СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2002 года по МПК H01M2/16 H01M10/12 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к производству свинцовых аккумуляторов с большим сроком службы.

Одной из причин выхода аккумулятора из строя является оплывание активной массы положительного электрода, механизм которого связан с процессами, протекающими при заряде и разряде свинцового аккумулятора, и носит принципиальный характер. Одним из способов борьбы с оплыванием является укрепление активной массы с помощью конверта из кислотостойкой синтетической ткани, в который помещают положительный электрод. При этом ткань конверта должна обладать определенными свойствами: она должна быть химически стойкой к воздействию серной кислоты плотностью 1,05-1,35 г/см³ в диапазоне температур от -40 до +70^oС, устойчивой к электрохимическому окислению в области потенциалов диоксидносвинцового электрода, должна иметь достаточную механическую прочность, не выделять при работе положительного электрода вредных соединений, отрицательно влияющих на электрические характеристики и срок службы аккумулятора. Кроме того, ткань должна иметь низкое относительное электросопротивление, достаточную пористость и обладать свойствами, обеспечивающими прочное сцепление конверта с активной массой электрода.

Известен свинцовый аккумулятор по патенту Японии 59-37656, Н 01 М 4/20, опубл. 1984 г. , содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, обернутых в кислотоустойчивую ткань на основе полихлорвинила, пропитанную термореактивной смолой, состоящей из смеси полиэфиров, разделенных сепараторами, и электролит.

Недостатками известного аккумулятора являются высокое электросопротивление аккумулятора при эксплуатации, загрязнение электролита продуктами разложения органических составляющих ткани конверта положительного электрода и снижение срока службы.

Известен свинцовый аккумулятор по патенту Англии 860211, Н 01 М 4/20, опубл. 1961 г., содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, в активную массу которых впрессована с обеих сторон кислотоустойчивая ткань на основе полиэтилентерефталата, полихлорвинила или полиэтилена, изготовленная из синтетических нитей диаметром около 0,01 мм, имеющая 100 отверстий на 1 см², разделенных сепараторами, и электролит.

Недостатком известного аккумулятора является достаточно высокая степень открытия ткани, что ведет к оплыванию активной массы, уменьшению емкости аккумулятора и его срока службы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является свинцовый аккумулятор по патенту РФ 1690027, H 01 M 2/16, опубл. 1991 г. , содержащий электролит, блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, завернутых в конверт из кислотоустойчивой синтетической ткани, разделенных сепараторами, в которых в качестве ткани конверта взяты нити модифицированного полиакрилонитрила с карбоксильными группами в количестве 0,9-3,0 мг-экв/г и аминными группами в количестве 0,3-2,0 мг-экв/г; ткань дополнительно содержит нити полиэтилентерефталата при соотношении компонентов ( мас.%): полиэтилентерефталат 50-67; полиакрилонитрил 33-50.

Недостатками известного свинцового аккумулятора являются высокое относительное электросопротивление ткани, изготовленной из модифицированного полиакрилонитрила и полиэтилентерефталата, низкая электрохимическая стойкость полиакриловых нитей в условиях работы свинцового аккумулятора, их низкая термопластичность, препятствующая надежной сварке ткани в конверт, и недостаточное сцепление ткани конверта с активной массой, что ведет к снижению емкости и срока службы аккумулятора.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение емкостных характеристик и срока службы свинцового аккумулятора.

Указанный технический результат достигается тем, что в свинцовом аккумуляторе, содержащем блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, завернутых в конверт из кислотоустойчивой синтетической ткани, разделенных сепараторами, и электролит, в качестве ткани конверта использована ткань, выполненная главным переплетением или его производным, или мелкоузорчатым переплетением, основа которой выполнена из полипропиленовых комплексных нитей линейной плотности 15-20 текс, а уток - из полипропиленовой пряжи линейной плотности 22-30 текс с длинными уточными настилами. Количество нитей на 1 см ткани составляет по основе 40-50, по утку - 26-36, а одна из поверхностей ткани с длинными уточными настилами выполнена ворсованной. Ворсованная сторона ткани расположена с внутренней стороны конверта.

Увеличению электрических характеристик аккумулятора способствует снижение его электросопротивления, которое в значительной степени зависит от относительного электросопротивления материала конверта положительного электрода. В связи с этим предлагается конверт для положительного электрода из ворсованной полипропиленовой ткани, обладающей более низким относительным электросопротивлением, более высокой электрохимической стойкостью в условиях работы свинцового аккумулятора и высокой термопластичностью, позволяющей производить сварку конверта.

Наличие ворса на внутренней стороне конверта обеспечивает хорошее сцепление с активной массой, что ведет не только к снижению электросопротивления электрода и повышению его емкости, но обеспечивает технологичность его изготовления и увеличивает срок службы аккумулятора за счет исключения оплывания активной массы.

Полипропиленовая ткань, прочно связанная с активной массой за счет ворса, препятствует оплыванию положительной активной массы, состоящей, в основном, из диоксида свинца. Диоксид свинца, являясь хорошим сорбентом ионов сурьмы, при отсутствии оплывания в значительной степени препятствует переносу сурьмы на отрицательный электрод, за счет чего снижается газовыделение и увеличивается срок службы аккумулятора.

Исключение оплывания активной массы положительного электрода свинцового аккумулятора за счет конверта из полипропиленовой ткани с ворсом способствует уменьшению поверхности контакта серной кислоты с токоотводом, т.е. уменьшению его коррозии, что также ведет к снижению электросопротивления и увеличению срока службы свинцового аккумулятора.

Сущность изобретения поясняется примерами его осуществления.

Схема устройства свинцового аккумулятора представлена на чертеже.

Пример 1.

Свинцовый аккумулятор содержит корпус 1 с расположенными в нем блоком 2 отрицательных электродов и блоком 3 положительных электродов. Каждый положительный электрод помещен в конверт 4, изготовленный из ткани, выполненной главным переплетением из полипропиленовых нитей плотности 20 текс по основе и полипропиленовой пряжи плотности 22 текс по утку. Количество нитей на 1 см ткани по основе - 40, по утку - 36. Ворсованная сторона ткани расположена внутри конверта и за счет ворса 5 прочно сцеплена с активной массой, полученной из пасты электрическим формированием. Боковые и верхняя кромки конверта электрода сварены, а нижняя образована за счет сгиба ткани конверта пополам. Положительные и отрицательные электроды в блоках 2 и 3 разделены сепараторами 6. В аккумулятор залит электролит 7.

Пример 2.

Аккумулятор выполнен как в примере I. Однако ткань выполнена мелкоузорчатым переплетением из полипропиленовых нитей 17 текс по основе и полипропиленовой пряжи 26 текс по утку. Количество нитей на 1 см ткани по основе - 45, по утку - 31.

Пример 3.

Аккумулятор выполнен как в примере 1. Однако ткань выполнена главным переплетением из полипропиленовых нитей 15 текс по основе и полипропиленовой пряжи 30 текс по утку. Количество нитей на 1 см ткани по основе - 50, по утку - 26.

Пример 4.

Аккумулятор выполнен как в примере 1. Однако ткань выполнена мелкоузорчатым переплетением из полипропиленовых нитей 17 текс по основе и полипропиленовой пряжи 26 текс по утку. Количество нитей на 1 см ткани по основе - 45, по утку - 31. Внутренняя поверхность ткани не ворсована.

Характеристики ткани конверта и свинцовых аккумуляторов МТ-8 сведены в таблицу.

Экспериментальные данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что использование в качестве конверта для положительного электрода свинцового аккумулятора полипропиленовой ткани, выполненной главным переплетением или его производным, или мелкоузорчатым переплетением, из полипропиленовых комплексных нитей плотности 15-20 текс по основе и полипропиленовой пряжи плотности 22-30 текс по утку, с количеством нитей на 1 см ткани на основе 40-50, по утку 26-36 и ворсованной с внутренней стороны конверта, обеспечивает увеличение емкости свинцового аккумулятора на 14-16% по сравнению с прототипом, а срока службы на 13-17% по сравнению с прототипом. Отсутствие ворса на внутренней стороне ткани конверта не обеспечивает надежного контакта ткани с активной массой, что ведет к росту электросопротивления, снижению емкости и срока службы свинцового аккумулятора.

Изобретение относится к производству свинцовых аккумуляторов с большим сроком службы. Согласно изобретению свинцовый аккумулятор содержит электролит, блок отрицательных и блок положительных электродов, завернутых в конверт из кислотоустойчивой синтетической ткани, разделенных сепараторами. В качестве ткани конверта использована полипропиленовая ткань, выполненная главным переплетением или мелкоузорчатым переплетением из полипропиленовых комплексных нитей плотности 15-20 текс и полипропиленовой пряжи плотности 22-30 текс. Количество нитей по основе 40-50, по утку 26-36 см ткани. Одна из поверхностей ткани с длинными уточными настилами выполнена ворсованной. Ворсованная сторона ткани расположена с внутренней стороны конверта. Техническим результатом является обеспечение прочного сцепления ткани конверта с положительной активной массой, что полностью исключает ее оплывание; за счет этого уменьшается коррозия положительного токоотвода и газовыделение, а емкость и срок службы свинцового аккумулятора увеличиваются. 1 табл., 1 ил.

Свинцовый аккумулятор, содержащий электролит, блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, завернутых в конверт из кислотоустойчивой синтетической ткани, разделенных сепараторами, отличающийся тем, что в качестве ткани конверта использована полипропиленовая ткань, выполненная главным переплетением или мелкоузорчатым переплетением, при этом основа ткани выполнена из полипропиленовых комплексных нитей линейной плотности 15-20 текс, уток из полипропиленовой пряжи линейной плотности 22-30 текс с длинными уточными настилами, количество нитей по основе 40-50, по утку 26-36 на 1 см, а одна из поверхностей ткани с длинными уточными настилами выполнена ворсованной, ворсованная сторона ткани расположена с внутренней стороны конверта.