Пористость и рациональность конструкции сепарационного материала

С ростом пористости сепаратора и высоты его рёбер увеличивается запас электролита в межэлектродном зазоре и улучшаются условия его диффузии. Это способствует стабилизации емкостных характеристик за счёт облегчения доступа электролита к поверхности электродов, на которой протекает токообразующая реакция.

Плотность электролита

Плотность электролита влияет и на ёмкость аккумулятора, и на срок его службы.

При повышении плотности электролита ёмкость положительных электродов увеличивается, а ёмкость отрицательных электродов (особенно при отрицательной температуре) снижается вследствие ускорения пассивации поверхности электрода. Повышенная плотность электролита также отрицательно сказывается на сроке службы аккумулятора, вследствие ускорения коррозионных процессов на положительном электроде. Поэтому оптимальная плотность электролита устанавливается, исходя из совокупности требований и условий, в которых эксплуатируется аккумуляторная батарея. Так, например, для стартерных батарей, работающих в умеренном климате, рекомендована рабочая плотность электролита 1,26-1,28 г/см³, а для районов с жарким (тропическим) климатом рекомендована плотность 1,22-1,24 г/см³.

Сила разрядного тока

Сила разрядного тока, – значение тока разряда, которым аккумулятор должен непрерывно разряжаться в течение заданного времени (характеризует режим разряда).

Режимы разряда условно разделяют на длительные, средние и короткие. При длительных режимах разряд происходит малыми токами в течение нескольких часов. Например, пяти-, десяти-, и двадцатичасовой разряды происходят при токах, равных 0,2С₅, 0,1С₁₀ и 0,05С₂₀ . При средних разрядах – от трёх часов до тридцати минут, ток составляет от 0,3С₃ до 2,0С_0,5. При коротких или стартерных разрядах средняя сила тока в несколько раз (3-9 раз) больше номинальной ёмкости аккумуляторной батареи, а длительность разряда при одной попытке пуска составляет обычно не более 10-15 секунд при общем количестве попыток от 3 до 6.

При увеличении разрядного тока скорость разряда поверхностных слоев активной массы возрастает в большей степени, чем глубинных. В результате рост сернокислого свинца в устьях пор происходит быстрее, чем в глубине, и пора закупоривается сульфатом раньше, чем успевает прореагировать её внутренняя поверхность. Вследствие прекращения диффузии электролита внутрь поры, реакция в ней прекращается. Таким образом, чем больше разрядный ток, тем меньше ёмкость аккумулятора, а, следовательно, и коэффициент использования активной массы. Так, например, при разряде батареи ёмкостью 55 А·ч

током 2,75 А при температуре электролита +25°С её ёмкость составляет C₂₀ = 55-60 А·ч, а при разряде током 255 (4,6C₂₀) А ёмкость снижается более чем в два раза и составляет всего 22 А·ч.

Для оценки пусковых качеств аккумуляторных батарей их ёмкость характеризуется также количеством прерывистых стартерных разрядов (например, длительностью 10-15 секунд с перерывами между ними по 60 секунд). Ёмкость, которую отдаёт батарея при прерывистых разрядах, значительно превышает ёмкость при непрерывном разряде тем же током, особенно при стартерном режиме разряда (I_р = 3 ÷ 9 C₂₀).

Температура электролита

С понижением температуры электролита разрядная ёмкость аккумуляторов уменьшается. Причиной этого является повышение вязкости электролита и его электрического сопротивления, что замедляет скорость диффузии электролита в поры активной массы. Кроме того, с понижением температуры ускоряются процессы пассивации отрицательного электрода.

Зависимость времени разряда t_р аккумуляторов от силы разрядного тока I_р при различных температурах от +25°C до –30°С приведена на Рис. 21.

Показатели стартерного разряда батарей можно оценивать по времени разряда при постоянной величине разрядного тока и напряжению в начале разряда. На Рис. 22 показано, как изменяются эти показатели на примере разрядных кривых батареи 6СТ-190А при токе стартерного разряда I = 500 А и снижении температуры от +25ºС до –50ºС.

Влияние температуры на ёмкость характеризуют температурным коэффициентом ёмкости a, который показывает изменение ёмкости в процентах при изменении температуры на 1ºС. При положительных температурах a = 0.6 ¸ 0.1, а с понижением температуры и ростом разрядного тока возрастает до двух и более. При испытаниях батарей приходится сравнивать полученную разрядную ёмкость при длительном режиме разряда с величиной номинальной ёмкости, которая определяется при температуре электролита 25ºС. Для этого практически полученную ёмкость приводят к ёмкости при температуре 25ºС по формуле

С25 =

С 1 + 0,001 (tср - 25)

Температура электролита при определении ёмкости на длительном режиме разряда в соответствии с требованиями стандартов должна находиться в пределах от 18ºC до 27ºС.

Показатели стартерного разряда современных аккумуляторных батарей оцениваются величиной тока холодной прокрутки по методикам стандарта РФ ГОСТ 53165-2008 или стандарта США SAE J537 при температуре электролита –18°С или –30°С.

Степень заряженности

С увеличением степени заряженности при прочих равных условиях, ёмкость увеличивается и достигает своего максимального значения при полном заряде батарей. Это обусловлено тем, что при неполном заряде батареи количество активных материалов (PbO₂ и Pb) на обоих электродах, а также плотность электролита не достигают своих максимальных значений.