RO107497B1 - Procedeu de formare electrochimică a electrozilor din acumulatoarele plumb-acid sulfuric - Google Patents
Procedeu de formare electrochimică a electrozilor din acumulatoarele plumb-acid sulfuric Download PDFInfo
- Publication number
- RO107497B1 RO107497B1 RO93-00775A RO9300775A RO107497B1 RO 107497 B1 RO107497 B1 RO 107497B1 RO 9300775 A RO9300775 A RO 9300775A RO 107497 B1 RO107497 B1 RO 107497B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- current
- electrodes
- formation
- duration
- lead
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 title 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 33
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L lead sulfate Chemical compound [PbH4+2].[O-]S([O-])(=O)=O PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N methamphetamine Chemical compound CN[C@@H](C)CC1=CC=CC=C1 MYWUZJCMWCOHBA-VIFPVBQESA-N 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 1
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910006529 α-PbO Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Invenția se referă la un procedeu de
formare electrochimică a electrozilor din
acumulatoarele plumb-acid sulfuric, prin aplicarea
unui curent de formare, electrozilor imersați într-o
soluție de electrolit cu densitatea 1,05 g/cm3,
regimul de formare fiind fragmentat în cicluri de
încărcare pauză, un ciclu fiind format dintr-o fază
de încărcare cu curent de intensitate constantă și o
fază de pauză cu curent nul, intensitatea curentului
în perioada de încărcare, precum și duratele fazelor
fiind stabilite astfel încât să se obțină electrozi cu
performațele optime, cu consum munim de energie.
Description
Invenția se referă la un procedeu de formare electrochimică, cu curent sub formă de impulsuri, a maselor active ale electrozilor, din acumulatoarele acide cu plumb de tip starter în cuve sau în monoblocul bateriei. .
Se cunoaște un procedeu de formare electrochimică a maselor active din electrozii acumulatoarelor plumb-acid sulfuric prin care constituienții principali ai maselor active neformate - oxizii și sulfații de plumb - imersați într-o soluție diluată de acid sulfuric sunt transformați sub acțiunea curentului de formare aplicat continuu, în bioxid de plumb la electrodul pozitiv și în plumb metalic spongios la electrodul negativ.
Dezavantajele acestui procedeu constau în faptul că este lent, necesită un consum mare de energie electrică, măsuri de răcire a electrolitului și pentru combaterea efectelor nocive ale gazelor acide.
Se mai cunoaște un procedeu de formare electrochimică rapidă a plăcilor pastate destinate utilizării în acumulatoarele plumb-acid sulfuric în care, în scopul reducerii duratei de formare se aplică un curent de formare de intensitate mare. în mod intermitent, perioadele de formare fiind alternate cu perioade de depolarizare în care se aplică un curent de sens invers.
Dezavantajul principal al acestui procedeu constă în utilizarea unui echipament complex format dintr-o sursă de curent continuu capabilă să furnizeze un curent de mare intensitate, al cărui sens să poată fi inversat, și o aparatură de control a evoluției variabilelor caracteristice ale plăcilor sau electrolitului care în funcție de valorile determinate comandă frecvența de alternare a perioadelor de formare și de depolarizare.
Un alt inconvenient rezidă din faptul că, deși reduce mult durata de formare, necesită totuși un consum mare de energie.
Problema pe care o rezolvă invenția prezentă, este realizarea unui procedeu de formare electrochimică a electrozilor acumulatoarelor plumb-acid sulfuric care să permită obținerea unor acumulatoare cu caracteristici îmbunătățite, utilizând un echipament relativ simplu și cu un consum redus de energie electrică.
Procedeul de formare electrochimică a electrozilor din acumulatoarele plumb-acid sulfuric, cu aplicarea curentului de formare electrozilor imersați într-o soluție de electrolit de densitate 1,05 g/cm3, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea că regimul de formare este fragmentat în cicluri de încărcare-pauză, un ciclu fiind format dintr-o etapă de încărcare (ti) cu curent de intensitate constantă (I optim) și o etapă de pauză (tp) cu curent nul, durata ciclului (tr) fiind de 50 s din care durata etapei de încărcare este de 30 s, intensitatea curentului pe electrodul pozitiv este de 30 A/kg de masă activă pozitivă, iar cantitatea de energie electrică folosită pentru formarea completă a electrozilor este 275 Ah/kg de masă activă pozitivă.
Avantajle procedeului, conform invenției, sunt următoarele:
- consum energetic sensibil redus;
- eficiență mărită de utilizare a spațiului destinat formării prin reducerea duratei de formare;
- caracteristici îmbunătățite ale maselor active formate;
- necesită un echipament relativ simplu și necostisitor.
Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției. în legătură cu fig. 1 și 2. care reprezintă:
- fig. 1, reprezentarea grafică a regimului de formare cu impulsuri de curent, în care se alternează perioadele de încărcare - ti cu perioadele de pauză - t/κ
- fig. 2. influența raportului dintre durata încărcării și durata ciclului asupra cantității de energie electrică folosită la formare.
Procedeul de formare cu impulsuri de curent, conform invenției, constă din aplicarea unui curent de formare într-o succesiune de cicluri încărcare-pauză a căror durată,, de ordinul secundelor, este' împărțită între încărcare și pauză, astfel încât cantitatea de energie folosită pentru formarea electrozilor să fie minimă.
Un ciclu este alcătuit dintr-o perioadă de încărcare ti, când intensitatea curentului are o valoare I - optim, determinată experimental și una de pauză tp, când valoarea intensității curentului este zero. Experimental s-a determinat influența raportului dintre durata încărcării și durata ciclului t = — asupra cantității de tr energie necesare formării (fig. 2).
Din determinările experimentale a rezultat un raport, t, optim între durata încărcării și durata ciclului, t = 0,6 și un regim de formare optim în care durata ciclului este de 50 s, iar cea a încărcării de 30 s.
în acest caz, formarea se realizează cu un consum redus de energie electrică, respectiv 275 Ah/kg de masă activă, cum se poate observa în fig. 2, unde pe ordonată s-a înscris cantitatea de energie electrică în Ah/kg m.a.. necesară pentru a obține un conținut de minim 80% PbCX în masa activă pozitivă, iar pe abscisă raportul t. dintre durata impulsului și durata ciclului.
Alternând perioadele dc încărcare cu perioade de pauză, se creează posibilitatea aplicării unui curent de formare mare. fără creșterea nedorită a temperaturii electrodului ceea ce se concretizează în scurtarea duratei de formare și reducerea consumului de energie electrică.
în perioadele de încărcare, valoarea mare a intensității curentului accelerează procesele electrochimice de oxido-reducere, iar perioadele de pauză favorizează o bună difuzie a electrolitului în porii masei active și producerea prin sulfatare chimică a numeroase cristale de dimensiuni mici de sulfat de plumb. Pe aceste cristale au loc în perioadele de încărcare reacții foarte active de oxidare la electrodul pozitiv și de reducere la electrodul negativ care conduc în final la mase active cu o structură cristalografică și o compoziție chimică îmbunătățite.
Durata de viață și capacitatea electrozilor pozitivi formați sunt în foarte mare măsură determinate de forma și mărimea cristalelor a- și β - PbO2, de raportul concentrațiilor lor, precum și de porozitatea masei active. Forma a-PbO2, prin compactitatea cristalelor sale precum și datorită particulelor sale relativ mari, conferă plăcii durabilitate și rezistență mecanică, favorizând astfel durata de viață.
Forma Ș-PbO2. mărește capacitatea electrică, dar micșorează durata de viață.
Ținând cont și de faptul câ, capacitățile celor două forme cristaline, raportate la unitățile lor de greutate sunt într-un raport de 7 : 4 în favoarea modificației β-PbCF, procedeul de formare a fost în așa fel ales, încât să conducă la un raport al procentelor celor două modificații β. a Pbo2 de 1,85 : 1.
Fiabilitatea acumulatorului este influențată în mare măsură de porozitatea masei active, iar procedeul de formare asigură o porozitate mare în care proponderenți sunt porii mici și foarte mici.
în cazul concret al unui acumulator de 12 volți și 45 Ah, electrozii ce urmează a fi formați, conform invenției, sunt plăci pastate. pozitive și negative cu următoarele caracteristici tipodimensionale:
| Caracteristici | Electrodul pozitiv | Electrodul negativ |
| Lungimea (mm) | 149 | 149 |
| Lățimea (mm) | 106 | 106 |
| Grosimea (mm) | 1,6 | 1,4 |
| Masa activă (g) | 77 | 72 |
| Capacitate (Ah) | 9 | — |
| Compoziție chimică | ||
| PbO (%) | max. 84 | max. 80 |
| PbSO (%) | 15 — 17 | 15 — 17 |
| Pb met. (%) | max. 5 | max. 5 |
| Expanderi (%) | — | 0,7 |
Elemente având câte 5 plăci pozitive și 6 plăci negative sunt legate în serie câte 6 și imersate într-o soluție diluată de acid sulfuric de densitate 1,05 g/cm’.
După o perioadă de așteptare de 30 min, se conectează o sursă de curent continuu cu ajutorul căreia se va aplica curentul de formare sub formă de impulsuri.
Regimul de formare, conform invenției, constă dintr-o succesiune de cicluri încărcare-pauză cu o durată de 50 s fiecare, pe parcursul cărora sursa va furniza curent electric continuu, de intensitate I = 12 A timp de 30 s/ciclu și va fi în repaos, I = 0, timp de 20 s/ciclu.
Sursa dc curent continuu utilizată este capabilă să furnizeze un curent maxim de 250 A. și are o tensiune nominală de 230 volți. permițând formarea simultană a max. 14 acumulatoare, reglarea curentului și limitarea tensiunii, iar comutarea între perioadele de încărcare și perioadele de pauză se realizează electronic.
Repetabilitatea ciclurilor și respectarea strictă a duratelor perioadelor de încărcare-pauză este asigurata de un programator atașat sursei de curent continuu pe baza unui program prin care se prestabilesc parametrii procesului:
- durata perioadei de încărcare. //=30 s:
- durata perioadei de pauză, tp = 20 s:
- numărul de cicluri N, respectiv durata regimului de formare, se calculează în funcție de energia electrică necesară și de intensitatea curentului, așa cum este arătat mai jos.
Pentru o durată a ciclului de 50 s, cu un raport t.·= li - 0,6 din determinările tr experimentale rezultând că este suficientă pentru formare o cantitate de energie de 275 Ah/kg, respectiv 106 Ah/element, la o valoare a intensității curentului în perioada de încărcare I optim = 12 A/element sau 2,4 A/placă rezultă:
- durata totală a încărcării 106 Ah/element
Ti =
Tr mcareare12 A/element durata totală a formării , Ii = IM 14.7 h t 0,6
- numărul total de cicluri pauză repetate:
Tr _ Ti _ 14.7 x 3600 tr ti 50 = 1060 cicluri
Curentul optim de formare s-a stabilit experimental pe baza caracteristicilor chimice, structurale și electrice ale electrozilor. Menținând constanți parametrii procedeului: durata ciclului, raportul dintre durata încărcării și durata ciclului, cantitatea de energie necesară formării și variind intensitatea cu107497 rentului de la 1 la 8 A/placă, respectiv,
4,5 — 40 A/element, s-au constatat următoarele:
- raportul β/α și temperatura electrolitului în timpul formării cresc odată cu 5 creșterea valorii intensității curentului;
- porozitatea totală a masei active pozitive crește cu creșterea curentului în timp ce procentul de pori cu dimensiuni foarte mici, sub 0,5 μ, scade; '10
- compoziția chimică a electrozilor este optimă atunci când valoarea intensității curentului este de 12 A/element, respectiv 2,4 A/placă.
Cele mai bune rezultate se obțin atunci când valoarea curentului de formare este de 12 A/element, ceea ce raportată la cantitatea de masă activă pozitivă ce urmează a fi formată este de aproximativ 30 A/kg și, corelată cu capacitatea electrică, reprezintă circa 26% din aceasta.
Caracteristicile electrozilor obținuți în aceste condiții sunt următoarele:
| Caracteristici chimice | Electrodul pozitiv Electrodul negativ | PbO2 - 90,08% Pb met - 96,14% |
| Caracteristici structurale pt. | Porozitate totală | 60,85% |
| electrodul | Distribuirea porilor (%) | < 0,5 μ = 87,75% |
| pozitiv | pe dimensiuni (μ) | 0,5-1,5 μ = 11,85% 1,7-7,5 μ = 3,4% |
| Raport β/α PbO, | 1.85 |
Valoarea optimă a curentului de formare este 30 A/kg m.a., sau 26% din capacitatea electrică a elementului chiar dacă electrozii ce urmează să fie formați au alte caracteristici tipo-dimensionale. Astfel, pentru electrozii destinați unui acumulator auto de 12V și 150 Ah. având caracteristicile de mai jos:
| Caracteristici | Electrodul pozitiv | Electrodul negativ |
| Lungimea (mm) | 143 | 143 |
| Lățimea (mm) | 135 | 135 |
| Grosimea (mm) | 2.1 | 1,7 |
| Masa activă (g) | 120 | 1 15 |
| Capacitate (Ah) | 15 | — |
| Compoziție chimică | ||
| PbO (% ι | max. 84 | max. 80 |
| PbSO (%) | 15 — 17 | 15 — 17 |
| Pb met. (%) | max. 5 | max. 5 |
| Expanderi (%) | — | 0.7 |
Valoarea optimă pentru curentul de formare este 4 A/placă. respectiv 40 A/element. ceea ce reprezintă 30 A/kg de masă activă pozitivă, sau 26% din capacitatea electrică, iar caracteristicile chimice, structurale și electrice obținute în acest caz sunt prezentate în continuare:
| Caracteristici chimice | Electrodul pozitiv Electrodul negativ | PbO2 = 91,66% Pb met = 98,80% |
| Caracteristici structurale pt. | Porozitate totală | 60,30% |
| electrodul | Distribuția porilor (%) | < 0,5 μ = 82,24% |
| pozitiv | pe dimensiuni (μ) | 0,5-1,5 μ = 14,26% 1,7-7,5 μ = 3,5% |
| Raport β/α PbO2 | 1,85 |
Caracteristici similare se obțin la formarea în cuve, prin procedeul descris, a elementelor pentru acumulatoare auto, utilizând o cantitate de energie de 275 Ah/kg de masa activă și stabilind intensitatea curentului în etapele de încărcare la 30 A/kg de masă activă.
Claims (1)
- RevendicareProcedeu de formare electrochimică a electrozilor din acumulatoarele plumb-acid sulfuric cu aplicarea intermitentă a curentului de formare electrozilor imersati într-o soluție de electrolit de densitate 1,05 g/cm3, caracterizat prin aceea că regimul de formare este fragmentat în cicluri de încărcare-pauză, un ciclu fiind format dintr5 o etapă de încărcare (ti) cu curent de intensitate constantă (I optim) și o etapă de pauză cu curent nul, durata ciclului fiind de 50 s, din care durata etapei de încărcare (ti) este de 30 s, intensitatea curentului pe10 electrodul pozitiv (/ optim) fiind 30 A/kg de masă activă a acestuia, iar cantitatea de energie electrică utilizată pentru formarea completă a electrozilor fiind de 275 Ah/kg de masă activă.Președintele comisiei de invenții: ing. Ohan Petre Examinator: ine. Savin Rodica
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO93-00775A RO107497B1 (ro) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Procedeu de formare electrochimică a electrozilor din acumulatoarele plumb-acid sulfuric |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO93-00775A RO107497B1 (ro) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Procedeu de formare electrochimică a electrozilor din acumulatoarele plumb-acid sulfuric |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO107497B1 true RO107497B1 (ro) | 1993-11-30 |
Family
ID=20099672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RO93-00775A RO107497B1 (ro) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Procedeu de formare electrochimică a electrozilor din acumulatoarele plumb-acid sulfuric |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO107497B1 (ro) |
-
1993
- 1993-06-04 RO RO93-00775A patent/RO107497B1/ro unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5863676A (en) | Calcium-zincate electrode for alkaline batteries and method for making same | |
| AU598217B2 (en) | Method of improving the formation efficiency of positive plates of a lead-acid battery | |
| US6605375B2 (en) | Method of activating hydrogen storage alloy electrode | |
| JP2000182623A (ja) | 電解銅箔、二次電池の集電体用銅箔及び二次電池 | |
| US2883443A (en) | Lead-acid storage battery | |
| JP4083579B2 (ja) | 電気蓄電池において硫酸化に耐える方法および装置 | |
| RU2008135447A (ru) | Способ и устройство для изменения состояния заряженности и технического состояния (soc, coh) аккумулятора | |
| CN110797585B (zh) | 一种铅酸蓄电池内化成方法 | |
| KR20160115433A (ko) | 연축전지의 수명 연장 장치 | |
| Kirchev et al. | Studies of the pulse charge of lead-acid batteries for PV applications: Part I. Factors influencing the mechanism of the pulse charge of the positive plate | |
| RO107497B1 (ro) | Procedeu de formare electrochimică a electrozilor din acumulatoarele plumb-acid sulfuric | |
| EP0704113B2 (en) | Charging method reconditioning sulphated lead storage batteries | |
| US20090029192A1 (en) | Method and device for batteries | |
| JPH0636803A (ja) | Ｌｉ二次電池の充電方法 | |
| US6440384B1 (en) | Composition for storage battery cells and method for making same | |
| JPH11312533A (ja) | 密閉形鉛蓄電池の製造方法 | |
| JPH1064530A (ja) | 鉛蓄電池用極板の製造方法 | |
| US4119766A (en) | Energy cell device | |
| JP4854157B2 (ja) | 正極板の化成方法および鉛蓄電池の化成方法 | |
| JPH11111275A (ja) | 鉛蓄電池用極板の製造方法 | |
| RU2134922C1 (ru) | Способ интенсификации электрохимических процессов при преобразовании химической энергии в электрическую и устройство для его осуществления | |
| JPH0234757Y2 (ro) | ||
| US20100011550A1 (en) | Controlled corrosion processes utilizing one atmosphere glow discharge plasma (OAGDP) in the manufacture of lead acid batteries | |
| JP6332670B2 (ja) | 鉛蓄電池の製造方法 | |
| RU2313862C1 (ru) | Способ снижения поляризации электродов свинцового аккумулятора при стохастических режимах подзаряда в системе импульсного электропривода с рекуперацией |