ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ И ЕГО РАЗНОВИДНОСТИ

Формировкой аккумуляторных пластин называется процесс обра­зования на них электрохимически активных масс. Процесс форми­рования намазанных пластин завершается образованием двуокиси свинца на положительных пластинах и губчатого свинца — на отри­цательных. Для этого пластины, подлежащие формированию, по­гружают в ванны с электролитом, состоящим из раствора серной кислоты (H2SO4) плотностью 1,07—1,15 г/см3. Положительные пла­стины присоединяют к положительному полюсу источника постоян­ного тока, а отрицательные — к отрицательному.

Процесс формирования ведется при определенной плотности тока, температуре и концентрации электролита и в течение опре­деленного времени. Совокупность этих данных составляет режим формирования. Качество аккумуляторов во многом зависит от со­блюдения режима формирования пластин, поэтому принятые в про­изводство режимы формирования должны точно соблюдаться.

Как известно, подлежащие формированию намазанные пласти­ны состоят из окислов свинца, сульфата свинца и некоторого ко­личества металлического свинца. При погружении пластин в фор­мировочный электролит количество сульфата в пластинах растет вследствие химического воздействия кислоты на окись свинца, которое может быть выражено уравнением

РЬО + H2S04 ^ PbS04 + Н20

Таким образом, к моменту включения формировочного тока в пластинах обоих электродов содержится достаточно большое коли­чество сульфата свинца. Последний по мере формирования перехо­дит в губчатый свинец на отрицательном электроде и двуокись свинца на положительном электроде.

Электродные процессы при формировании пластин могут быть выражены следующими электрохимическими уравнениями:

На отрицательном электроде PbS04 - f 2Н+ + 2е = Pb - f H2S04

Т. е. сульфат свинца восстанавливается до металлического свинца, который образуется в виде свинцовой губки;

На положительном электроде

Pb S04 + SO" -f 2Н20 - 2е = Pb02 -f 2H2S04

Т. е. сульфат свинца окисляется до двуокиси свинца.

Приведенные здесь электродные процессы начинаются на гра­нице решетка — паста и постепенно распространяются по всей массе пластины.

Серная кислота формировочного электролита, которая в нача­ле процесса прореагировала в пасте пластин с окисью свинца, при заряде вновь выделяется в электролит.

В ряде случаев после формировочного заряда дается разряд. Электрохимическая реакция при формировочном разряде, как и при разряде аккумулятора, протекает в обратном направлении, и в активных массах обоих электродов появляется сульфат свинца. Количество его зависит от глубины разряда. Разряд ведется или. по времени (10—15 мин), или до конечного разрядного напряже­ния на баке 1,7—1,5 В. Плотность разрядного тока в 1,5—2 раза меньше зарядной. Практически при полном формировочном заряде в активных массах остается небольшое количество сернокислого - свинца: в положительном электроде 3—7%, в отрицательном 0,5— 3%. Остаются также непрореагированными в положительной пла­стине 3—10% окиси свинца и 2—6% металлического свинца.

Формирование бывает совместное, раздельное и блочное. При совместном формировании одновременно в одном сосуде формиру­ются пластины обоих знаков заряда, при раздельном — пластины каждого знака заряда формируются отдельно с вспомогательными электродами; для блочного формирования пластины предваритель­но собираются в блоки с сепараторами. В ряде случаев блочном у формированию подвергают уже собранные аккумуляторы. В таком случае они должны поступать к потребителю залитыми электроли­том или без электролита.

Совместное формирование наиболее распространено, поскольку в этом случае требуются меньшая площадь и расход энергии.

Раздельное формирование применяется для пластин тех типов аккумуляторов, к которым предъявляют особые требования по ка­честву, и в том случае, когда необходимо формировать пластины только одного знака. Блочное формирование применяют также для очень тонких пластин, так как они могут покоробиться при сво­бодном завешивании в сосуд.

В ряде случаев при формировании пластин проводят 1—2 тренировочных разряд — заряда, чтобы повысить начальную ем­кость аккумуляторных батарей, собираемых из этих пластин.

Технология батарейного формирования устраняет процесс обыч­ного формирования, заменяя его первым зарядом батарей, собран­ных из пастированных пластин. Батареи выпускают готовыми к немедленной эксплуатации с гарантией хранения в течение 1—3 мес. Для облегчения транспортировки и уменьшения саморазряда после формирования электролит выливается, в некоторых случаях центрифугируется. В последнем случае в конструкции крышек пре­дусматривается клапан для предохранения попадання в аккумуля­тор воздуха и окисления губчатого свинца во время хранения.

Формировочный заряд осуществляется в группах батарей, уста­новленных или на переносных поддонах, которые размешаются на многоэтажных стеллажах, или на конвейерах. Батареи заливаются раствором электролита плотностью 1,235—1,250 г/см3. Промыш­ленностью разрабатываются автоматизированные конвейеры бата­рейного формирования. Применяют 20—40-часовые режимы фор­мирования. Технология батарейного формирования устраняет так­же операции сушки формированных электродов и их разрубку.

Обычно на первых циклах эксплуатации емкость аккумулято­ров ограничивается емкостью положительных электродов. При ра­боте этих пластин в аккумуляторе емкость их постепенно нараста­ет и по существующим Государственным стандартам (ГОСТ) и Техническим условиям (ТУ) к 4—15 циклам должна достигнуть номинальной емкости батареи. Для каждого типа батарей устанав­ливается определенное число допустимых циклов, позволяющих набрать требуемую емкость. Если этого не достигается, то при фор­мировании пластин в производстве применяют несколько (1—2) тренировочных разряд — зарядов в условиях формирования в уста­новленных режимах, при которых активная масса положительных пластин разрабатывается и емкость их повышается.