Regeneration galvanischer Zellen und Batterien. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Die Idee, entladene galvanische Zellen wie Batterien zu restaurieren, ist nicht neu. Stellen Sie Elemente mit speziellen Ladegeräten wieder her. Es wurde praktisch festgestellt, dass die gängigsten Mangan-Zink-Cup-Zellen und -Batterien wie 3336L (KBS-L-0,5), 3336X (KBS-X-0,7), 373, 336 besser sind als andere Mangan-Zink-Batterien "Krona VTs", BASG und andere.

Chemische Netzteile lassen sich am besten regenerieren, indem man sie mit einem asymmetrischen Wechselstrom durchfließt, der einen positiven Gleichstromanteil hat. Die einfachste Quelle für asymmetrischen Strom ist ein Einweggleichrichter, der auf einer Diode basiert, die von einem Widerstand überbrückt wird. Der Gleichrichter ist mit der sekundären Niederspannungswicklung (5–10 V) eines Abwärtstransformators verbunden, der aus dem Wechselstromnetz gespeist wird. Ein solches Ladegerät hat jedoch einen geringen Wirkungsgrad - etwa 10%, und außerdem kann die zu ladende Batterie entladen werden, wenn die Spannung, die den Transformator versorgt, versehentlich getrennt wird.

Bessere Ergebnisse können erzielt werden, wenn ein Ladegerät verwendet wird, das gemäß dem Schema in Abb. Die Sekundärwicklung II speist bei dieser Vorrichtung zwei getrennte Gleichrichter an den Dioden D1 und D1, an deren Ausgängen zwei wiederaufladbare Batterien B2 und B1 angeschlossen sind.

Abb. 1

Parallel zu den Dioden D1 und D2 sind Kondensatoren C1 und C2 geschaltet. Auf Abb. 2 zeigt ein Oszillogramm des durch die Batterie fließenden Stroms. Der schattierte Teil der Periode ist die Zeit, während der die Entladestromimpulse durch die Batterie fließen.

Abb. 2

Offensichtlich beeinflussen diese Impulse in besonderer Weise den Ablauf elektrochemischer Prozesse in den Aktivmaterialien galvanischer Zellen. Die dabei ablaufenden Prozesse sind noch unzureichend untersucht und in der populären Literatur nicht beschrieben. In Abwesenheit von Entladestromimpulsen (was passiert, wenn ein parallel zur Diode geschalteter Kondensator getrennt wird) wird die Regeneration der Elemente praktisch eingestellt.

Es wurde experimentell festgestellt, dass galvanische Mangan-Zink-Zellen relativ wenig kritisch für die Größe der konstanten Komponente und die Form der negativen Impulse des Ladestroms sind. Dadurch können Sie das Ladegerät ohne zusätzliche Anpassung der konstanten und variablen Anteile des Ladestroms für Rekuperation, verschiedene Zellen und Batterien verwenden. Das Verhältnis der konstanten Komponente des Ladestroms zum Effektivwert seiner variablen Komponente sollte zwischen 5 und 25 liegen.

Die Leistung des Ladegeräts kann verbessert werden, indem mehrere Zellen in Reihe geladen werden können. In diesem Fall ist zu berücksichtigen, dass beim Aufladen von z. d.s. Elemente können bis zu 2-2,1.v ansteigen. Bestimmen Sie auf dieser Grundlage und in Kenntnis der Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators die Anzahl der gleichzeitig geladenen Elemente.

Es ist bequemer, Batterien des Typs 3336L über eine Glühlampe mit 2,5 V x 0,2 A an das Ladegerät anzuschließen, die als Tauschmittel fungiert und gleichzeitig als Anzeige für den Ladezustand dient. Wenn die elektrische Ladung der Batterie wiederhergestellt wird, nimmt das Leuchten der Glühbirne ab. Elemente vom Typ „Mars“ (373) müssen ohne Glühbirne angeschlossen werden, da der konstante Anteil des Ladestroms eines solchen Elements 200-400 mA betragen sollte. Die Elemente 336 sind in Dreiergruppen in Reihe geschaltet. Die Ladebedingungen sind die gleichen wie für Batterien vom Typ 3336. Der Ladestrom für die Zellen 312, 316 sollte 30-60 mA betragen. Durch zwei in Reihe geschaltete D3336B-Dioden, zu denen parallel ein 3336 μF-Kondensator mit einer Betriebsspannung von 226 V geschaltet ist, ist das gleichzeitige Laden großer Gruppen von 0,5L (600X)-Batterien direkt am Netz (ohne Transformator) möglich.

Das Ladegerät kann auf Basis des Molodist-Elektrorasierertransformators hergestellt werden, der über zwei Sekundärwicklungen mit einer Spannung von 7,5 V verfügt. Es ist auch praktisch, die 6,3-V-Heizspannung eines beliebigen Netzröhrenradios zu nutzen. Natürlich wird die eine oder andere Lösung je nach erforderlichem maximalen Ladestrom gewählt, der von der Art der wiederherzustellenden Elemente abhängt. Gehen Sie auf die gleiche Weise vor und wählen Sie Gleichrichterdioden aus.

Abb. 3

Um die Wirksamkeit dieses Verfahrens zur Rückgewinnung von galvanischen Zellen und Batterien zu bewerten, wird in Abb. Abbildung 3 zeigt die Entladespannungskurven für zwei 3336L-Batterien mit einem Lastwiderstand R = 10 Ohm. Die durchgezogenen Linien zeigen die Entladekurven neuer Batterien, und die gestrichelten Linien zeigen die Kurven nach zwanzig vollständigen Entlade-Lade-Zyklen. So ist die Leistung der Akkus auch nach zwanzigmaligem Gebrauch noch recht zufriedenstellend.

Wie viele Entlade-Lade-Zyklen halten galvanische Zellen und Batterien aus? Dies hängt natürlich stark von Betriebsbedingungen, Lagerzeiten und anderen Faktoren ab. Auf Abb. 4 zeigt die Änderung der Entladezeit an der Last Rn = 10 Ohm von zwei 3336L-Batterien (Kurven 1 und 2) während 21 Entlade-Lade-Zyklen. Die Akkus wurden auf eine Spannung von mindestens 2,1 V entladen, der Lademodus beider Akkus war gleich. Während der angegebenen Batteriebetriebszeit verringerte sich die Entladezeit von 120-130 Minuten auf 50-80 Minuten, also fast auf das Doppelte.

Abb. 4

Die gleiche Kapazitätsreduzierung ist durch die technischen Spezifikationen am Ende der angegebenen maximalen Lagerdauer zulässig. In der Praxis ist es möglich, Zellen und Batterien so lange zu restaurieren, bis ihre Zinkbecher vollständig zerstört sind oder der Elektrolyt austrocknet. Es wurde festgestellt, dass Elemente, die einer starken Belastung intensiv entladen werden (z. B. in Taschenlampen, in Netzteilen für Elektrorasierer), mehr Zyklen standhalten. Zellen und Batterien sollten nicht unter 0,7 V pro Zelle entladen werden. Die Wiederherstellbarkeit der Elemente 373 ist relativ schlechter, da ihre Kapazität nach 3-6 Zyklen stark abnimmt.

Aus der Grafik kann auf die erforderliche Ladedauer geschlossen werden; in Abb. dargestellt. 4. Bei einer Verlängerung der Ladezeit über 5 Stunden steigt die wiederhergestellte Batteriekapazität im Durchschnitt sehr leicht an. Daher können wir davon ausgehen, dass bei den angegebenen Werten des Ladestroms die minimale Erholungszeit 4-6 Stunden beträgt und Mangan-Zink-Zellen keine offensichtlichen Anzeichen für das Ende der Ladung aufweisen und unempfindlich gegen Überladung sind.

Die Verwendung von asymmetrischem Strom ist auch zum Laden und Formieren von Akkumulatoren und Speicherbatterien nützlich. Diese Frage muss jedoch noch in der Praxis getestet werden und kann interessante neue Möglichkeiten für Batterien eröffnen.

Autor: I. Alimov, Region Amur; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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