锌银贮备电池短时加载活化延寿研究

关海波，刘孟峰

(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)

锌银贮备电池短时加载活化延寿研究

关海波，刘孟峰

(中国电子科技集团公司第十八研究所，天津300384)

采用在锌银贮备电池内连接限流电阻器(和时间继电器)进行短时加载活化的方法，对贮存后的锌银贮备电池性能进行了研究。通过对干贮存14年5278电池组进行性能实验，结果表明，使用TRY型限流电阻和时间继电器连在正负极之间可以有效地改善锌银贮备电池的工作性能。

锌银贮备电池；短时加载活化；延寿

锌银贮备电池具有比能量高，比功率大，可大电流放电，放电电压平稳，电压精度高，可靠性、安全性好等优点，被广泛应用于各种武器装备和民用设备中[1]。但锌银电池在干贮存期间会出现结构件的老化，尤其是极板性能的下降，会出现失去容量、电压降低等现象。国内外对长贮存寿命锌银贮备电池新型结构研究相关的技术文献甚少，仅许学春[2]、王永昌[3]、孔祥蕊[4]等人进行过有限的研究。

孔祥蕊对锌-银电池组进行改装，在正负极之间并联一个熔断器，当电池组被激活时，大电流把熔断器熔断，这将大大改善电池组的性能。但是其考虑的重点是在武器装备和民用设备上安装强电用的体积较大的熔断器，而非对电池本身进行改进设计。在电池有限的体积和质量要求下，基本可以排除使用强电用熔断器的可能性。因此，可在电池内连接限流电阻器(和时间继电器)进行加载前短时加载活化，以改善长时间贮存后锌银贮备电池的工作性能，为研制具有14年及以上的贮存能力的锌银贮备电池提供了技术贮备。

1 实验

1.1 实验件和实验装置

1.1.1 实验电池

实验极板组：中国电子科技集团公司第十八研究所生产的干贮存14年的5278电池组解剖后取出的极板组。5278电池组是由20个极板组串联而成；而每个极板组由6片正极和7片负极组成，均为面积24.8 cm2的矩形极板。

辅助电池：中国电子科技集团公司第十八研究所生产的19XYG18锌银蓄电池组。

电解液：1.30 d的KOH水溶液。

1.1.2 限流电阻器

四川永星电子有限公司(893厂)生产的三种TRY型限流电阻，详见表1。

??????????????? ??/O ????/W ????? ????1 1 3 28 A 300 ms 28 A 5 s 2 2 3 20 A 300 ms 20 A 5 s 3 3 3 16 A 300 ms 16 A 5 s

1.1.3 时间继电器

贵州航天电器股份有限公司(3412厂)生产的JSB-184M(2Ⅱ-30-∞)时间继电器。

1.1.4 实验装置

主要实验装置包括：惠普公司的HP6050A型电子负载(60 V、120 A、600 W)，尼高力公司的Dimension型数据采集器等。

1.2 实验方法

1.2.1 空白实验

将干贮存14年的5278电池组解剖后取出的极板组按《5278电池组规范》[5]的要求进行极板组的放电测试，考察项目为5278电池组的容量和激活时间。极板组放电的电路图见图1，本实验放电线路中不安装“K——时间继电器”和“R1——熔断电阻”。之后激活极板组，激活120 s后加载放电。

1.2.2 正负极间连接限流电阻器

按照图1将TRY型限流电阻连在正负极之间(不安装30 s时间继电器)。之后激活极板组，激活60 s后加载放电。

1.2.3 使用时间继电器控制正负极间连接限流电阻器

按照图1将TRY型限流电阻和30 s时间继电器连在正负极之间。之后激活极板组，激活60 s后加载放电。

图1 极板组放电电路图

2 结果与讨论

2.1 空白实验结果和分析

干贮存14年5278极板组正常激活后放电结果(已折合成电池电压)见表2。

???????????????????????????/s ????/A ????/V?????/V???? 0 ? 32.32 0.6 10.16 60 23.32 120 27.66 180 25 26?31 28.11 310?310.254 ?25 26.04 360 28.01 420 30 26?31 27.22????/s 504????/Ah 3.957 27.86 180 27.53 240 27.88 300 30 26?31

从表2中可以看出，尽管将极板组的激活后加载时间延长到了2 min，但极板组加载0.6 s后的电压仍然低于26 V的最低工作电压的要求，而且加载后电压的上升较慢、时间过长，电池电压和激活时间不能满足使用要求。

2.2 正负极间连接限流电阻器实验结果和分析

在将TRY型限流电阻连在正负极之间(不安装30 s时间继电器)激活极板组后，即有电流通过限流电阻。通过限流电阻的电流最大值、平均值以及熔断时间见表3。

从表3可以看出，熔断时间随着限流电阻阻值的增大而延长，容量损失随着限流电阻阻值的增大而增大。在正负极间连接限流电阻器实验中，1 Ω限流电阻器实验的熔断时间最短、容量损失最小。

???????????????????????????????? 1 O????? 2 O????? 3 O?????????/A 29.84 14.20 10.45????/A 17.38 9.28 7.45????/s 2.6 10.6 19.5????/mAh 20.8 27.4 40.4

干贮存14年5278极板组激活60 s后加载的放电结果(已折合成电池电压)见表4。

?

从表4中可以看出，1 Ω限流电阻器和3 Ω限流电阻器两个实验的加载0.6 s后电压能够满足26 V的最低工作电压要求，但1 Ω限流电阻器的电压明显高于3 Ω限流电阻器的电压。

因此选用1 Ω限流电阻可以有效改善电池加载瞬间电压下降过多、上升较慢的问题，但容量损失(20.8 mAh)相比较大，而且这一方法会破坏干态电池正负极之间的绝缘电阻，因此，一般不适用于有正负极之间的绝缘电阻要求和容量冗余较小的锌银贮备电池。

2.3 使用时间继电器控制正负极间连接限流电阻器实验结果

在将TRY型限流电阻和时间继电器连在正负极之间激活极板组约30 s后，即有电流通过限流电阻。通过限流电阻的电流最大值、平均值以及熔断时间见表5。

?????????????????????????????????? 1 O????? 2 O????? 3 O?????????/A 29.98 14.43 10.40????/A 18.31 11.11 9.52????/s 0.8 5.2 8.4????/mAh 4.1 16.1 22.2

从表5可以看出，熔断时间随着限流电阻阻值的增大而延长，且相同限流电阻阻值条件下熔断时间相较于表3均较短。容量损失随着限流电阻阻值的增大而增大，且相同限流电阻阻值条件下容量损失相较于表3均较小。在正负极间连接限流电阻器实验和使用时间继电器控制正负极间连接限流电阻器实验中，1 Ω限流电阻器实验的熔断时间最短、容量损失最小。

干贮存14年5278极板组激活30 s后加载活化的放电结果(已折合成电池电压)见表6。

从表6中可以看出，1 Ω限流电阻器和2 Ω限流电阻器两个实验的加载0.6 s后电压能够满足26 V的最低工作电压要求，但1 Ω限流电阻器的电压明显高于2 Ω限流电阻器的电压。

28.08 27.02 27.56 310?310.254 ?25 26.68 26.98 25.34 360 27.73 24.32 27.43 420 30 26?31 26.86 26.38 27.07????/s 444 384 459????/Ah 3.457 2.957 3.582 3 O????????? 0 ? 30.14 31.60 32.12 0.6 27.79 26.26 23.50 60 28.33 26.59 27.78 120 28.53 27.38 27.97 180????????????????????????????????????????/V????/s 28.62 27.80 28.10 180 28.31 27.31 27.61 240 28.20 27.25 27.64 300????/A 2 O?????????/V 1 O?????25 26?31 30 26?31

因此，使用时间继电器控制正负极间连接限流电阻器实验中1 Ω限流电阻器的实验结果最好，不仅可以有效地改善电池加载瞬间电压下降过多、上升较慢的问题，而且这一方法不会破坏正负极之间的绝缘电阻，适用于对正负极之间的绝缘电阻有要求的锌银贮备电池。

3 结论

通过对电池短时加载活化进行的实验，结果表明，使用TRY型限流电阻和时间继电器连在正负极之间可以有效地改善锌银贮备电池的工作性能。这为研制具有14年及以上的贮存能力锌银贮备电池提供了技术贮备。

[1]吕鸣祥，黄长保，宋玉瑾.化学电源[M].天津：天津大学出版社，1992：258-296.

[2]许学春，张明.超期银锌电池组贮存寿命实验研究[J].战术导弹技术，2008，5(3)：33-35.

[3]王永昌，原野，林梅芳.电化成干荷电锌银电池干贮存性能及延寿研究[R].贵州：国营梅岭化工厂，1989：7-8.

[4]孔祥蕊.锌-银电池组延寿实验[J].洪都科技，1998(2)：33-37.

[5]马培英.Q/VE20121-1999 5278电池组规范[S].天津：信息产业部电子第十八研究所，1999.

Study on life-extension through short-loading activation in silver zinc reserve battery

GUAN Hai-bo,LIU Meng-feng
(Tianjin Institute of Power Sources,Tianjin 300384,China)

Through the short-loading activation means of using current-limiting resistor(and time-delay relay)in silver zinc reserve battery,the performance of lifetime storage silver zinc reserve battery was studied.The performance of those 14-years 5278 cells was examined.The testing results indicate that the means of using current-limiting resistor and time-delay relay are able to improve the performance of the silver zinc reserve battery.

silver zinc reserve battery;short-loading activation;storage life

TM 911

A

1002-087 X(2016)08-1627-03

2016-01-27

关海波(1980—)，男，黑龙江省人，高级工程师，主要研究方向为锌银贮备电池。