Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, преобразующим химическую энергию в электрическую. Техническим результатом изобретения является упрощение процесса восстановления щелочного негерметичного аккумулятора, снижение трудоемкости, повышение безопасности и эффективности восстановления, а также увеличение его срока службы. Согласно изобретению процесс восстановления электродов щелочного аккумулятора проводят непосредственно в аккумуляторе путем промывки водой, выдержки в водном растворе соляной кислоты 0,3-3,0%-ной концентрации в течение 20-30 мин. После чего электроды выдерживают в щелочном электролите 2-4 часа и проводят: заряд током (0,6-1,0) С в течение (1,0-1,5) часа до напряжения (1,60-1,65) В, разряд током 0,2С до напряжения (0,0-0,2) В. Заряд-разрядные циклы повторяют 3-12 раз.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, преобразующим химическую энергию в электрическую.
Известен способ восстановления никель-кадмиевых аккумуляторов (RU, заявка № 2000114154/09, 2000.06.06. Опубл. 2002.07.110), заключающийся в предварительном разряде батареи аккумуляторов до напряжения 0,0-0,6 В, последующем заряде до максимального значения и проведении, по крайней мере, одного восстановительного цикла, состоящего в разряде и заряде батареи с помощью постоянного по амплитуде переменного тока с частотой 20 кГц - 80 Гц пилообразной формы, несимметричным относительно 0 В.
Однако этот способ отличается сложностью осуществления восстановления.
Наиболее близким по технической сущности является способ восстановления щелочного аккумулятора (RU, Заявка № 93035888/07, 1993.07.12. Опубл. 1995.07.09), заключающийся в нейтрализации пластин разобранного аккумулятора в водном 45-50%-ном растворе соляной кислоты в течение 50-60 с, сборке батареи, заряде током, численно равным емкости 1/2-1/6 в течение 15-20 мин. В случае низкого напряжения аккумулятор снова разбирают и опять повторяют весь цикл восстановления.
Этот способ отличается сложностью технологического процесса, связанного с необходимостью разрезания корпуса и разборки блоков электродов аккумулятора для механической очистки каждой пластины, последующей сборки, заварки корпуса. Кроме того, существует опасность химического ожога обслуживающего персонала высококонцентрированной соляной кислотой.
Перед авторами стояла задача упрощения процесса восстановления щелочного аккумулятора, снижения трудоемкости, повышения безопасности, повышения эффективности восстановления и увеличения срока службы щелочного аккумулятора.
Эта задача решена тем, что в способе восстановления щелочного аккумулятора, включающем обработку электродов водным раствором соляной кислоты, промывку водой, заливку аккумулятора щелочным электролитом, выдержку, восстановительный цикл - заряд-разряд, процесс обработки электродов проводят непосредственно в аккумуляторе. Сначала сливают электролит, затем проводят промывку аккумулятора последовательно водопроводной и дистиллированной водой, а потом электроды выдерживают 20-30 минут в водном растворе соляной кислоты (0,3-3,0)%-ной концентрации, затем аккумулятор промывают дистиллированной водой. Далее производят заливку аккумулятора щелочным электролитом, выдерживают 2-4 часа, а потом производят восстановительный цикл - заряд током до (0,6-1,0) С в течение 1,0-1,5 часов до напряжения (1,60-1,65) В и разряд - до напряжения (0,0-0,2) В (где: С - номинальная емкость аккумулятора). При этом восстановительный цикл заряд-разряд повторяют 3-12 раз.
Сущность изобретения состоит в том, что в результате обработки электродов водным раствором соляной кислоты низкой концентрации (0,3-3,0) % в течение 20-30 минут с электродов послойно удаляются соли, образовавшиеся в процессе длительной эксплуатации щелочного негерметичного аккумулятора. Эти обменные химические реакции идут легко и не требуют высокой концентрации кислоты.
В процессе многолетней (длительной) эксплуатации негерметичных щелочных аккумуляторов постепенно формируется крупнокристаллическая активная масса, которая обладает низкой электрохимической активностью, что тоже приводит к снижению емкости аккумулятора. Глубокий разряд до (0,0-0,2) В позволяет вести проработку активных электродных масс на всю глубину электрода и образовывать мелкокристаллическую высокоэффективную активную электродную массу. Этому же способствует заряд до высокого напряжения (1,60-1,65) В.
Кроме того, в предлагаемом способе отсутствует процесс разборки-сборки аккумулятора, что значительно упрощает весь процесс восстановления аккумулятора, снижает трудоемкость. Применение для обработки электродов соляной кислоты малой концентрации позволяет исключить вероятность химических ожогов обслуживающего персонала, которые возможны при применении соляной кислоты (45-50) % концентрации, а также уменьшить разрушение поверхности электродов.
Пример осуществления способа.
Процесс начинают со слива электролита, далее проводят тщательную промывку аккумулятора водопроводной, а затем дистиллированной водой, после чего заливают в аккумулятор (0,3-3,0)%-ный водный раствор соляной кислоты на 20-30 минут и после ее слива производят повторную промывку аккумулятора дистиллированной водой.
Далее аккумулятор заливают щелочным электролитом, выдерживают 2-4 часа, после чего начинают восстановительный цикл: заряд - током (0,6-1,0) С в течение 1,0-1,5 часа до напряжения (1,60-1,65) В, разряд - до напряжения (0,0-0,2) В током 0,2 С. Восстановительный цикл повторяют 3-12 раз в зависимости от состояния аккумулятора перед его восстановлением, причем чем ниже остаточная емкость, тем больше заряд-разрядных циклов надо проводить. В результате достигается (80-100)%-ные восстановление емкости аккумулятора.
Проведенные испытания предлагаемого способа показали высокую степень восстановления аккумулятора. Из-за отсутствия разрезания корпуса и разборки блока электродов аккумулятора упрощается процесс очистки и восстановления аккумулятора, снижается опасность травматизма вследствие применения низкоконцентрированной соляной кислоты малой концентрации, а также снижается степень разрушения электродов. Параметры режимов разряда-заряда способствуют 80-100%-ному восстановлению емкости негерметичного щелочного аккумулятора.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить срок службы негерметичного щелочного аккумулятора.
Проведенный патенто-информационный поиск позволяет судить о новизне, промышленной применяемости и изобретательском уровне предлагаемого способа. Считаем, что описанный нами «Способ восстановления негерметичного щелочного аккумулятора» может быть признан изобретением и защищен патентом Российской Федерации.
Способ восстановления негерметичного щелочного аккумулятора, заключающийся в обработке электродов водным раствором соляной кислоты, промывке их водой, заливке аккумулятора щелочным электролитом, выдержке, заряде-разряде аккумулятора, отличающийся тем, что обработку электродов ведут непосредственно в аккумуляторе водным раствором соляной кислоты (0,3-3,0) % концентрации в течение 20-30 мин, выдерживают электроды в щелочном электролите 2-4 ч, а восстановительный цикл - заряд проводят током (0,6-1,0) С, в течение 1,0-1,5 ч до напряжения (1,60-1,65) В, разряд током 0,2С - до напряжения (0,0-0,2) В, при этом восстановительный цикл повторяют от 3 до 12 раз.
Приветствую вас друзья. Сегодня я расскажу вам о самом эффективном способе восстановления емкости у свинцово-кислотных аккумуляторов.
В период даже самой правильной эксплуатации, аккумулятор каждый день теряет свою емкость. И в один прекрасный момент его заряда не хватает, чтобы завести двигатель автомобиля. Обостряется данный пример с приходом холодов.
Естественно автолюбитель ставит аккумулятор на зарядку и спустя некоторое время видит, что батарея не заряжается, а напряжение при зарядке стоит как в норме – 14,4-14,7 В или выше (12,6 без зарядника).
А сегодня мы рассмотрим один вариант восстановления на примере щелочных аккумуляторов. Недавно мне попался щелочный аккумулятор производства советского союза, напряжение 9 вольт, ток 200 миллиампер, по типу аналога кроны, только его можно заряжать.
Данный аккумулятор был произведен 30 лет тому назад и когда проверил мультиметром - напряжение было нулевым, хотя другого и не ждал. Открыл колпачок и там обнаружил батарейки типа д-0,55, такие часто применялись в автономной технике гражданского пользования во времена СССР. Для восстановления заряда такого аккумулятора воспользовался старым дедовским методом, о котором мы сегодня поговорим.
Для начала аккумуляторные батарейки были сняты из корпуса и прочищены влажной салфеткой. Легче, когда у щелочного аккумулятора есть колпачок для сливания щелочи, тогда можно слить её, промыть аккумулятор горячей водой, затем слить воду и залить аккумулятор 50% раствором серной кислоты, держать 5 минут (не более), потом слить кислоту, несколько раз промыть аккумулятор горячей водой, налить щелочь и зарядить. Но в моем случае все не так просто, поскольку батарейки герметичные.
Итак, после очищения батарейки не разделил друг от друга, поместил в целофановый пакет и поставил в морозилку. В морозилке аккумуляторы должны пробыть 2 дня. Потом их нужно достать из морозилки и поставить в алюминиевый или жестяной сосуд с водой, далее воду надо поставить на слабый огонь (удобно использовать газовую плиту). Ждем пока вода не будет кипеть. Кипятим аккумуляторы в течении 15 минут (не бойтесь - они не взорвутся). Теперь отключаем газовую плиту, но аккумуляторные батарейки не вынимаем, ждем 30 минут пока вода не остынет и только тогда вынимаем их и промываем холодной водой. После промывания засушиваем воду салфеткой (старайтесь полностью высушить), после чего прогреваем аккумуляторы на печке. Для этой процедуры берем металлическую пластинку, ставим аккумуляторы на пластину и прогреваем ее на температуре 60-70 градусов. Греть аккумуляторы нужно приблизительно 5-10 минут. Далее ждем пока аккумуляторы не остынут, помещаем их обратно туда, откуда достали и заряжаем. Зарядка не простая! 30 минут аккумуляторы переменным током (смотрите схему).
Переменной ток должен составлять 1/5 от общей емкости аккумулятора. Затем отключаем переменной источник напряжения и оставляем аккумуляторную батарею в покое на 2 часа. Спустя 2 часа берем обыкновенный стабилизированный источник постоянного напряжения и заряжаем нашу батарейку как положенно. Вот и все - регенерация старого аккумулятора завершена, автор - Артур Касьян (АКА).
Обсудить статью ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЩЁЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
Аккумуляторы любого типа, в том числе и щелочные, представляют собой устройства, в которых протекает большое количество химических реакций. В результате вместе с основными электрохимическими процессами в АКБ протекает множество побочных реакций. Часто это приводит к потере аккумулятором своих свойств и выходу из строя. Поэтому для аккумуляторных батарей важно проводить профилактические мероприятия. Но мы часто об этом забываем, из-за чего аккумулятор выходит из строя, не отработав своего ресурса. К счастью, в некоторых случаях есть возможность восстановить АКБ. Сегодня мы поговорим про восстановление щелочных аккумуляторов.
Ощутимой проблемой при эксплуатации щелочных аккумуляторов является «эффект памяти». Он выражается в снижении ёмкости батареи в результате многократных неполных циклов разряд-заряд. На электродах щелочного аккумулятора образуются крупные кристаллы, и значительная часть активной массы перестаёт использоваться в работе. Чтобы избавиться от «эффекта памяти», часто рекомендуют провести полную разрядку до напряжения 0,8-1 вольта и затем зарядку. Проводится несколько таких циклов. Если у вас есть инструкция по обслуживанию щелочных аккумуляторов какого-то определенного типа, то действовать нужно в соответствии с ней.
Действительно, этот способ борьбы с «эффектом памяти» приносит определённый результат, но лишь в качестве профилактических мер. Чтобы служили долго, за ними требуется периодический квалифицированный уход.
Если батарея уже отработала несколько лет, то к образованию кристаллов на электродах добавляется ещё ряд проблем. В частности, изменение состава и объёма электролита, образование кристаллов на сепараторах, короткие замыкания и т. п.
И для восстановления щелочного аккумулятора проведения цикла разряда-заряда будет недостаточно.
Но в целях профилактики полный разряд и последующий заряд рекомендуют делать раз в месяц. При этом желательно, чтобы зарядное устройство имело функцию разрядки аккумулятора с контролем по нижнему порогу напряжения. Это позволит отключить разряд вовремя и не допустить глубокого разряда. Этот режим полезен и при разряде батареи из аккумуляторных элементов, которые имеют разную степень заряженности. Если вы будете выполнять циклы разряд-заряд восстановление сразу для нескольких аккумуляторных элементов, то перед этим нужно выровнять их степень заряда. Это делается полной зарядкой. Но в идеале такую «тренировку» лучше выполнять для каждой батарейки в отдельности.
Аккумуляторные батареи бывают нескольких типов: никель-кадмиевые, никель-металлгидридные, литий-ионные, свинцово-кислотные...
Применяются они обычно в автомобильной и садовой технике, преобразователях напряжения (инверторах).
Большинство неисправностей, которые возникают в аккумуляторе в результате плохого ухода и неправильной эксплуатации, проявляется в снижении его емкости.
Основные причины ее снижения: накопление в электролите углекислого калия, вредных примесей, короткие замыкания и повышенная утечка тока, длительная работа на электролите из едкого калия, систематический недозаряд, продолжительные разряды слабыми токами. Если установлено, что в электролите имеется углекислый калий или вредные примеси, то его заменяют, после чего емкость, как правило, восстанавливается.
Причиной коротких замыканий и утечки тока является образование солей или загрязнение электролита. В этом случае заменяют электролит, проверяют изоляцию между аккумуляторами, очищают их от пыли и грязи. Замыкания, вызванные разбуханием пластин, устранить нельзя. Продолжительная эксплуатация щелочных аккумуляторов на электролите из раствора едкого калия при повышенных температурах (свыше 25 °С) часто приводит к понижению емкости на 25-40% из-за изменения структуры положительного электрода. Такие аккумуляторы выявляются при периодическом проведении контрольно-тренировочных циклов.
Потеря емкости может происходить и вследствие систематического недозаряда аккумуляторов, например из-за неисправного амперметра на зарядном устройстве, длительного их бездействия или при частых разрядах слабыми токами. При этом АБ теряют часть своей емкости в результате неполного восстановления активной массы в глубинных слоях электродов.
Необходимо отметить, что даже нормально работающие щелочные аккумуляторы имеют саморазряд. Их минимально допустимая емкость при эксплуатации должна составлять 40% от номинального ее значения, а при хранении - 70%. Так, никель-кадмиевые аккумуляторы за месяц саморазряжаются на 10-20%, никель-железные - на 40-60%. Характерной особенностью щелочных аккумуляторов является то, что интенсивность саморазряда уменьшается при хранении. Таким образом, исправный аккумулятор не может саморазрядиться до нуля. Если же наблюдается повышенный саморазряд, а основной его признак - медленный заряд и быстрая потеря напряжения после заряда, то надо проверить, нет ли короткого замыкания или утечки тока вследствие загрязнения электролита.
У аккумуляторов с повышенным саморазрядом можно восстановить емкость путем замены электролита и последующим проведением контрольно-тренировочных циклов.
Однако существует ряд причин повышенного саморазряда, многие из которых в обычных условиях устранить нельзя. Одна из них - загрязнение электролита вредными примесями, удалить которые не всегда удается даже при его замене. К вредным примесям относятся карбонаты, а также медь, алюминий и олово. Медь, например, может попадать в электролит с дистиллированной водой (из труб и кранов дистиллятора), олово - с водой, которая хранится в луженой посуде.
Случайное попадание в аккумуляторы кислот также выводит их из строя. Поэтому при обслуживании щелочных аккумуляторов нельзя применять ту же посуду и принадлежности (воронки, мензурки, стаканы, ареометры, груши и т. п.), которые использовались при работе с электролитом кислотных аккумуляторов.
У корпусов щелочных аккумуляторов возможно разбухание (выпучивание) стенок вследствие превышения давления внутри аккумулятора при газообразовании из-за засорения вентильных пробок. Чтобы устранить это, осторожно выворачивают пробку и выпускают скопившийся газ. Если стенки аккумулятора остаются выпученными, то его разряжают до напряжения 1 В нормальным током, выливают электролит и с помощью тисков и деревянных прокладок придают корпусу аккумулятора требуемую форму. Затем его заряжают.
Отремонтированные аккумуляторы заливают электролитом с плотностью 1,23 г/см3, подвергают 1-2 тренировочным циклам, заряжают нормальным током и сдают в эксплуатацию.
При эксплуатации щелочных батарей может наблюдаться ненормально интенсивное газовыделение из отключенного аккумулятора или полное его отсутствие из одного неисправного аккумулятора во время заряда батареи, в то время как из других ее аккумуляторов происходит нормальное газовыделение.
Ненормально высокое газовыделение из отключенного аккумулятора происходит потому, что в активную массу пластин проникли вредные примеси, находящиеся в электролите. Причиной полного отсутствия газовыделения являются короткие замыкания или слишком глубокий разряд аккумулятора. Устранить короткие замыкания внутри аккумулятора сложно. Они обычно возникают либо из-за накопления осадков активные массы между пластинами, либо из-за чрезмерного набухания отдельных ламелей, а иногда и их разрыва. В первом случае осадки активной массы, попавшие между пластинами, можно сравнительно легко удалять, промывая аккумулятор подщелоченной водой и одновременно резко встряхивая его. Во втором случае промывка эффекта не дает, и такие аккумуляторы заменяют новыми..
Если же рекомендуемые действия не приносят желаемых результатов, то неисправность можно устранить смещением блока пластин. Для этого снимают междуэлементные соединения неисправного аккумулятора с соседними исправными, ослабляют гайки выводов, которыми крепятся блоки пластин к крышке аккумулятора, и легким постукиванием деревянной или свинцовой киянки по концам выводных борнов осаживают блок пластин (насколько возможно) вниз. Затем, закручивая гайки выводов, подтягивают блок пластин к крышке корпуса на прежнее место. После устранения короткого замыкания аккумулятор снова собирают для дальнейшей эксплуатации.
При нормальной работе отдельных аккумуляторов батарея, составленная из них, может не отдавать полной емкости. Одна из причин этого явления - неудовлетворительная изоляция аккумуляторов один от другого и от ящика или каркаса, в котором собрана батарея, что и приводит к утечке тока через покрытые грязью, солями или влагой детали. В этом случае достаточно поверхности аккумуляторов и ящика (каркаса) батареи вытереть насухо ветошью. Если же утечка тока продолжается, то все детали батареи очищают от грязи и солей и затем ее собирают.
Устранив все неисправности, проводят контрольно-тренировочные циклы заряд-разряд. В процессе контрольного цикла определяют емкость аккумуляторов и батарей.
Серебряно-цинковые аккумуляторы имеют ряд особенностей. Ремонт их сложен, и восстановление в войсковых условиях возможно только при возникновении простых легкоустранимых неисправностей.
