Método para la regeneración de baterías de plomo.

Método para la regeneración de baterías de plomo, que comprende una etapa de desulfatación

(33) en la que se aplica una secuencia de pulsos de corriente continua entre los electrodos (10, 11) de la batería (1) durante un tiempo predeterminado, para reducir o eliminar los cristales del sulfato de plomo depositado en dichos electrodos (10, 11), caracterizado porque, tras la etapa de desulfatación (33), comprende una etapa de carga (34) en la que se carga la batería (1), una etapa de descarga (35), posterior a la etapa de carga (34), en la que se descarga dicha batería (1) a corriente constante, al menos una etapa de análisis (36), simultánea a la etapa de descarga (35), en la que se analiza el estado de unos vasos (2) de dicha batería (1) y se determina el estado de dichos vasos (2), una etapa de sustitución (37) en la que, si durante la etapa de análisis (36) se determina que algún vaso (2) está estropeado, dicho vaso (2) es sustituido por otro vaso (2) de sustitución, y una etapa de carga final (38) en la que se vuelve a cargar la batería (1), dándose dicha etapa de carga final (38) tras la etapa de sustitución (37) si en la etapa de análisis (36) se ha determinado que algún vaso (2) está estropeado, o tras las etapas de descarga (35) y análisis (36) si en dicha etapa de análisis (36) se ha determinado que ningún vaso (2) está estropeado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/059041.

Solicitante: ULMA Servicios de Manutención, S. Coop.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CAUBERA ZAFRA,Francisco.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Celdas secundarias; Su fabricación > H01M10/44 (Métodos para cargar o descargar (circuitos de carga H02J 7/00))

PDF original: ES-2531485_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método para la regeneración de baterías de plomo.

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se relaciona con métodos para la regeneración de baterías, y más concretamente con métodos para la regeneración de baterías de plomo.

ESTADO ANTERIOR DE LA TECNICA

Las baterías de plomo son empleadas en numerosas aplicaciones. Con el uso su capacidad se va reduciendo debido a un fenómeno de deterioro, hasta tener que ser sustituidas por una nueva. Este deterioro se debe en gran medida a un fenómeno conocido como sulfatación, en el cual se forma una película de cristales de sulfato de plomo (PbS4) en los electrodos de la batería.

Se conocen del estado de la técnica documentos de patente que hacen frente a este fenómeno con un método de desulfatación, o incluso que proponen métodos para regenerar estas baterías, aumentando su capacidad. Uno de estos últimos es la solicitud europea EP 1184928 A1. En el método divulgado en este documento se aplica una secuencia de pulsos de corriente continua entre los electrodos de la batería para reducir o eliminar los cristales del sulfato de plomo depositado en dichos electrodos, y después se aplica, en el electrodo positivo, un dopaje electroquímico que consiste en aplicar una tensión con carbono suspendido que se ha obtenido con la oxidación electrolítica del electrodo positivo en un sistema de agua.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es el de proporcionar un método para la regeneración de baterías de plomo, tal y como se describe en las reivindicaciones.

En el método para la regeneración de baterías de plomo de la invención se aplica una corriente en todo momento y una secuencia de pulsos de una determinada frecuencia, entre los electrodos de la batería durante un tiempo predeterminado, de tal manera que gracias a los pulsos se consigue la ruptura de los cristales del sulfato de plomo depositados en dichos electrodos, eliminándose o al menos reduciéndose en gran medida su cantidad.

El método comprende además una etapa de carga en la que se carga la batería, una etapa de descarga, posterior a la etapa de carga, en la que se descarga dicha batería con una corriente continua constante, una etapa de análisis, simultánea a la etapa de descarga, en la que se analiza el estado de unos vasos que comprende dicha batería y se determina si un vaso está o no estropeado, una etapa de sustitución en la que se sustituyen los vasos que se han determinado como estropeados en la etapa de análisis, si se ha detectado que algún vaso está estropeado, y una etapa de carga final en la que se vuelve a cargar la batería.

De esta manera se consigue aumentar la vida útil y la capacidad de una batería ya usada, sin tener que emplear además compuestos químicos adicionales, lo que facilita y abarata el coste de la regeneración de una batería.

Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG. 1 muestra una vista en perspectiva de una batería de plomo de 24 voltios, que comprende doce vasos.

La FIG. 2 es una vista en planta sin cubierta superior de la batería de la FIG. 1, donde se muestran los vasos de dicha batería.

La FIG. 3 muestra, en forma de diagramas de bloque, una primera realización del método para la regeneración de baterías de plomo.

La FIG. 4 muestra, en forma de diagramas de bloque, una segunda realización del método para la regeneración de baterías de plomo.

La FIG. 5 muestra, en forma de diagramas de bloque, una tercera realización del método para la regeneración de baterías de plomo.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En las figuras 1 y 2 se muestra una batería 1 de plomo (o plomo - ácido). Dichas baterías 1 comprenden una pluralidad de vasos o celdas 2 unidos en serie. Cuando la batería 1 está cargada cada vaso 2 comprende generalmente una tensión entre electrodos 2 y 21 de aproximadamente 2 voltios, y su unión en serie proporciona el voltaje nominal total de la batería 1. Por lo tanto, a la hora de diseñar una batería 1 se emplean tantos vasos 2 como se requieran para hacer una batería 1 de un voltaje determinado, empleándose seis vasos 2 para obtener una batería de 12 voltios, doce vasos 2 para una batería de 24 voltios, y así sucesivamente.

Cada vaso 2 comprende un electrodo positivo 2 y un electrodo negativo 21. Con la batería 1 cargada, cada vaso 2 está relleno de un electrolito compuesto por al menos ácido sulfúrico y agua destilada, y los electrodos 2 y 21 están sumergidos, al menos parcialmente, en dicho electrolito. Los electrodos 2 y 21 comprenden una placa con plomo, preferentemente el electrodo negativo 2 tiene asociada una placa de plomo y el electrodo positivo una placa con dióxido de plomo (Pb2). Durante la descarga de la batería 1 el electrolito y el plomo del electrodo negativo 21 y el dióxido de plomo del electrolito positivo 2 interaccionan, generándose sulfato de plomo (PbS4). Esta interacción, al igual que la que ocurre en el proceso de carga, es conocida en el estado de la técnica y está descrita, por ejemplo, en el documento EP 1184928 A1.

Durante la vida de la batería 1 el sulfato de plomo se acumula en forma de cristales sobre los electrodos 1 y 11 de la batería 1 a medida que se suceden las cargas y descargas de la batería 1, o simplemente debido a la edad de la propia batería 1, debido a reacciones químicas. De esta forma, se genera una capa sobre dichos electrodos 1 y 11 con nula o baja conductividad eléctrica e iónica, que reduce la superficie libre de los electrodos 1 y 11, resultando en una reducción de la capacidad de la batería 1. A éste fenómeno se le conoce como "sulfatación", y se puede apreciar fácilmente de manera visual puesto que la capa es de color blanco y confiere, por tanto, un tono blanco a los electrodos 1 y 11.

En la figura 3 se muestra a modo de bloques un método para regenerar baterías usadas de plomo, para aumentar la vida de baterías 1 usadas y aumentar su capacidad. El método comienza con una etapa de recolección 3 en la que se recogen baterías 1 usadas para su posterior regeneración. A continuación, el método comprende una etapa de limpieza 31 en la que se limpia las baterías 1 recolectadas y poder así detectar posibles fugas por ejemplo, además de eliminar los residuos que estén adheridos a la batería 1. Tras la limpieza, en una etapa de comprobación 32 se analiza el estado de las baterías 1 limpiadas para determinar si merece la pena regenerarlas o no, midiéndose la rigidez dieléctrica de dichas baterías 1, y se seleccionan las baterías 1 aptas para ser regeneradas. Estas tres etapas 3, 31 y 32 son previas al método 1 de regeneración de la invención, y son comunes a otros métodos ya conocidos del estado de la técnica. El método 1 de la invención se refiere a las etapas que ocurren posteriormente.

El método de la invención comprende una etapa de desulfatación 33 en la que, además de suministrar una corriente sin interrupción, se aplica una secuencia de pulsos de corriente a una frecuencia determinada, entre los electrodos 1 y 11 de la batería 1 durante un tiempo predeterminado, con el propósito de disociar los cristales de sulfato de plomo que se hayan depositado en dichos electrodos 1 y 11 durante el uso de la batería 1, al menos en gran medida, de dichos electrodos 1 y 11. Dichos pulsos se aplican con un dispositivo generador de pulsos.

Se ha comprobado que dividiendo la etapa de desulfatación 33 en tres fases se consigue una eliminación del sulfato de plomo más eficaz, por lo que en una primera realización del método de la invención dicha etapa de desulfatación 33 comprende... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para la regeneración de baterías de plomo, que comprende una etapa de desulfatación (33) en la que se aplica una secuencia de pulsos de corriente continua entre los electrodos (1, 11) de la batería (1) durante un tiempo predeterminado, para reducir o eliminar los cristales del sulfato de plomo depositado en dichos electrodos (1, 11), caracterizado porque, tras la etapa de desulfatación (33), comprende una etapa de carga (34) en la que se carga la batería (1), una etapa de descarga (35), posterior a la etapa de carga (34), en la que se descarga dicha batería (1) a corriente constante, al menos una etapa de análisis (36), simultánea a la etapa de descarga (35), en la que se analiza el estado de unos vasos (2) de dicha batería (1) y se determina el estado de dichos vasos (2), una etapa de sustitución (37) en la que, si durante la etapa de análisis (36) se determina que algún vaso (2) está estropeado, dicho vaso (2) es sustituido por otro vaso (2) de sustitución, y una etapa de carga final (38) en la que se vuelve a cargar la batería (1), dándose dicha etapa de carga final (38) tras la etapa de sustitución (37) si en la etapa de análisis (36) se ha determinado que algún vaso (2) está estropeado, o tras las etapas de descarga (35) y análisis (36) si en dicha etapa de análisis (36) se ha determinado que ningún vaso (2) está estropeado.

2. Método según la reivindicación 1, en donde la etapa de sulfatación (33) comprende una carga principal en la que se aplica una secuencia de pulsos de corriente continua entre los electrodos (1, 11) de la batería (1) con una frecuencia de aproximadamente 25 kHz, una carga de absorción en la que se aplica una secuencia de pulsos de corriente continua entre los electrodos (1, 11) de la batería (1) con una frecuencia de aproximadamente 15 kHz, y una carga de mantenimiento en la que se aplica una corriente continua entre los electrodos (1, 11) de la batería (1) que depende de la tensión presente en dicha batería (1) en cada momento para proporcionar una carga de electrolito sustancialmente homogénea.

3. Método según la reivindicación 2, en donde la carga principal tiene una duración de entre aproximadamente 12 horas y aproximadamente 24 horas, comprendiendo dicha carga principal y la carga de absorción una duración conjunta de aproximadamente 36 horas.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde durante la etapa de descarga (35), la etapa de análisis (36) donde se analiza el estado de los vasos (2) de la batería (1) se repite cada 3 minutos aproximadamente.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa de análisis (36) se analiza el estado de los vasos (2) midiendo la tensión entre sus electrodos (2, 21), determinándose que un vaso (2) está estropeado si dicha tensión medida es inferiora una tensión umbral (V) determinada.

6. Método según la reivindicación 5, en donde la tensión umbral (V) se corresponde con la ecuación

V = (Vt / N) - M,

en donde:

V: Tensión umbral;

Vt: tensión total en ese momento de la batería (1);

N: número de vasos (2) de dicha batería (1); y M: margen de tolerancia aplicado.

7. Método según la reivindicación 6, en donde el margen de tolerancia (M) es aproximadamente un 1% de la tensión total en ese momento de la batería (1) dividida por el número de vasos (2) de dicha batería (1).

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los vasos (2) que se emplean en la etapa de sustitución (37) para sustituir los vasos (2) estropeados han pasado previamente por al menos una etapa de desulfatación (33), al menos una etapa de carga (34), al menos una etapa de descarga (35), y al menos una etapa de análisis (36), habiéndose determinado en dicha etapa de análisis (36) que dichos vasos (2) no están estropeados.

9.

Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la corriente continua de descarga se corresponde con la ecuación

I = Cn/5,

en donde:

I: corriente constante de descarga; y Cn: Capacidad nominal de la batería.

1. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una etapa de análisis termográfico (4) simultánea a la etapa de descarga (35), en la que se obtienen imágenes térmicas de una pluralidad de elementos de la batería (1), y en la que, en función de dichas imágenes, los medios de control determinan el estado de dichos elementos.

11. Método según la reivindicación 1, en donde los medios de control comparan la temperatura de cada elemento

obtenida a través de las imágenes con un valor umbral pre-establecido, y determinan el estado de cada elemento en función de su correspondiente comparación.

12. Método según la reivindicación 11, en donde los medios de control determinan que el estado de un elemento es

correcto si tras la comparación correspondiente determinan que la temperatura obtenida a través de las

imágenes es Igual o menor que el valor umbral correspondiente.

13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende una segunda etapa de análisis termográflco (41) análoga a la etapa de análisis termográfico (4), simultánea a la etapa de carga (34).