Тепловой разгон в герметичных аккумуляторах Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Язвинская Н.Н.1, Галушкин Д.Н.2, Пилипенко И.А.3, Галушкина И. А.4 ®

1Доцент, 1,4к.т.н., 2профессор, 2д.т.н., 3студент.

12 3

' ' ФГБОУ ВО ДГТУ лаборатория электрохимической и водородной энергетики. 4ФГАОУ ВО Южный федеральный университет.

ТЕПЛОВОЙ РАЗГОН В ГЕРМЕТИЧНЫХ АККУМУЛЯТОРАХ

В работах [1-13] показано, что при эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов в буферном режиме или при их заряде при постоянном напряжении возможно возникновение явления теплового разгона. В этом случае ток заряда в аккумуляторах начинает резко возрастать, электролит мгновенно вскипает и превращается в пар. Возможно также оплавление и разрыв пластмассового корпуса аккумулятора, вылетание пробок под действием пара, обильное дымообразование и даже возгорание.

В данной работе исследована возможность теплового разгона в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах.

На основании литературных данных по тепловому разгону для щелочных и кислотных аккумуляторов [1], а также анализа эксплуатации герметичных аккумуляторов на различных предприятиях России можно сделать вывод, что тепловой разгон по всей вероятности возможен в аккумуляторах данного типа.

Для экспериментальных исследований выбраны аккумуляторы, НКГ-30СА, НКГК-33 СА. Аккумуляторы заряжались при постоянных напряжениях согласно таблице 1.

Таблица 1

Режимы циклирования герметичных призматических никель-кадмиевых аккумуляторов

Тип Заряд Разряд

аккумулятора Напряжение, В Время, ч Ток, А Конечное напряжение, В

НКГК-33СА 1,87; 2,2 10 6 1

НКГ-30СА 6 1

В герметичных аккумуляторах перед циклированием в крышке делалось отверстие, в которое вставлялась резиновая пробка с трубкой для отвода газа в эластичную емкость объемом 1060 л. Результаты циклирования данных аккумуляторов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты циклирования герметичных призматических никель-кадмиевых аккумуляторов

Тип аккумулятора НКГК-33СА НКГ-30СА

Число используемых аккумуляторов 8 8

Число зарядно-разрядных циклов 500 500

Число тепловых разгонов 1 0

® Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н., Пилипенко И.А., Галушкина И.А., 2016 г.

Гарантийный срок службы, лет 5 5

Срок службы аккумуляторов, лет 9 -

Напряжение заряда, В 2,2 -

В экспериментах использовались аккумуляторы, со сроком эксплуатации примерно в два раза большим, чем их гарантийный срок эксплуатации, что должно было бы способствовать тепловому разгону [1].

Таким образом из 500 выполненных зарядно-разрядных циклов для каждого типа аккумуляторов при очень больших напряжениях заряда, тепловой разгон наблюдался только в одном случае для аккумулятора НКГК-33СА. Следовательно, тепловой разгон довольно редкое явление в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах.

Полученные результаты показывают, что тепловой разгон возможен и в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах, однако его интенсивность значительно ниже, чем в не герметичных аккумуляторах.

Литература

1. Галушкин Н.Е., Кукоз В.Ф., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в химических источниках тока Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2010. 210с.

2. Галушкин Д.Н., Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах // Фундаментальные исследования . 2012. № 11-1. С. 116-119.

3. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкина И. А. Возможность теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах большой емкости с ламельными электродами // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2012. № 3. С. 8992.

4. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкина И.А. Возможность теплового разгона в цилиндрических и дисковых никель-кадмиевых аккумуляторах // Химическая промышленность сегодня. 2012. № 7. С. 54-56.

5. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Thermal Runaway in Sealed Alkaline Batteries // International Journal of Electrochemical Science 2014. V. 9 P. 3022-3028.

6. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Исследование причин теплового разгона в герметичных никель-кадмиевых аккумуляторах // Электрохимическая энергетика. 2012. Т. 12. № 4. С. 208-211.

7. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах с металлокерамическими и прессованными электродами // Электрохимическая энергетика. 2012. Т. 12. № 1. С. 42-45.

8. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н. Тепловой разгон в никель-кадмиевых аккумуляторах // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки . 2013. № 2 (171). С. 75-78.

9. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкина И.А. Тепловой разгон в щелочных аккумуляторах // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки . 2013. № 6 (175). С. 62-65.

10. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N., Galushkina I.A. Causes analysis of thermal runaway in nickel-cadmium accumulators // Journal of The Electrochemical Society, 2014. V. 161. № 9. P. A1360-A1363.

11. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н., Галушкина И.А. Возможность теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах фирмы Saft // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2014. № 3 (178). С. 87-90.

12. Galushkin N.E., Yazvinskaya N.N., Galushkin D.N. The mechanism of thermal runaway in alkaline batteries // Journal of The Electrochemical Society, 2015. V. 162. № 4. P. A749-A753.

13. Галушкин Н.Е., Язвинская Н.Н., Галушкин Д.Н., Попов В.П. Исследование влияния напряжения заряда на вероятность возникновения теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах // Фундаментальные исследования. 2014. №11(6). С. 1225-1228.

*Работа выполнена в рамках гранта МК-4969.2016.8