Результаты исследования плотности электролита приэлектродного слоя в свинцовых стартерных аккумуляторах, представленные на рисунке 1, получены при контроле диагностических параметров аккумуляторов батарей, хранившихся с минимальной допустимой степенью заряженности, определяемой падением в результате саморазряда аккумулятора плотности верхнего слоя его электролита на величину 0,06 г/см³.

1 − плотность электролита поверхностного слоя r; 2 − плотность электролита приэлектродного слоя r‘

Рисунок 1 − Изменение по времени (в результате саморазряда) плотности

верхнего и приэлектродного слоев электролита аккумулятора, хранящегося

с залитым электролитом

Представленные результаты являются усреднённым значением изменения плотности электролита. Аналогичный характер изменения разности плотностей Dr‘ верхнего r и усреднённой плотности r‘ приэлектродного слоев электролита Dr‘=r−r‘, г/см³, отмечается у аккумуляторов всех подконтрольных групп, хранившихся с минимальной допустимой степенью заряженности, определяемой другими значениями падения плотности верхнего слоя электролита.

Величина разности плотностей верхнего r и приэлектродного слоя r‘ становится отличной от нуля через некоторый период хранения, затем с увеличением времени хранения начинает возрастать, на определённое время стабилизируется (в рассматриваемом случае на величине Dr‘=0,03 г/см³), и, наконец, величина разности плотностей начинает постепенно убывать.

Основываясь на закономерностях протекания диффузионных процессов [1, 2], можно утверждать, что характер изменения величины Dr‘ по времени определяется как равнодействующая влияния концентрации водного раствора серной кислоты и его температуры на скорость выравнивания химического потенциала раствора.

О влиянии приэлектродного слоя на ёмкость аккумулятора при его разряде в форсированном режиме стартерными токами, можно судить по тому, что ЭДС аккумулятора после разряда падает и уже больше не восстанавливается до исходного перед разрядом значения. Но при этом величина плотности электролита верхнего слоя электролита в течение достаточно продолжительного времени (от минут до часов – в зависимости от температуры электролита) практически не меняется.

После разряда в форсированном режиме через определенный промежуток времени величина разности плотности между верхним и приэлектродным слоями электролита возрастает и стабилизируется на каком-то новом уровне на определенный относительно продолжительный период времени.

По результатам исследования образования приэлектродного слоя можно сделать следующие выводы:

- при хранении аккумуляторов в результате саморазряда происходит более быстрое, по сравнению с верхним слоем, уменьшение плотности электролита приэлектродного слоя, плотность которого распределяется по высоте аккумуляторных электродов неравномерно (снижается в средней и нижней частях). Этим и объясняется характер коррозийного разрушения положительного токоотвода и активной массы (рисунок 2). Такой характер деструкции вызван тем, что основное направление диффузии серной кислоты, приводящее к выравниванию химического потенциала электролита, определяется проникновением молекул кислоты из верхнего слоя в приэлектродный;

h − высота аккумуляторного электрода; А − зона, в которой токоотвод не разрушен (приблизительно 1/2 от h); В − зона локальных разрушений токоотвода (приблизительно 1/4 от h); С −зона полного разрушения токоотвода (приблизительно 1/4 от h)

Рисунок 2 – Схема разрушений положительного электрода аккумулятора,

хранившегося с электролитом и пришедшего в негодность

- величина разности плотностей верхнего и приэлектродного слоев электролита зависит от времени и температуры хранения аккумулятора, его конструкции и начальной (номинальной) плотности и объема электролита;

- образование приэлектродного слоя электролита с плотностью, меньшей плотности электролита верхнего слоя, ухудшает характеристики аккумуляторов, в том числе снижает их срок службы в результате разрушения средней и нижней частей положительного токоотвода. При диагностировании хранящихся аккумуляторных батарей для получения объективной информации об их техническом состоянии необходимо учитывать образование приэлектродного слоя;

- для улучшения электрических характеристик аккумулятора целесообразно стремиться к максимально возможному, исходя из его конструкции, увеличению ёмкости приэлектродного слоя.

1. Ксенжек, О.С. Диффузионные режимы работы пористых электродов [Текст] / О.С. Ксенжек // Журнал физической химии. – 1962. – Т. 36, № 2. – С. 243–248.
2. Гиршфельдер, Дж. Молекулярная теория газов и жидкостей [Текст] / Дж. Гиршфельдер, Ч. Кертис, Р. Берд. – М.: Наука, 1961. – 564 с.

Все статьи автора «Гумелёв Василий Юрьевич»