CC BY
1РЕЗУЛЬТАТЫ 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.
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
Таблица 1
Результаты экспериментальных исследований
Режим испытаний Значения параметров перед разрядом аккумулятора Значения параметров в конце седьмого цикла 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 = 1 6 4 2 1
О 3 О 6
т
£1 _/
со
ГС
оо
X /
1
»
1 2 номер режима испытании
О - в начале режима □ - в конце режима
Рис. 1 Изменение значений ин в зависимости от режима испытаний
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 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.
Кроме того, сравнение значений ин в начале и в конце второго и третьего режимов испытаний показывает, что степень снижения величины ин за семь
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
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 2,1
(XI
ш
о 5 х о т го X о
--—--
у /
2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5
12 3 4
номер режима испытаний О - в начале режима □ - в конце режима
Рис. 2 Изменение значений Е в зависимости от режима испытаний
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.
2 3
номер режима испытании О - в начале режима □ - в конце режима
Рис. 3 Изменение значений г в зависимости от режима испытаний
ВЕСТНИК НАУКИ И ТВОРЧЕСТВА
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 электро-лита 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 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: Учебн. пособие. - 6-е изд., стереот. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 624 с.
»
18
