ITMI940476A1 - Procedimento per la carica di accumulatori al piombo con elettrolita fissato - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE

L'invenzione riguarda un procedimento per la carica di accumulatori al piombo chiusi a tenuta, non richiedenti manutenzione, con elettrolita fissato.

Negli accumulatori qui presi in considerazione l’elettrolita ad acido solforico è preferibilmente presente come gel tissotropico. Un'altra possibilità di immobilizzazione dell'elettrolita consiste nell 'aspirare la quantità di acido appunto necessaria per il funzionamento della batteria mediante separatori di non tessuto di vetro, in misura tale che praticamente non esista alcun elettrolita con libertà di movimento.

Come si è constatato, i procedimenti di carica noti e determinati originariamente per batterie al piombo con elettrolita liquido non sono trasferibili senz'altro con successo agli accumulatori al piombo del tipo sopra indicato.

Tutti i procedimenti di carica hanno fondalmentalmente lo scopo di ottenere nel tempo più breve possibile una carica completa della batteria. Ciò può avvenire per esempio secondo una caratteristica IU (corrente-tensione) in cui in un primo tempo la carica avviene con corrente costante elevata, fino al raggiungimento della tensione di gasificazione , e poi, mantenendo costante questa tensione, si lascia ridurre la corrente fino al valore molto basso di una corrente limite ammissibile.

Da DE-PS 1233 934 è anche noto un procedimento di carica secondo il quale la corrente di carica viene ridotta più volte a gradini non appena viene raggiunta la tensione di gasificazione.

Le batterie al piombo chiuse,con elettrolita fissato in un non tessuto,richiedono secondo E. Nann (Photovolt. Solarenergie, Supplm. 4. Nat. Symp.

1-3.3.1989, 1.1.1-1.1.24) apparecchi di carica regolati per la carica e per la carica di compensazione, i quali limitano la tensione di carica secondo una caratteristica IU oppure WU. In questo ultimo caso la carica avviene in una prima fase con corrente calante (caratteristica di carica W), dipendente dal fatto che l'apparecchio di carica emette una potenza costante. Poiché questa sul lato batteria genera una controtensione crescente, la corrente decresce parabolicamente.

W. H. Deluca ed altri (25. Proc. Intersoc. Energy Convers. Eng. Conf., IECEC 1990,3,320-325) riferiscono in merito alla carica di batterie modulari al piombo sia del tipo con elettrolita assorbito, sia anche del tipo con elettrolita in gel, secondo uno schema IU. Con un limite superiore di tensione di 2,35 V/cella viene assorbito il 105% di carica entro 8 ore. Se non viene raggiunto il 105% di carica, essa deve venire assicurata mediante una ricarica a tensione limitata, secondo uno schema IUI ampliato.

Un tale procedimento di carica, ossia secondo una caratteristica di carica IUI e in particolare adatta per accumulatori al piombo con elettrolita in gel tissotropico, è già noto da EP-A-339 446. Questo metodo di carica è però palesemente anche esso non esente da difetti, infatti in un trattamento in parallelo di celle al piombo con elettrolita liquido e di tali celle con elettrolita in gel si è constatata in queste ultime, una dispersione circa doppia delle tensioni finali di carica intorno alla tensione desiderata di 2,3 V (vedasi H. Tuphorn, Revue Géneral de L'Elétricité (RGE) 48/No. 3 marzo 1990, 45-49). Se ne deduce che le tensioni di cella dopo un tempo di funzionamento piuttosto lungo si differenziano l'una dall’altra. Le celle con tensione di cella più bassa non vengono più caricate completamente e pertanto si guastano prematuramente.

E' scopo dell’invenzione indicare per accumulatori al piombo con elettrolita fissato un procedimento di carica che garantisca un assorbimento di carica uniforme e una carica completa di tutte le celle alla conclusione, e che influenzi vantaggiosamente anche la durata delle celle.

Lo scopo viene raggiunto con un procedimento come quello definito nella rivendicazione 1.

Il nuovo procedimento prevede una carica in più fasi con correnti costanti, in cui ad almeno due fasi di carica fa seguito una ricarica. Preferibilmente, esso comprende però tre fasi di carica in ciascuna delle quali la carica avviene a corrente costante fino ad un valore limite di tensione prestabilito e dopo il raggiungimento di questo valore limite la carica viene proseguita con una corrente ridotta, fino a raggiungere nuovamente lo stesso valore limite di tensione, e cosi via.

Nella quarta e ultima fase la carica viene proseguita con la corrente impostata per ultima (corrente durante la terza fase) per una durata determinata da un interruttore a tempo, senza che un criterio basato sulla tensione ponga eventualmente termine prematuramente a questa fase di ricarica. Con questa ricarica viene creata una compensazione delle cariche di tutte le celle internamente al complesso della batterìa, e viene garantito un loro condizionamento uniforme.

Il nuovo procedimento costituisce quindi una carica in più stadi con una caratteristica di carica IIIIa con le fasi dì carica a corrente costante I consecutive, che sono limitate nella tensione,e con la fase di compensazione delle cariche successiva, limitata nel tempo, con tensione ad andamento libero.

La tensione di disinserzione al termine delle fasi I deve secondo l'invenzione essere compresa tra 2,3 e 2,4 V e viene impostata in dipendenza della temperatura della batteria. Questa viene misurata all'interno di una cella, fra due celle di una batteria o sul connettore dei poli di due celle.

Le correnti dì carica I si riferiscono alla corrente nominale di 5 ore della batteria (I ) e secondo l'invenzione devono essere assunte come segue :

da 0, 4 a 1,0 volte I5 , preferibilmente

0,7 x I nella prima fase; disinserzione mediante segnale di tensione.

Da 0,2 a 0,5 volte I5, preferibilmente

0,25 x I5, nella seconda fase; disinserzione mediante segnale di tensione.

Da 0,05 a 0,2 volte Ι&, preferibilmente

0,1 x I5 , nella terza fase; disinserzione mediante segnale di tensione.

Da 0,05 a 0,2 volte Ig, preferibilmente

0,1 x I5 nella fase dì ricarica; disinserzione a tempo, nessun criterio nel riguardi della tensione .

La durata della fase di ricarica dovrebbe essere compresa secondo l'invenzione fra 1 e 5 ore. Nel caso più vantaggioso può essere sufficiente 1 ora, e precisamente nel caso in cui il tempo complessivamente trascorso nelle fasi I sla inferiore a 6 ore. In tal caso la batterla era già ampiamente carica.

Una figura mostra in un diagramma il procedimento di carica secondo l'invenzione con corrente ridotta a gradini.

Le correnti di carica indicate qui di seguito valgono per un modulo di batterla In gel con capacità nominale di 180 Ah, la cui corrente nominale di 5 ore I5 è di 36 A. La curva a tratto marcato riproduce l’andamento nel tempo della corrente di carica, la curva a tratto debole l'andamento nel tempo della tensione di carica.

La limitazione della tensione è posta per ciascuno stadio o fase di carica, secondo l'invenzione, a 2,4 V/cella.

Secondo la figura, t , t , t indicano la durata delle tre prime fasi di carica, che terminano ciascuna al raggiungimento di una tensione di disinserzione di 2,4 V. La durata t4 della fase di ricarica è fissata su 1 ora.

Nella prima fase, la carica avviene con una corrente di 15 A. Nella seconda fase la corrente di carica viene ridotta a 8 A e nella terza fase a 4 A. Dopo una disinserzione limitata dalla tensione, la carica viene immediatamente proseguita con la corrente invariata di 4 A con limitazione del tempo (fase di ricarica).

Il nuovo procedimento di carica secondo lo schema di una carica IIIIa si presenta particolarmente adatto per batterie al piombo con elettrolita fissato. Esso comprende esclusivamente fasi di carica con corrente costante, in cui, in particolare, una corrente di ricarica I provvede ad una compensazione delle cariche fra le celle della batteria verso 1'esaurimento dell'assorbimento di carica. Le celle con minor capacità possono venire sostituite da nuove celle, senza che le celle resìdue subiscano danni.

Il grado di scarica delle batterie non deve essere noto. Se all'apparecchio di carica giunge una batteria carica, nel caso estremo essa viene sovraccaricata soltanto per 1 ora con una corrente I = 0,5 x I5, corrispondente al 2% della capacità nominale per I5.

I procedimenti di carica a gradini IU non possono mantenere la tensione dì cella delle celle più vecchie al valore necessario. Le celle dopo alcuni cicli si guastano.

Con il nuovo procedimento di carica é possibile, con particolare vantaggio, anche utilizzare il calore di ricombinazione creato dalla associazione catalitica dei gas di carica, per il fatto che l'avvio di un ricombinatore che interviene nell'accumulatore viene impiegato come segnale per il comando dì carica.

Infine, può essere molto vantaggioso per la condotta della carica secondo l'invenzione dotare l'accumulatore addizionalmente di una valvola a due vie secondo DE-US 41 08 491, la cui funzione sia adattata appositamente all'andamento della gasificazione di accumulatori con elettrolita fissato.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la carica di accumulatori al piombo chiusi a tenuta, non richiedenti manutenzione, con elettrolita fissato, caratterizzato dal fatto che sono previste almeno due fasi di carica con corrente costante, in ciascuna delle quali la carica viene effettuata fino al raggiungimento di un valore limite di tensione,e la carica ulteriore nella fase successiva avviene con una corrente costante ridotta a gradino, e che in un'altra fase di carica la ricarica avviene con una corrente costante limitata nel tempo, senza disinserzione.secondo un criterio basato sulla tensione.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che esso comprende tre fasi di carica con correnti costanti ridotte in successione.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le correnti di carica I per le tre prime fasi di carica e per una tensione limite uniforme compresa tra 2,3 e 2,4 V sono scelte in modo da avere un valore compreso tra 0,4 e 1,0 volte la corrente nominale I5 nella prima fase, tra 0,2 e 0,5 volte la corrente nominale I5 nella seconda fase e tra 0,05 e 0,2 volte la corrente nominale I5 nella terza fase, e che la corrente costante I5 prevista per la ricarica sia compresa tra 0,05 e 0,2 volte la corrente nominale I5.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che come corrente di carica costante vengono impiegate I = 0,7 x I nella prima fase, I - 0,25 x I5 nella seconda fase, I = 0,1 x I5 nella terza fase e che la corrente di ricarica costante I5 è pari a 0,1 volte la corrente nominale
5. 5. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che la durata della ricarica è compresa tra 1 e 5 ore.