RU2284076C2 - High-speed cycling of storage-battery cells with enhanced current - Google Patents
High-speed cycling of storage-battery cells with enhanced current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284076C2 RU2284076C2 RU2003131657/09A RU2003131657A RU2284076C2 RU 2284076 C2 RU2284076 C2 RU 2284076C2 RU 2003131657/09 A RU2003131657/09 A RU 2003131657/09A RU 2003131657 A RU2003131657 A RU 2003131657A RU 2284076 C2 RU2284076 C2 RU 2284076C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- current
- pulses
- amplitude
- discharge
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, к той ее части, которая касается химических источников тока, в частности, способов батарейного формирования свинцово-кислотных аккумуляторных батарей.The invention relates to electrical engineering, to that part of it that relates to chemical current sources, in particular, methods for battery formation of lead-acid batteries.
Модернизируемый нами тип формирования аккумуляторных батарей (АБ) относится к разряду ускоренных, основанных на использовании больших плотностей тока. Особенности поведения химической системы, взятой для потенциалообразования, на разных стадиях формирования ограничивают максимальный уровень применяемого тока обработки. Во время формирования АБ постепенно снижается ее восприимчивость к зарядному току, которая развивается как следствие ряда противодействующих процессов. К таким процессам относятся: формирование электростатических объемных зарядов, образование на электродах слаборастворимого нейтрального сульфата свинца (PbSO4) и электролиз воды. Все эти реакции и процессы приводят к формированию газовых и электрических пленочных слоев и зон, блокирующих и тормозящих течение основных реакций. Последствием побочных реакций является газовая, концентрационная и электрическая поляризация, что приводит к дальнейшему избыточному повышению напряжения. Обеднение электролита в приэлектродных слоях и в порах самих электродов действующими компонентами приводит к пассивации электродов, проявляющей себя в дополнительном повышении противоЭДС АБ на величину ЭДС поляризации. При этом растет напряжение на полюсных выводах, складывающееся из собственной ЭДС, ЭДС поляризации и падения напряжения от протекающего тока большой плотности.The type of accumulator batteries (AB) that we are modernizing is classified as accelerated, based on the use of high current densities. The behavior of the chemical system taken for potential formation at different stages of formation limits the maximum level of the applied processing current. During the formation of AB, its susceptibility to the charging current, which develops as a result of a number of opposing processes, gradually decreases. Such processes include: the formation of electrostatic space charges, the formation on the electrodes of poorly soluble neutral lead sulfate (PbSO 4 ) and the electrolysis of water. All these reactions and processes lead to the formation of gas and electric film layers and zones that block and inhibit the course of the main reactions. A consequence of adverse reactions is gas, concentration and electric polarization, which leads to a further excessive increase in voltage. The depletion of the electrolyte in the near-electrode layers and in the pores of the electrodes themselves by the active components leads to passivation of the electrodes, which manifests itself in an additional increase in the anti-emf of the AB by the amount of polarization emf. In this case, the voltage at the pole terminals increases, which consists of its own EMF, polarization EMF and voltage drop from the flowing current of high density.
Противодействующие процессы никакими средствами не могут быть устранены полностью. Может быть только изменена их интенсивность и доля в общем балансе электрохимических превращений в пересчете на энергетический эквивалент. То есть, процесс формирования может быть только оптимизирован, а не приведен к идеальному виду. Оптимизация процесса формирования только за счет удачно подобранной жесткой программы подвода ступенчатого формировочного тока к настоящему времени практически исчерпала свои возможности. С целью минимизации темпа побочных реакций ведутся поиски универсальных активных факторов в качестве средства прямого воздействия на поляризационные образования. К таким факторам, на которые реагируют одинаковым образом все виды поляризующих процессов, является воздействие на формируемую систему импульсным зарядным током и кратковременными форсированными деполяризующими импульсами разрядного тока.Opposing processes cannot be completely eliminated by any means. Their intensity and share in the total balance of electrochemical transformations in terms of the energy equivalent can only be changed. That is, the formation process can only be optimized, and not brought to an ideal form. Optimization of the formation process only at the expense of a well-chosen tough program for supplying a step-by-step forming current has by now practically exhausted its capabilities. In order to minimize the rate of adverse reactions, a search is underway for universal active factors as a means of directly affecting polarization formations. Such factors, which all types of polarizing processes react in the same way, are the impact on the formed system by a pulsed charging current and short-term forced depolarizing pulses of a discharge current.
Обилие и неоднозначность причин, приводящих систему к поляризации, не позволяет установить корректный теоретический ориентир для выбора длительности и амплитуды деполяризующих импульсов. Существует три подхода к решению режимных вопросов: использование сверхкоротких (порядка мс), резонансных (десятки-сотни мс) и длинных (порядка секунд) импульсов.The abundance and ambiguity of the reasons leading the system to polarization does not allow us to establish the correct theoretical reference point for choosing the duration and amplitude of depolarizing pulses. There are three approaches to solving operational issues: the use of ultrashort (of the order of ms), resonant (tens to hundreds of ms) and long (of the order of seconds) pulses.
Кроме этого деполяризующие импульсы по способу их получения подразделяются на два типа: реверсные и разрядные. Первые из них - это вынужденные импульсы, сформированные за счет изменения режима работы источника питания. Вторые - это импульсы, созданные за счет кратковременного закорачивания внешней цепи АБ на сопротивлении. Первые могут быть в основном технологическими, вторые же (при достаточной длительности) дают также информацию о текущем состоянии химической системы.In addition, depolarizing pulses according to the method of their production are divided into two types: reverse and discharge. The first of these are forced pulses generated by changing the operating mode of the power source. The second ones are impulses created due to short-term short-circuiting of the external battery circuit at the resistance. The former can be mainly technological, while the latter (with sufficient duration) also provide information on the current state of the chemical system.
От выбора типа и точного параметрического оформления применяемых деполяризующих импульсов зависит эффективность процесса формирования АБ (энергозатраты, скорость обработки, качество изделий). На практике используют все типы импульсных воздействий. Выбор зависит только от преследуемых целей или от технологических предпочтений.The efficiency of the AB formation process (energy consumption, processing speed, product quality) depends on the choice of type and the exact parametric design of the applied depolarizing pulses. In practice, all types of impulse actions are used. The choice depends only on the goals pursued or on technological preferences.
Деполяризующие импульсы тока подают либо по заранее составленной временной программе, либо в функции состояния заряжаемых АБ (напряжение, скорость газовыделения, нагрев, давление газов, плотность электролита и т.п.). Протокол формирования, претендующий на учет всех особенностей процесса, разделяет его на несколько этапов, поскольку не может быть задан обобщенный режим для всего времени обработки. Для оптимизации режима каждого этапа, для максимально точной привязки внешних воздействий к параметрам процессов, протекающих на данной стадии, необходима точная информация о текущем состоянии химической системы. Обычно информацию получают в опоре на динамику выделенного параметра процесса (емкость, активное сопротивление, ЭДС поляризации и т.п.). Но информативными являются не только прямые измерения интенсивностей параметров, но и косвенные тесты с помощью импульсов реверсного или разрядного тока. Обратные (по отношению к зарядному току) импульсы различных типов с различной степенью полноты связаны с состоянием пасты активного слоя. Привязка к наиболее информативному типу импульса может снабдить операторов объективными и своевременными ориентирами, которые послужат сигналом к обоснованному изменению режима обработки и мониторинга, к переходу от этапа к этапу. Поэтому выбор типа импульса (по способу получения, длительности и амплитуде) представляет проблему, увязанную с общей проблемой оптимизации формирования.Depolarizing current pulses are supplied either according to a predetermined time program, or as a function of the state of the charged batteries (voltage, gas release rate, heating, gas pressure, electrolyte density, etc.). The formation protocol, which claims to take into account all the features of the process, divides it into several stages, since a generalized mode for the entire processing time cannot be set. To optimize the mode of each stage, for the most accurate binding of external influences to the parameters of the processes occurring at this stage, accurate information about the current state of the chemical system is needed. Typically, information is obtained based on the dynamics of the selected process parameter (capacitance, resistance, polarization EMF, etc.). But informative are not only direct measurements of parameter intensities, but also indirect tests using pulses of reverse or discharge current. Inverse (with respect to the charging current) pulses of various types with varying degrees of completeness are associated with the state of the active layer paste. Linking to the most informative type of impulse can provide operators with objective and timely guidance that will serve as a signal for a reasonable change in the processing and monitoring regimen, for the transition from stage to stage. Therefore, the choice of the type of impulse (by the method of obtaining, duration, and amplitude) is a problem linked to the general problem of optimizing the formation.
Обзор патентной литературы по данным проблемам содержит множество рекомендаций по увеличению эффективности формирования и заряда АБ. Почти все они касаются методов уменьшения интенсивности поляризующих реакций и разрушения нежелательного равновесия системы с блокирующими слоями, а также способов получения оперативной информации о состоянии активного слоя электродов. Подчеркнем еще раз: перечисленные проблемы многократно усложняются и становятся центральными именно при ускоренных технологиях формирования с большими плотностями токов обработки.A review of the patent literature on these problems contains many recommendations to increase the efficiency of formation and charge of AB. Almost all of them relate to methods for reducing the intensity of polarizing reactions and destroying the undesirable equilibrium of a system with blocking layers, as well as methods for obtaining operational information about the state of the active layer of electrodes. We emphasize once again: the listed problems are many times more complicated and become central precisely with accelerated formation technologies with high densities of processing currents.
Известны способы формирования большими токами (Патент №5307000 США, МКИ H 02 J 7/10. Podrazhansky Y., Popp Ph.W. Опубл. 04.1994.), в которых заряд проводится импульсным током с постоянной амплитудой, а для деполяризации используются сверхкороткие реверсные импульсы, посылаемые в паузах между зарядными импульсами. Они снимают ЭДС поляризации, не уменьшая основного запасенного заряда. Разряд, производимый импульсами нефарадеевского тока, убирает только электростатический объемный заряд, тормозя поляризацию, но не разрушает саму газовую рубашку. Кроме того, амплитуда импульсов произвольна, подобрана за счет параметров источника питания и годится только для получения данных о степени поляризации электродов. Такие импульсы имеют преимущественно технологический эффект и не могут быть использованы для получения достоверных данных о состоянии глубоких слоев активной массы электродов.Known methods of forming large currents (US Patent No. 5,307,000, MKI H 02 J 7/10. Podrazhansky Y., Popp Ph.W. Publ. 04.1994.), In which the charge is carried out by a pulsed current with a constant amplitude, and ultrashort reverse are used for depolarization pulses sent in pauses between charge pulses. They remove the polarization EMF without decreasing the main stored charge. The discharge produced by pulses of non-Faraday current removes only the electrostatic space charge, inhibiting polarization, but does not destroy the gas jacket itself. In addition, the amplitude of the pulses is arbitrary, selected due to the parameters of the power source and is suitable only for obtaining data on the degree of polarization of the electrodes. Such pulses have a predominantly technological effect and cannot be used to obtain reliable data on the state of the deep layers of the active mass of the electrodes.
Известны также способы формирования импульсным током с постоянной сглаженной амплитудой с использованием для деполяризации импульсов резонансной частоты (А.с. СССР №851569, Н 01 М 10/44. Способ заряда аккумуляторной батареи. В.Н.Филатов. Опубл. 30.07.81, бюл. №28 или а.с. СССР №841073, Н 01 М 10/44. Способ формовки и заряда аккумуляторной батареи. В.Н.Филатов. Опубл. 23.06.81, бюл. №23). Они имеют длительность, связанную с частотными характеристиками АБ, и обоснованы методом редукции сложной системы к уровню простого двухполюсного электротехнического устройства. Подобное упрощение имеет под собой почву, но не включает в круг детерминирующих факторов центральные процессы: электрохимические реакции фазовых превращений, которые имеют специфические характеристики. Импульсы этого типа могут давать информацию о химической системе, но только если это разрядные импульсы, а не реверсные.There are also known methods of forming a pulsed current with a constant smoothed amplitude using for depolarization of pulses of a resonant frequency (AS USSR No. 851569, H 01 M 10/44. The method of charging the battery. V.N. Filatov. Publish. 30.07.81, Bulletin No. 28 or AS of the USSR No. 841073, H 01 M 10/44. Method for forming and charging a battery. V. N. Filatov. Publish. 23.06.81, bull. No. 23). They have a duration associated with the frequency characteristics of the battery, and are justified by the method of reducing a complex system to the level of a simple bipolar electrical device. Such a simplification has a foundation, but does not include central processes in the circle of determining factors: electrochemical reactions of phase transformations that have specific characteristics. Pulses of this type can give information about the chemical system, but only if they are discharge pulses, and not reverse ones.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ ускоренного батарейного формирования свинцово-кислотных аккумуляторных батарей повышенным током (Патент 40509А Украiна, МПК7 Н 01 М 4/22. Спосiб батарейного формування з водяним охолодженням свинцево-кислотних акумуляторних батарей. В.О.Дзензерський та iнш. Опубл. 16.07.2001, бюл. №6), который проводится при водяном охлаждении аккумуляторов и состоит в том, что аккумуляторные батареи заливают электролитом, собирают в группы, устанавливают в резервуары, которые заполняют жидкостью для охлаждения, и после отстаивания формируют постоянным и/или импульсным током. Подведение тока проводят в четыре этапа. На первом этапе сначала через батареи на протяжении 5-20 мин пропускают ток, который не превышает 0,02 от номинальной емкости CH аккумуляторной батареи, а потом на протяжении 0,3-1,5 ч величину тока повышают до 0,3-0,7CH. На втором этапе через батареи на протяжении 0,5-3 ч пропускают ток величиной 0,3-0,7CH. На третьем этапе на протяжении 0,5-2 часов величину тока снижают до 0,1-0,2CH. На последнем, четвертом этапе на протяжении 5-10 ч проводят деформирование током, величина которого не выходит за пределы интервала 0,1-0,2CH.The closest technical solution, selected as a prototype, is a method of accelerated battery formation of lead-acid batteries with high current (Patent 40509A Ukraine, IPC 7 N 01 M 4/22. Method of battery form with water cooling of lead-acid accumulator batteries. B. O. Dzensersky Tansh. Publish. July 16, 2001, bull. No. 6), which is carried out with water cooling of the batteries and consists in the fact that the batteries are filled with electrolyte, collected in groups, installed in tanks, which filled with liquid for cooling, and after settling is formed by direct and / or pulsed current. The current supply is carried out in four stages. At the first stage, first a current is passed through the batteries for 5-20 minutes, which does not exceed 0.02 of the nominal capacity C H of the battery, and then for 0.3-1.5 hours the current is increased to 0.3-0 , 7C H. At the second stage, a current of 0.3-0.7C H is passed through the batteries for 0.5-3 hours. In the third stage, for 0.5-2 hours, the current value is reduced to 0.1-0.2C H. At the last, fourth stage, for 5-10 hours, a current deformation is carried out, the value of which does not go beyond the range of 0.1-0.2C H.
К недостаткам данного способа формирования можно отнести то, что обработку проводят преимущественно импульсным током, особенно на участках подачи максимального тока, используя для деполяризации только паузы между импульсами, реализуя только эффекты пульсации основного тока. Во время пауз избыточный потенциал действительно снижается и происходит частичная депрессия общего сопротивления, но этого недостаточно для свободного манипулирования величиной тока и не позволяет достаточно сократить время обработки. Формирование идет "вслепую", без оперативной информации о состоянии активного слоя электродов на каждом этапе, жестко по программе, созданной на основе экспериментальной статистики, и потому не позволяет сократить продолжительность этапов, в зависимости от достигнутой степени сформированности электродов.The disadvantages of this method of formation can be attributed to the fact that the processing is carried out mainly by a pulsed current, especially in the areas where the maximum current is supplied, using only the pause between pulses for depolarization, realizing only the effects of the main current ripple. During pauses, the excess potential really decreases and a partial depression of the total resistance occurs, but this is not enough to freely manipulate the current value and does not allow enough to reduce the processing time. The formation is "blind", without operational information about the state of the active layer of electrodes at each stage, strictly according to the program created on the basis of experimental statistics, and therefore does not allow to reduce the duration of the stages, depending on the degree of formation of the electrodes.
В основу изобретения поставлена задача сокращения длительности формирования, экономии электроэнергии, повышения электрических характеристик и продления срока службы аккумуляторных батарей за счет оптимизации процесса формирования активного вещества положительных и отрицательных электродов большими токами путем введения новых действующих факторов, а также на основе возможности оперативного управления длительностью всех этапов формирования, с использованием информации о состоянии активного слоя, получаемой с помощью этих факторов.The basis of the invention is the task of reducing the formation time, saving energy, increasing electrical characteristics and extending the life of batteries by optimizing the formation of active substances of positive and negative electrodes by high currents by introducing new operating factors, as well as on the basis of the possibility of operational control of the duration of all stages formation using information about the state of the active layer obtained using these factor at.
Поставленная задача решается тем, что в способе ускоренного батарейного формирования аккумуляторов повышенным током, который состоит в том, что аккумуляторные батареи заливают электролитом, собирают в группы, устанавливают в резервуары, заполняемые жидкостью для охлаждения, и после отстаивания проводят многоэтапное формирование постоянным и/или импульсным током, согласно изобретению обработку осуществляют в пять этапов, причем на первом этапе через батареи в течение 10-60 мин пропускают постоянный формировочный ток величиной 0,002-0,03CH, направление которого обратно нормальному, на втором этапе направление тока изменяют на нормальное и на протяжении 10-60 мин ток удерживают в пределах 0,002-0,03CH, на третьем этапе в течение 0,3-1,5 ч проводят формирование импульсным знакопеременным током с длительностью зарядных импульсов 100-300 с и длительностью разрядных импульсов 10-20 с, причем амплитуду зарядных импульсов увеличивают до 0,3-0,7CH, на четвертом этапе формирование проводят в течение 1-3 ч импульсным знакопеременным током с той же длительностью зарядных и разрядных импульсов, с постоянной амплитудой зарядных импульсов, лежащей в пределах 0,3-0,7CH, на пятом этапе формирование проводят импульсным знакопеременным током с той же длительностью зарядных и разрядных импульсов, причем амплитуду зарядных импульсов уменьшают до 0,15-0,4CH, а оперативное управление длительностью третьего-пятого этапов формирования осуществляют путем использования в качестве тестовых разрядных импульсов, создаваемых за счет разряда аккумуляторов на эталонном сопротивлении, и сравнивая их амплитуду с экспериментальными нормированными амплитудами для каждого этапа.The problem is solved in that in the method of accelerated battery formation of batteries with an increased current, which consists in filling the batteries with electrolyte, collecting them in groups, installing them in tanks filled with cooling liquid, and after settling, multi-stage formation is carried out by constant and / or pulse current treatment according to the invention is carried out in five stages wherein the first stage through the battery for 10-60 min was passed a constant current of the forming 0,002-0,03C H, The direction is back to normal, the second phase the current direction is changed to the normal and during the 10-60 minute current is held within 0,002-0,03C H, in the third step for 0.3-1.5 h pulse shaping is carried out with alternating current the duration of the charging pulses 100-300 s and the duration of the discharge pulses 10-20 s, and the amplitude of the charging pulses is increased to 0.3-0.7C H , at the fourth stage, the formation is carried out for 1-3 hours by alternating pulse current with the same charging duration and discharge pulses, with constant hydrochloric charging pulse amplitude lying within 0,3-0,7C H, in the fifth step is performed forming an alternating pulse current with the same duration of charge and discharge pulses, wherein the amplitude of the charging pulses decreased to 0,15-0,4C H, and operational control of the duration of the third to fifth stages of formation is carried out by using as test discharge pulses created by discharging the batteries at the reference impedance, and comparing their amplitude with the experimental normalized amplitudes for each stage.
Сделаем подробные комментарии к ходу и обстоятельствам каждого цикла в отдельности, для выяснения смысла примененных технологических новшеств.We will make detailed comments on the course and circumstances of each cycle separately, in order to clarify the meaning of the applied technological innovations.
До начала формирования при нулевом токе АБ заливают электролитом и выдерживают для пропитки пластин электролитом в течение времени, которое устанавливается в технологической документации и обычно находится в пределах 2-4 ч. Продолжительность пропитки существенно влияет на дальнейший ход обработки, поскольку она сопровождается реакциями образования исходных сульфатов. При этом наблюдается пиковый рост температуры электролита в начальной фазе процесса. За время пропитки температура (за счет внешнего охлаждения) успевает упасть ниже критической (60°С).Prior to the start of formation at zero current, the batteries are filled with electrolyte and allowed to soak the plates with electrolyte for a time that is set in the technological documentation and usually is within 2-4 hours. The duration of the impregnation significantly affects the further course of processing, since it is accompanied by reactions of the formation of initial sulfates . In this case, a peak increase in the temperature of the electrolyte is observed in the initial phase of the process. During the impregnation, the temperature (due to external cooling) manages to fall below the critical temperature (60 ° C).
На первом этапе формирования через АБ пропускают постоянный формировочный ток величиной 0,002-0,03CH, направление которого обратно нормальному. Длительность обработки составляет 10-60 мин. Дополнительная обработка положительного электрода током обратной полярности приводит к тому, что в пасте частично образуются свинец и крупнокристаллический сульфат свинца, а это обеспечивает повышение механической прочности пасты при последующем формировании и в процессе эксплуатации. В результате увеличивается срок службы аккумуляторов. Уменьшение продолжительности первого этапа ниже 10 мин или величины тока ниже 0,002CH делает такую обработку неэффективной. Увеличение продолжительности первого этапа выше 60 мин ведет к излишнему увеличению энергозатрат и удлинению процесса формирования, не повышая прочности положительной активной массы. Ток, превышающий значение 0,03CH, создает опасность газовой поляризации и ухудшает восприимчивость АБ к току.At the first stage of formation, a constant forming current of 0.002-0.03C H is passed through the AB, the direction of which is back to normal. The processing time is 10-60 minutes. Additional processing of the positive electrode with a reverse polarity current leads to the fact that lead and coarse crystalline lead sulfate are partially formed in the paste, and this provides an increase in the mechanical strength of the paste during subsequent formation and during operation. The result is longer battery life. Reducing the duration of the first stage below 10 min or the current value below 0.002C H makes this treatment inefficient. An increase in the duration of the first stage above 60 min leads to an excessive increase in energy consumption and lengthening of the formation process without increasing the strength of the positive active mass. A current in excess of 0.03C H creates a danger of gas polarization and impairs the susceptibility of the battery to current.
На втором этапе проводят подготовку системы к приему тока, для чего направление тока изменяют на нормальное. На протяжении 10-60 мин ток удерживают в пределах 0,002-0,03CH. Если продолжительность второго этапа меньше 10 мин или величина тока превышает значение 0,03CH, может резко возрасти напряжение на АБ на втором или на следующем этапе, вследствие чего становится возможной газовая поляризация. При таких условиях на поверхности электродов формируются барьерные газонасыщенные прослойки, которые усложняют дальнейшее формирование АБ, уменьшая их восприимчивость к току. Затягивание времени второго этапа (более 60 мин) и снижение величины тока менее 0,002CH нецелесообразно, так как приводят к неоправданному удлинению процесса формирования.At the second stage, the system is prepared for receiving current, for which the current direction is changed to normal. For 10-60 minutes, the current is kept in the range of 0.002-0.03 ° C H. If the duration of the second stage is less than 10 minutes or the current exceeds 0.03C H , the voltage on the batteries can sharply increase in the second or next stage, as a result of which gas polarization becomes possible. Under such conditions, gas-saturated barrier layers are formed on the surface of the electrodes, which complicate the further formation of ABs, reducing their susceptibility to current. Delaying the time of the second stage (more than 60 min) and reducing the current value of less than 0.002C H is impractical, since it leads to an unjustified lengthening of the formation process.
На третьем этапе в течение 0,3-1,5 ч проводят формирование импульсным знакопеременным током, увеличивая амплитуду импульсов за время этапа до 0,3-0,7CH. Длительность импульсов зарядного тока устанавливают в пределе 100-300 с. Импульсы зарядного тока чередуют импульсами разрядного тока длительностью 10-20 с. Повышение амплитуды зарядных импульсов до 0,3-0,7 СH не может быть проведено быстрее, чем за 0,3 ч, так как это может привести к образованию на поверхности электродов барьерных газонасыщенных прослоек, усложняющих дальнейшее формирование АБ. Третий этап нецелесообразно увеличивать за 1,5-часовую отметку. Длительности зарядных и разрядных импульсов взаимосвязаны. Увеличение длительности зарядных импульсов выше 300 с и уменьшение длительности разрядных ниже 10 с заметно уменьшает деполяризующий эффект импульсного тока, приводя к росту поляризации и увеличению газовыделения. Уменьшение длительности зарядных импульсов менее 100 с и увеличение длительности разрядных более 20 с приводит к уменьшению средней величины формирующего тока, что удлиняет процесс формирования. Кроме того, эти общие соображения дополняются следующими важными конкретными особенностями.In the third stage, the formation of pulse alternating current is carried out within 0.3-1.5 hours, increasing the amplitude of the pulses during the stage to 0.3-0.7C H. The duration of the charging current pulses is set in the range of 100-300 s. The pulses of the charging current alternate with pulses of discharge current lasting 10-20 s. An increase in the amplitude of charging pulses to 0.3-0.7 C H cannot be carried out faster than in 0.3 h, since this can lead to the formation of gas-saturated barrier layers on the surface of the electrodes, complicating the further formation of AB. The third stage is impractical to increase beyond the 1.5-hour mark. Durations of charging and discharge pulses are interconnected. An increase in the duration of charge pulses above 300 s and a decrease in the duration of discharge pulses below 10 s significantly reduces the depolarizing effect of the pulse current, leading to an increase in polarization and an increase in gas evolution. A decrease in the duration of charge pulses of less than 100 s and an increase in the duration of discharge pulses of more than 20 s leads to a decrease in the average value of the forming current, which lengthens the formation process. In addition, these general considerations are complemented by the following important specific features.
Разряды АБ проводят на постоянном безъиндуктивном эталонном сопротивлении, величину которого подбирают так, чтобы амплитуда разрядных импульсов (при их длительности 10-20 с) возрастала к концу всего процесса формирования (пятого этапа обработки) и достигала величины в пределах 0,3-0,7CH. Соблюдение условий, удерживающих амплитуду импульсов разрядного тока в пределах 0,3-0,7CH, обеспечивает соизмеримость величин зарядного и разрядного токов в течение всего процесса формирования, следовательно, позволяет определять их с одинаковой точностью. Разрядные импульсы дают возможность получить информацию об эффективности формирования. Информативность этой процедуры касается реакций превращения электродной пасты в PbO2 на положительном электроде и в Pb - на отрицательном и основана на том, что величина тока на нагрузке пропорциональна массам продуктов выхода указанных реакций. Потому разрядные импульсы более информативны, чем реверсные. Сверхкороткие (порядка мс) разрядные импульсы не выводят химическую систему электродов из текущего равновесного состояния, поскольку их действие касается только поверхностных слоев. Периодически сбрасываемая ЭДС поляризации неинформативна, так как каждым последующим импульсом мы стираем предыдущую информацию об изменениях. Применяемые нами импульсы большой длительности (10-20 с) действуют на всю активную массу, вовлекая в процесс самые глубокие слои, закрытые пассивными зонами. Это происходит потому, что продолжительность таких длинных разрядных импульсов превосходит продолжительность переходных процессов, которые возбуждаются в системе в связи с коренным изменением электрической ситуации. Последствия такого переключения, во время которого электрохимические процессы меняют свою направленность, разрушаются связи между фазами и т.п., существенно глубже. При этом термодинамическое равновесие поляризующих состояний нарушается не механическими или электрическими ударами (как это происходит при сверхкоротких импульсах), а коренным изменением условий, которые продуцировали причины их формирования. Кислород выделяется на положительном, а водород - на отрицательном электроде и удерживаются на них в виде газонасышенных слоев. Импульсное изменение знака потенциалов и режима (от накопления тока к его отдаче) кардинально нарушает сложившееся равновесие. Это ведет к эффективному разрушению поляризующих слоев. За время действия длинного импульса успевает пойти массоперенос, постепенно производя диффузионное выравнивание плотности и состава электролита в порах пасты. Таким образом, длинные разрядные импульсы оказывают деполяризующее действие. Причем это действие эффективно по отношению к трем видам поляризации: газовой, концентрационной и электростатической. И хотя для получения сведений с помощью частичного разряда АБ приходится жертвовать накопленной энергией, все же достоверность получаемых сведений того стоит. Такой тест имеет все признаки "пробы", несущей на себе следы качества процесса, а не артефакта (то есть события, не имеющего сущностной связи с процессом, а лишь сопутствующего ему). Длинные разрядные импульсы, следуя в паузах между формирующими, не коррелируют с частотными характеристиками АБ, вернее, не зависимы от них (как это имеет место при резонансных импульсах, порядка десятков-сотен мс). Поэтому они свободны от искажающего влияния таких эффектов периодических процессов, как резонанс, интерференция и др.AB discharges are carried out at a constant non-inductive reference resistance, the value of which is selected so that the amplitude of the discharge pulses (with a duration of 10-20 s) increases towards the end of the entire formation process (fifth stage of processing) and reaches a value in the range 0.3-0.7C H. Observance of conditions that keep the amplitude of the discharge current pulses in the range of 0.3-0.7C H ensures the commensurability of the values of the charging and discharge currents during the entire formation process, therefore, it is possible to determine them with the same accuracy. Bit pulses provide an opportunity to obtain information about the effectiveness of the formation. The information content of this procedure relates to the reactions of the conversion of the electrode paste into PbO 2 on the positive electrode and in Pb on the negative electrode and is based on the fact that the load current is proportional to the masses of the output products of these reactions. Therefore, discharge pulses are more informative than reverse ones. Ultrashort (of the order of ms) discharge pulses do not remove the chemical system of electrodes from the current equilibrium state, since their action affects only the surface layers. Periodically resetting the EMF of polarization is not informative, since with each subsequent pulse we erase the previous information about the changes. The long-duration pulses used by us (10–20 s) act on the entire active mass, involving the deepest layers covered by passive zones in the process. This is because the duration of such long discharge pulses exceeds the duration of transients that are excited in the system due to a radical change in the electrical situation. The consequences of such a switch, during which the electrochemical processes change their direction, the bonds between the phases, etc., are destroyed, much deeper. In this case, the thermodynamic equilibrium of polarizing states is violated not by mechanical or electric shocks (as occurs with ultrashort pulses), but by a radical change in the conditions that produced the causes of their formation. Oxygen is released on the positive, and hydrogen - on the negative electrode and held on them in the form of gas-saturated layers. A pulsed change in the sign of potentials and the regime (from accumulation of current to its output) radically violates the existing equilibrium. This leads to the effective destruction of polarizing layers. During the action of a long pulse, mass transfer has time to go, gradually producing diffusion equalization of the density and composition of the electrolyte in the pores of the paste. Thus, long discharge pulses have a depolarizing effect. Moreover, this action is effective in relation to three types of polarization: gas, concentration and electrostatic. And although it is necessary to sacrifice the accumulated energy to obtain information using a partial discharge, the reliability of the information received is worth it. Such a test has all the signs of a “test” that bears traces of the quality of the process, not an artifact (that is, an event that does not have an essential connection with the process, but only concomitant with it). Long discharge pulses, following in the pauses between the generators, do not correlate with the AB frequency characteristics, or rather, are independent of them (as is the case with resonant pulses, of the order of tens to hundreds of ms). Therefore, they are free from the distorting effect of such effects of periodic processes as resonance, interference, etc.
Все перечисленные доводы дали возможность выработать тип и точное параметрическое оформление для деполяризующих импульсов.All these arguments made it possible to develop the type and exact parametric design for depolarizing pulses.
На четвертом этапе в течение 1-3 ч проводят формирование импульсным знакопеременным током, не изменяя его характера: длительность зарядных и разрядных импульсов оставляют без изменения, амплитуду зарядных импульсов удерживают постоянной в пределах 0,3-0,7CH, так как интенсивность реакций (в том числе и поляризующих) увеличивается. Амплитуда импульсов разрядного тока сама возрастает за время этапа. Если амплитуда зарядного тока превышает 0,7CH, во-первых, создается опасность ухудшения процесса формирования, причиной которого является повышение напряжения на АБ, оказывающего содействие прохождению посторонних реакций с газовыделением и образованием барьерных прослоек на поверхности электродов. Во-вторых, при амплитуде зарядного тока выше 0,7CH значительно повышается температура электролита, которая может превысить предельно допустимую (60°С). Если амплитуда зарядного тока меньше, чем 0,3CH, во-первых, на положительном электроде вместо энергоемкой модификации β-PbO2 формируется малоактивная модификация α-PbO2, что приводит к потере емкости АБ. Во-вторых, резко повышается время, необходимое для формирования АБ, что также отрицательно влияет на экономические показатели процесса. Если продолжительность четвертого этапа меньше 1 ч, то не обеспечивается в полном объеме подведение основного формирующего заряда, а если продолжительность этапа больше чем 3 ч, то процесс формирования имеет те самые недостатки, что и при применение амплитуды зарядного тока, превышающей значение 0,7CH. Длительности импульсов зарядного и разрядного тока обоснованы такими же соображениями, что и на предыдущем этапе.At the fourth stage, for 1-3 h, the formation is performed by a pulsed alternating current without changing its nature: the duration of the charging and discharge pulses is left unchanged, the amplitude of the charging pulses is kept constant within 0.3-0.7C H , since the intensity of the reactions ( including polarizing) increases. The amplitude of the pulses of the discharge current itself increases during the stage. If the amplitude of the charging current exceeds 0.7C H , firstly, there is a danger of a deterioration in the formation process, the cause of which is an increase in the voltage on the AB, which facilitates the passage of extraneous reactions with gas evolution and the formation of barrier layers on the surface of the electrodes. Secondly, at an amplitude of the charging current above 0.7C H , the electrolyte temperature rises significantly, which can exceed the maximum permissible (60 ° C). If the amplitude of the charging current is less than 0.3C H , firstly, instead of the energy-intensive modification of β-PbO 2 , a low-active modification of α-PbO 2 is formed on the positive electrode, which leads to a loss in battery capacity. Secondly, the time required for AB formation sharply increases, which also negatively affects the economic performance of the process. If the duration of the fourth stage is less than 1 h, then the main generating charge is not fully supplied, and if the duration of the stage is more than 3 hours, the formation process has the same drawbacks as with the use of a charging current amplitude exceeding 0.7C H . The pulse durations of the charging and discharge currents are justified by the same considerations as in the previous step.
На пятом этапе проводят формирование импульсным знакопеременным током, не изменяя его характера: длительность зарядных и разрядных импульсов оставляют без изменения, амплитуду зарядных уменьшают до 0,15-0,4CH, в то время как амплитуда разрядных импульсов возрастает и достигает к концу этого этапа обработки максимального значения в пределах 0,3-0,7CH. На этом этапе обеспечивается окончательное деформирование АБ. Вследствие увеличения в пасте количества слаборастворимого нейтрального сульфата свинца PbSO4 происходит резкий рост сопротивления АБ, приводящий к пропорциональному росту потенциала, который стимулирует электролиз воды, то есть - интенсивное газовыделение. Поляризация заметно возрастает и начинает играть роль детерминатора формирующего тока. Поэтому дальнейшую обработку вынуждены вести при существенно сниженной амплитуде (0,15-0,4CH) зарядных импульсов, хотя характер тока обработки не меняется по сравнению с третьим-четвертым этапами. Амплитуда зарядного тока, превышающая 0,4CH, на пятом этапе приводит к значительному газовыделению и повышению температуры, которые в свою очередь осложняет процесс формирования и способствует разрушению электродов. Если амплитуда зарядного тока меньше, чем 0,15CH, процесс деформирования длится очень медленно, что приводит к значительному удлинению всего процесса формирования.At the fifth stage, they are formed by a pulsating alternating current without changing its nature: the duration of the charging and discharge pulses is left unchanged, the amplitude of the charging pulses is reduced to 0.15-0.4C H , while the amplitude of the discharge pulses increases and reaches by the end of this stage processing the maximum value in the range of 0.3-0.7C H. At this stage, the final deformation of the AB is ensured. Due to the increase in the amount of poorly soluble neutral lead sulfate PbSO 4 in the paste, a sharp increase in AB resistance occurs, leading to a proportional increase in the potential that stimulates the electrolysis of water, that is, intense gas evolution. The polarization increases markedly and begins to play the role of a determinant of the forming current. Therefore, they are forced to carry out further processing at a significantly reduced amplitude (0.15-0.4C H ) of charge pulses, although the nature of the processing current does not change compared to the third or fourth stages. The amplitude of the charging current in excess of 0.4C H at the fifth stage leads to significant gas evolution and an increase in temperature, which in turn complicates the formation process and contributes to the destruction of the electrodes. If the amplitude of the charging current is less than 0.15C H , the deformation process lasts very slowly, which leads to a significant lengthening of the entire formation process.
Выбор длительностей зарядных и разрядных импульсов на пятом этапе обоснован теми же соображениями, что и на предыдущих третьем-четвертом этапах. Разрядные импульсы на этом этапе имеют плавно изменяющуюся амплитуду, величина которой растет по мере углубления процесса формирования и выходит в конце на предельное значение (0,3-0,7CH). Причем амплитуда не задана программой, а только нормирована величиной нагрузки (постоянного безъиндуктивного эталонного сопротивления), на которую производится пассивный разряд АБ.The choice of the durations of the charge and discharge pulses in the fifth stage is justified by the same considerations as in the previous third or fourth stages. The discharge pulses at this stage have a smoothly varying amplitude, the value of which increases as the formation process deepens and at the end reaches a limit value (0.3-0.7C H ). Moreover, the amplitude is not set by the program, but is only normalized by the value of the load (constant non-inductive reference resistance), to which the passive discharge of the battery is performed.
В заявленном решении совмещено деполяризующее действие разрядных импульсов тока с их информационной нагруженностью. Разрядные импульсы используются в качестве тестовых. Информацию о состоянии активного слоя электродов получают с помощью разрядных импульсов, начиная с третьего этапа и до конца формирования, исходя из того, что величина тока на нагрузке пропорциональна массам продуктов выхода основных реакций формирования. Поэтому амплитуда разрядных импульсов, начиная с третьего этапа формирования, в среднем возрастает. Сравнивая амплитуду разрядных импульсов на этих этапах с экспериментальными нормированными ее значениями для конца каждого этапа формирования, определяют момент перехода на следующий этап. Переход на следующий этап осуществляют в момент, когда разность амплитуды разрядного импульса и экспериментально нормированного ее значения становится либо равной нулю либо меньше нуля, но в пределах программы формирования, указанной в формуле изобретения. Особенно важной является информация, по которой определяют момент окончания формирования, поскольку таким образом удается избежать перезаряда АБ, приводящего к значительному перерасходу электроэнергии и ухудшающего технические характеристики АБ. Обработку заканчивают тогда, когда разность амплитуды разрядного импульса и экспериментально нормированного ее значения для конца обработки становится либо равной нулю либо меньше нуля.The stated decision combines the depolarizing effect of discharge current pulses with their information load. Discharge pulses are used as test pulses. Information on the state of the active layer of electrodes is obtained using discharge pulses, starting from the third stage until the end of formation, based on the fact that the magnitude of the current at the load is proportional to the masses of the output products of the main formation reactions. Therefore, the amplitude of the discharge pulses, starting from the third stage of formation, increases on average. Comparing the amplitude of the discharge pulses at these stages with its experimental normalized values for the end of each formation stage, the moment of transition to the next stage is determined. The transition to the next stage is carried out at the moment when the difference in the amplitude of the discharge pulse and its experimentally normalized value becomes either equal to zero or less than zero, but within the limits of the formation program indicated in the claims. Especially important is the information by which the moment of formation formation is determined, since in this way it is possible to avoid overcharging the battery, which leads to a significant cost overrun and worsens the technical characteristics of the battery. Processing is completed when the difference between the amplitude of the discharge pulse and its experimentally normalized value for the end of processing becomes either equal to zero or less than zero.
Подачу формировочного тока, в том числе операции перехода на следующий этап формирования и окончания формирования по критерию сравнения амплитуд разрядных импульсов нетрудно реализовать, задав соответствующую программу в управляющей ЭВМ.The supply of forming current, including the operation of transitioning to the next stage of formation and completion of formation by the criterion for comparing the amplitudes of the discharge pulses, is easy to implement by setting the appropriate program in the host computer.
Нормированные значения амплитуд разрядных импульсов получают предварительно путем обработки экспериментальной статистики для каждого типа аккумуляторов и аккумуляторных батарей.Normalized values of the amplitudes of the discharge pulses are obtained previously by processing experimental statistics for each type of accumulator and rechargeable battery.
Таким образом, заявляемый способ ускоренного формирования аккумуляторов повышенным током обеспечивает оптимальный режим батарейного формирования за короткий срок, уменьшает поляризацию электродов в процессе формирования и их перезаряд, повышает содержание энергоемкой модификации β-PbO2 в активной массе положительных электродов, а также повышает прочность активной массы. Это позволяет уменьшить газовыделение и затраты электроэнергии в процессе формирования, улучшить стартерные характеристики АБ во время холодного старта, продлить срок службы батарей.Thus, the inventive method of accelerated formation of batteries by high current provides an optimal mode of battery formation in a short time, reduces the polarization of the electrodes in the process of formation and their recharge, increases the content of energy-intensive modification of β-PbO 2 in the active mass of positive electrodes, and also increases the strength of the active mass. This allows you to reduce gas generation and energy costs during the formation process, improve the starting characteristics of the battery during a cold start, and extend the battery life.
По имеющимся у авторов сведениям предложенные существенные признаки, характеризующие суть изобретения, не известны в данном разделе техники.According to the information available to the authors, the proposed essential features characterizing the essence of the invention are not known in this section of the technology.
Предложенное техническое решение может быть использовано на предприятиях по изготовлению аккумуляторных батарей, в частности - свинцово-кислотных типов.The proposed technical solution can be used in enterprises for the manufacture of batteries, in particular, lead-acid types.
Критерий "промышленное применение" подтверждается актуальностью способа и его практичною привязкою к реальным производственным технологиям.The criterion of "industrial use" is confirmed by the relevance of the method and its practical binding to real production technologies.
На чертеже изображена схема токовой программы формирования во временной развертке.The drawing shows a diagram of the current program of formation in a time base.
Заявляемый способ ускоренного батарейного формирования осуществляется следующим образом. Собранные АБ после заливки в них электролита собирают в группы и размещают в резервуарах - формировочных ваннах. Ванны заполняют водой до уровня электролита в аккумуляторах. После отстаивания (О) в течение времени, указанного в технологической документации, для пропитки и релаксации температуры (температура электролита в начальных фазах пропитки резко возрастает) АБ в группах соединяют в электрические цепи последовательно и каждую группу подключают к источнику тока. Источник тока должен обеспечивать генерирование прямоугольных регулируемых зарядных импульсов большой длительности (до 300 с) и регулируемой амплитуды (до 60 А), а также иметь разрядный блок, снабженный постоянным безъиндуктивным эталонным сопротивлением, нормированным по условиям проведения процесса и типоразмеру обрабатываемых изделий, обеспечивающий прямоугольные регулируемые разрядные импульсы необходимой длительности (в диапазоне 10-20 с). Управление формированием должно быть автоматизировано и осуществляться с помощью ЭВМ, но допускать и ручной режим на всех этапах. Стабилизация температуры осуществляется за счет теплообмена через стенки корпусов АБ с водой, циркулирующей в формировочных ваннах. Водообмен должен быть регулируемым.The inventive method of accelerated battery formation is as follows. Collected batteries after pouring electrolyte in them are collected in groups and placed in tanks - forming baths. Bathtubs are filled with water to the electrolyte level in the batteries. After settling (О) for the time specified in the technological documentation for impregnation and relaxation of temperature (the temperature of the electrolyte in the initial phases of impregnation increases sharply), the ABs in groups are connected in series to electric circuits and each group is connected to a current source. The current source must provide the generation of rectangular adjustable charging pulses of long duration (up to 300 s) and adjustable amplitude (up to 60 A), and also have a discharge block equipped with a constant non-inductive reference resistance, normalized according to the process conditions and the size of the processed products, providing rectangular adjustable discharge pulses of the required duration (in the range of 10-20 s). The formation control should be automated and carried out using a computer, but also allow manual operation at all stages. Temperature stabilization is carried out due to heat exchange through the walls of the batteries with water circulating in the forming baths. Water exchange must be adjustable.
Далее начинается собственно формирование. На первом этапе (I) через батареи в течение 10-60 мин пропускают постоянный формировочный ток величиной 0,002-0,03CH, направление которого обратно нормальному. На втором этапе (II) направление тока скачком изменяют на нормальное и на протяжении 10-60 мин ток удерживают в пределах 0,002-0,03CH. На третьем этапе (III) в течение 0,3-1,5 ч проводят формирование импульсным знакопеременным током, причем импульсы зарядного тока длительностью 100-300 с чередуют импульсами разрядного тока длительностью 10-20 с. Амплитуду импульсов зарядного тока ступенчато или плавно увеличивают до 0,3-0,7СH. Амплитуда импульсов разрядного тока спонтанно возрастает за время этапа. Переход на следующий этап осуществляют в момент, когда разность амплитуды разрядного импульса и экспериментально нормированного ее значения I3 для конца третьего этапа становится либо равной нулю либо меньше нуля, но так, чтобы длительность третьего этапа оставалась в пределах 0,3-1,5 ч. В течение всего этапа формирования проводят постоянный контроль температурного режима и, в случае необходимости, оперативную его коррекцию. Коррекция может быть выполнена двумя способами: снижением амплитуды зарядного тока (в пределах программы формирования, указанной в формуле изобретения) и/или путем увеличения расхода хладагента, применяемого для охлаждения аккумуляторных батарей.Next, the actual formation begins. At the first stage (I), a constant forming current of 0.002-0.03C H is passed through the batteries for 10-60 minutes, the direction of which is back to normal. At the second stage (II), the direction of the current is abruptly changed to normal and for 10-60 minutes the current is kept within 0.002-0.03 ° C H. In the third stage (III), they are formed for 0.3-1.5 hours by pulsed alternating current pulses, and charging current pulses of 100-300 s in duration alternate with discharge current pulses of 10-20 s duration. The amplitude of the pulses of the charging current stepwise or smoothly increase to 0.3-0.7C H. The amplitude of the discharge current pulses spontaneously increases during the stage. The transition to the next stage is carried out at the moment when the difference between the amplitude of the discharge pulse and its experimentally normalized value I 3 for the end of the third stage becomes either zero or less than zero, but so that the duration of the third stage remains within 0.3-1.5 hours . Throughout the formation phase, constant monitoring of the temperature regime and, if necessary, its prompt correction are carried out. Correction can be performed in two ways: by reducing the amplitude of the charging current (within the formation program specified in the claims) and / or by increasing the flow rate of the refrigerant used to cool the batteries.
На четвертом этапе (IV) в течение 1-3 ч проводят формирование импульсным знакопеременным током, оставляя без изменения длительности зарядных и разрядных импульсов. Амплитуду импульсов зарядного тока удерживают постоянной на уровне 0,3-0,7СH. Амплитуда импульсов разрядного тока возрастает за время этапа. Переход на пятый этап осуществляют в момент, когда разность амплитуды разрядного импульса и экспериментально нормированного ее значения I4 для конца четвертого этапа становится либо равной либо меньше нуля, но так, чтобы длительность четвертого этапа оставалась в пределах 1-3 ч. В течение всего этапа формирования проводят постоянный контроль температурного режима и, при необходимости, оперативную его коррекцию, как описано выше.In the fourth stage (IV) for 1-3 hours, the formation is carried out by a pulsed alternating current, leaving the duration of the charging and discharge pulses unchanged. The amplitude of the pulses of the charging current is kept constant at a level of 0.3-0.7C H. The amplitude of the pulses of the discharge current increases during the stage. The transition to the fifth stage is carried out at the moment when the difference between the amplitude of the discharge pulse and its experimentally normalized value I 4 for the end of the fourth stage becomes either equal to or less than zero, but so that the duration of the fourth stage remains within 1-3 hours. During the whole stage formations carry out constant monitoring of the temperature regime and, if necessary, its operational correction, as described above.
На пятом этапе (V) длительности зарядных и разрядных импульсов оставляют без изменения. Амплитуду зарядных импульсов ступенчато или плавно уменьшают до 0,15-0,4СH, в то время как амплитуда разрядных импульсов продолжает расти и достигает к концу этого этапа обработки максимального значения 0,3-0,7СH. Окончание процесса формирования осуществляют в момент, когда разность амплитуды разрядного импульса и экспериментально нормированного ее значения IK для конца обработки становится либо равной нулю либо меньше нуля. Постоянный контроль температурного режима и, при необходимости, оперативная его коррекция проводятся также в течение всего этапа.In the fifth step (V), the durations of the charge and discharge pulses are left unchanged. The amplitude of the charging pulses is stepwise or smoothly reduced to 0.15-0.4С H , while the amplitude of the discharge pulses continues to grow and reaches a maximum value of 0.3-0.7С H by the end of this processing stage. The end of the formation process is carried out at the moment when the difference between the amplitude of the discharge pulse and its experimentally normalized value I K for the end of processing becomes either equal to zero or less than zero. Constant monitoring of the temperature regime and, if necessary, its prompt correction are also carried out throughout the stage.
Мониторинг с помощью разрядных импульсов дает точную информацию о текущем состоянии химической системы и дает возможность своевременно окончить формирование. Амплитуду разрядных импульсов следует измерять в конце разрядного импульса, например в последние 2-3 с разряда.Monitoring using discharge pulses gives accurate information about the current state of the chemical system and makes it possible to finish the formation in a timely manner. The amplitude of the discharge pulses should be measured at the end of the discharge pulse, for example, in the last 2-3 s of the discharge.
Заводские испытания заявленного способа ускоренного батарейного формирования дали следующую статистическую картину по основным полезным эффектам:Factory tests of the claimed method of accelerated battery formation gave the following statistical picture of the main beneficial effects:
1) длительность всего процесса формирования сокращается в 1,5 раза (до 8-10 ч);1) the duration of the entire formation process is reduced by 1.5 times (up to 8-10 hours);
2) установлена заметная экономия электроэнергии (до 20-25%), которая обусловлена как сокращением времени обработки, так и уменьшением ее расхода на электролиз воды и газовыделение;2) a noticeable saving of electricity (up to 20-25%) was established, which is due to both a reduction in processing time and a decrease in its consumption for water electrolysis and gas evolution;
3) повышаются стартерные характеристики АБ во время холодного старта (длительность разряда увеличивается на 10-15%);3) the starting characteristics of the battery during a cold start are increased (the duration of the discharge increases by 10-15%);
4) продлевается срок службы АБ.4) extended battery life.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2002129779 | 2002-12-06 | ||
| UA2002129779A UA59019C2 (en) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | Method for fast forming accumulator batteries by increased current |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003131657A RU2003131657A (en) | 2005-04-20 |
| RU2284076C2 true RU2284076C2 (en) | 2006-09-20 |
Family
ID=35634494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003131657/09A RU2284076C2 (en) | 2002-12-06 | 2003-10-28 | High-speed cycling of storage-battery cells with enhanced current |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2284076C2 (en) |
| UA (1) | UA59019C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102064589A (en) * | 2011-02-16 | 2011-05-18 | 江苏技术师范学院 | Charging device of valve-regulated lead-acid accumulator |
-
2002
- 2002-12-06 UA UA2002129779A patent/UA59019C2/en unknown
-
2003
- 2003-10-28 RU RU2003131657/09A patent/RU2284076C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102064589A (en) * | 2011-02-16 | 2011-05-18 | 江苏技术师范学院 | Charging device of valve-regulated lead-acid accumulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA59019A (en) | 2003-08-15 |
| RU2003131657A (en) | 2005-04-20 |
| UA59019C2 (en) | 2007-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4121945B2 (en) | Method and apparatus for charging a rechargeable battery with a non-liquid electrolyte | |
| Savoye et al. | Impact of periodic current pulses on Li-ion battery performance | |
| US10756557B2 (en) | Charge apparatus to repeatedly apply a pulsed high voltage and a low voltage to charge a battery | |
| HU196863B (en) | Method for charging ni-cd accumulators and circuit arrangement for carrying out the said method | |
| AU2011250189B2 (en) | Bipolar overvoltage battery pulser and method | |
| US6259231B1 (en) | Rapid battery charger | |
| CN1531164A (en) | Charging method of secondary battery and device therefor | |
| RU2284076C2 (en) | High-speed cycling of storage-battery cells with enhanced current | |
| CN114586220B (en) | Method and system for battery formation | |
| JP2019129691A (en) | Control arrangement of lead acid battery, lead acid storage battery device, uninterruptible power equipment, power supply system, and charge control method | |
| JP2018045857A (en) | Lead-acid battery device, controller of lead-acid battery, control method of lead-acid battery | |
| CN109742465B (en) | The maintenance of battery impulse shallow discharge improves the repair system and method for capacity | |
| CN114824172B (en) | Reference electrode treatment method and three-electrode lithium ion battery | |
| KR102098510B1 (en) | Rapid formation of electrodes | |
| JP2017103896A (en) | Method for controlling secondary battery | |
| JPH07336908A (en) | Charger of nonaqueous secondary battery | |
| CN104091971A (en) | Storage battery desulphurization device and method | |
| CN105406546B (en) | Charging system and its charging unit and charging method | |
| JP4331473B2 (en) | Charge / discharge control device and charge / discharge control method for lead-acid battery | |
| Bandara et al. | Fast charging protocols based on pulse-modulation with varying relaxation for electric vehicle li-ion cells | |
| JP2002199608A (en) | Initial charging method of secondary battery | |
| EP1254499B1 (en) | Method for rapid charging of fully enclosed batteries | |
| WO2014078915A1 (en) | Method and appliance for increasing energy efficiency in the production and operation of lead-acid cells and batteries | |
| RU2410800C2 (en) | Method for accelerated formation and recovery of capacitance of closed nickel-cadmium accumulators by means of charging with asymmetric current | |
| CN116979637A (en) | Pulse charging method parameter design method and system based on polarization characteristics |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA94 | Acknowledgement of application withdrawn (non-payment of fees) |
Effective date: 20060130 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20060215 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091029 |