Сборка и формирование аккумуляторных батарей

Согласно типовой последовательности технологических операций в со­ответствии с техпроцессом завода-изготовителя и описанием, представлен­ным в [21, 22, 32] из электродных пластин после дозревания собирались 12- вольтовые стартерные СК АБ с номинальной емкостью 60 А-ч.

Согласно рисунку 2.1 следующей технологической операцией при изго­товлении СК АБ является пропитка, в ходе которой происходит сульфатация оксидов и основных сульфатов свинца: WPbO-PbSO₄ + nH₂SO₄ → (n + l)PbSO₄ +

nH₂O, где n = 1, 3 и 4. По типовой технологии пропитка производилась в тече­ние 1.5 часа, при температуре 20 оС, с плотностью водного раствора H2SO4 ρ= 1230 кг/м³. Концентрация кислоты (с), особенно в начале пропитки, наибо­лее активно влияет на скорость реакций (раздел 1.2.2). Кроме того, на скорость реакции сульфатации также влияет площадь реагирующей поверхности, что приводит, как это отмечено в [22], к трехкратному различию в скорости суль­фатации 3BS по сравнению с 4BS. СЭМ-изображения поверхностей токоотво- дов (рисунок 2.3) и ЭМ со всеми активирующими включениями (к примеру, рисунок 2.1 4, б), действительно свидетельствуют об их высокой пористости. В порах реакции сульфатации ограничены недостатком кислоты, что может приводить к образованию нежелательного одноосновного сульфата свинца - 1BS, о роли которого сообщалось в разделе 1.2.2.

На последней стадии (рисунок 2.1, процесс 7) проводилось формирова­ние СК АБ. Процесс осуществлялся в течение 18 - 19 часов при температуре не выше 60 оС в ваннах с водяным охлаждением с применением импульсных режимов заряда. Рассмотрим по аналогии с процессами дозревания и про­питки,то есть с учетом предшествующего описания (разд.

На первом этапе на отрицательном электроде продукты сульфатации и оксид свинца восстанавливаются до свинца и за счет реакции с H2SO4, ча­стично,образуют PbSO₄. На этом же этапе на положительном электроде зна­чительное влияние на процесс образования PbO2 способен оказывать харак­терный для этого соединения полиморфизм (в виде α-PbO₂- ромбической и β- PbO2 - тетрагональной кристаллических структур) и различие потенциалов в

90 окислительно-восстановительной реакции (уравнение 1.7). Значение этого по­тенциала Е_ст (раздел 1.3.1) для α-PbO₂- 1.6971 В, а для β-PbO₂- 1.6871 В, что указывает на большую энергоемкость именно фазы α-PbO2, которая обладает и более высокой стабильностью. Этим обусловлено доминирование реакции разложения 3BS в α-PbO₂и PbSO₄на положительном электроде.

На втором этапе формирования отрицательного электрода сульфат вос­станавливается до свинца, образуя губчатый свинец, как на поверхности, так и внутри. Его кристаллы при импульсных режимах заряда нарастают на пер­вичном каркасе, сформированном на первой стадии. После завершения фор­мирования положительного электрода его поверхностные и внутренние слои оказываются представленными α + β-PbO₂.

Эти особенности предопределили выбор режимов формирования СК АБ 6CT-60N3/L/VL. Их значения в соответствии с техническим регламентом про­изводителя представлены в таблице 2.11. Весь процесс формирования вклю­чал 14 ступеней. На первых 2, включающих 5 мин заряда, нарастающим от 0 и до 5 А током и последующей получасовой паузой, протекали все описанные реакции, характерные для начальной стадии формирования.

• 1, 3, 6, 8, 10, 12 нарастающим током 1_зн (например, от 0 до 5 А) в течение времени заряда t₃,

• 4, 5, 14 постоянным током 1_з в течение времени t₅;

• 7, 9, 11, 13 состоят из п_ц циклов, включающих в себя заряд постоянным током 1_з и паузу в течение времени t∏.

Затраченное количество электричества при формировании соответствовало емкости 280.06 А-ч.

Таблица 2.11 - Режимы и параметры процесса формирования стартерных ба­тарей 6CT-60N3/L/VL

2.3