CC BY
2
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СВИНЦОВОГО АККУМУЛЯТОРА
Стрельцов Олег Борисович, Филиал Военной академии РВСН имени Петра Великого, г. Серпухов
E-mail: [email protected]
Аннотация. В статье предложена методика восстановления аккумуляторных батарей применяемых в вооруженных силах.
Ключевые слова: анализ, качество, аккумулятор, электролит, дистиллированная вода, электроды.
При хранении и длительной эксплуатации аккумуляторные батареи по различным причинам по прошествии определенного времени разряжаются. Кроме того, в них могут возникать неисправности, приводящие к снижению электрической активности электродов аккумуляторов (АК), замыканию между ними и, как следствие, к повышенному саморазряду и потере электрической емкости АК. Все эти процессы ухудшают электрические характеристики свинцовых аккумуляторов в целом.
Исходя из физических основ работы АК, при их эксплуатации целесообразными могут быть следующие способы восстановления электрических характеристик:
- заряд аккумулятора;
- замена электролита;
- промывка аккумулятора дистиллированной водой с заменой электролита.
Первые два способа чаще применяются для восстановления характеристик
разряженного АК или в случае загрязнения электролита посторонними примесями, повышающими саморазряд аккумулятора.
Вместе с тем, одной из распространенных неисправностей при эксплуатации АК является замыкание между разноименными электродами через образующиеся токопроводящие «мостики» из свинцовой губки на их нижних и боковых кромках, а также вследствие «прорастания» сепараторов.
Следует отметить, что указанные неисправности не всегда приводят к короткому замыканию между разноименными электродами аккумулятора, но всегда ухудшают его электрические характеристики.
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
Одним из возможных способов восстановления электрической активности аккумуляторных электродов может быть замена электролита с предварительной промывкой поверхности электродов дистиллированной водой.
В целях проверки эффективности данного способа нами были выполнены экспериментальные исследования с использованием аккумуляторных батарей марок 6 СТ - 55А, 6 СТ - 90ЭМ.
Методика экспериментального исследования предполагала про-ведение серии циклов разряда и заряда аккумуляторов в четырех режимах:
1. Аккумулятор с исходными характеристиками циклично нагружался нагрузочной вилкой с нагрузочным сопротивлением 45-100 Ом до момента достижения значения напряжения под нагрузкой ин = 1,2 В. Продолжительность режима нагружения составляла 5 с. с интервалом 30 с. Контроль параметров аккумулятора осуществлялся в начале и конце каждого цикла нагружения, а их сравнение проводилось по первым семи циклам нагружения.
2. Из аккумулятора, после проведения испытаний на первом ре-жиме, был слит электролит и залит новый плотностью 1,27 г/см3, после чего без заряда по истечение 4 часов «пропитки» был проведен разряд аккумулятора по методике 1-го режима.
3. Вновь был слит электролит и аккумулятор был промыт дистиллированной водой. Залитый дистиллированной водой аккумулятор выдержан в течение 2 часов, после чего вода была слита и заменена на новый электролит плотностью 1,27 г/ см3. Через 4 часа после заливки электролитом без заряда АК был проведен разряд аккумулятора по методике 1-го режима.
4. Аккумулятор был поставлен на заряд, который продолжался до момента достижения значения плотности электролита, равного плотности электролита в конце 1-го режима испытаний. После этого был проведен разряд аккумулятора по методике 1-го режима.
Результаты экспериментальных исследований представлены в таблице 1.
Анализ результатов исследования показывает, что замена электролита на новый более высокой плотности (1,27 г/ см3) без промывки АК дистиллированной водой (режим 2), хотя и повышает значение плотности электролита - г (рис. 3), но не улучшает его электрических характеристик, о чем свидетельствует снижение значений электро-движущей силы - Е (рис. 2) и напряжения под нагрузкой - ин (рис. 1) аккумулятора. На наш взгляд это объясняется тем, что все продукты токообразующих химических реакций, протекающих при его разряде, после замены электролита остались на поверхности электродов и в приэлектродном слое, сохранив неизменным внутреннее сопротивление аккумулятора.
Иная картина наблюдается в случае промывки аккумулятора дистиллированной водой с последующей заливкой свежего электролита (режим 3).
В данном режиме испытаний, не смотря на некоторое снижение значения Е (рис. 2), обусловленное значительным снижением плотности электролита г в
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
связи с промывкой АК дистиллированной водой даже после заливки электролита более высокой плотности (1,27 г/ см3) (рис. 3), напряжение между электродами аккумулятора ин (рис. 1) возрастает относительно показателей, имевших место на втором режиме испытаний.
Таблица 1
Результаты экспериментальных исследований
Режим Значения параметров перед разря- Значения параметров в конце седьмого цик-
испытаний дом аккумулятора ла разряда аккумулятора
ин, В Е, В г, г/см3 Ин, В Е, В г, г/см3
1 1,6 2,1 1,20 1,1 1,98 1,19
2 1,2 2,05 1,22 0,8 1,8 1,21
3 1,4 2 1,15 1 1,7 1,14
4 1,85 2,15 1,17 1,6 2,05 1,17
2 1 3
х"1 6
«14
к
2 1
О 3 О 6
ш
£1 го
Ч
/
1
|
1 2 номер режима испытании
О - в начале режима □ - в конце режима
Рис. 1 Изменение значений ин в зависимости от режима испытаний
Кроме того, сравнение значений ин в начале и в конце второго и третьего режимов испытаний показывает, что степень снижения величины ин за семь циклов нагружения аккумулятора на третьем режиме меньше, чем на втором. Это также свидетельствует об улучшении электрических характеристик аккумулятора после его промывки дистиллированной водой.
2,2
ш"
2 X
с т го
I
со
2,1 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5
--г
— ^
1
номер режима испытаний
О - в начале режима □ - в конце режима Рис. 2 Изменение значений Е в зависимости от режима испытаний
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
На наш взгляд, такой характер изменения характеристик аккумулятора обусловлен тем, что при промывке его дистиллированной водой с поверхности электродов и из приэлектродных слоев электролита были удалены продукты электролитического переноса и загрязняющие примеси, в результате чего был обеспечен свободный доступ ионов электролита к активным веществам поверхностей электродов, снижено внутреннее сопротивление аккумулятора.
со о
0 ^
1 01 т го I со
1,24 1,22 1,2 1,18 1,16 1,14 1,12 1,1
ж
NN
N
1
Рис.
номер режима испытаний
О - в начале режима □ - в конце режима
3 Изменение значений г в зависимости от режима испытаний
В случае заряда аккумулятора (режим 4) до значения плотности электролита, равной его плотности в начале испытаний на режиме 1, электрические характеристики (Ун, г, Е - рис. 1-3) значительно улучшаются даже по сравнению с их значениями в исходном состоянии перед началом испытаний.
С целью экспериментальной проверки полученных результатов в условиях войсковой эксплуатации, нами по предложенной методике была обработана аккумуляторная батарея 6 - СТ-90ЭМ, находящаяся в эксплуатации 3 года, у которой в исходном состоянии значения Е во всех аккумуляторах изменялись от 0,6 В до 1,0 В, что свидетельствовало о наличии замыканий между разноименными электродами через образующиеся токопроводящие «мостики» из свинцовой губки на их нижних и боковых кромках, а также вследствие «прорастания» сепараторов.
В результате выполненной промывки аккумуляторной батареи дистиллированной водой при активном ее перемешивании в течение 30 мин и последующей выдержке в течение 2 часов, после заливки электролита плотностью 1,27 г/см3 и полного заряда, аккумуляторная батарея восстановила электрические характеристики во всех аккумуляторах до уровня номинальных значений. При этом, сливаемая после промывки аккумулятора дистиллированная вода имела ярко коричневый оттенок, свидетельствующий о наличии в ее
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
составе продуктов токообразующей химической реакции, образующихся на поверхности положительных электродов.
Таким образом, выполненные исследования позволяют сделать вывод о том, что для поддержания электрических характеристик аккумуляторных батарей при их использовании наиболее целесообразным способом является их периодический заряд. Промывка аккумуляторных батарей дистиллированной водой по предложенной методике целесообразна при повышенном их саморазряде и наличии отмеченные выше неисправности и является эффективным способом восстановления их работоспособности в эксплуатации.
Литература:
1. Болотовский В.И., Вайсгант З.И. Эксплуатация, обслуживание и ремонт свинцовых аккумуляторов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1988. -208 с.
2. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. - М: Изумруд, 2003. - 224 с.
3. Калашников С.Г. Электричество: учебное пособие. - 6-е изд., стереот. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 624 с.
»
168
