ЧЕХОЛ ДЛЯ ЩЕЛОЧНОГО АККУМУЛЯТОРА Российский патент 2002 года по МПК H01M2/02 H01M10/28 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве и эксплуатации аккумуляторов.

К современным аккумуляторам предъявляются достаточно жесткие требования не только по обеспечению условий для протекания токообразующих электрохимических реакций, но и длительной и надежной работы в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Особенно жесткие требования предъявляются к щелочным аккумуляторам, используемым в тяговых батареях. Последние служат источниками питания электродвигателей специальных видов рельсового и безрельсового транспорта - различных электровозов, электрокаров, электропогрузчиков, электротягачей. Для эксплуатации в таких условиях аккумуляторы должны обладать высокими вибро- и ударопрочностью.

Для обеспечения электроизоляции щелочных аккумуляторов, собранных в батарею, увеличения срока их службы и обеспечения безопасной работы аккумуляторы обычно снабжают электроизоляционным чехлом.

При использовании щелочного аккумулятора в железнодорожных (вагонных), судовых и аналогичных им батареях, служащих для энергоснабжения систем освещения, кондиционирования, средств сигнализации и связи, заменяющих генераторы тока в период их бездействия, необходимым условием эксплуатации является ударопрочность и эластичность внешней оболочки аккумулятора в диапазоне температур (-50)-(+50)^oС в условиях воздействия механических нагрузок.

Известен щелочестойкий резиновый чехол (ГОСТ 26692-85), являющийся наиболее близким к заявляемому решению, обеспечивающий электроизоляцию аккумулятора и служащий амортизатором при вибрации и ударах. Однако недостаточно высокие эластичность и прочность резины не обеспечивают сохранение целостности чехла. Щелочь попадает в зазор между корпусом и чехлом, просачивается через разрывы в резине и создает угрозу короткого замыкания, а также повреждения оборудования. Кроме того, изготовление чехла и в особенности утилизация резиновых изделий является энергоемким и вредным производством, поскольку при этом выделяются канцерогены. Резиновые чехлы не обладают эстетической привлекательностью, т.к. обычно имеют черный цвет, а технология изготовления окрашенной резины достаточно сложна и традиционно не применяется при изготовлении чехлов для щелочных аккумуляторов.

Задачей заявляемого изобретения является создание чехла для щелочного аккумулятора, имеющего продолжительный срок службы в условиях широкого диапазона температур, в том числе низких, и воздействия механических нагрузок, обеспечивающего вторичную переработку менее экологически опасными технологиями, обладающего эстетически привлекательным внешним видом, дешевого.

Технический результат достигается тем, что чехол согласно изобретению выполнен методом литья под давлением из термопластичного полимерного материала, способного к термоусадке, обладающего следующими свойствами.

Электрическое сопротивление не менее 20 мОм, электрическая прочность не менее 14 кВ/мм в течение 1 мин, ударная вязкость по Шарли при Т=-60^oС не менее 40 КДж/м² без надреза и более 5 кДж/м² с надрезом.

Необходимым условием выбора материала является высокая щелочестойкость (в щелочах концентрации 25-30 маc.%), поскольку чехол предназначен для щелочного аккумулятора.

Сущность изобретения заключается в том, что чехол выполнен из материала, свойства которого обеспечивают получение минимального гарантированного зазора между чехлом и корпусом, дешевого, служащего демпфером в условиях воздействия механических нагрузок, в частности и при низких температурах (-50)-(+50^oС). Чехол обеспечивает электроизоляцию аккумулятора.

Высокая стойкость чехла к щелочам позволяет сохранить его без повреждений при воздействии механических нагрузок и вибрации и тем самым повысить безопасность условий работы. Термопластичные полимерные материалы обычно являются высокотехнологичными материалами, в которые легко вводится широкий круг красителей. За счет этого значительно улучшается внешний вид аккумулятора с чехлом и повышается его конкурентоспособность. Высокие ударопрочность и эластичность указанного материала при минусовых температурах обеспечивают расширение диапазона применения аккумулятора и применение более дешевых материалов при его изготовлении. Низкая горючесть чехла делает более безопасными условия эксплуатации аккумулятора. Необходимо заметить, что вторичная переработка чехлов является менее экологически вредным производством, чем переработка резины.

Предпочтительным является выполнение съемного чехла из пластифицированного поливинилхлорида, электрическое сопротивление которого не менее 20 мОм, электрическая прочность не менее 14 кВ/мм в течение 1 мин, ударная вязкость по Шарпи при Т= -60^oС не менее 40 кДж/м² без надреза и более 5 кДж/м² с надрезом. Чехол устанавливают на корпусе щелочного аккумулятора. Размер чехла превышает размер корпуса аккумулятора на 5-8 мм. Толщина стенки не менее 3 мм.

В предпочтительной реализации изобретения чехол из пластифицированного поливинилхлорида надевали на корпус щелочного аккумулятора, содержащего
- электроды в виде ламелей с активной массой, содержащей гидрат закиси никеля в количестве 80-82 мас.% и графит ГОСТ 10273 (марки ГАК 1) в количестве 18-20 мас.%, а также железной активной массой, содержащей 60-80 мас.% окислов железа и 20-40 мас.% графита ГОСТ 10273 (марки ГАК 1);
- cепаратор, выполненный из перфорированного винипласта;
- корпус, выполненный из стали марки 08КП.

В качестве электролита использовали раствор щелочи NaOH концентрации 30 мас.%.

Чехол изготавливают методом литья под давлением на горизонтальной литьевой машине при температуре массы расплава не более 175^oС, при давлении впрыска 100-120 МПа и температуре литьевой формы +25-30^oС, надевают на корпус аккумулятора при нагревании.

Испытания аккумуляторов с чехлом, изготовленным согласно изобретению, проводили по следующим методикам.

1. Электрическая прочность - в соответствии с ГОСТ 6433.3-71 "Методы определения электрической прочности при переменном (частота 50 Гц) и постоянном напряжении"
2. Электрическое сопротивление - в соответствии с ГОСТ 6433.2-71 "Методы определения электрических сопротивлений при постоянном напряжении". Указанные выше особенности материалов не исключают использование прочих материалов, помимо пластифицированного поливинилхлорида, отвечающих необходимым требованиям.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве и эксплуатации аккумуляторов. Чехол выполнен методом литья под давлением из термопластичного полимерного материала, способного к термоусадке, обладающего следующими свойствами: электрическое сопротивление не менее 20 мОм, электрическая прочность не менее 14 кВ/мм в течение 1 мин, ударная вязкость по Шарпи при Т= -60^oС не менее 40 кДж/м² без надреза и более 5 кДж/м² с надрезом. Необходимым условием выбора материала является высокая щелочестойкость (в щелочах концентрации 25-30 мас.%), поскольку чехол предназначен для щелочного аккумулятора. Сущность изобретения заключается в том, что чехол выполнен из материала, свойства которого обеспечивают получение минимального гарантированного зазора между чехлом и корпусом, дешевого, служащего демпфером в условиях воздействия механических нагрузок, в частности, и при низких температурах (-50)-(+50)^oС. Чехол обеспечивает электроизоляцию аккумулятора. Техническим результатом изобретения является высокая стойкость чехла к щелочам и воздействию механических нагрузок и вибрации, что повышает безопасность условий работы. 2 з.п. ф-лы.

1. Чехол для щелочного аккумулятора, выполненный из термопластичного полимерного материала, способного к термоусадке, отличающийся тем, что он выполнен методом литья под давлением из термопластичного полимерного материала, обладающего следующими свойствами: электрическое сопротивление не менее 20 мОм, электрическая прочность не менее 14 кВ/мм в течение 1 мин, ударная вязкость по Шарпи при Т=-60^oC не менее 40 кДж/м² без надреза и более 5 кДж/м² с надрезом. 2. Чехол для щелочного аккумулятора по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из пластифицированного поливинилхлорида. 3. Чехол для щелочного аккумулятора по п.2, отличающийся тем, что чехол выполнен с толщиной стенки не менее 3 мм.