ПРОЦЕСС САМОРАЗРЯДА В АККУМУЛЯТОРАХ Язвинская Н.Н.,Галушкин Д.Н.,Пилипенко И.А.,Галушкина И.А.

Донской государственный технический университет


Номер: 4-7
Год: 2016
Страницы: 12-14
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

структурная модель, щелочной аккумулятор, саморазряд , structural model, the alkaline battery, self-discharge

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В данной статье исследуется процесс саморазряда в щелочных аккумуляторах на базе структурной модели аккумулятора с саморазрядом.

Текст научной статьи

В работах [1-3] показано, что методы структурного моделирования могут быть с успехом применены и при моделировании процессов разряда в аккумуляторах при больших рабочих токах. В данной статье исследуется процесс саморазряда в щелочных аккумуляторах на базе структурной модели аккумулятора с саморазрядом. Данная статья продолжает работы [4-15] по моделированию различных режимов работы аккумуляторов. Основная электрохимическая причина саморазряда никель-кадмиевых (НК) аккумуляторов связана с тем, что потенциал оксидно-никелевого электрода (ОНЭ) положительнее потенциала обратимого кислородного электрода, поэтому на ОНЭ может идти реакция разряда гидроксил ионов с выделением газообразного кислорода, сопровождающаяся восстановлением никеля [1] . (1) Простейшая структурная модель аккумулятора с учетом саморазряда будет иметь вид рис. 1. Рис. 1. Простейшая структурная модель щелочного аккумулятора с учетом саморазряда: Еп - идеальный конденсатор постоянного напряжения, моделирующий ЭДС аккумулятора после очень большого срока хранения (теоретически бесконечного); С - псевдоконденсатор, моделирующий процесс саморазряда аккумулятора, т.е. изменение напряжения на его обкладках; r - нелинейное сопротивление, моделирующее электрохимические процессы саморазряда на границе активного вещества и электролита. В этом случае саморазряд псевдоконденсатора С, рис. 1, будет описываться уравнением , (2) где iC(u) - ток утечки (саморазряда), через нелинейное сопротивление r. Начальное условие для уравнения (2) будет , (3) где Е0 - ЭДС заряженного аккумулятора; ЕП - предельная ЭДС, т.е. ЭДС до которой изменяется напряжение на клеммах аккумулятора, при теоретически бесконечном сроке хранения, в соответствии с конкретным механизмом саморазряда. Например, при саморазряде в соответствии с электрохимической реакцией (1) предельная ЭДС ЕП будет определяться потенциалом обратимого кислородного электрода. Решим уравнение (2) для линейной функции саморазряда вида , (4) Данная функция получается из функции замедленного разряда разложением в ряд Тейлора при |au|<1, (5) где . Решим уравнение (2) при граничных условиях (3) и токе саморазряда (4). В этом случае напряжение на клеммах аккумулятора будет изменяться в зависимости от времени хранения по закону , (6) Интегрируя ток саморазряда (4) с учетом u=(uk-Eп) и (6) получим выражение для потери емкости при саморазряде и для изменения остаточной емкости от времени хранения , (7) где - максимальная потеря емкости при саморазряде, - предельная остаточная емкость аккумулятора, т.е. остаточная емкость аккумулятора после бесконечного времени хранения, Q - емкость аккумулятора в начале саморазряда. Формула (7) совпадает с эмпирической формулой Ерофеева [1] , (8) определяющей остаточную емкость в зависимости от времени хранения, при . (9) Таким образом, предложенная структурная модель щелочного аккумулятора с учетом саморазряда позволяет получить наиболее известные эмпирические зависимости, описывающие процесс саморазряда в щелочных аккумуляторах.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.