ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2007 года по МПК H01M10/12 H01M2/28 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов для глубоководных аппаратов.

Известен свинцовый аккумулятор (С.Девис, А.Джеймс. Электрохимический словарь. М.: Мир. 1979. С.13-14.), выбранный в качестве аналога, состоящий из блока электродов, бака, крышки; в качестве электролита использован раствор серной кислоты.

Недостатком известного свинцового аккумулятора является то, что такой аккумулятор работает только при атмосферном давлении и не может работать в морской воде при высоком гидростатическом давлении, т.е. вне жесткого корпуса глубоководного аппарата. Использование таких аккумуляторов внутри глубоководного аппарата приводит к тому, что значительная часть объема обитаемого пространства глубоководного аппарата занята аккумуляторной батареей.

В качестве прототипа выбран свинцовый аккумулятор погружного типа (Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета, конструирования и технологии производства свинцовых аккумуляторов. - Л.: Энергия, 1978. - С.82-86.), состоящий из блока электродов, полиэтиленового бака, крышки, компенсатора избыточного давления с клапаном; в качестве электролита использован раствор серной кислоты. Наличие компенсатора избыточного давления исключает разрушающую деформацию бака при высоком гидростатическом давлении и позволяет использовать свинцовый аккумулятор для работы на глубине в морской воде, т.е. вне прочного корпуса глубоководного аппарата.

Недостатком прототипа является увеличение объема аккумулятора за счет наличия компенсатора избыточного давления, в результате чего понижаются удельные энергетические характеристики аккумулятора. Недостатком прототипа является также необходимость его обслуживания (корректировка уровня и плотности электролита) из-за негерметизированного исполнения.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи увеличения удельных энергетических характеристик аккумулятора, работающего при высоком гидростатическом давлении, за счет обеспечения сжатия бака при высоком гидростатическом давлении без его разрушения.

Поставленная задача достигается тем, что бак выполнен из термоэластопласта; при этом термоэластопласт имеет относительное удлинение: 150-650% и твердость по Шор А: 35-90.

Сопоставительный анализ с известными свинцовыми аккумуляторами показывает, что предлагаемое решение является новым.

Сущность изобретения состоит в следующем. Герметизированный свинцовый аккумулятор содержит бак, выполненный из термоэластопласта, с расположенным в баке блоком электродов, крышку с клапаном; в качестве электролита использована гелеобразная серная кислота. Благодаря тому, что бак выполнен из термоэластопласта с относительным удлинением: 150-650% и твердостью по Шор А: 35-90, при высоком гидростатическом давлении обеспечивается сжатие бака без его разрушения и не требуется компенсатор избыточного давления с клапаном, тем самым повышаются удельные энергетические характеристики аккумулятора в 1.5-1.6 раза. Благодаря тому, что электролит находится в гелеобразном состоянии, сжатие бака, вызванное необходимостью компенсировать газовый объем при высоком гидростатическом давлении, не будет оказывать разрушающее воздействие на блок электродов, так как объем газа в аккумуляторе с гелеобразным электролитом незначителен. Кроме того, сжатие бака будет способствовать схлопыванию газовых каналов в гелеобразном электролите и его частичному деструктурированию, что в условиях разряда при погружении на глубину будет снижать внутреннее сопротивление аккумулятора и повышать разрядные характеристики. Поскольку такой аккумулятор выполнен в герметизированном исполнении, то не требуется его обслуживание (корректировка уровня и плотности электролита).

По аналогии с прототипом был изготовлен макет аккумулятора, а также макет предлагаемого герметизированного свинцового аккумулятора. Как показали экспериментальные данные (см. таблицу), предлагаемый герметизированный свинцовый аккумулятор имеет более высокие удельные энергетические характеристики по сравнению с прототипом за счет обеспечения сжатия бака при высоком гидростатическом давлении без его разрушения.

Таблица  Удельные энергетические характеристики, Вт·ч/дм³1.Предлагаемый свинцовый аккумулятор90-1202.Прототип60-75

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов для глубоководных аппаратов. В предложенном герметизированном свинцовом аккумуляторе бак выполнен из термоэластопласта, который имеет относительное удлинение: 150-650% и твердость по Шор А: 35-90, а сернокислый электролит находится в гелеобразном состоянии. При высоком гидростатическом давлении обеспечивается сжатие бака без его разрушения и не требуется компенсатор избыточного давления с клапаном. Сжатие бака будет способствовать схлопыванию газовых каналов в гелеобразном электролите и его частичному деструктурированию, что в условиях разряда при погружении аккумулятора на глубину будет снижать внутреннее сопротивление аккумулятора и повышать разрядные характеристики. Удельные энергетические характеристики аккумулятора повышаются в 1.5-1.6 раза, что является техническим результатом предложенного технического решения. 1 табл.

Герметизированный свинцовый аккумулятор погружного типа, состоящий из блока электродов с сернокислым электролитом, установленного в бак из полимерного материала, крышки с клапаном, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала использован термопласт с относительным удлинением 150-650% и твердостью по Шор А: 35-90, который при высоком гидростатическом давлении обеспечивает сжатие бака без его разрушения, а в качестве сернокислого электролита использован гелеобразный сернокислый электролит.