專利名稱：鋅錳電池活化增容器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于鋅錳電池活化增容處理的裝置，尤其是用間歇低頻脈沖限幅微電流對鋅錳電池進行活化增容處理的裝置。
目前，公知的充電法(包括高頻整流電流)對鋅錳電池進行充電，難以收到滿意效果。因該電池為一次電池，其作用物質用完為止，不能反復使用，難以充電再生?，F實的任務是，解決鋅錳電池能正常地釋放它的電量或增加其放電容量。
為便于對本實用新型的理解，首先對鋅錳電池的物理化學特性給以分析，并從中找出解決問題的方案。
從構造上看，該電池的負極是鋅板制成的筒狀物，在其中放置由二氧化錳包圍石墨棒構成的正極，其電解質是由氯化鋅和氯化銨組成的復合溶液并與淀粉一起形成膠狀物。其書面表達式可寫成 鋅錳電池被廣泛應用一百多年，我國目前年產已達70億只，但它的電極反應及最終產物仍未被弄清楚(見《物理化學簡明教程》)印永嘉、高教版P93)。一般認為它的電極反應及電池反應是負極Zn＋2NH4Cl－2e→Zn(NH3)2Cl2＋2H＋正極2MnO2＋2H＋＋2e→2MnOOH電池反應Zn＋2NH4Cl＋2MnO2→Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH放電時，電池的極化和電導的變化，對其性能的影響是很大的。
鋅錳電池在放電過程中產生以下現象在有電流通過電極時，即產生極化作用，即濃差極化和電化學極化。前者因離子遷移，擴散的遲緩性而引起，對于鋅錳電池而言，因其電解質呈膠體狀態(tài)，其極化程度更為突出，而且趨向于永久化。而電化學反應本身的遲緩性引起的電化學極化，因極板上面形成的Zn(NH3)2Cl2更使其加劇。與此同時，離子濃度的不均及電極上Zn(NH3)2Cl2和MnOOH的生成，致使電動勢降低，電導減小，即電池內阻增大。電動勢的降低和內阻的增大，形成循環(huán)效應，導致電池在使用中常常在活性物質尚未耗盡的情況下，便因其電性能迅速劣化而無法繼續(xù)使用甚至報廢，造成經濟損失。
本實用新型的目的是提供一種用間歇低頻脈沖限幅電流作用于電極上，其沖擊電流和強電場作用，可改善極化狀態(tài)，改善正極芯上MnOOH的分布和改善負極一鋅板表面上生成的Zn(NH3)2Cl2阻檔層的物理化學狀態(tài)；改善電解質的分布狀態(tài)，恢復其電動勢，提高電導、提高放電電流，達到恢復電性能、恢復或增加其實際放電容量的目的。
本實用新型的目的是這樣實現的在塑料箱體內安置由分壓電容器和整流管、開關管或場效應管及安放在被處理電池支架上的電池構成的串聯電路經隔離開關接至交流電源上，該開關管(或場效應管)的基極(或控制極)接至低頻振蕩單元的輸出側，該振蕩單元的輸入側接至時間控制單元的輸出側，各該單元由降壓電容和穩(wěn)壓管構成的直流電源供給工作電源。
對電池施加間歇低頻脈沖電壓，電池的正極由陰極變?yōu)殛枠O，其負極由陽極變?yōu)殛帢O。由于電極極性的改變，引起電解液中離子濃度的變化，離子的遷移方向隨之改變，Zn向陰極遷移，在陰極上發(fā)生微弱的還原作用；在脈沖電場力的作用下，離子向相反的方向遷移和擴散，使?jié)獠顦O化減小。在間歇低頻脈沖電壓沖擊下，極板上的Zn(NH3)2Cl2和MnOOH附著物的物理性狀發(fā)生改變，由其形成的阻擋層受沖擊電流作用而振動、分解、疏松、軟化，使離子運動阻力減小，有利于提高電導。
上述過程需要長時間的持續(xù)進行，間歇時間的意義在于每個外加電壓處理時間之后，給予一個休止時間，以便作用物質熱運動和緩沖，當下一個脈沖段到來時，按新的路徑運動和遷移，這種過程的積累得以實現電池的活化和增容的目的。
由于采用上述間歇低頻脈沖微電流對鋅錳電池進行處理，可以改善電池的電化學性能，使其活性物質得到充分利用，提高其電學性能恢復電動勢水平、提高電導、增加放電電流，提高實際放電容量。其方案簡單、效果優(yōu)于公知的充電方案。我國每年消耗數十億只鋅錳電池，若采用本實用新型對其在使用中進行適當的活化／增容處理，將產生明顯的經濟效益。
本實用新型給出的附圖和實施例如下

圖1是本實用新型原理方框圖圖2是本實用新型間歇脈沖信號V01波形圖。
圖3是本實用新型間歇低頻脈沖信號V02波形圖。
圖4是本實用新型間歇低頻脈沖電壓μ及電流i波形圖。
圖5是本實用新型實施例電原理接線圖。
圖6是本實用新型實施例外形圖(局部剖視)。
圖7是本實用新型實施例俯視圖。
圖8是R14電池附加套筒剖視圖。
圖9是R6電池附加套筒剖視圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一說明在圖1中，間歇振蕩器［1］產生間歇時間信號V01，其波形如圖2，此信號輸出至低頻信號發(fā)生器［2］，產生間歇低頻脈沖信號V02，其波形如圖3，以時基電路NE556為基礎構成間歇低頻脈沖信號發(fā)生裝置實施例時(圖5的IC1和IC2)t1＝(R1＋R2)C·ln2≈0.693(R1＋R2)Ct2＝R2Cln2≈0.693R2C占空比q＝R2／(R1＋R2)此控制信號V02經開關［39］輸出至開關管［3］，在其控制下，加在鋅錳電池組［4］兩端的為一系列的在導通時間t1內，頻率為50Hz，包絡線為正弦曲線、半周期的電壓μ其調制頻率為f＝1／(t1＋t2)≈1.44(R3＋2R4)C2加在電池上的電壓波形，如圖4。本方案的特點是，實際作用在電池上的電壓為μ，只有當μ上升到大于電池電動勢E時，才有電流i通過電池。這一電流為脈沖電流，受信號V02控制，其振幅受正弦率控制，其頻率為200～500Hz，經過時間t1后，為仃時間t2，在此時間內u＝0，i＝0，內部僅發(fā)生熱運動，當次一周期到來時，電解質中的離子遷移路徑和擴散狀態(tài)重新開始，如此反復進行的不重復狀態(tài)的總合，構成了電解質的重組和濃度的勻化，使?jié)獠顦O化和電化學極化改善，有利于電動勢的恢復。在脈沖電壓及微電流作用下，促進局部的微弱的還原，Zn離子移向陰極而還原。這是復合電解質中發(fā)生的過程。隨著電解質濃度的勻化和在沖擊電流作用下，Zn(NH3)2Cl2和MnOOH的物理性狀的改變，均促使電導提高，增加放電電流強度。
圖5為電原理圖，當工作狀態(tài)開關［39］置于位置1時，由IC1及IC2產生的間歇低頻脈沖信號V02加于場效應管控制柵極，工頻市電經分壓電容C5，整流管D4加到電池組B1～B4上，在V02信號控制下，電池組受到間歇低頻脈沖電壓μ的作用，流過相應的電流i(圖4)。穩(wěn)壓管D6～D9分別與各節(jié)電池并聯，可防止過電壓，分壓電容C5、C6為高阻抗元件，既承擔分壓作用又起到限流作用，使被處理電池始終在限幅微流條件下工作，防止過流。端子1～8為伏安表轉換開關［37］的靜接點，該兩刀四位開關順序與其接通，可在線測量各電池的端電壓和定阻(5歐)放電電流。
本實用新型實施例構造圖如圖6～圖9。
圖中4、電池箱5、伏安表6、箱蓋7、箱體8、插銷9、觸頭10、12、靜觸片11、13、鉚釘14、面板 15、16、插銷安全開關17～20、發(fā)光管21～24、“R20”電池25、“R6”電池26、“R6”套筒27、彈簧28、銅墊片29、“R14”電池30、“R14”套筒31、彈簧32、銅墊片33～36、彈簧37、伏安表轉換開關38、量程選擇開關39、工作狀態(tài)開關40、分壓開關。
在使用時，將電池裝好后，將透明箱蓋［6］扣在箱體［7］上面，此時插銷［8］即插入安全開關［15、16］中，使靜觸片［10、12］短接，市電經開關接通進入工作狀態(tài)，而各帶電部分處于封閉狀態(tài)，保證人手無法觸及，將箱蓋打開，電源自動斷開。如處理“R14”和“R6”電池時，可將其放入圖8和圖9所示的電池套筒［26、30］中，使其有與“R20”電池相同的高度，以便安放。
開關［40］置于位置2時，用于對“R20”處理，電流平均值按25～30毫安；開關位置為1時，用于“R14”和“R6”電池，電流為10～15毫安，處理時間約3～6小時。在處理過程中，其處理效果，可隨時用伏／安表檢測。
將工作狀態(tài)開關［39］置于2時，可對任何可充電池進行充電。
間歇時間t1＝15／～20秒 T＝t1＋t2＝16.5～22秒t2＝1.5～2秒 f＝200～500Hz本實用新型的IC1IC2及其它電子元件均安裝在線路板上，該板可安放在箱體(7)左側的表盤下面的空間內(圖中未畫出)，也可安放在整個箱體的下面，用塑料軟導線與相應的電池架和開關、儀表等連接，開關(15、16)的焊片(12、10)的一端焊接導線后引至箱體外面成為電源引線，另一端則焊接導線接至電路板的電源進線側，其余元件的連接與公知技術相同。盒蓋上的插入式觸頭(9)是直接由塑料體(8)與上蓋連在一體的，一次成型的，其外表面的導電部份為壓接的銅皮或在塑料體(8)上直接電鍍而成，它只通過較小電流，上蓋打開后，電源即被切斷，從而保證安全，上蓋為透明塑料制成。
權利要求1.一種鋅錳電池活化增容器，其特征是在塑料箱體[7]內，安置由電容C5、C6及整流管D4，被處理電池[21-24]，開關管或場效應管[3]構成的串聯電路經開關[15、16]接至交流電源上，該開關管或場效應管[3]的基極(或控制極)接至低頻振蕩單元[2]的輸出側，該振蕩單元的輸入側則接至時間控制單元[1]的輸出側，它還包括，由電容C4、D1、C3和穩(wěn)壓管D5構成的穩(wěn)壓單元其輸出電壓接至IG1、IG2的VDD端子上。
2.根據權利要求1所述的活化增容器，其特征在于，箱體［7］上裝有安全開關［15、16］，該開關由裝在面板內的靜觸片［10、12］和裝在箱蓋［6］上的帶有金屬觸頭［9］的插銷［8］構成，箱蓋合上后，靜觸片［10］和［12］被接通，箱蓋打開時，插銷脫離，觸片［10］和［12］被斷開，該觸片［10］與電源線相連，觸片［12］與內部接線相連。
3.根據權利要求1所述的活化增容器，其特征在于，各電池插座上分別設置穩(wěn)壓管D6～D9。
4.根據權利要求1所述的活化增容器，其特征在于，伏安表［5］的雙刀四位轉換開關［37］的靜觸點1～8，分別與電池插座連接，動觸點與伏安表［5］連接。
5.根據權利要求1所述的活化增容器，其特征在于，所述“R14”、“R6”電池套筒［26、30］，為絕緣筒［26、30］內裝彈簧［27、31］與底部外面裝設金屬墊片［28、32］構成。
6.根據權利要求1所述的活化增容器，其特征在于t1＝15～20秒、t2＝1.5～2秒；電流值分別為25～30毫安和10～15毫安；處理時間3～6小時，低頻頻率為200～500Hz。
7.根據權利要求1所述的活化增容器，其特征在于，工作狀態(tài)開關［39］，其位置1為間歇低頻脈沖電V02源；位置2為直接直流電壓源，在此位置時開關管持續(xù)導通，通過電池的電流為恒流充電電流。
專利摘要本實用新型涉及一種用間歇低頻脈沖限幅電流對鋅錳電池進行活化增容的裝置，該裝置由電容C
文檔編號H01M6/50GK2207631SQ9322173
公開日1995年9月13日 申請日期1993年8月13日 優(yōu)先權日1993年8月13日
發(fā)明者霍佃玖 申請人:霍佃玖