ГЕРМЕТИЧНАЯ СВИНЦОВО-КИСЛОТНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ Российский патент 1994 года по МПК H01M2/04 H01M10/12 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (СКАВ).

Известен герметичный свинцовый аккумулятор, в котором обеспечена подпитка электролитом электродного блока за счет того, что на дне аккумуляторного бака имеются выступы, заполненные пористым материалом, абсорбирующим электролит. Сепараторы делаются более длинными, чем электроды и находятся в непосредственном контакте с пористым материалом на дне аккумулятора.

Недостатком данного изобретения является необходимость использования для корректировки состава электролита раствора серной кислоты той же концентрации, что и электролит. Поскольку в процессе эксплуатации происходит разложение воды, взамен которой добавляется электролит, неизбежно возрастание концентрации последнего, что ведет к сульфатации электродов и снижению срока службы аккумулятора. Кроме того, наличие выступов на дне сосуда неизбежно снижает удельные электрические характеристики аккумулятора, рассчитанные на единицу его объема.

Наиболее близким к заявляемому решению является свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, состоящая из корпуса, крышки, клапанов, электронных блоков (2).

В данном аккумуляторе предусмотрена возможность введения жидкости через щель в вогнутой части крышки, причем эта вогнутая часть заполнена кусочками неорганического материала с целью сорбции аэрозоля серной кислоты. Указанная щель одновременно служит клапаном для стравливания газов при повышенном внутреннем давлении.

Недостатком данной конструкции является, во-первых, использование жидкого электролита, что не позволяет эксплуатировать данный аккумулятор при различном расположении его в пространстве. Во-вторых, использование щели в качестве клапанного устройства не может обеспечить его надежной работы при определенном заданном избыточном давлении внутри аккумулятора. Применение сорбентов усложняет конструкцию аккумулятора и его эксплуатацию, поскольку возникает необходимость периодической замены сорбента по мере насыщения его электролитом.

Герметичные СКАБ отличаются от негерметичных батарей наличием стекловойлочного сепаратора между положительными и отрицательными пластинами, а также применением свинцово-кальциевых сплавов для изготовления токоведущих основ электродов. Структура сепаратора такова, что кислород фильтруется через микропоры от положительного электрода к отрицательному, где восстанавливается по схеме
2Н₃О⁺+1/2O₂+2e^- -> 3H₂O
Необходимый для разряда запас электролита удерживается в микропорах сепаратора при любом пространственном расположении батареи. Клапанное устройство батареи служит для надежного отделения электролита от газа и препятствует конвективному уносу электролита.

Данное изобретение направлено на увеличение ресурса путем корректировки концентрации электролита.

Поставленная цель достигается тем, что крышка выполнена с возможностью ее горизонтального перемещения и имеет выполненный вдоль центральной оси сплошной валик для поджатия клапанов к отверстиям с силой, рассчитанной на критическое давление газа в корпусе (0,3-0,4 атм. ).

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1, где приняты следующие обозначения: 1 - крышка, 2 - герметизирующая часть корпуса, 3 - корпус, 4 - перемычка, 5 - клапан.

Перед началом работы герметизирующая часть 2 корпуса в перевернутом положении заливается с внутренней стороны герметиком. После этого корпус 3 с собранными полублоками положительных и отрицательных пластин стыкуется в перевернутом положении с герметизирующей часть 2 корпуса и герметик заполняет при этом зазоры и перемычки 4 между моноблоками, надежно изолируя их друг от друга. После полимеризации и застывания герметика, через отверстия в горловинках заливаются дозированные объемы сернокислого электролита. После этого устанавливаются колпачковые клапаны 5 на горловинки и вставляется крышка 1, последовательно поджимающая при этом колпачковые клапаны 5.

После этого батарея готова к эксплуатации. В конце установленного срока службы (ресурса), если разрядная емкость упала более, чем на 20% от первоначального значения, батарея подвергается временной разгерметизации путем перемещения и снятия крышки. При этом сплошной валик крышки последовательно освобождает клапаны, соскальзывая с них. Для лучшего скольжения клапаны смазаны кислотостойкой смазкой (вазелин и др. ). После снятия крышки колпачковые клапаны снимаются с горловинок и производится корректировка концентрации электролита.

Объем доливаемой в каждый аккумулятор воды рассчитывается по формуле
V = , где V - объем дистиллированной воды, доливаемый в каждый аккумулятор батареи, см³;
К - коэффициент перезаряда (К= 1,15-1,20);
Q - разрядная емкость батареи, А. ч. ;
N - число наработанных зарядно-разрядных циклов;
R - степень рекомбинации, % .

Например, при Q= 2 А. ч. , N= 200, К= 1,2, R= 97% , будем иметь
V = = 4,83 = 5 см³
Таким образом, в каждый аккумулятор (моноблок) требуется долить по 5 см³ дистиллированной воды.

После введения дозированных объемов дистиллированной воды устанавливаются колпачковые клапаны 5 и вставляется крышка 1, последовательно поджимающая при этом колпачковые клапаны 5. Батарея ставится на заряд.

После заряда разрядная емкость и работоспособность батареи восстанавливаются практически до первоначального уровня. Батарея готова к дальнейшей эксплуатации.

Экономический эффект может быть определен исходя из того, что стоимость батареи не меняется, а ресурс увеличивается в 1,5-2 раза, т. е. вместо 200-250 зарядно-разрядных циклов ресурс возрастает до 300-400 циклов. (56) Заявка Японии N 60-131773, кл. Н 01 М 2/12, 1985.

Заявка Японии N 60-115150, кл. Н 01 М 2/12, 1985.

Использование: герметичные свинцовые аккумуляторные батареи. Сущность изобретения: батарея содержит электродные блоки, помещенные в корпус 3, закрытый общей крышкой 1, имеющей вдоль центральной оси сплошной валик, поджимающий клапаны 5 отдельных аккумуляторов батареи. Крышка 1 может перемещаться в горизонтальном направлении. 3 ил.

ГЕРМЕТИЧНАЯ СВИНЦОВО-КИСЛОТНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ, состоящая из корпуса, крышки, клапанов, электродных блоков, отличающаяся тем, что, с целью увеличения ресурса путем корректировки концентрации электролита, крышка выполнена с возможностью ее горизонтального перемещения и имеет выполненный вдоль центральной оси сплошной валик для поджатия клапанов.