenem Zustand eine Strom-Spannungscharakteristik der Platten mißt, nachdem der versiegelte Bleiakkumulator vollständig entladen worden war und in diesem Zustand belassen wurde, ist es schwer, einen Strom durch die Platten in Laderichtung zu schicken, d. h. in einer Richtung von dem Blei des Gitters zum Widerstandsfilm hinzuschicken, dagegen ist es leicht, den Strom durch die Platten in Entladerichtung fließen zu lassen, d. h. in einer Richtung von dem Widerstandsfilm zum Blei des Gitters. Dies läßt sich aus dem Diagramm der Fig. 3 entnehmen.

Man kann jedoch feststellen, daß während der Strom durch den Akkumulator in Entladerichtung geschickt wird, also in der der Strom fließen kann, sich der Widerstandsfilm infolge seiner elektrochemischen Reaktion verändert, so daß sich der Gleichrichtereffekt zwischen dem Gitter und dem aktiven Material verliert. Fig. 4 zeigt eine Strom-Spannungscharakteristik der Platten in trockenem Zustand, bei der der Strom durch die Platten in Entladerichtung fließt. Aus Fig. 4 sieht man, daß die Gleichrichtereigenschaft des Widerstandsfilms verschwunden ist oder durch den in Entladerichtung fließenden Strom entfernt wurde, da dieser entgegengesetzt zum Ladevorgang fließt. Schließt sich dann ein normaler Aufladevorgang an, fließt der Ladestrom wieder schnell, so daß die Erholungscharakteristik des Aufladevorgangs bemerkenswert verbessert ist.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Hierin zeigen

Fig. 1 die Charakteristik des Ladestromes über der Ladezeit unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem dicht verschlossenen Bleiakkumulator, der während einer längeren Zeit in vollständig entladenem Zustand belassen wurde,

Fig. 2 die Charakteristik des Ladestromes über der Ladezeit. Hier wurde der dicht verschlossene Bleiakkumulator vollständig entladen und in diesem Zustand längere Zeit belassen und dann mit konstanter Spannung bei 2,45 V aufgeladen.

Fig. 3 eine Strom-Spannungscharakteristik von trockenen Platten, nachdem diese während längerer Zeit in vollständig entladenem Zustand belassen worden waren,

Fig. 4 eine Strom-Spannungscharakteristik trockener Platten, nachdem eine Spannung von -2,5 V an die Platten im nassen Zustand angelegt worden war, so daß während der Dauer von einer Minute ein Strom fließen konnte, nachdem der Akkumulator vollständig entladen worden war und in diesem Zustand für längere Zeit verblieben ist und

Fig. 5 einen Vergleich der Geschwindigkeiten, mit der sich die Kapazitäten bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem herkömmlichen Verfahren erholten.

Ein dicht verschlossener Bleiakkumulator von 1,2 Ah und 2 V wurde unter Verwendung von zwei positiven Platten mit einer Höhe von 28 mm, einer Breite von 27 mm und einer Dicke von 3,4 mm, drei negativen Platten einer Höhe von 28 mm, einer Breite von 27 mm und einer Dicke von 2,4 mm und Distanzgliedern in Form von Sperrgliedern aus nicht gewebter Glasfaser einer Dicke von 1,3 mm hergestellt. Als Elektrolyt wurde Schwefelsäure mit einer spezifischen Dichte von 1,30 verwendet. Der Akkumulator wurde wiederholt aufgeladen und wieder entladen und nachdem der Akkumulator seine stabile Kapazität erhalten hatte, wurde er mit 300 mA ohne Überforderung entladen.

Danach wurde der Akku bei einer konstanten Spannung von 2,45 V während 5 Stunden aufgeladen, anschließend über einen konstanten Widerstand von 5 Ω während 36 Stunden kontinuierlich entladen. Der auf die beschriebene Weise vollständig entladene Akkumulator blieb 80 Tage bei einer Temperatur von 20°C stehen.

In Fig. 2 ist bei dem Akkumulator, der übermäßig stark entladen worden war und dann während einer solch langen Zeit stehen gelassen wurde, während dessen herkömmlicher Aufladung mit einer konstanten Spannung von 2,45 V, die Änderung des Stromes über der Zeit aufgezeichnet.

Fig. 1 zeigt demgegenüber die Änderung des Stromes über der Zeit bei dem Akkumulator, der übermäßig stark entladen worden war und dann während der langen Zeit stehen blieb, wenn dieser mit einer konstanten Spannung von 2,45 V aufgeladen wird, nachdem gemäß der Erfindung eine Spannung von -2,45 V für die Dauer von einer Minute an den Akkumulator angelegt worden war und der Strom in Entladungsrichtung floß.

Wie man aus Fig. 1 erkennt, konnte man in diesem Fall den Akkumulator mit einem Ladestrom aufladen, der das 10fache des Ladestromes (Fig. 2) betrug, der bei herkömmlicher Aufladung floß, also bei der zunächst kein Strom in Entladerichtung durch den Akkumulator geschickt wurde.

Fig. 5 zeigt die Geschwindigkeit, mit der sich die Kapazität der dicht verschlossenen Akkumulatoren erholt, die konstant mit 2,45 V während 5 Stunden in herkömmlicher Weise aufgeladen wurden im Vergleich zu der eines Akkumulators, der ebenfalls mit konstant 2,45 V während 5 Stunden aufgeladen wurde, aber erst nachdem eine Spannung von -2,45 V angelegt worden war und gemäß der Erfindung zunächst ein Strom in Entladerichtung während der Dauer von einer Minute floß.

Man erkennt aus Fig. 5, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Aufladeverfahrens die Erholungsgeschwindigkeit der Kapazität gegenüber der herkömmlichen Aufladungsmethode stark verbessert war.

Man kann bisher noch nicht vollständig erklären, warum an dem an der Trennfläche zwischen der positiven Platte und dem aktiven Material gebildeten Film mit hohem Widerstand eine Gleichrichtung erfolgt. Auch weiß man noch nicht, warum dieser Film dadurch entfernt wird, daß man einen Strom in einer Richtung durch den Akkumulator schickt, der der Laderichtung entgegengerichtet ist. Man nimmt aber an, daß sich der Film aufgrund seiner elektrochemischen Reaktion in der Schwefelsäure verändert, eine Veränderung, die niemals in trockenem Zustand ohne Schwefelsäure eintritt. Der innere Widerstand eines Akkumulators, der stark entladen wurde und während einer langen Zeit gestanden ist, beträgt etwa 500 Ω. Sein Widerstand beträgt aber nur noch 2 Ω, nachdem man eine Spannung von -2,45 V angelegt hat und einen Strom eine Minute lang in Entladerichtung geschlossen ist. Aus dieser Feststellung glaubt man sagen zu dürfen, daß sich die Form des Filmes ändert.

Bei dem Ausführungsbeispiel wurde die Aufladung mit konstanter Spannung vorgenommen. Man kann dies aber auch mit einer quasi-konstanten Spannung oder mit konstantem Strom durchführen. Auch hierbei stellt sich der oben beschriebene erfindungsgemäße Effekt ein.

Man erkennt somit, daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer bemerkenswert verbesserten Erholungsgeschwindigkeit der Kapazität des dicht verschlossenen Akkumulators führt, der in stark entladenem Zustand während längerer Zeit stehen gelassen wurde, so daß diese Akkumulatoren bei Haushaltsgeräten weitaus besser und wirkungsvoller verwendet werden können.

Claims (5)

1. Verfahren zur Aufladen eines vollständig entladen gelagerten dicht verschlossenen Bleiakkumulators, bei dem ein Strom durch den verschlossenen Bleiakkumulator in eine Richtung geschickt wird, die der Richtung des Ladestromes entgegengerichtet ist und dann ein Ladestrom durch den Akkumulator fließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Gegenrichtung zum Ladestrom fließende Strom vor Beginn des Aufladens während einer vorgegebenen Zeit fließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrom bei konstanter Spannung fließt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrom bei quasi-konstanter Spannung fließt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladevorgang mit konstantem Ladestrom durchgeführt wird.