Diagram över enheter för återvinning (regenerering) av galvaniska kraftceller (batterier). Funktioner för vissa typer av galvaniska celler och deras korta egenskaper Återhämtning av galvaniska celler och batterier

För att återställa batterikapacitet (uppladdningsbara galvaniska celler baserade på reversibel omvandling av elektrisk energi till kemisk energi och vice versa) används speciella laddare som gör det möjligt att "pumpa" en annan del energi till ett urladdat batteri. Till skillnad från uppladdningsbara batterier föreslogs inte att galvaniska celler och engångsbatterier skulle laddas (annars skulle de ha fått namnet annorlunda). Under driften av vissa galvaniska celler och batterier blev det dock möjligt att delvis återställa deras egenskaper genom laddning.

Flera metoder används för att ladda batterier, varav de viktigaste bör betraktas som konstant ögonladdning. Ofta beräknas tiden för full laddning vara 0 timmar. Förutom den klassiska använder de metoden för laddning enligt strömstyrka (regeln ampere-timmar), laddning med pulserande och (eller) symmetrisk ström, laddning vid konstant spänning, asymmetrisk alternerande laddningsurladdning med ett justerbart förhållande och övervägande av laddningskomponenten, expressladdning, laddning med stegström "flytande" laddning, sippra laddning, etc.

Goda resultat uppnås genom att ladda batteriet med en ström som ändras i enlighet med den så kallade "ampere-timmen" i Woodbridge. I början av laddningen är strömmen maximal och minskar sedan enligt lagen som beskrivs av en exponentiell kurva. Vid laddning i enlighet med "ampere-timmarna" kan startströmmen nå 80% av batterikapaciteten, in

som ett resultat minskas laddningstiden kraftigt.

Var och en av dessa metoder har både fördelar och nackdelar. Det vanligaste och mest pålitliga är laddning. likström... Framväxten av spänningsstabilisatormikrokretsar som möjliggör drift i det nuvarande stabiliseringsläget gör användningen av denna metod ännu mer attraktiv. Dessutom ger endast konstant strömladdning bästa återhämtningen batterikapacitet i fallet då processen delas upp i regel i två steg: laddad med en märkström och hälften så.

Till exempel är den nominella spänningen för ett batteri på fyra D-0,25 batterier med en kapacitet på 250 mAh 4,8 ... 5 6. Nominell laddningsström den väljs vanligtvis lika med 0,1 av kapaciteten, dvs. 25 mA. Ladda med en sådan ström tills spänningen på batteriet når 5,7 ... 5,8 6 med laddarens anslutningar och fortsätt sedan att ladda med en ström på cirka 12 / och / A i två till tre timmar.

Möjligheten att öka livslängden för torra galvaniska celler (regenereringsmetod) fastställdes av Ernst Veer patent 1954 (US patent). Regenerering utförs genom att passera en asymmetrisk växelström med ett halvcykelförhållande på 1:10. Enligt olika författare kan den genomsnittliga livslängden för galvaniska celler ökas på detta sätt från 4 till 20 gånger.

1. element kan regenereras, vars spänning inte understiger det nominella med högst 10%;
2. spänningen för cellregenerering bör inte överstiga det nominella värdet med mer än 10%;
3. regenereringsströmmen måste ligga inom 25 ... 30% av den maximala urladdningsströmmen för detta element;
4. regenereringstiden bör vara 4,5 ... 6 gånger längre än urladdningstiden;
5. regenerering bör göras omedelbart efter att batteriet har laddats ur;
6. Regenerera inte celler med skadat zinkhölje eller läckt elektrolyt.

Förutom laddning och urladdning för vissa typer av batterier, regenerering (krig

bildning), så långt som möjligt, deras ursprungliga egenskaper, förlorade på grund av felaktig lagring och / eller drift.

Återanvändning och resursåtervinningstekniker för urladdade elektriska batterier (torra galvaniska batterier och celler) är i stort sett lika och motsvarar ibland lämpliga batteriprocedurer.

Enheter för laddning, återställning eller regenerering av kemiska strömkällor innehåller vanligtvis en strömstabilisator, ibland en överspännings- eller överladdningsskyddsanordning, instrument och styr- och regleringskretsar.

Så i praktiken har flera typer av laddare blivit utbredda för nickelkadmiumbatterier.

Laddare med fast konstant ström. Batteriladdningen stoppas manuellt efter att en tid har gått för full laddning. Laddningsströmmen ska vara 0,1 av batterikapaciteten i 12 ... 15 timmar.

Laddningsströmmen är fast. Spänningen på det uppladdningsbara batteriet styrs av en tröskelanordning. När den inställda spänningen har uppnåtts stoppas laddningen automatiskt.

Laddaren laddar batteriet med konstant ström under en fast tid. Laddningen avbryts automatiskt efter exempelvis 15 timmar. Den sista versionen av laddaren har en betydande nackdel. Innan laddningen måste batteriet laddas ur med en spänning på 1 6, först då laddas batteriet med en ström på 0,1 av batterikapaciteten inom 15 timmar till nominell kapacitet. I annat fall laddas ett ofullständigt urladdat batteri inom angiven tid för mycket, vilket leder till kortare livslängd.

I de två första versionerna av enheterna är laddning med konstant konstant ström inte optimal. Studier har visat att batteriet i början av en laddningscykel är mest mottagligt för den mängd el som tillförs det. I slutet av laddningen saktar ackumuleringen av energi i batteriet.

En anordning för regenerering av galvaniska celler och laddning av batterier med en asymmetrisk ström, innehållande tre kondensatorer, två dioder, den första kondensatorn är ansluten med en terminal till den första ingången och den andra terminalen till den positiva utgången på enheten, den första dioden är ansluten genom katoden till den positiva utgången på enheten, den andra är ansluten anoden med negativ utgång och den andra ingången på enheten, den andra kondensatorn är ansluten med en terminal till den första ingången på enheten, och annan terminal till anoden i den första dioden och katoden i den andra dioden, kännetecknad av att den dessutom innehåller två lysdioder, ett motstånd, den första lysdioden är ansluten med en katod till en positiv utgångsanslutning för anordningen och anoden är ansluten i serie med den tredje kondensatorn och den första ingångsterminalen, den andra lysdioden är ansluten av katoden med den negativa utgångsterminalen på anordningen och anoden är ansluten i serie med motståndet och den positiva ingångsterminalen. 1 sjuk.

Uppfinningen avser den elektriska industrin och är avsedd för laddning, formning av lagringsbatterier (AB) och regenerering av galvaniska celler. Det finns en känd anordning för regenerering av element och laddning av AB med en asymmetrisk ström innehållande en växelströmskälla, två kondensatorer och två ventiler, varav den ena anoden och den andra katoden är anslutna till enhetens utgångar, AC källan bildar en trebjälkstjärna med kondensatorer, som är ansluten av en kondensatorgren till en gemensam ventilpunkt, och andra grenar till utgångarna för anslutning av ett uppladdningsbart batteri. Nackdelen med denna enhet är att det inte finns någon indikation på batteriladdnings- eller regenereringsprocessen. kemiska element... I detta fall är en anordning för regenerering av galvaniska celler och laddning av lagringsbatterier med en asymmetrisk ström känd, vilken är analog som innehåller tre kondensatorer, två dioder, den första kondensatorn är ansluten med en terminal till den första ingången och den andra terminalen till enhetens positiva utgångsanslutning, den första dioden är ansluten av en katod till en positiv utgångsanslutning för anordningen, den första dioden är ansluten av katoden till enhetens positiva utgångsanslutning, den andra är ansluten av anoden till den negativa utgången och de andra ingångarna på anordningen, den andra kondensatorn är ansluten av en terminal till den första ingången på enheten, och den andra terminalen till anoden för den första dioden och katoden för den andra dioden. Denna apparat ger direkt indikation på laddningsprocessen med en neonindikatorlampa. Nackdelen med denna anordning är att för att neonindikatorlampan ska fungera för dess avsedda ändamål krävs närvaron av ytterligare två dioder. Den föreslagna anordningen för regenerering av galvaniska celler och laddning av batterier med en asymmetrisk ström, innehållande tre kondensatorer, två dioder, den första kondensatorn är ansluten med en terminal till den första ingången och den andra terminalen till den positiva utgången på enheten, den första dioden är ansluten av en katod till den positiva utgången på anordningen, den andra är ansluten av anoden till den negativa utgången och de andra ingångarna på anordningen, den andra kondensatorn är ansluten med en terminal till den första ingången på och den andra terminalen till anoden i den första dioden och katoden i den andra dioden, innehåller dessutom två lysdioder, ett motstånd, den första lysdioden är ansluten av katoden till den positiva utgången på enheten och anoden är ansluten i serie med den tredje kondensatorn och den första ingångsterminalen, är den andra lysdioden ansluten av katoden med den negativa utgångsterminalen på enheten och anoden är ansluten i serie med motståndet och den positiva utgångsterminalen. Ritningen visar ett diagram över den föreslagna anordningen. En anordning för regenerering av galvaniska celler och laddning av batterier med en asymmetrisk ström, innehåller tre kondensatorer 1, 2, 3, två dioder 4, 5, kondensator 1 är ansluten med en terminal till ingångsterminalen 6 och den andra terminalen till den positiva utgången terminal 7 på enheten, diod 4 är ansluten katod med positiv utgång 7 på enheten, diod 5 är ansluten till anoden med negativ utgång 8 och ingång 9 på enheten, kondensator 2 är ansluten med en terminal till ingången terminal 6 på anordningen och den andra terminalen till anoden på dioden 4 och katoden i dioden 5, två lysdioder 10, 11, motståndet 12, LED 10 är ansluten av katoden till den positiva utgångsanslutningen 7 på anordningen och anoden är ansluten i serie med kondensatorn 3 och ingångsterminalen 6, lysdioden 11 är ansluten av katoden till den negativa utgångsterminalen 8 på anordningen och anoden är ansluten i serie med motståndet 12 och den positiva utgången 7-uttaget . Enheten fungerar enligt följande. Under den delen av den positiva halva perioden av nätspänningen, när spänningen på kondensatorn 2 är större än EMF för det laddade AB eller det regenererbara elementet (RE), strömmar en laddningsström genom kondensator 2, diod 4, positiv utgång terminal 7 och AB eller RE, och under resten av AB-perioden eller OM matas ut genom kondensator 1, ingångsanslutning 5, växelströmskälla, ingångsanslutning 9 och utgångsanslutning 8. När spänningen i den positiva halvcykeln når tändspänningen för LED 10 tänds den längs kretsen: AC-källa, ingångsanslutning 6, kondensator 3, LED 10, utgångsanslutning 7, AB eller OM, utgångsanslutning 8, ingång terminal 9, AC-källa. Under den negativa halvcykeln tänds LED 10 inte. I frånvaro av en laddningsström (när laddningskretsen är trasig eller ett tillräckligt stort internt motstånd från AB eller RE) under den negativa halva perioden av nätspänningen laddas kondensatorn 1 till toppvärdet för nätspänningen och denna spänning bibehålls oförändrad under resten av halvperioden. I detta fall tänds inte LED 10, eftersom spänningsskillnaden över kondensatorn 1 och den momentana nätspänningen under den positiva halvperioden är otillräcklig för att tända LED 10. När AB eller RE laddas till slutet av laddningsspänning, LED 11 tänds längs kretsen: positiv utgångsanslutning 7, motstånd 12, lysdiod 11, negativ utgångsanslutning 8. Belysning av LED 11 när du ansluter AB eller OM till utgångsanslutningarna 7, 8 och innan enheten ansluts till en växelström källa indikerar att det är billigt att ladda AB eller OM.

Krav

En anordning för regenerering av galvaniska celler och laddning av batterier med en asymmetrisk ström, innehållande tre kondensatorer, två dioder, den första kondensatorn är ansluten med en terminal till den första ingången och den andra terminalen till den positiva utgången på enheten, den första dioden är ansluten genom katoden till den positiva utgången på enheten, den andra är ansluten anoden med negativ utgång och den andra ingången på enheten, den andra kondensatorn är ansluten med en terminal till den första ingången på enheten, och annan terminal till anoden i den första dioden och katoden i den andra dioden, kännetecknad av att den dessutom innehåller två lysdioder, ett motstånd, den första lysdioden är ansluten med en katod till en positiv utgångsanslutning för anordningen och anoden är ansluten i serie med den tredje kondensatorn och den första ingångsterminalen, den andra lysdioden är ansluten av katoden med den negativa utgångsterminalen på enheten och anoden är ansluten i serie med motståndet och den positiva ingångsterminalen.

De som inte har el i landet upplever förmodligen vissa olägenheter i de mest grundläggande sakerna. Tja, okej där, det finns inget kylskåp eller TV ... Men ibland kan inte en mobiltelefon laddas. Extra batterier - du får inte tillräckligt med mat och gödsel.

Under tiden finns det ett ganska enkelt sätt att få en elektrisk ström som är tillräcklig för den enklaste driften elektroniska enheter direkt på plats och utan stora kostnader. Ja, en glödlampa kan inte anslutas till en sådan källa, men den är ganska kapabel att ge ström till en liten radiomottagare eller ladda en mobiltelefon. Samma källa kommer att kunna ladda små batterier och på en vandring medan turister sover eller kopplar av. Och det som är särskilt värdefullt, den här källan kostar bokstavligen ett öre, fungerar oavsett väderförhållanden och har inga rörliga delar alls.

Principen för drift av denna kraftkälla är baserad på det faktum att vissa metaller bildar varandra så kallade. galvaniska ångor. De där. när de rör vid, bildas en enkel galvanisk cell som genererar en elektrisk ström. Till exempel kan koppar- och aluminiumtrådar inte anslutas direkt av denna anledning. Vid kontaktpunkten börjar kopparoxid omedelbart bildas, vilket leder till kontaktnedbrytning.

Om två elektroder av sådana metaller placeras i en elektrolyt börjar de generera en elektrisk ström. Varför inte använda den här effekten för att lösa minst ett problem - med samma laddning av en mobiltelefon i frånvaro av ett elnät.

När du konstruerar ett så enkelt element kan du använda alla koppar- och järntrådsstycken som elektroder och bättre plattor. Plattorna ger mer ström. Och som en elektrolyt är råjord (jord) lämplig, som är bättre blötläggd med saltlösning.

För att inte förstöra marken på din webbplats är det bättre att hälla jorden i hinkar (du kan också läcka hål) eller till och med i plastpåsar.

Jorden hälls i påsen, vattnas rikligt med saltlösning och två elektroder fastnar i den. Om du ansluter en voltmeter till dessa elektroder ser du att den indikerar närvaron av spänning.

Naturligtvis är spänningen hos ett sådant element låg - 0,5-1 volt maximalt. Och strömmen som den genererar är 20-50 mA. Men vad hindrar oss från att skapa flera sådana element och ansluta dem i serie! Således uppnår vi den nödvändiga spänningen som är tillräcklig för att ladda batteriet i en mobiltelefon eller annan enhet.

Naturligtvis är ett sådant element primitivt och har låg effektivitet. Men! För det första är det extremt billigt och är verkligen tillverkat av material som ligger under foten - (tråd, rörstickor, metallplattor). För det andra kräver det inga kroppsrörelser från din sida efter tillverkningen. Det är obevakat! När du är klar - använd hela säsongen. Tja, förutom att vatten regelbundet upprätthåller jordfuktigheten. För det tredje kan även en grundskolestudent göra det.

För det fjärde är den väldigt mobil. Vad som är viktigt för till exempel turister. Vi krossade parkeringsplatsen, stack elektroder i marken, hällde ut en hink med vatten och, om du vill, ladda. Ficklampa batterier över natten mobiltelefoner, walkie-talkies, kameror och navigatörer får den nödvändiga laddningen.

Sådana element har använts sedan elektronikens början, då batterierna var mycket knappa och dyra. Nu med mycket ekonomiska och lågspänningselektroniska enheter för massanvändning kan de vara användbara för någon igen.

Idén att återvinna urladdade galvaniska celler som laddningsbara batterier är inte ny. Elementen återställs med speciella laddare. Det har praktiskt visat sig att de vanligaste glasmangan-zinkcellerna och -batterierna, såsom 3336L (KBS-L-0.5), 3336X (KBS-X-0.7), 373, 336, kan regenereras bättre än andra. zinkbatterier "Krona VTs", BASG och andra.

Det bästa sättet att regenerera kemiska kraftförsörjningar är att köra en asymmetrisk växelström som har en positiv likströmskomponent genom den. Den enklaste källan till asymmetrisk ström är en halvvågslikriktare baserad på en diod shuntad av ett motstånd. Likriktaren är ansluten till den sekundära lågspänningslindningen (5-10 V) i en nedtransformator som drivs av ett växelströmsnät. En sådan laddare har dock låg effektivitet - cirka 10% och dessutom kan det uppladdningsbara batteriet laddas ur i händelse av en oavsiktlig frånkoppling av spänningen som matar transformatorn.

De bästa resultaten kan uppnås om du använder en laddare tillverkad enligt diagrammet som visas i Fig. 1. I denna enhet matar sekundärlindningen II två separata likriktare på dioderna D1 och D2, till vilka utgångarna två uppladdningsbara batterier B1 och B2 är anslutna.

Parallellt med dioderna D1 och D2 är kondensatorer C1 och C2 anslutna. I fig. 2 visar ett oscillogram av strömmen som passerar genom batteriet. Den skuggade delen av perioden är den tid under vilken urladdningsströmspulserna flyter genom batteriet.

fikon. 2

Dessa pulser har uppenbarligen en speciell effekt på förloppet av elektrokemiska processer i aktiva material i galvaniska celler. Processerna i detta fall har ännu inte studerats tillräckligt och det finns ingen beskrivning av dem i populärlitteraturen. I avsaknad av urladdningsströmimpulser (vilket händer när kondensatorn som är ansluten parallellt med dioden är frånkopplad) stoppades regenereringen av elementen praktiskt taget.

Det har experimentellt fastställts att mangan-zink-galvaniska celler är relativt lite kritiska för storleken på den konstanta komponenten och formen på negativa pulser av laddningsströmmen. Detta gör att laddaren kan användas utan ytterligare justering av DC- och AC-komponenterna i laddningsströmmen för återhämtning, olika celler och batterier. Förhållandet mellan laddningsströmens konstanta komponent och det effektiva värdet på dess variabla komponent bör ligga inom 5-25.

Laddarens prestanda kan ökas genom att inkludera flera celler i serie för att ladda. Det bör tas med i beräkningen att vid laddningsprocessen e. etc. med. element kan öka upp till 2-2.1.v. Baserat på detta och kunskap om spänningen på transformatorns sekundärlindning bestäms antalet samtidigt laddade element.

Det är bekvämare att ansluta 3336L-batterier till laddaren via en glödlampa 2,5V X 0,2A, som spelar rollen som en barrette och samtidigt fungerar som en indikator på laddningstillståndet. När du återhämtar dig elektrisk laddning batteriet minskar lampans ljus. Element av typen "Mars" (373) måste anslutas utan en glödlampa, eftersom den konstanta komponenten i laddningsströmmen för ett sådant element måste vara 200-400 mA. Element 336 är anslutna i grupper om tre, seriekopplade. Laddningsförhållandena är desamma som för batterier typ 3336. Laddningsströmmen för cellerna 312, 316 bör vara 30-60 ma. Det är möjligt att samtidigt ladda stora grupper av 3336L (3336X) batterier direkt från nätverket (utan transformator) via två D226B-dioder som är seriekopplade, parallellt med vilka en 0,5 μF kondensator med en driftsspänning på 600 V är ansluten.

Laddaren kan tillverkas på grundval av den elektriska rakapparatens Molodist, som har två sekundära lindningar med en spänning på 7,5 V. Det är också bekvämt att använda en glödspänning 6,3 V för alla nätverksrörs radiomottagare. Naturligtvis väljs en eller annan lösning beroende på erforderlig maximal laddningsström, vilken bestäms av typen av element som ska återställas. Från samma sak fortsätt när du väljer likriktardioder.

fikon. 3

För att bedöma effektiviteten den här metodenåtervinning av galvaniska celler och batterier, i fig. 3 visar kurvorna för urladdningsspänningen för två 3336L-batterier med belastningsmotstånd Rn = 10 ohm. De heldragna linjerna visar urladdningskurvorna för nya batterier och de streckade linjerna visas efter tjugo fullständiga urladdningscykler. Således är batteriernas prestanda efter tjugo gånger användning fortfarande ganska tillfredsställande.

Hur många urladdningscykler tål galvaniska celler och batterier? Uppenbarligen beror detta starkt på driftsförhållandena, hållbarheten och andra faktorer. I fig. 4 visar förändringen av urladdningstiden till belastningen Rn = 10 ohm för två 3336L-batterier (kurvor 1 och 2) under 21 urladdningscykler. Batterierna urladdades till en spänning på minst 2,1 V, laddningsläget för båda batterierna var detsamma. Under batteriernas angivna drifttid minskade urladdningstiden från 120-130 minuter till 50-80 minuter, det vill säga nästan två gånger.

fikon. fyra

Samma kapacitetsminskning tillåts av specifikationen i slutet av den angivna maximala hållbarheten. Det är praktiskt taget möjligt att återställa celler och batterier tills zinkkopparna förstörs eller elektrolyten torkar ut. Det har visat sig att celler som tappas intensivt ut till en kraftig belastning (till exempel i ficklampor, i elektriska rakapparater) kan tåla fler cykler. Celler och batterier får inte laddas ur under 0,7 volt per cell. Elementens 373 återhämtningsförmåga är relativt sämre, eftersom deras kapacitet efter 3-6 cykler minskar kraftigt.

Den nödvändiga varaktigheten av avgiften kan avslutas med hjälp av diagrammet; visas i fig. 4. Med en laddningstid på 5 timmar ökar batteriernas återvunna kapacitet i genomsnitt mycket lite. Därför kan vi anta att vid de angivna värdena för laddningsströmmen är den minsta återhämtningstiden 4-6 timmar, och mangan-zinkcellerna har inte uppenbara tecken på laddningens slut och är okänsliga för överladdning.

Användningen av asymmetrisk ström är också användbar för laddning och gjutning av ackumulatorer och lagringsbatterier. Denna fråga behöver dock fortfarande testas i praktiken och kan öppna nya intressanta möjligheter för batterier.