Пути усовершенствования свинцовых аккумуляторов

С целью повышения удельных характеристик, электрических параметров, срока службы и эксплуатационной надежности свинцово-кислотных аккумуляторов определены следующие направления научно-прикладных исследований.

1. Разработка и использование новых, более легких и электропроводных сплавов и металлов по сравнению со свинцовыми сплавами. Уже создана принципиальная технология термодиффузионного свинцевания и лужения алюминия и его сплавов, позволяющая применить вкладыши из этих материалов в межэлементные соединения (МЭС) и в выводах с целью снижения омических потерь напряжения аккумуляторов на коротких режимах разряда (рис.11). Массовое применение алюминиевых вкладышей в токоведущие детали таких аккумуляторов, как тяговые, тепловозные, стационарные, дало бы существенный экономический эффект, выигрыш в мощности и энергии.

1 вкладыш из алюминия; 2 термодиффузионное покрытие; 3 свинцовый сплав.

Рис. 11. Разрез межэлементного соединения и борна с алюминиевыми вкладышами

2. Поиск оксидных или иных электропроводных покрытий, исключающих непосредственный контакт токоведущих основ из титана с серной кислотой. Непосредственное применение титановых токоотводов затруднено образованием на их поверхности пленки из ТiO₂, создающей высокое электрическое сопротивление на границе токоотвод – активная масса.

3. Создание сепараторов с высокой объемной пористостью, низким электрическим сопротивлением, минимальным диаметром пор (~1 мкм) и максимальным коэффициентом извилистости с целью предотвращения их прорастания дендритами свинца и образования вследствие этого микрокоротких замыканий.

4. Использование меди в качестве токоведущих основ отрицательных электродов с одновременной защитой меди от воздействий серной кислоты.

Отливка токоотводов из свинцовых сплавов, хотя и является в настоящее время высокопроизводительным процессом, тем не менее, его нельзя назвать перспективным, прежде всего с точки зрения экологической безопасности. Альтернативой методу свободного литья токоотводов или литью под давлением для тяговых и стационарных аккумуляторов могут стать процессы непрерывной отливки тонкой ленты из свинцового сплава, ее дисперсионного упрочнения, просечки, вытяжки и последующей намазки.

5. Разработка промышленной технологии для получения электродных паст с заданными фазовым составом и структурными свойствами [11, 13, 14], а также с возможностью работы при низких температурах [15].

Например, для положительного электрода свинцового аккумулятора предлагается паста, содержащая оксиды свинца, сульфат свинца, металлический свинец, порообразователь (голубовато-белый порошок аэросил), связующий компонент (полимерные волокна) [14].

Для работы аккумулятора при низких температурах предлагается активная масса, которая в качестве активирующей добавки содержит сурьму (2,5–3%), оксиды кальция (0,4–0,5%) и олово (0,07–0,08%) [15].

Процесс формирования электродных пластин является одним из самых длительных процессов в производстве свинцовых аккумуляторов. Интенсифицировать процесс формирования электродных пластин можно охлаждением электролита путем его перемешивания при помощи аэролифтных систем, применением электропроводящих волокон или других добавок в активные массы.

6. Разработка новых добавок в электролит.

Например, в электролит предлагается вводить полиакриламид в количестве 0,001–0,6 масс. % в расчете на основное вещество. Эффект действия основан на коагулирующих свойствах полиакриламида и повышении вязкости электролита, что удерживает порошкообразные активные массы и продукты реакции на поверхности электродов, препятствуя их осыпанию, оползанию и вымыванию [16].

7. Cоздание научных основ моделирования электродных процессов, оптимизация конструкции как отдельных узлов и деталей, так и аккумулятора в целом. Например, заслуживает внимания создание крупногабаритных аккумуляторов (тяговых и стационарных) с горизонтальным расположением электродов, разработка биполярных электродов.

8. Создание средств диагностики технического состояния аккумуляторов.

Варианты заданий к лабораторной работе

Вариант1. Определите электрические характеристики (НРЦ, U, R_внутр) свинцово-кислотной аккумуляторной батареи (СКАБ). Определите внутренне сопротивление батареи по вольт-амперной кривой и методом подачи импульса постоянного тока.

Вариант 2. Изучите влияние токовой нагрузки на разрядные кривые СКАБ. Ток разряда выбирают в интервале от 0,5C до 1,5C (рис.7). После разряда аккумулятор заряжают током 0,2С с переходом на постоянное напряжение при достижении примерно 2,40 В на аккумулятор, снимая при этом зарядную кривую.

Лабораторная работа №5

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: