Аналитическое и эмпирическое моделирование разрядов щелочных аккумуляторов и технологические рекомендации

• Автор: Галушкина, Инна Александровна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 183 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Моделирование процессов в аккумуляторах.

1.2. Статистические модели.

1.3. Связь емкости аккумулятора с величиной разрядного тока

1.4. Эмпирические модели зарядноразрядных

кривых аккумуляторов.

1.5. Эмпирические модели саморазряда аккумуляторов.

1.6. Динамические модели.

1.7. Электротехнические модели пористого электрода.

1.8. Модель отдельной поры.
1.9. Макрооднородная модель
1 Обзор работ по динамическому моделированию
процессов в пористом электроде
1 Конструктивные модели
1 Структурные модели.
2. АНАЛИЗ ЭМПИРИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ, ОПИСЫВАЮЩИХ ЗАВИСИМОСТЬ ЕМКОСТИ АККУМУЛЯТОРОВ ОТ ТОКА РАЗРЯДА
2.1. Введение
2.2. Анализ эмпирических соотношений, описывающих изменение емкости, отдаваемой щелочными аккумуляторами при различных токах разряда
2.3. Методика эксперимента.
2.4. Циклирование призматических никелькадмиевых аккумуляторов
со средним режимом разряда.
2.4.1. Область применимости эмпирических соотношений
Пейкерта и Агуфа
2.4.2. Область применимости эмпирических соотношений
Либснова и ХаскинойДаниленко
2.5. Циклирование призматических никелькадмиевых аккумуляторов
с коротким режимом разряда
2.6. Циклирование призматических никелькадмиевых аккумуляторов
с длительным режимом разряда
2.7. Обобщенные уравнения, описывающие изменение емкости
в зависимости от тока разряда в щелочных аккумуляторах
3. АНАЛИЗ ЭМПИРИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ, ОПИСЫВАЮЩИХ ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ РАЗРЯДЕ ЩЕЛОЧНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ.
3.1. Введение.
3.2. Анализ эмпирического уравнения Романова
3.3. Экспериментальная проверка эмпирических уравнений
3.4. Структурный анализ эмпирических уравнений.
3.5. Учет распределения тока по глубине пористого электрода.
3.6. Связь между различными эмпирическими соотношениями
3.7. Практические рекомендации по использованию эмпирических соотношений для никелькадмиевых аккумуляторов.
3.8. Использование переменного асимметричного тока для заряда щелочных аккумуляторов.
3.9. Экологоэкономический эффект внедрения результатов диссертационной работы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Естественно, что вес эти эффекты зависят от коэффициента использования активной массы 0. Предпринимались неоднократные попытки теоретического вывода формул Иейкерта и Либенова. В работах [, ] уравнение (1. Но представление о диффузионном механизме разряда, как показано в [], не может считаться правильным при малых разрядных токах. Е — ЕДС. Существуют и другие обобщения формулы Пейксрта [, , ]. В частности, как показал Жюмо [], коэффициент Э в формуле (1. И = а + Ь5, (1. В работе [] уравнение (1. По данным авторов этой работы, для отрицательного электрода — а=0,1 град'1, а для положительного - а=0,5 град'1 (в указанном выше допустимом интервале плотностей тока и температур). Таким образом, разрядная емкость обоих электродов аккумулятора, согласно (1. С = а0+-у + Ь- + Ь. Если пренебречь членами во второй и более высоких степенях, то, как показано в этой работе, такая зависи-мость действительно имеет место при I > 0,1 А/см . Для расчета толщины аккумуляторных пластин предложен ряд эмпирических формул. В частности, формула Либенова [, ], устанавливающая связь между емкостью аккумулятора С и толщиной электрода 8. М и а - эмпирические постоянные. Погрешность формулы Либенова составляет 8- % . К — постоянные, имеющие размерность времени. Формула (1. В целом ряде работ [-] исследуются и другие эмпирические формулы для расчета толщины пластин в аккумуляторах. В работе [] разработан метод, позволяющий быстро и с достаточной точностью (± % ) определять размеры различных типов аккумуляторных батарей для различных случаев применения. Однако этот метод основан главным образом на использовании графических данных и поэтому имеет лишь косвенное отношение к рассматриваемым способам аналитического выражения закономерностей ХИТ. Зависимость емкости пластин стартерных батарей от толщины экспериментально изучалась в работе [], где показано, что с увеличением толщины положительных пластин удельная весовая емкость уменьшается при всех режимах разряда. Это хорошо известный результат, обусловленный особенностями распределения тока по толщине пористого электрода []. Совершенно иная зависимость емкости от толщины наблюдается для отрицательных пластин. Только у пластин с толщиной, равной 4,4 мм, при высоких плотностях тока удельная емкость несколько ниже, чем у более тонких пластин. Описанный результат может быть объяснен при учете влияния аннионактивных компонент расширителя на равномерность поляризации отрицательных электродов []. В работе [] установлена аналитическая зависимость емкости свинцового аккумулятора от продолжительности эксплуатации. В работе [] по экспериментальным данным составлена математическая модель определения емкости аккумулятора в зависимости от пористости, площади поверхности, а также отношения количества серной кислоты к активной массе катода. Показано, что экспериментальные данные согласуются с расчетными и разброс не превышает 5 %. Обнаружено также, что диффузия ионов ЬГ в активную массу электрода и рост кристаллов РЬ4 оказывают большое влияние на процесс разряда и, следовательно, на значение емкости аккумулятора. В работе [] представлены результаты исследований, направленных на разработку метода расчета емкости свинцового аккумулятора при заданном режиме (ток и температура) его разряда. Обсуждены недостатки обычно используемого для этого уравнения Пейкерта. Предложено новое расчетное уравнение, учитывающее влияние температуры на разрядные характеристики и приложимое не только для средних, как уравнение Пейкерта, но и для высоких и низких скоростей разряда. Показано, что входящая в уравнение безразмерная константа определяется конкретным типом аккумулятора (конструкцией аккумулятора). Проведена экспериментальная проверка уравнения на аккумуляторах различного назначения (стартерных, безуходных, тяговых и т. Определено значение констант для каждого из них и показана достаточно хорошая сходимость расчетных и экспериментальных данных. В работах [, ] отмечено, что уравнение Пейкерта содержит параметр п (показатель степени I), который сам зависит от I, изменяясь от п=1 при малых I, до п=2 при больших I.