СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВИНЦОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ И ЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК H01M10/18 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к области производства химических источников тока преимущественно многоэлементных батарей из фольговых электродов.

Известен способ изготовления аккумуляторных пластин для свинцово-кислотных аккумуляторов [1] заключающийся в том, что пластины изготавливают, накладывая свинцовую рамку на стекловолоконную ткань, наносят на них активную массу, укладывают второй слой ткани и приклеивают ее по всей поверхности.

Недостаток данного способа заключается в том, что его невозможно использовать для изготовления биполярных электродных блоков.

Известно техническое решение [2] в котором биполярные электроды с расположенными между ними сепараторами и двумя крайними монополярными электродами склеивают (или сваривают) по периметру полимерной основы.

Недостатком данного решения является недостаточно хорошая диффузия электролита между электродными пластинами.

Наиболее близким по достигаемому техническому эффекту является способ, согласно которому биполярный электрод электрического аккумулятора, содержащий основу из неэлектропроводного материала с отверстием, положительные и отрицательные токоотводы, расположенные по разные стороны основы и и герметично соединенные между собой через отверстия основы, и разнополярные активные материалы склеивают по периметру полимерной основы [3]
Это решение имеет ряд недостатков: ограниченная диффузия электролита между электродами и невозможность использовать его в случае изготовления зигзагообразного электродного блока, так как в этом случае будет происходить осыпание активной массы в местах изгиба.

Известна аккумуляторная батарея, состоящая из последовательно соединенных элементов, содержащих фольговые биполярные электроды, разделенные изоляционными рамками [4]
Недостатком данной батареи являются невысокие удельные электрические характеристики.

Известна аккумуляторная батарея [5] содержащая одноименные электроды, выполненные в виде биполярных фольговых пластин и расположенные друг за другом вдоль батареи, рамки из электроизоляционного материала, снабженные окнами и перемычками, образующими между элементами герметичные перегородки, электролит.

Недостатками вышеупомянутой батареи являются сложность конструкции и невысокие удельные электрические характеристики. Это объясняется тем, что величина зазора между соседними электродами ограничена снизу величиной деформации электродов в процессе формирования активной массы.

Известны многоэлементные свинцовые аккумуляторы [6] содержащие электродные блоки из положительных и отрицательных ленточных электродов, собранных зигзагообразно в один пакет между электродами проложен сепаратор. Недостатком вышеупомянутых технических решений является небольшая удельная мощность аккумулятора.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату к предлагаемому техническому решению является батарейная система с биполярными электродами [7] содержащая корпус батареи прямоугольной формы, несколько гибких электропроводных полос, собранных в виде штабеля зигзагообразной формы вместе с пористыми сепараторными полосами.

Недостатки батарейной системы: невысокие электрические характеристики; ограниченная активная площадь электродов и низкая надежность герметизации между элементами.

Техническая задача, которую необходимо решить в предлагаемом изобретении, создать компактную свинцовую аккумуляторную батарею с высокими удельными электрическими характеристиками.

Указанная задача решается таким образом, что в способе изготовления свинцовой аккумуляторной батареи, заключающимся в том, что биполярные электроды с расположенными между ними сепараторными пластинами из полимерной пленки и крайними монополярными электродами склеивают по сепараторной пластине, на электродные пластины рядами укладывают сепараторные пластины с зазором, равным 0,1 0,4 мм, затем осуществляют склеивание путем нанесения клея на продольные кромки сепараторных пластин и заполнения клеем зазора между сепараторными пластинами.

Указанная задача решается также тем, что свинцовая аккумуляторная батарея, содержащая корпус, блоки разнополярных электродов, разделенных сепараторными пластинами, сложенные зигзагообразно в один пакет, токосъемы и электролит, согласно предлагаемому изобретению, имеет корпус, выполненный разъемным из двух полукорпусов, каждый из которых снабжен перегородками с отверстиями по оси симметрии, сепараторные пластины склеены между собой, места склеивания совпадают с соответствующими отверстиями в перегородках.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить их соответствие критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена схема электродного блока; на фиг. 2 зазор, выполненный между сепараторными пластинами; на фиг. 3 вид в плане в разрезе устройства (фиг. 1).

Электроды 1 выполняют биполярными из электропроводного материала, например, из свинцовых фольговых пластин, которые укладывают слоями. Каждый слой содержит несколько внутренних пластин и одну наружную. При этом в каждом последующем слое внутренние пластины смещены по отношению к внутренним пластинам предыдущего слоя на половину своей ширины. Наружные пластины в каждом слое выполнены монополярными. К ним приваривают токосъемы, которые расположены поочередно: то справа, то слева электродного блока. Сепараторные пластины 2 выполнены из электроизоляционного материала, например, полимерной кислотостойкой ионообменной пленки. Вышеупомянутая пленка способна набухать в растворе электролита, поэтому сепараторные пластины 2 укладывают на электродные пластины 1 с зазором 3. Величину зазора выбирают от 0,1 до 0,4 мм. При величине зазора, меньшем 0,1 мм, появляется вероятность замыкания между рядами аккумуляторов по электролиту. При величине зазора, большем 0,4 мм, наблюдается уменьшение прочности клеевого соединения.

Затем наносят клей на продольные кромки сепараторных пластин, зазор между ними заполняют клеем и осуществляют процесс склеивания. Полученные склеенные электродные блоки изгибают зигзагообразно. Количество изгибов при зигзагообразовании определяется конструктивными параметрами аккумуляторов в батарее. Пакет электродного блока помещают в корпус батареи, заливают формировочным электролитом и проводят процесс формирования путем пропускания электрического тока. При этом часть материала например, до 75% толщины свинцовых пластин, переходит в положительно и отрицательно заряженную активную массу. Количество активной массы на электропроводной основе определяется временем формирования из расчета 150 170% от номинальной емкости батареи. После окончания процесса формирования сливают формировочный электролит и заполняют батарею свежеприготовленным электролитом, состоящим из раствора серной кислоты.

В изобретении предлагается конструкция свинцовой аккумуляторной батареи, которая представлена на фиг. 3.

Свинцовая аккумуляторная батарея содержит корпус, выполненный разъемными и состоящим из двух одинаковых полукорпусов 4 и 5. Каждый из полукорпусов с снабжен перегородками 6, в которых выполнены отверстия 7, расположенные по оси симметрии, электродные блоки 8, токосъемы и электролит (не показаны).

Сборку батареи осуществляют следующим образом.

Сначала в полукорпус 4 вставляют электродные блоки 8, размещая их так, что места склеивания (без активной массы) сепараторных пластин, являющиеся межэлементными соединениями а батарее) совпадают с соответствующими отверстиями 7 в перегородках 6. Затем наносят клей по всему периметру полукорпуса 4 на торцы перегородок 6, заполняя клеем отверстия 7. Берут полукорпус 5, совмещают с полукорпусом 4, как бы накрывая его, и склеивают их. При этом обеспечивается полная герметизация корпуса.

Готовую батарею заливают электролитом и при необходимости формируют ее.

Батарея обладает высокими удельными стабильными электрическими характеристиками.

Использование: производство химических источников тока с биполярными электродами. Сущность изобретения: на электродные пластины рядами укладывают сепараторные пластины с зазором, равным 0,1 - 0,4 мм, затем их склеивают по продольным кромкам сепараторных пластин, заполняя клеем зазор между ними. Устройство содержит корпус, электродные блоки, собранные зигзагообразно в один пакет токосъемы, электролит. Корпус выполнен разъемным из двух полукорпусов, каждый из которых снабжен перегородками с отверстиями по оси симметрии, электродные блоки расположены в полукорпусах таким образом, что места склеивания сепараторных пластин между собой совпадают с соответствующими отверстиями в перегородках. Это обеспечивает компактность и высокие удельные электрические характеристики. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления свинцовой аккумуляторной батареи, заключающийся в том, что биполярные электроды с расположенными между ними сепараторными пластинами из полимерной пленки и крайними монополярными электродами склеивают по сепараторной пластине, отличающийся тем, что на электродные пластины рядами укладывают сепараторные пластины с зазором 0,1 0,4 мм, затем осуществляют склеивание путем нанесения клея на продольные кромки сепараторных пластин и заполнения клеем зазора между сепараторными пластинами. 2. Свинцовая аккумуляторная батарея, содержащая корпус, блоки разнополярных электродов, разделенных сепараторными пластинами, сложенные зигзагообразно в один пакет, токосъемы и электролит, отличающаяся тем, что корпус выполнен разъемным из двух полукорпусов, каждый из которых снабжен перегородками с отверстиями по оси симметрии, сепараторные пластины склеены между собой, места склеивания совпадают с соответствующими отверстиями в перегородках.