1. Сравнительные характеристики типов батарей
|
Скачать 0.92 Mb.
|
Контрольно-тренировочный циклЗаряд при токе I= 0.1 x C20 A, до напряжения 2.4 вольта на банке, затем снижают ток до значения I=0.05 x C20 A и ведут процесс до полного заряда Контрольный разряд проводят при токе I= 0.05 x C20 A до напряжения на банке 1.75 вольта Режим подзаряда при хранении Производится заряд с целью компенсации саморазряда малыми токами 0.025-0.1 А Напряжение поддерживается в пределах 2.18-2.25 вольта на банку. Режим заряда аккумулятора Сила зарядного тока: при 20 часовом заряде I=0.05C при 10 часовом заряде I=0.1C При двухступенчатом цикле первая ступень при токе I=1.5C заканчивается при напряжении 2.4 вольта, затем идет заряд током I=0.1C до полного заряда характеризующееся обильным газовыделением постоянсвом напряжения и плотности в течение двух часов. Напряжение при этом составляет 2.5 – 2.7 вольта на банке. При заряде аккумулятору сообщается в 1.2-1.5 раза больше электричества, чем потом можно от него получить. Форсированный режим: Ток равен (I=0.95C) 95% от величины емкости батареи, которую необходимо передать батарее. Так, как эта емкость уменьшается, то должен соответственно уменьшаться и зарядный ток. Как показывает практика, таким образом можно востановить до 90% емкости, снятой с батареи за 2.5 часа. Для полного заряда батареи таким способом требуется 4-4.5 часа. Химическая характеристика электролитаСЕЗОН Температура Заливать Зарядка ----------------------------------------------------------------------- Холодный сезон -30 –15 град 1.27 1.29 Умеренный -15 – 4 град 1.25 1.27 Жаркий -15 +4 град 1.23 1.25 Тепло/влажно + 4 +6 град 1.21 1.23 12. Устройство и емкость автомобильного аккумулятораХимические процессы в аккумуляторе Активными веществами свинцового аккумулятора, принимающими участие в токообразующих реакциях, являются: • на положительном электроде - двуокись свинца PbO2 (темно-коричневого цвета); • на отрицательном электроде - губчатый свинец Pb (серого цвета); • электролит - водный раствор серной кислоты H2SO4 В ходе разряда аккумулятора активная масса отрицательного электрода превращается из губчатого свинца в сульфат свинца, со сменой серого цвета на светло-серый, отдавая два электрона в электрическую цепь. Pb + H2SO4- → PbSO4 + H+ + 2e- Активная масса положительного электрода по ходу разряда превращается из двуокиси свинца PbO2, так же как и активная масса отрицательного электрода, в сульфат свинца PbSO4 с изменением цвета с темно-коричневого на светло-коричневый, поглощая два электрона. PbO2 + H2SO4- + 3H+ + 2e- → PbSO4 + 2H2O В результате разряда аккумулятора активные материалы и положительного (PbO2), и отрицательного (Pb) электродов преобразуются в сульфат свинца PbSO4. При этом на формирование сульфата свинца расходуется серная кислота, что вызывает снижение концентрации электролита и как следствие снижение его плотности. Суммарная реакция при разряде аккумулятора: PbO2 + Pb + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O При зарядке аккумулятора идут обратные в противоположную сторону, в ходе которых кроме всего прочего происходит образование серной кислоты, в результате чего при заряде растет плотность электролита. Суммарное уравнение процесса заряда: 2PbSO4 + 2H2O → PbO2 + Pb + 2H2SO4 Когда реакции преобразования веществ в активных массах положительного и отрицательного электродов завершены, плотность электролита перестает меняться, что служит признаком завершения заряда аккумулятора. При дальнейшем продолжении заряда протекает так называемый вторичный процесс - электролитическое разложение воды на кислород и водород. Выделяясь из электролита в виде пузырьков газа, они создают иллюзию кипения электролита, что тоже служит признаком завершения процесса заряда. Каждый аккумулятор состоит из пространственно разделенных разноименных электродов, погруженных в раствор электролита и помещенных в прочный корпус, который устойчив к химическому воздействию электролита, механическим нагрузкам и температурным колебаниям. Активная масса электродов обладает высокой пористость (47-60%) и у заряженных аккумуляторов на положительном электроде состоит в основном из двуокиси свинца PbO2 (85-90 %), а на отрицательном электроде - из губчатого свинца Pb (80-90 %). Примечание: LiMO2 + 6C = Li (1-x) MO2 + Li x + C6 - Формула литий ионного аккумулятора. Перемещение х-ионов лития с одного электрода на другой. Литий полимерный аккумулятор отличается от литий ионного только применением сухого пленочного электролита и работает при температуре выше 60 градусов. Реально для работы при комнатных температурах в него добавляют жидкого электролита 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 = 2NiOOH + Cd + H2O – Формула никель кадмиевого аккумулятора. При заряде из активной массы выделяется вода, при разряде возвращается обратно. В конце заряда идет реакция 4OH = O2 + 2H2O + 4e выделившийся на положительном электроде кислород ионизируется на отрицательном электроде. Ni(OH)2 + Me = NiOOH + MeH – Формула никель металлогидридного аккумулятора. Водородабсорбирующий сплав (ВАС), применяемый в качестве отрицательного электрода, представляет собой сложное интерметаллическое соединение кристалллического типа АВ5, где А - лантан или комбинация редкоземельных металлов, В - никель и различные активирующие добавки. При заряде электрода, содержащего ВАС, происходит восстановление воды, но газообразный водород при этом не выделяется, а остается в сплаве в виде твердого раствора: Me+H2O+e=MeH+OH(2) . При перезаряде положительный электрод продолжает заряжаться, на отрицательном электроде начинает выделяться водород, и давление в НМГ растет. Рост давления легко использовать в качестве сигнала на прекращение заряда. Ni(OH)2 = NiOOH + 1/2H2 – это суммирующая реакция никель водородного аккумулятора. Основные токообразующие реакции Ni(OH)2 + OH = NiOOH + H2O + e, а также H2O + e = 1/2H2 + OH . Аккумулятор является щелочным, сочетающим в себе традиционный оксидно-никелевый электрод (ОНЭ) и газовый водородный электрод (ВЭ). Электролитом является 20-40% раствор КОН. При заряде на ВЭ выделяется водород накапливающийся в свободном обьеме аккумулятора. При разряде водород электрокаталитически ионизируется на ВЭ, давление в обьеме уменьшается. Но вернемся к кислотным аккумуляторам. Емкость аккумулятора - это количество электричества, полученное от аккумулятора при его разряде до определенного конечного напряжения. В практических расчетах емкость аккумулятора принято выражать в ампер-часах (А•ч). Разрядную емкость Cp можно рассчитать, умножив силу разрядного тока Ip на продолжительность разряда Tp (при условии, что Ip остается постоянной) Cp=Ip•Tp Разрядная емкость, на которую рассчитан аккумулятор и которая указывается изготовителем, называется номинальной емкостью. Кроме нее, важным показателем является также емкость, сообщаемая аккумуляторной батарее при заряде, которая вычисляется по формуле (при Iз = const): Cз = Iз • Tз Разрядная емкость аккумулятора зависит от целого ряда конструктивных и технологических параметров, а также от условий эксплуатации аккумулятора. Наиболее значимыми конструктивными параметрами являются количество активной массы и электролита, толщина и геометрические размеры аккумуляторных электродов. Главными технологическими параметрами, влияющими на емкость аккумулятора, являются рецептура активных материалов и их пористость. Эксплуатационные параметры - температура электролита и сила разрядного тока - также оказывают существенное влияние на разрядную емкость. Обобщенным показателем, характеризующим эффективность работы аккумулятора, является коэффициент использования активных материалов Θ,%: Θ = (Cp / Co) • 100% где Cp - емкость аккумулятора, полученная при его разряде, А•ч; Co - теоретическая емкость того же аккумулятора, рассчитанная по электрохимическим эквивалентам, А•ч. Для получения емкости в 1 А•ч, по закону Фарадея, теоретически необходимо 4,462г двуокиси свинца PbO2, 3,865г губчатого свинца Pb и 3,659г серной кислоты H2SO4. Теоретический удельный расход активных масс электродов и серной кислоты, после суммирования получается 11,986 г/А•ч. Однако на практике нереально достигнуть полного использования активных материалов, принимающих участие в токообразующем процессе. Примерно половина поверхности активной массы недоступна для электролита, так как является основой для создания объемного пористого каркаса, обеспечивающего механическую прочность материала. Вследствие этого реальный коэффициент использования активных масс положительного электрода составляет 45-55%, а отрицательного 50-65%. Кроме этого, в качестве электролита используется 35-38%-ый раствор серной кислоты. Таким образом величина реального удельного расхода материалов существенно выше, а реальные значения удельной емкости и удельной энергии существенно ниже, чем теоретические. На уровень использования активной массы, а следовательно, и на величину разрядной емкости оказывают влияние следующие основные факторы. Пористость активной массы. С повышением пористости улучшаются условия диффузии электролита в глубину активной массы электрода и возрастает истинная поверхность, на которой протекает токообразующая реакция. С увеличением пористости повышается разрядная емкость. Величина пористости зависит от размеров частиц свинцового порошка и рецептуры приготовления активных масс, а также от используемых добавок. Причем повышение пористости ведет к уменьшению долговечности вследствие ускорения процесса деструкции высокопористых активных масс. Поэтому уровень пористости выбирается производителями с учетом не только высоких емкостных характеристик, но и обеспечения требуемой долговечности батареи в эксплуатации. Сейчас оптимальной считается пористость в пределах 46-60%, в зависимости от предназначения аккумулятора. (Об осыпании активной массы смотреть далее) Толщина электродов. С понижением толщины снижается неравномерность нагруженности внешних и внутренних слоев активной массы электрода, что способствует повышению разрядной емкости. У более толстых электродов внутренние слои активной массы используются очень незначительно, в особенности при разряде большими токами. Пористость материала сепаратора. С возрастанием пористости сепаратора и высоты его ребер повышается запас электролита в межэлектродном зазоре и улучшаются условия его диффузии. Концентрация электролита. При повышении концентрации серной кислоты емкость положительных электродов повышается, а емкость отрицательных, особенно при отрицательной температуре, снижается вследствие ускорения пассивации поверхности электрода. Повышенная концентрация также отрицательно сказывается на сроке службы аккумулятора вследствие ускорения коррозионных реакций на положительном электроде. Поэтому оптимальная концентрация электролита устанавливается исходя из совокупности требований и условий, в которых эксплуатируются аккумуляторы. Так, например, для стартерных аккумуляторов, работающих в умеренном климате, рекомендована рабочая концентрация при которой плотность электролита равна 1,26-1,28 г/см3, а для районов с жарким (тропическим) климатом плотность электролита должна быть 1,22-1,24 г/см3. Сила разрядного тока. Режимы разряда условно разделяют на длительные и короткие. При длительных режимах, разряд совершается малыми токами в ходе нескольких часов. Например, 5-, 10- и 20-часовой разряды. При коротких или стартерных разрядах сила тока в несколько раз больше номинальной емкости аккумулятора, а разряд продолжается несколько минут или секунд. При повышении разрядного тока скорость разряда поверхностных слоев активной массы возрастает в большей степени, чем глубинных. В результате рост сернокислого свинца в устьях пор происходит быстрее, чем в глубине, и пора закупоривается сульфатом раньше, чем успевает прореагировать ее внутренняя поверхность. Вследствие прекращения диффузии электролита внутрь поры реакция в ней прекращается. Следственно, чем больше разрядный ток, тем ниже емкость аккумулятора, а следовательно, и коэффициент использования активной массы. Так, например, при разряде батареи емкостью 55 А•ч током 2,75 А при температуре электролита +25 °С ее емкость составляет C20=55÷60А•ч, а при разряде током 255А (4,6C20) емкость уменьшается более чем в 2 раза и составляет всего 22А•ч. Для оценки пусковых качеств автомобильных аккумуляторов, их емкость характеризуется также количеством прерывистых стартерных разрядов (например, длительностью 10-15с с паузами между ними по 60с). Емкость, которую отдает батарея при прерывистых разрядах, превосходит емкость при непрерывном разряде тем же током, в особенности при стартерном режиме разряда (Ip = 2÷5 C20). В настоящее время в международной практике оценки емкостных характеристик стартерных аккумуляторов используется понятие "резервная" емкость. Она характеризует время разряда батареи (в минутах) при силе разрядного тока 25А независимо от номинальной емкости аккумуляторной батареи. По усмотрению изготовителя допускается устанавливать величину номинальной емкости при 20-часовом режиме разряда в ампер-часах или по резервной емкости в минутах. Температура электролита. С понижением температуры разрядная емкость аккумуляторов понижается. Причина этого - повышение вязкости электролита и его электрического сопротивления, что замедляет скорость диффузии электролита в поры активной массы. Зависимость времени разряда Тр автомобильных аккумуляторов от силы разрядного тока Iр при различных температурах от +25 °С до -30 °С приведена на рисунке 2 (для различных аккумуляторов значения могут отличаться).  Рис.2 Зависимость продолжительности разряда необслуживаемой аккумуляторной батареи от силы тока при различных температурах: 1 - (+25°C), 2 - (0°C), 3 - (-18°С), 4 - (-30°С) Саморазряд автомобильного аккумулятора Саморазрядом называют уменьшение емкости аккумуляторов при разомкнутой внешней цепи, то есть при бездействии. Это явление вызвано окислительно-восстановительными реакциями, самопроизвольно проходящими как на отрицательном, так и на положительном электродах. Саморазряду в особенности подвержен отрицательный электрод вследствие самопроизвольного растворения свинца (отрицательной активной массы) в растворе серной кислоты по реакции: Pb + H2SO4 → PbSO4 + H2↑. Саморазряд отрицательного электрода сопровождается выделением газообразного водорода. Скорость самопроизвольного растворения свинца существенно повышается с увеличением концентрации серной кислоты. Повышение плотности электролита с 1,27 до 1,32 г/см3 ведет к росту скорости саморазряда отрицательного электрода на 40%. Присутствие примесей разных металлов на поверхности отрицательного электрода оказывает весьма существенное влияние (каталитическое) на рост скорости саморастворения свинца (вследствие понижения перенапряжения выделения водорода). Практически все металлы, встречающиеся в виде примесей в аккумуляторном сырье, электролите и сепараторах, способствуют увеличению саморазряда. Попадая на поверхность отрицательного электрода, они облегчают условия выделения водорода. Часть примесей (соли металлов с переменной валентностью) действуют как переносчики зарядов с одного электрода на другой. В таком случае ионы металлов восстанавливаются на отрицательном электроде и окисляются на положительном (такой механизм саморазряда приписывают ионам железа). Саморазряд положительного активного материала обусловлен протеканием реакции: 2PbO2 + 2H2SO4 → PbSO4 + 2H2O + O2↑. Скорость данной реакции также увеличивается с ростом концентрации электролита. Скорость саморазряда положительного активного материала в несколько раз ниже скорости саморазряда отрицательного активного материала. Еще одной причиной саморазряда положительного электрода является разность потенциалов материала токоотвода и активной массы этого электрода. Возникающий вследствие этой разности потенциалов гальванический микроэлемент превращает, при протекании тока, свинец токоотвода и двуокись свинца положительной активной массы в сульфат свинца. Саморазряд может возникать также, когда аккумулятор снаружи загрязнен или залит электролитом, водой или другими жидкостями, которые создают возможность разряда через электропроводную пленку, находящуюся между полюсными выводами аккумулятора или его перемычками. Этот тип саморазряда не отличается от обычного разряда очень малыми токами при замкнутой внешней цепи и легко устраняется. Для этого необходимо содержать поверхность автомобильного аккумулятора в чистоте. Саморазряд аккумуляторов в значительной мере зависит от температуры электролита. Эта зависимость показана на рисунке 3, где видно, что с уменьшением температуры саморазряд понижается. При температуре ниже 0°С у новых аккумуляторных батарей он практически прекращается. Поэтому хранить автомобильные аккумуляторы рекомендуется в заряженном состоянии при низких температурах (до -30 °С). Из рисунка также видно, что в течении эксплуатации саморазряд не остается постоянным и резко усиливается к концу срока службы.  Рис.3 Среднесуточный саморазряд необслуживаемой аккумуляторной батареи за три месяца в зависимости от температуры и продолжительности эксплуатации (содержание Sb - 2,5%): 1 - новый аккумулятор, 2 - аккумулятор после среднего срока эксплуатации, 3 - аккумулятор в конце срока службы Понижение саморазряда возможно за счет использования наиболее чистых материалов для производства аккумуляторов; за счет уменьшения количественного содержание легирующих элементов в аккумуляторных сплавах; за счет использования только чистой серной кислоты и дистиллированной воды (или близкой к ней по чистоте при других методах очистки) для получения всех электролитов, как при производстве, так и при эксплуатации. Например, благодаря понижению содержания сурьмы в сплаве токоотводов с 5% до 2% и использованию дистиллированной воды для всех технологических электролитов, среднесуточный саморазряд уменьшается в 4 раза. Замена сурьмы на кальций позволяет еще больше уменьшить скорость саморазряда (рисунок 4). Снижению скорости саморазряда могут также способствовать добавки органических ингибиторов саморазряда.  Рис.4 Изменение уровня заряженности автомобильных аккумуляторов различных конструкций при хранении: 1 - аккумуляторы со свинцово-кальциевыми сплавами, 2 - гибридные аккумуляторы, 3 - аккумуляторы с малосурьмяными сплавами, 4 - аккумуляторы традиционного исполнения |
Похожие:
 |
Техническое задание на поставку аккумуляторных батарей Предмет договора... Заказчик и организатор процедуры закупки: Федеральное государственное унитарное предприятие атомного флота (фгуп «Атомфлот») |
|
Технические характеристики Приложение г техническое описание и инструкция по эксплуатации щелочных никель-кадмиевых батарей зшнкп-10МО5 и зшнкп-13МО5 |
|
Инструкция по эксплуатации Основные функции При низком уровне заряда батарей запись невозможна. Индикатор заряда батарей показан на рисунке справа |
|
Инструкция по эксплуатации для рации cobra microtalk pr 950 dx установка или замена батарей Нажмите фиксирующий рычаг, как показано на рисунке, и снимите защитную крышку отсека батарей |
|
Инструкция по использованию зарядного устройства a2pro 7104 (omni,... Устройство быстрого заряда NiCd или NiMh аккумуляторных батарей напряжением от 2,4 до 12 вольт из 2 -10 элементов |
|
Центрально-Черноземная государственная зональная машиноиспытательная станция Протокол испытаний Рабочими органами бороны являются секции дисковых батарей с вырезными дисками. Регулировка глубины обработки осуществляется путем... |
 |
Тестеры c ерии mdx -600 Для проверки проводимости аккумуляторных... Новая серия тестеров mdx-600 позволяет проводить тестирование аккумуляторных батарей без риска, быстро и просто |
|
Статья 1 Федерального закона «Об оружии» Тема Общее устройство, назначение, тактико-технические характеристики видов и типов оружия, разрешенного для использования в частной... |
|
Типы и основные характеристики аккумуляторов и батарей Условное обозначение типа аккумуляторной батареи состоит из условного обозначения аккумуляторов и цифры перед буквами, означающей... |
|
Перечень нормативной документации Ростехнадзора РФ раздел I. 01-пс подъемные сооружения Краны всех типов, лебедки, лифты всех типов, подвесные канатные дороги, фуникулеры, эскалаторы, подъемники, съемные устройства и... |
|
Перечень нормативной документации Ростехнадзора Раздел I. 01-пс подъемные сооружения Краны всех типов, лебедки, лифты всех типов, подвесные канатные дороги, фуникулеры, эскалаторы, подъемники, съемные устройства и... |
|
Рекомендации по вводу в эксплуатацию батарей fiamm, изготовленных... Для корректного ввода в эксплуатацию аккумуляторных батарей (далее акб) изготовленных по технологии agm vrla следует соблюдать нижеприведённые... |
|
Инструкция по монтажу стационарных аккумуляторных батарей и конденсаторных... Инструкция содержит указания по монтажу стационарных кислотных аккумуляторных батарей и конденсаторных установок. Для электромонтажников,... |
|
Уровень и тип чувства юмора Целью нашей разработки является выделение основных типов чувства юмора, которое может служить основой создания в дальнейшем стандартизированных... |
|
Техническое задание на поставку аккумуляторов и аккумуляторных батарей 1 общие требования Настоящее техническое задание (далее тз) определяет технические и организационные требования на поставку аккумуляторов и аккумуляторных... |
|
Тестер Автомобильных Аккумуляторных Батарей модели gk 503/ gk 503... Тестеры моделей gk503 и gk503А могут быть использованы для проверки степени заряда 12В аккумуляторных батарей (акб), а также проверки... |