UA78245C2

UA78245C2 - Method for forming electrodes of a lead-acid accumulator by pulse current

Info

Publication number: UA78245C2
Application number: UA20040504127A
Authority: UA
Inventors: Oleh Petrovych Zymin; Volodymyr Mykolaiovyc Pryvalov
Original assignee: Ltd Liability Company Oberon T
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2007-03-15

Abstract

The proposed method for forming electrodes of a lead-acid accumulator by pulse current consists in transmitting pulse current with a constant amplitude through the electrodes at different stages of the formation process. The length of the current pulses is 15 ... 16 s, and the length of intervals between the pulses is 2 ... 3 s. The advantages of proposed method are the more effective use of the charging current of the accumulator and the reduction of consumed power in the process of forming the accumulator electrodes.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до електротехнічної промисловості, а саме до виробництва свинцево-кислотних 2 акумуляторних батарей і може використовуватися у батарейному формуванні електродних пластин свинцевих акумуляторів.The invention relates to the electrical industry, namely to the production of lead-acid 2 storage batteries and can be used in the battery forming of electrode plates of lead storage batteries.

Процес формування електродних пластин свинцево-кислотних акумуляторів потребує багато часу і характеризується значними втратами енергії внаслідок газоутворення та нагрівання. Зазначені недоліки процесу формування негативно впливають на економічну ефективність виробництва акумуляторів. Пошуки ефективних 70 способів формування акумуляторних пластин привели до використання пульсуючого та асиметричного струмів з різними параметрами.The process of forming the electrode plates of lead-acid batteries takes a lot of time and is characterized by significant energy losses due to gas formation and heating. The specified shortcomings of the forming process negatively affect the economic efficiency of battery production. The search for effective 70 ways of forming battery plates led to the use of pulsating and asymmetric currents with different parameters.

Відомо спосіб формування пластин і заряду свинцево-кислотної акумуляторної батареї (А.с. СРСР Мо777760; заявл. 10.01.79; опубл. 07.11.80; МКИ З: НОМ 10/44) асиметричним струмом при сталості середнього значення струму із співвідношенням тривалостей зарядних і разрядних імпульсів, що знаходяться в діапазоні 10-20:1, та т при відношенні їх амплітуд, рівним 5. У способі перед формуючим зарядом батарей при сталості струму здійснюють їх заряд при сталості напруги, причому впродовж всього процесу встановлюють тривалість зарядного імпульсу 0,018-0,02с і тривалість розрядного імпульсу - 0,001-0,0012с, а перехід від заряду при сталості напруги до заряду при сталості струму здійснюють в момент зниження густини струму до величини, рівної 0,5-0,6А/дм?. При цьому на початку процесу встановлюють величину напруги у межах 2,25-2,48 на один акумулятор батареї при початковому обмеженні густини струму, рівному 5-6А/дм7. Недоліками даного способу є значне газовиділення, висока температура електроліту, тривалість процесу формування.There is a known method of forming plates and charging a lead-acid storage battery (A.s. USSR Mo777760; application 10.01.79; publ. 07.11.80; MKY З: НОМ 10/44) by an asymmetric current with the constancy of the average value of the current with the ratio of the durations of the chargers and discharge pulses, which are in the range of 10-20:1, and t when the ratio of their amplitudes is equal to 5. In the method before the forming charge of the batteries at constant current, they are charged at constant voltage, and during the entire process, the duration of the charging pulse is set at 0.018- 0.02s and the duration of the discharge pulse - 0.001-0.0012s, and the transition from charge at constant voltage to charge at constant current is carried out at the moment when the current density decreases to a value equal to 0.5-0.6A/dm?. At the same time, at the beginning of the process, the voltage value is set in the range of 2.25-2.48 for one battery of the battery with the initial limitation of the current density equal to 5-6A/dm7. The disadvantages of this method are significant gas evolution, high temperature of the electrolyte, and the duration of the forming process.

Найбільш близьким за технічною сутністю та результатом, що досягається, є спосіб формування з водяним охолодженням свинцевих акумуляторних батарей (Патент України Мо40509; заявл. 17.05.01; опубл. 16.07.01; счThe closest in terms of technical essence and the result achieved is the method of forming with water cooling of lead storage batteries (Patent of Ukraine Mo40509; application 17.05.01; publ. 16.07.01;

МПК": НОМ 4/22). У запропонованому способі батарейного формування з водяним охолодженням свинцевих акумуляторних батарей програма підведення струму адаптована до процесів електрохімічного перетворення і9) активної речовини і складається з чотирьох етапів. На першому етапі загальною тривалістю 10-120хв через батареї спочатку протягом 5-20хв пропускають постійний струм, який дорівнює 290 від номінальної ємності батареї С,, а потім струм підвищується до 0,3-0,7С,,. На другому етапі через батареї пропускають постійний або (0 переривчастий струм силою 0,3-0,7С,, забезпечуючи підведення до батареї 80905 загального заряду, що витрачається на формування. Переривчастий струм характеризується відношенням тривалості періоду М проходження струму до тривалості періоду його відсутності (20-2)71, а тривалість періоду відсутності струму Га знаходиться в межах 0,5-50сє. На третьому етапі силу постійного або переривчастого струму знижують до 0,1-0,05С,, протягом 20-60хв. На останньому четвертому етапі проводять доформування постійним струмом со 3з5 силою 0,1-0,05С,, протягом 0,5-12 годин. Загальна тривалість процесу формування становить 12-16 годин. чаIPC": NOM 4/22). In the proposed method of battery formation with water cooling of lead storage batteries, the current supply program is adapted to the processes of electrochemical transformation i9) of the active substance and consists of four stages. In the first stage, with a total duration of 10-120 minutes, through the batteries initially during For 5-20 minutes, a direct current equal to 290 of the nominal capacity of the battery C, is passed, and then the current increases to 0.3-0.7C,,. At the second stage, a constant or (0 intermittent current with a strength of 0.3-0 ,7C, providing the supply of the total charge spent on formation to the battery 80905. Intermittent current is characterized by the ratio of the duration of the period M of current passage to the duration of the period of its absence (20-2)71, and the duration of the period of absence of current Ha is within 0.5 -50 C. At the third stage, the strength of the constant or intermittent current is reduced to 0.1-0.05 C, for 20-60 minutes. At the last, fourth stage, Do-forming is carried out with a direct current of 3z5 with a strength of 0.1-0.05С, for 0.5-12 hours. The total duration of the formation process is 12-16 hours. Cha

Даний спосіб формування передбачає можливість ефективного використання пульсуючого струму, але він не є оптимізованим за параметрами цього струму, тобто у даному способі не пропонуються оптимальні значення тривалості імпульсів струму і тривалості пауз між ними. Вказаний недолік даного способу формування призводить до зайвих витрат електроенергії та часу на процес формування. «This method of formation provides for the possibility of effective use of pulsating current, but it is not optimized according to the parameters of this current, that is, this method does not offer optimal values of the duration of current pulses and the duration of pauses between them. The specified disadvantage of this method of forming leads to excessive consumption of electricity and time for the forming process. "

В основу винаходу, що пропонується, поставлено задачу вдосконалення способу батарейного імпульсного - с формування електродних пластин свинцево-кислотних акумуляторів, в якому використання оптимальних й значень тривалості імпульсів пульсуючого струму і тривалості пауз між ними сприяє підвищенню ефективності "» використання формуючого струму. Це в свою чергу призводить до скорочення витрат часу та електроенергії на процес формування.The basis of the proposed invention is the task of improving the method of battery pulse forming of electrode plates of lead-acid batteries, in which the use of optimal values of the duration of pulses of pulsating current and the duration of pauses between them contributes to increasing the efficiency of the use of forming current. in turn leads to a reduction in time and electricity consumption for the forming process.

Поставлена задача вирішується тим, що у способі батарейного імпульсного формування електродних -і пластин свинцево-кислотних акумуляторів, який включає багатоступінчатий режим подачі струму, пульсуючого зі сталою амплітудою на основних ступенях процесу формування, згідно з винаходом, тривалість імпульсів струму бо становить 15-1бсек, а тривалість пауз між ними - 2-Зсек. ка Чергування імпульсів (І-І дах) З паузами (І-0), відповідно до винаходу, що пропонується, забезпечує суттєве зменшення частки побічної реакції електролізу води (2Н 20-2О512Н»5) і відповідне збільшення частки основних е реакцій конверсії сульфату свинцю (РоЗОд2е-»РЬ-50,7, РІЗОд2НО-2е-5РБО»отаН" 50,7). Завдяки цьому сл збільшується частка корисного зарядного струму, що зумовлює прискорення процесу формування, і зменшується інтенсивність процесу газоутворення, що призводить до скорочення зайвих витрат електроенергії.The problem is solved by the fact that in the method of battery pulse formation of electrode plates of lead-acid batteries, which includes a multi-stage current supply mode, pulsating with a constant amplitude at the main stages of the formation process, according to the invention, the duration of the current pulses is 15-1bsec, and the duration of the pauses between them is 2 seconds. Alternation of pulses (I-I roof) with pauses (I-0), according to the proposed invention, provides a significant reduction in the share of the side reaction of water electrolysis (2Н 20-2О512Н»5) and a corresponding increase in the share of the main reactions of the conversion of lead sulfate (РоЗОд2е-»РБ-50.7, РИЗОд2НО-2е-5РБО»отаН" 50.7). Due to this, the share of useful charging current increases, which leads to the acceleration of the formation process, and the intensity of the gas formation process decreases, which leads to a reduction in unnecessary costs electricity.

До того ж, при вказаному режимі формування зменшується тривалість газоутворення та нагрівання, що також го призводить до скорочення енергетичних втрат.In addition, with the indicated mode of formation, the duration of gas formation and heating is reduced, which also leads to a reduction in energy losses.

ГФ! Обрана тривалість імпульсів струму (15-1бсек) та пауз між ними (2-Зсек) забезпечує найбільш ефективне використання формуючого струму. В цьому випадку співвідношення між інтенсивностями основних (корисних) та о побічних хімічних реакцій стає найкращим. Скорочення тривалості пауз менше 2сек, призводить до того, що не встигає відбутися потрібне зменшення концентраційної поляризації, а збільшення тривалості пауз - більше Зсек 60 між імпульсами струму з певним середнім значенням супроводжується, зростанням амплітуди струму. В обох випадках напруга збільшується і витрати електроенергії та час формування зростають. При зменшенні тривалості імпульсів струму - менше 15сек з певним середнім значенням, його амплітуда стає надто великою, а при збільшенні тривалості імпульсів - більше 1бсек., процес формування надто довго протікає при великій концентраційній поляризації. В результаті відбувається зростання напруги, витрат електроенергії та часу бо формування.GF! The selected duration of current pulses (15-1bsec) and pauses between them (2-Ssec) ensures the most effective use of the forming current. In this case, the ratio between the intensities of the main (useful) and secondary chemical reactions becomes the best. A reduction in the duration of pauses of less than 2 seconds leads to the fact that the required decrease in concentration polarization does not have time to occur, and an increase in the duration of pauses - more than 60 seconds between current pulses with a certain average value is accompanied by an increase in the current amplitude. In both cases, the voltage increases and the power consumption and formation time increase. When the duration of current pulses decreases - less than 15 seconds with a certain average value, its amplitude becomes too large, and when the duration of pulses increases - more than 1bsec., the formation process takes too long with a large concentration polarization. As a result, there is an increase in voltage, electricity consumption and time for formation.

За наявними у авторів відомостями запропоновані істотні ознаки, що характеризують сутність винаходу, не відомі з рівня техніки, отже, винахід відповідає критерію "новизна".According to the information available to the authors, the proposed essential features characterizing the essence of the invention are not known from the state of the art, therefore, the invention meets the "novelty" criterion.

Сутність винаходу, що заявляється, не випливає для фахівця явно з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризують відомий спосіб, не забезпечує досягнення нових властивостей і тільки наявність відмітних ознак дозволяє одержати новий технічний результат. Отже, винахід, що пропонується, відповідає критерію "винахідницький рівень".The essence of the claimed invention is not obvious to a specialist from the known state of the art. The set of features characterizing the known method does not ensure the achievement of new properties, and only the presence of distinctive features allows obtaining a new technical result. Therefore, the proposed invention meets the "inventive level" criterion.

Запропоноване технічне рішення може бути використане на заводах з виробництва свинцево-кислотних акумуляторних батарей.The proposed technical solution can be used at factories for the production of lead-acid storage batteries.

Критерій "промислова придатність" підтверджується тим, що нове технічне рішення відрізняється простотою 7/0 процесу і можливістю використання для його впровадження існуючого обладнання.The "industrial suitability" criterion is confirmed by the fact that the new technical solution is characterized by the simplicity of the 7/0 process and the possibility of using existing equipment for its implementation.

Спосіб формування, що пропонується, здійснюється наступним чином. Акумуляторні батареї 6СТ-60ОА1, що містять по 6 позитивних та 5 негативних електродів у кожному моноблоці, після заливання в них електроліту розміщують у ваннах і послідовно з'єднують. Ванни заповнюють водою до рівня електроліту в акумуляторах.The proposed method of formation is carried out as follows. Accumulator batteries 6СТ-60ОА1, containing 6 positive and 5 negative electrodes in each monoblock, after pouring electrolyte into them, are placed in baths and connected in series. Baths are filled with water up to the level of the electrolyte in the batteries.

Батарейне з'єднання підключають до джерела струму і пропускають через акумулятори багатоступінчатий струм. 7/5 За допомогою перетворювачів фірми "Могап" моделі перформер на основних ступенях формування створюють пульсуючий струм, тривалість імпульсів якого становить 1бсек, а тривалість пауз між ними - 2сек. В результаті, час формування вдається скоротити до 10год З5хв, а витрати електроенергії - до 2,7кКВт.год на одну батарею або до 45Вт.год на одну ампер-годину номінальної ємності. Пропущений електричний заряд становить 194,4А.год, тобто перевищує номінальну ємність батареї приблизно у 3,2 рази. Температура електроліту не перевищує 5590.The battery connection is connected to the current source and a multi-stage current is passed through the batteries. 7/5 With the help of "Mogap" converters, the performer models create a pulsating current at the main stages of formation, the duration of the pulses is 1bsec, and the duration of the pauses between them is 2sec. As a result, the formation time can be reduced to 10 hours 35 minutes, and electricity consumption - up to 2.7 kWh per battery or up to 45 Wh per one ampere-hour of nominal capacity. The missed electric charge is 194.4 A.h., that is, it exceeds the nominal capacity of the battery by approximately 3.2 times. The temperature of the electrolyte does not exceed 5590.

На Фіг. схематично зображено фрагмент контуру пульсуючого струму, що застосовується на одній з основних ступеней формування.In Fig. schematically shows a fragment of the pulsating current circuit applied at one of the main stages of formation.

В таблиці наведені результати застосування різних імпульсних режимів в процесі формування електродних пластин багатоступінчатим струмом. Ге! оThe table shows the results of using different pulse modes in the process of forming electrode plates with a multi-stage current. Gee! at

А.год ю зо з сч сA.hod yu zo z sch s

Отримані результати показують, що при використанні в процесі формування імпульсних режимів, що ча відрізняються від заявляємого, ефективність використання формуючого струму знижується і споживчі властивості помітно погіршуються.The obtained results show that when using in the process of forming pulse modes that are different from the claimed one, the efficiency of using the forming current decreases and the consumer properties noticeably deteriorate.

Запропонований спосіб батарейного імпульсного формування дозволяє отримати новий технічний результат і значно скоротити часові та енергетичні витрати на формування електродних пластин свинцево-кислотних « 70 акумуляторів, тобто покращити споживчі властивості процесу формування. 2 сThe proposed method of battery pulse formation allows to obtain a new technical result and significantly reduce the time and energy costs for the formation of electrode plates of lead-acid "70 batteries, that is, to improve the consumer properties of the formation process. 2 p

Claims

» The formula of the invention

415 The method of battery pulse formation of electrode plates of lead-acid batteries, which -1 includes a multi-stage mode of current supply, pulsating with a constant amplitude at the main stages of the formation process, which differs in that the duration of current pulses is 15-16 s, and the duration

(ee) pause between them - 2-3 s. name) ride 50 sl

F) name)

60 b5