ПАСТА ДЛЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА СВИНЦОВОГО АККУМУЛЯТОРА Российский патент 2002 года по МПК H01M4/14 H01M4/62 

Предполагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве свинцовых аккумуляторов.

Паста для положительного электрода свинцовых аккумуляторов обычно состоит из свинцового порошка, представляющего собой смесь оксида свинца с элементным свинцом, серной кислоты и наполнителя. Роль наполнителя - связующее вещество и порообразователь. В качестве наполнителя чаще всего используются термопластичные полимерные волокна. Известна паста для положительного электрода свинцового аккумулятора, в которой в качестве наполнителя используются волокна, имеющие слоистую и разветвленную структуру, например полиэтиленовые или пропиленовые волокна (Patent DE 3038440, 1980 г.). Недостатком такой пасты является низкий коэффициент ее использования и небольшой срок службы. Это объясняется тем, что вышеупомянутые наполнители комкуются и неравномерно распределяются по всей массе пасты. Такое явление обусловлено комкованием наполнителя уже в момент его подготовки в силу большого электростатического притяжения частиц полимерного вещества друг к другу.

Наиболее близкой к предполагаемому изобретению является паста для положительного электрода свинцового аккумулятора, где в качестве наполнителя используется органический полимерный материал - фторопласт марки 4Д. Последний для избежания комкования вводится в виде водной суспензии (А.с. СССР 386460, БИ 26, 1973 г.). Водная суспензия фторопласта марки 4Д является продуктом капельной полимеризации тетрафторэтилена в водной среде в присутствии поверхностно- активных веществ (ПАВ) в качестве эмульгаторов. Необходимость подачи такой суспензии в свинцовый порошок по мере ее получения создает дополнительные технологические трудности. Кроме того, из имеющейся литературы не известно, каким образом использование пасты с таким наполнителем сказывается на других параметрах пасты: пористости, плотности, пенетрации, влажности и т.д.

Цель изобретения - создание пасты для положительного электрода свинцового аккумулятора, обладающей повышенными коэффициентом использования и сроком службы за счет уменьшения высыпания активной массы из отформированных электродов.

Поставленная цель достигается путем использования в пасте в качестве наполнителя полиэтиленовой нити, аппретированной кремнийорганическим соединением. Использование кремнийорганического соединения позволяет снять с волокна статическое электричество, являющееся причиной его комкования. Основой для такого решения поставленной задачи послужило широкое применение кремнийорганических соединений в качестве аппретов для самых различных материалов, в том числе и для синтетических волокон (Воронков М.Г., Макарская В.М. "Аппретирование текстильных материалов кремнийорганическими мономерами и олигомерами". Новосибирск, Наука, 1978 г., 78 стр.; Пащенко А.А., Воронков М. Г. и др. "Гидрофобизация". Киев, Наукова Думка, 1973 г., 240 стр.). Нужный эффект получили при использовании в качестве аппретирующих агентов алкилдихлорсиланов общей формулы RSiHCl₂, где R - метил, этил, являющихся товарными продуктами, в том числе и в России. Суть метода заключается в обработке вышеуказанного волокна 5%-ным раствором алкилдихлорсилана в органическом растворителе, с последующей сушкой волокна на воздухе. Механизм аппретирования основан на химической модификации волокон за счет реакции алкилдихлорсилана с поверхностной влагой, с образованием на поверхности волокна мономолекулярного слоя полиалкилсилоксана (схема):

Пример 1 (обработка волокна)
300 г полиэтиленового волокна помещали в открытую емкость с 6 л 5%-ного раствора метилдихлорсилана MeSiHC1₂ в органическом растворителе и выдерживали в этом растворе в течение 10-15 мин. Волокно отделяли от раствора декантацией и сушили на воздухе в течение 15-20 ч. Раствор использовали неоднократно.

Пример 2 (приготовление положительной пасты)
К 400 кг свинцового порошка вносили 300 г волокна, обработанного 5%-ным раствором MeSiHC1₂ в органическом растворителе, добавляли 48 кг Н₂О и 44,8 кг H₂SО₄ (ρ=1,4±0,01 г/см³) при 20^oС. Пасту перемешивали не более 9 мин.

Пример 3 (контрольные характеристики пасты)
В соответствии с ГОСТ 959-91 проведено определение основных контрольных характеристик экспериментальной пасты с использованием волокна, обработанного 5%-ным раствором метилдихлорсилана. Результаты этих определений и сравнений с контрольным образцом пасты, содержащим немодифицированное волокно, представлены в табл.1.

Пример 4 (емкостные характеристики)
За счет увеличения контакта сцепления активной массы с токоотводом емкостные характеристики увеличились на 10% (с 55 до 60,5 А/ч).

На этапе разрубки электродов, где ведется отбраковка некачественных электродов, были получены следующие результаты: высыпание активной массы из контрольных электродов составило 30%. Высыпание активной массы, полученной на основе экспериментальной пасты, составило 0,5%. Уменьшилось количество (на 29,5%) недоформированных электродов в процессе беспайкового формирования электродов.

Таким образом, введение полиэтиленового волокна, модифицированного алкилдихлорсиланом RSiHCl₂, где R - метил, этил, в пасту для положительного электрода свинцового аккумулятора способствует существенному укреплению этой пасты в отформированных электродах, увеличивая коэффициент использования, повышает электрические характеристики аккумуляторных батарей, увеличивая их срок службы.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к пастам для положительных электродов свинцовых аккумуляторов. Техническим результатом от использования предложенной пасты является повышение срока службы свинцовых аккумуляторов за счет уменьшения высыпания активной массы из отформованных электродов. Это достигается за счет того, что в пасте в качестве наполнителя использовано полиэтиленовое волокно, модифицированное 5%-ным раствором алкилдихлорсилана общей формулы RSiHCl₂, где R - метил, этил, в органическом растворителе. 1 табл.

Паста для положительного электрода свинцового аккумулятора, содержащая свинцовый порошок, серную кислоту и наполнитель в виде органического полимерного материала, отличающаяся тем, что в качестве органического полимерного материала содержит полиэтиленовое волокно, модифицированное 5%-ным раствором алкилдихлорсилана общей формулы RSiHCl₂, где R - метил, этил, в органическом растворителе.