Способ изготовления герметичного никель-кадмиевого аккумулятора

Способ изготовления герметичного никель-кадмиевого аккумулятора

Реферат

Заявляемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов с тканевой сепарацией.

Известен способ формирования герметичного щелочного аккумулятора (А.С. №1304685, Кл. Н01М 10/28, 1995 г.) путем проведения заряд-разрядных циклов в объеме электролита, равном 17-19 свободным объемам аккумулятора. В таком объеме электролита количество карбонатов остается в пределах нормы (до 10 г/л), что позволяет использовать его повторно. При этом количество карбонатов в электролите при его повторном использовании достигает 24,8 г/л.

Недостатком известного способа является то, что наличие значительного количества карбонатов в электролите при его повторном использовании ведет к повышению температуры замерзания электролита.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является способ изготовления герметичного никель-кадмиевого аккумулятора большой энергоемкости (патент RU №2128870, Кл. Н01М 10/34, Н01М 10/26, 1999 г.), включающий сборку пакета электродных пластин с разделением положительных и отрицательных электродов сепарационным материалом, осадку блока в аккумуляторный корпус, заливку аккумулятора электролитом и проведение формировочных зарядно-разрядных циклов. После установки просепарарированного блока электродов в корпус его заливают водным раствором едкого лития с концентрацией 50-110 г/л, пропитывают в вакууме и заряжают, после чего сливают раствор едкого лития, заливают водным раствором едкого кали с концентрацией 300-350 г/л с добавкой едкого лития 15-35 г/л и проводят зарядно-разрядные циклы. Этот способ позволяет снизить потери емкости при герметизации.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечить работу аккумулятора при температуре ниже -30°С.

Целью изобретения является обеспечение работоспособности герметичного щелочного аккумулятора в условиях низких температур (до -40°С-50°С).

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе изготовления герметичного никель-кадмиевого аккумулятора, включающем сборку пакета электродных пластин с разделением положительных и отрицательных электродов сепарационным материалом, осадку блока в аккумуляторный корпус, заливку аккумулятора электролитом, проведение формировочных зарядно-разрядных циклов и замену электролита, формирование в водном растворе едкого кали с концентрацией 240-320 г/л и в водном растворе едкого кали с концентрацией 300-350 г/л с добавкой едкого лития 15-35 г/л проводят в последовательности заряд-разряд-заряд и сливают электролит в конце заряда под током, а формирование в водном растворе едкого лития с концентрацией 100-110 г/л проводят в последовательности разряд-заряд-разряд и сливают электролит в конце разряда. При этом перед формированием в растворе едкого лития производят выдержку в течение 10-15 мин.

Заявленный способ изготовления герметичного никель-кадмиевого аккумулятора, обеспечивающий работоспособность в условиях низких температур (до -40°С-50°С), реализуется так, как описано в примере.

Пример. Производят формирование аккумулятора типа НКГК-15Д. Формирование аккумулятора производят зарядным током 4 А, разрядным током 2 А при времени заряда 16 ч, напряжение при разряде до 1 В. Никель-кадмиевый аккумулятор, состоящий из блоков оксидно-никелевых и оксидно-кадмиевых пластин, отделенных друг от друга тканевой сепарацией и помещенных в металлический корпус, заливают электролитом - водным раствором едкого кали с концентрацией последнего 300 г/л. Пропитку электродного блока производят под вакуумом, после чего аккумулятор формируют зарядно-разрядными циклами с сообщением при заряде около 150% номинальной емкости следующим образом: производят формирование в последовательности заряд-разряд-заряд и за 15 мин до конца второго заряда калийный электролит из аккумулятора сливают под зарядным током. После этого в аккумулятор заливают водный раствор едкого лития с концентрацией 100 г/л, выдерживают 10-15 мин и переключают аккумулятор в разряд. После формирования в водном растворе едкого лития в последовательности разряд-заряд-разряд сливают литиевый электролит в конце последнего разряда. Затем заливают калийно-литиевый электролит (300 г/л КОН и 30 г/л LiOH) и проводят формирование в последовательности заряд-разряд-заряд. В конце последнего заряда сливают избыток электролита под током. После этого заканчивают формирование разрядом. Затем доливают калийно-литиевый электролит с доведением его количества до 0,45 мл на 1 см³ электродного блока (включая сепарационный материал), вводят угольный электрод, герметизируют аккумулятор и испытывают на отдачу емкости в герметичном виде.

В табл.1 приведены для сравнения характеристики экспериментальных данных, полученных в результате испытаний аккумуляторов НКГК-15Д, выполненных по заявляемой технологии, и характеристики аккумуляторов НКГК-15Д в стандартном исполнении.

Емкостные характеристики аккумуляторов НКГК-15Д, изготовленных предложенным способом, определялись при отрицательных температурах после заряда током 1,0 А. Время заряда 17 часов, но до напряжения не выше 1,55 В при температуре 20±5°С. Режим разряда: ток 3,0 А до напряжения 1 В с гарантиями по емкости при разряде до 1,0 В.

Таблица 1.Разрядные характеристики стандартного аккумулятора НКГК-15Д и аккумулятора, изготовленного заявленным способом
Температура при разряде, °С	Среднее разрядное напряжение, В	Отданная емкость аккумулятора, изготовленного заявленным способом А·ч	% к ном. (15А·ч) для аккумулятора, изготовленного заявленным способом	Отданная емкость аккумулятора в стандартном исполнении, А·ч
+20	1,24	15,7	105	15,0
-20	1,18	11,9	79	6,0
-30	1,14	9,5	63	3,0
-40	1,00	5,0	33
-50	0,9	4,0	27

Из приведенных в таблице данных видно, что с понижением температуры величина отданной емкости аккумулятора в стандартном исполнении уменьшается быстрее, чем у аккумулятора, изготовленного заявленным способом. При этом аккумулятор в стандартном исполнении не работает при температуре - 40°С-50°С. Заявленный способ изготовления герметичного никель-кадмиевого аккумулятора приводит к увеличению отданной емкости при низких температурах более чем в 3 раза. Таким образом заявленная последовательность предложенных технологических операций обеспечивает работоспособность щелочного герметичного аккумулятора в условиях низких температур (до -40°С-50°С).

1. Способ изготовления герметичного никель-кадмиевого аккумулятора, включающий сборку пакета электродных пластин с разделением положительных и отрицательных электродов сепарационным материалом, осадку блока в аккумуляторный корпус, заливку аккумулятора электролитом, проведение формировочных зарядно-разрядных циклов и замену электролита, отличающийся тем, что формирование в водном растворе едкого кали с концентрацией 240÷320 г/л и в водном растворе едкого кали с концентрацией 300÷350 г/л с добавкой едкого лития 15÷35 г/л проводят в последовательности заряд-разряд-заряд и сливают электролит в конце заряда под током, а формирование в водном растворе едкого лития с концентрацией 100÷110 г/л проводят в последовательности разряд-заряд-разряд и сливают электролит в конце разряда.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед формированием в растворе едкого лития производят выдержку в электролите в течение 10÷15 мин.