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.

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.

Недостатком известного способа является длительность формировочного цикла (время заряда - 18 ч, время разряда - 9 ч). Кроме того, этот способ формирования не обеспечивает необходимую для длительного срока службы емкость аккумулятора.

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 просепарированного 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 длительный процесс формирования (более 60 часов). Также этот способ не обеспечивает необходимую емкость при больших сроках работы аккумулятора.

Целью изобретения является значительное сокращение времени формирования аккумулятора, а также повышение емкости аккумулятора и увеличение срока его службы.

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, в каждом формировочном цикле заряд проводят до напряжения 1,56-1,58 В, а разряд до напряжения 1 В. Кроме того, формирование аккумулятора проводят шестью зарядно-разрядными циклами. Во время каждого формировочного цикла доливают электролит, поддерживая его постоянный уровень и концентрацию.

Заявленный способ изготовления герметичного никель-кадмиевого аккумулятора, обеспечивающий повышение емкости аккумулятора и увеличение срока службы, а также значительно сокращающий время формирования аккумулятора реализуется так, как описано в примере.

Пример. Производят формирование аккумулятора типа НКГК-90СА. Никель-кадмиевый аккумулятор, состоящий из блоков оксидно-никелевых и оксидно-кадмиевых пластин, отделенных друг от друга сепараторами и помещенных в металлический корпус, заливают электролитом - водным раствором едкого кали с концентрацией 300 г/л с добавкой водного раствора едкого лития с концентрацией 30 г/л. Пропитку электродного блока производят под вакуумом, после чего аккумулятор формируют шестью зарядно-разрядными циклами с сообщением при заряде около 150% номинальной емкости. Сила тока заряда и разряда - 18 А. Процесс формирования ведется без пауз в одном электролите. В процессе проведения циклов производят измерение напряжения при заряде и разряде. Время завершения заряда определяется достижением значения напряжения 1,56 В, время завершения разряда определяется достижением значения напряжения 1 В. Продолжительность заряда и разряда в циклах представлена в таблице 1.

Таблица 1.
Способ формирования аккумулятора НКГК-90СА.
№ цикла	Режим	Время	Напряжение при окончании, А·ч
1	заряд	1 ч	1,56
разряд	20 мин	1
2	заряд	2 ч	1,56
разряд	50 мин	1
3	заряд	4 ч	1,56
разряд	2 ч	1
4	заряд	5 ч	1,56
разряд	3,5 ч	1
5	заряд	6 ч	1,56
разряд	5 ч	1
6	заряд	7 ч	1,56
разряд	6,5 ч	1

Доливку электролита в процессе формирования производят при переключении с заряда на разряд и обратно, поддерживая его уровень выше кромок сепаратора. После формирования в аккумулятор 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.

Продолжительность процесса формирования аккумулятора, изготовленного заявленным способом, составляет 43 ч 10 мин, в то время как формирование такого же аккумулятора способом, изложенным в прототипе, занимает гораздо большее время (заряд-разрядные циклы длятся 60 ч без учета времени на смену электролита).

Для проведения испытаний было изготовлено по заявляемой технологии 4 аккумулятора НКГК-90СА. Наработка данных аккумуляторов составила 2 календарных года в режиме неглубокого цитирования, общее количество циклов - более 14000, остаточная контрольная емкость 63 А·ч. Характеристики аккумуляторов в процессе ресурсных испытаний приведены в таблице 2 для сравнения с характеристиками блока 800А, состоящего из 4 таких же никель-кадмиевых аккумуляторов, но выполненных по технологии, принятой за прототип.

Таблица 2.
Сравнительные характеристики модуля 4НКГК-90СА и блока 800А.
Время наработки (мес)	Количество циклов	Контрольная емкость (А·ч)
модуль 4НКГК-90СА	блок 800А	модуль 4НКГК-90СА	блок 800А
6	2400	2400	85,75	82
12	8400	4800	75,45	75,5
18	10600	7200	74,2	64,5
22,5	13700	9000	73	60
24	14300	-	63	-

Как видно из приведенных в таблице 2 данных, проведенные испытания показали, что изготовление аккумулятора по заявляемому способу приводит к существенному улучшению емкостных характеристик и срока его службы. Так через 22,5 месяца наработки блок 800А перестает работать при остаточной емкости 60 А·ч, отработав всего 9000 циклов. В то же время модуль 4НКГК-90СА обладает емкостью 73 А·ч после проведения гораздо большего числа циклов, что позволило ему продолжить работу в течение 24 полных месяцев.

Таким образом, заявленная технология обеспечивает повышение емкости никель-кадмиевого герметичного аккумулятора и увеличение срока его службы, а также значительно сокращает время формирования аккумулятора.

Также следует отметить, что предлагаемый режим формирования легко автоматизировать с применением программного реле времени.

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, отличающийся тем, что в каждом формировочном цикле заряд проводят до напряжения 1,56÷1,58 В, а разряд до напряжения 1 В.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование аккумулятора проводят шестью зарядно-разрядными циклами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время каждого формировочного цикла доливают электролит, поддерживая его постоянный уровень и концентрацию.