Как правильно "лечить" разбалансированный СА

[Cyberpapa]

Попробуйте начать с малого - докажите

Допустим, имеем элемент состоящий из двух пластин, в нижней части плотность электролита 1,3 гр/мл, в верхней 1,2 гр/мл.
Положительную пластину, горизонтальными распилами, разрезаем на 3 части. Т.е. - получаем как бы 3 элемента с одной общей отрицательной пластиной.
Измеряем потенциал нижнего элемента, получаем ~ 1,3 + 0,84 = 2,14 В
Измеряем потенциал верхнего элемента, получаем ~ 1,2 + 0,84 = 2,04 В
Через миллиамперметр соединяем между собой оба элемента, ИМХО, он покажет какой-то ток.

Есс-но рассчитанное напряжение будет отличаться от реального из-за разности плотности электролита в зоне каждой получившейся ячейки.
 
В принципе, если найду подходящую емкость, могу проделать подобный эксперимент.  В качестве катода установить две пластины (одна над другой),  соединить их перемычкой, зарядить, через трубочку залить вниз элемента электролит с большей плотностью.

[Cyberpapa]

Отмечал уже, что ситуация переполюсовки отличается от процедуры формирования, отличается тем, что при переполюсовке электроды батареи после разряда ее "в ноль" состоят грубо наполовину из сульфатов и наполовину из оставшейся основы АМ, и в ходе дальнейшей переполюсовки надо не просто из сульфатов наработать ПАМ и ОАМ, а еще и "конвертировать" непрореагировавшие ПАМ и ОАМ в свою противопложность. "Дикий" саморазряд как раз может свидетельствовать, что такая конвертация прошла не до конца (по тем или иным причинам).

Согласен, т.к. я не указал величину заряда сообщенного переполюсанту. Однако, практикующие переполюсовщики считают переполюсовку незавершенной, если сообщено менее 3 С.

С таким же успехом можно физико-химические процессы в свинцово-кислотных АКБ объяснять на примере литий-ионных - ведь и то и другое является химическим источником тока, и там и там есть НРЦ и т.д. ...

[user]ДМ.[/user], начните с малого, докажите, что это так.
За одно, порассуждаем на сколько сильно, неполностью переполюсованная ячейка (в которую после разряда в 0 В, сообщили 2 - 3С) отличается от подготовленных к формовке пластин.

[user]ДМ.[/user], ответьте пожалуйста на вопросы:
Перед подачей тока в неформованные пластины
1) содержаться ли в них сульфаты ?
2) содержатся ли оксиды в отрицательной пластине ?

[Дм.]

Допустим, имеем элемент состоящий из двух пластин, в нижней части плотность электролита 1,3 гр/мл, в верхней 1,2 гр/мл.

Интересно, что явление расслоения, которое не устраняется самопроизвольно, само собой, не наводит Вас на нужные мысли - почему это нижние слои не убирают расслоение, пока заряжают верхние...

Измеряем потенциал ...
Через миллиамперметр соединяем между собой оба элемента, ИМХО, он покажет какой-то ток.

Ток - зарядный или разрядный?
Пример на понимание: берем АКБ, измеряем потенциал на выводах (НРЦ), соединяем амперметром, получаем ток...
Другой пример: берем эл. химическую ячейку с двумя электродами, вставляем третий электрод - сравнения - измеряем потенциалы анода и катода относительно электрода сравнения - есть потенциалы, разные. Потом соединяем электрод сравнения амперметром по очереди с катодом, анодом...

В принципе, если найду подходящую емкость, могу проделать подобный эксперимент.  В качестве катода установить две пластины (одна над другой),  соединить их перемычкой, зарядить, через трубочку залить вниз элемента электролит с большей плотностью.

Если вместо катода распилить анод - измерения в цифрах получатся те же самые или другие? 

[Cyberpapa]

Интересно, что явление расслоения, которое не устраняется самопроизвольно, само собой, не наводит Вас на нужные мысли - почему это нижние слои не убирают расслоение, пока заряжают верхние...

Ток мал для устранения расслоения, но достаточен для увеличения саморазряда, о котором мы изначально рассуждали.

Пример на понимание: берем АКБ, измеряем потенциал на выводах (НРЦ), соединяем амперметром, получаем ток...
Другой пример: берем эл. химическую ячейку с двумя электродами, вставляем третий электрод - сравнения - измеряем потенциалы анода и катода относительно электрода сравнения - есть потенциалы, разные. Потом соединяем электрод сравнения амперметром по очереди с катодом, анодом...

Странный у вас пример на понимание - т.к. не учитываете силу тока при шунтировании клемм амперметром и шунтировании электрода сравнения...  Некорректно сравнивать токи в сотни ампер и жалкие милли или микроамперы.

Если вместо катода распилить анод - измерения в цифрах получатся те же самые или другие? 

Узрели разницу или хотите придраться? От перемены мест слагаемых сумма не меняется.

[Дм.]

Однако, практикующие переполюсовщики считают переполюсовку незавершенной, если сообщено менее 3 С.

Насчет ампер-часов. Тогда, насколько помню, разговор был о том, чтобы не менее 5С пропускать. Из упомянутой методички по формированию:

[b-b]The typical formation charge is 320 Ah/kg dry positive active material[/b-b]. It might go up to 360 Ah/kg or even higher with poor quality oxide or poor curing (cracks, residual metallic lead >2%). Without special precautions, as will be shown in 4.1.2, it does not pay to reduce the total charge in plate formations below the 320 Ah/kg, for lack of performance after activation may result from this.

У Павлова находим, что для ячейки на 50 Ач нужно менее 0,5 кг ПАМ. Тогда по методичке для формирования такой ячейки потребуется 160 Ач. т.е. около 3С. При переполюсовке половину АМ, составляющую каркас, которая остается непрореагировавшей после разряда, надо "зарядить" в двойном размере - "разрядить" и "зарядить", т.е. к исходным 3С добавится половина от 3С и следом еще одна половина.
Итого = 4,5С, чтобы, казалось, не получить гарантированный повышенный саморазряд из-за оставшихся островков старой АМ, но поскольку в "домашних" условиях преобразование АМ может пойти крайне неравномерно, то лучшим ориентиром будет лимит = 6С.

Вернемся обратно.

ответьте пожалуйста на вопросы:
Перед подачей тока в неформованные пластины
1) содержаться ли в них сульфаты ?
2) содержатся ли оксиды в отрицательной пластине ?

Я же написал, что в книге Павлова всему этому три главы посвящено. Там и фотографии разрезанных пластин, что на какой стадии формирования происходит, и т.п.

Ток мал для устранения расслоения, но достаточен для увеличения саморазряда, о котором мы изначально рассуждали.

Нет, разговор в данном конкретном случае - с упоминанием расслоения - о [b-b]локальных [/b-b]заряде и разряде:

в АКБ с расслоением электролита заряжается верхняя часть пластин, за счет разряда нижней части

Это и есть самопроизвольные процессы выравнивания.
В другом же конкретном случае - с упоминанием недоформированных электродов - разговор тоже всего лишь о локальных заряде и разряде:

Или Вы считаете, что остатки несформированной пасты, во время отстоя батареи, не продолжают формоваться, используя энергию пластин ?

Тут и всплывает исходный вопрос - чем недоформированная АКБ отличается от недозаряженной, чтобы в отличие от недозаряженной иметь больше саморазряд?

Смотрим у того же Павлова критерии окончания процесса формирования:

12.6. Criteria Indicating End of Formation
...
the most reliable criterion is the chemical analysis - the plates are completely formed when PAM contains 88-92% PbO₂ and NAM contains 92-94% Pb; actually, the positive active mass contains non-stoichiometric lead dioxide with the formula PbO_1.88-PbO_1.96, which implies that part of PAM contains lower-valency lead oxide.

откуда узнаем, что после формирования электроды АКБ всё еще содержат 8-10% "неотформованной массы".

Если формирование прошло не до конца, этих процентов может оказаться, например, 15 или 20 вместо 10...

(график из методички "Lead-acid battery formation techniques")

[Cyberpapa]

Насчет ампер-часов. Тогда, насколько помню, разговор был о том, чтобы не менее 5С пропускать.

Согласен, о 3 С никогда не упоминалось в теме переполюсовки, т.к. это слишком мало, говорилось о 5 С и выше. Ошибся при написании, даванул не ту кнопку и не заметил ошибки.

Это и есть самопроизвольные процессы выравнивания.

Т.е. - Вы уже не отрицаете протекание токов в пластинах при разомкнутой цепи и предложенный мной эксперимент: "В качестве катода установить две пластины (одна над другой),  соединить их перемычкой, зарядить, через трубочку залить вниз элемента электролит с большей плотностью" не требуется проводить ?

Тут и всплывает исходный вопрос - чем недоформированная АКБ отличается от недозаряженной, чтобы в отличие от недозаряженной иметь больше саморазряд?

Вы прекрасно понимаете о чем я говорю - во время отстоя в пластинах протекает ток и недоформованные области его потребляют. Т.е. - часть энергии во время отстоя уходит на формирование АМ.

Смотрим у того же Павлова критерии окончания процесса формирования:

К сожалению, лабораторные исследования, проводимые в идеальных условиях, несколько отличаются от реалий, предлагаю посмотреть эксперименты [user]Branimir[/user], где после устранения аномалий в пластинах, утечка/саморазряд заметно снижаются.

Если формирование прошло не до конца, этих процентов может оказаться, например, 15 или 20 вместо 10...

Не вижу связи с саморазрядом, или Вы считаете, что несформировавшиеся очаги навечно поселяться в пластинах и не станут потреблять ток во время эксплуатации АКБ ?

[user]Дм.[/user], коль в ход пошли манипулирования не относящимися  к рассматриваемому вопросу цитатами - предлагаю завершить дискуссию, т.к. мы ничего друг другу не докажем, каждый останется при своем мнении.

[Прадед.]

Ссылку не дадите на сообщение, где написано о каком-то дипломированном открытии?

https://findpatent.ru/patent/218/2180460.html
http://www.freepatent.ru/patents/2180460

[Extreme]

Добрый день всем !
Хочу замерить напряжение по банкам АКБ. Засовывают палочку припоя в первую банку и вижу, скажем, 0.1 Вольт. Шевелю ее там и наблюдаю небольшие изменения напряжения. Следующий раз на ней может быть 0.08 Вольт, потом 0.13 и т.д.
Можете объяснить мне теорию этого явления и подсказать как добиться постоянства показаний ? Просто, для моих целей нужна максимальная точность.
Я уже сделал так, что палочка не сможет коснуться пластин и погружается всегда на одну глубину и все равно напряжение получается разным.

[Cyberpapa]

Хочу замерить напряжение по банкам АКБ. Засовывают палочку припоя в первую банку и вижу, скажем, 0.1 Вольт. Шевелю ее там и наблюдаю небольшие изменения напряжения. Следующий раз на ней может быть 0.08 Вольт, потом 0.13 и т.д.
Можете объяснить мне теорию этого явления и подсказать как добиться постоянства показаний ?

[user]Extreme[/user], не пытайтесь обмануть химию с физикой, у вас этого не получится.
Если между электродом и электролитом идет ток - электрод пассивирует, т.е. - его потенциал  меняется, соответственно напряжение дрейфует. На воздухе образовавшаяся пленка окислятся, т.е. меняется её состав => при следующем измерении потенциал изменится.
Если читали в литературе о точных измерениях электродом - действительно можно получить точность, но электрод подготавливается несколько суток и хранится особым способом.

Просто, для моих целей нужна максимальная точность.

Если нужна точность - возьмите за правило измерять напряжение между отрицательными пластинами или перемычками, касаясь их свинцовыми или оловянными электродами. Для  контроля хорошего контакта - параллельно тестеру подключите какую-нибудь нагрузку, например лампочку.

[Extreme]

Если между электродом и электролитом идет ток - электрод пассивирует, т.е. - его потенциал  меняется, соответственно напряжение дрейфует.

Ток при замере напряжения идёт, но он там, наверное, всего пару микроампер. Не знаю, может этого и достаточно.

На воздухе образовавшаяся пленка окислятся, т.е. меняется её состав => при следующем измерении потенциал изменится.

Вот оно что ! Я додумался до того, что электрод после измерения не нужно мыть водой под краном, иначе вообще сильно меняются показания, а вот про воздух-то и не подумал.
Тогда, по идее, между замерами электрод надо хранить в электролите, чтобы оградить от контакта с воздухом. Верно ? Полностью, наверное, не избавлюсь от дрейфа, но пусть он будет хотя бы не в 1,5 раза между измерениями.

Если читали в литературе о точных измерениях электродом

К сожалению, не читал.

возьмите за правило измерять напряжение между отрицательными пластинами или перемычками, касаясь их свинцовыми или оловянными электродами

Это несколько сложней и ответственней, но если результат хороший, то возьму на вооружение.

Спасибо за ответ !

[Cyberpapa]

Ток при замере напряжения идёт, но он там, наверное, всего пару микроампер. Не знаю, может этого и достаточно.

Изготовленная вами как бы пластина АКБ, тоже не имеет большой емкости, такой достаточно малого тока для быстрого заряда.
Поясню:
Под воздействием кислорода воздуха, изготовленный электрод окислился, т.е. - как бы на решетку нанесли полуфабрикат намазки.
После окунания в кислоту, оксиды преобразовались в сульфаты, т.е. - Вы, не зная технологии изготовления АКБ, соорудили пластину с малой емкостью. Осталось дело за малым - из сульфата сформировать  АМ, что Вы и делаете заряжая малым током.
В зависимости, относительно какого из электродов АКБ проводите измерения, меняется направление тока, т.е. - Вы нарабатываете отрицательную или положительную АМ.

ИМХО, т.к. догадались оградить электрод от возможных контактов с положительной пластиной - Вы уже коснулись электродом пластины, увидели быстрый заряд и быстрое изменение потенциала после устранения контакта.

Сказанное выше - для понимания происходящего дрейфа напряжения при измерениях, углубляться не имеет смысла.

Это несколько сложней и ответственней, но если результат хороший, то возьму на вооружение.

Не так страшен черт, как его малюют. Не бойтесь замкнуть пластины между собой, сотворите электрод так, чтобы исключить возможность замыкания.
Мне не удалось найти лучшего и более простого метода измерений.

[Extreme]

Вы уже коснулись электродом пластины

По-моему ещё нет. А оградил для страховки, чтобы смело его окунать в банки и не держать руками.

Осталось дело за малым - из сульфата сформировать  АМ, что Вы и делаете заряжая малым током.

Если предположить длительное использование электрода и "качественную" наработку АМ на нём, то как уже она будет вести себя при контакте с воздухом ?

Не бойтесь замкнуть пластины между собой, сотворите электрод так, чтобы исключить возможность замыкания.

Первым делом приходит в голову тонкий односторонний луженый текстолит, если он, конечно пролезет между пластинами. Текстолит вроде не должен ничего отдать в электролит, но я не уверен.

[Cyberpapa]

Если предположить длительное использование электрода и "качественную" наработку АМ на нём, то как уже она будет вести себя при контакте с воздухом ?

Непредсказуемо. Т.е. - результат измерений таким электродом = пальцем в небо.

Текстолит вроде не должен ничего отдать в электролит,

Если залуженный слой не растворится в электролите и ионы меди не попадут в электролит.
Применяю припой с расплющенным кончиком и нефольгированный стеклотекстолит, который имеется а наличии разной толщины, от 0,25 -2,5 мм. Сначала между пластин загоняю стеклотекстолит, потом припой. Если имеется возможность дотянуться до отрицательных перемычек - легче работать с ними.

Пример заряда банки через перемычку

 

[Cyberpapa]

Первым делом приходит в голову тонкий односторонний луженый текстолит, если он, конечно пролезет между пластинами. Текстолит вроде не должен ничего отдать в электролит, но я не уверен.

Если залуженный слой не растворится в электролите и ионы меди не попадут в электролит.

Мы забыли об обратной стороне медной фольги, т.е. - приклеенной к текстолиту, стеклотекстолиту,.....
Есс-но клей не боится воды и кислот, но возможно его отслоение от фольги => возможно проникновение кислоты к меди.

Оффтоп

Когда я занимался изготовлением печатных плат, всегда соблюдал технологию.
После травления в хлорном железе
1) платы быстро промывались проточной водой
2) находились некоторое время в слабом растворе соляной кислоты
3) длительно промывались в проточной воде.
Иногда некоторые платы прилипали к стенкам промывочных емкостей и надолго (от 2-х суток до нескольких недель) находились в растворе или воде.
Перед изготовлением следующей партии плат емкости промывались, есс-но потеряшки находились и изымались.

При просмотре плат со стороны текстолита, наблюдались аномалии в местах клейки фольги с текстолитом. Т.е. - просматриваемые через текстолит дорожки, по краям были более красными чем в центре дорожек. Очень похоже на проникновении воды между слоями: клей-текстолит, клей-фольга.

Я ничего не утверждаю, т.к. наличия ионов меди никогда не наблюдал (возможно не замечал, т.к. платы сразу отправлялись на помойку) однако, обращаю внимание на возможность проникновения кислоты к меди.
ИМХО, лучше перебдеть чем недобдеть.

[Extreme]

[user]Cyberpapa[/user], Спасибо, буду иметь в виду. Тут у меня ещё одна идея возникла - электроды из угольных или графитовых стержней. В химии не силён, поэтому спрогнозировать поведение не могу. Ещё по идее золото не должно никак реагировать с кислотой, но с ним вообще нестабильные показания получились, может быть там примесей много оказалось.

[Cyberpapa]

Тут у меня ещё одна идея возникла - электроды из угольных или графитовых стержней.

Плохая идея, результат измерений будет намного хуже чем с металлическими электродами.

Ещё по идее золото не должно никак реагировать с кислотой

Если металл не реагирует с кислотой - это не означает, что при воздействии током металл не будет растворяться в растворе или пассивировать.

[Extreme]

Если металл не реагирует с кислотой - это не означает, что при воздействии током металл не будет растворяться в растворе или пассивировать.

Ну да, верно. Ладно, будем пользоваться тем, что есть. Припой пока, действительно, самый лучший.

[Cyberpapa]

Припой пока, действительно, самый лучший.

Лучший - свинец.
Припой (свинец + олово + добавки) - приемлем для измерений, т.к. электрохимический потенциал олова незначительно ниже потенциала свинца.

[user]Extreme[/user], если хотите улавливать единицы милливольт - только хороший контакт свинцовым электродом с отрицательными пластинами или перемычками обеспечит стабильность и точность.