ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2012 года по МПК H01M10/22 

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

Известен герметизированный свинцовый аккумулятор (Таганова А.А., Бубнов Ю.И., Орлов С.Б. Герметичные химические источники тока: Элементы и аккумуляторы. Оборудование для испытаний и эксплуатации: Справочник. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2005. - С.122-125), выбранный в качестве аналога, в котором иммобилизация сернокислого электролита достигается за счет использования сепаратора из стекловолокна с высокой объемной пористостью и хорошей смачиваемостью в растворе серной кислоты (технология AGM). Такой сепаратор не только выполняет функцию разделения электродов, но и благодаря тонкой структуре волокон обеспечивает удержание электролита в порах и высокую скорость переноса кислорода.

Недостатком известного герметизированного свинцового аккумулятора является то, что стекловолоконный сепаратор не может быть использован в аккумуляторах большой емкости, поскольку в высоких аккумуляторах имеет место расслоение электролита по высоте, а также стекание электролита по высоте под действием гравитационной силы, что приводит к осушению сепаратора, в результате чего снижаются емкостные характеристики и срок службы аккумулятора.

В качестве прототипа выбран герметизированный свинцовый аккумулятор (Агуф И.А., Дасоян М.А., Лызлов Н.Ю., Григалюк Н.К. Современное состояние и перспективы развития научных исследований в области герметичного свинцового аккумулятора. М.: Информэлектро, 1984. С.37), в котором иммобилизация сернокислого электролита достигается за счет использования добавки загустителя - силикагеля SiO₂ (технология Gell). При такой технологии электролит удерживается по всей высоте аккумулятора, расслоение электролита отсутствует.

Недостатком прототипа является сложность заполнения аккумулятора электролитом, содержащим аэросил: заполнение заранее загерметизированного аккумуляторного бака проводится при вакуумировании до остаточного давления (1-2)·10³ Па; при этом коллоидный электролит должен быть свежеприготовленным, поскольку после вакуумной заливки происходит практически мгновенное структурирование первоначально относительно текучего коллоидного электролита, в результате чего образуется гель. Недостатком прототипа является также то, что вакуумная заливка может быть использована только для аккумуляторов, баки которых выполнены из твердых полимерных материалов. Если аккумуляторный бак выполнен из мягких полимерных материалов, таких как термоэластопласт, то при вакуумной заливке будет происходить значительная деформация стенок бака (втягивание) и невозможность полного заполнения аккумулятора электролитом. В результате чего аккумулятор будет иметь низкие емкостные характеристики.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков аналога и прототипа и на решение задачи повышения емкостных характеристик, герметизированного свинцового аккумулятора за счет увеличения эффективности заполнения аккумулятора электролитом.

Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом герметизированном свинцовом аккумуляторе в качестве добавки загустителя сернокислого электролита используется поливиниловый спирт с молекулярной массой 5000÷1000000, содержанием ацетатных групп 0.4÷20% и концентрацией 0.1÷10 массовых процентов; при этом поливиниловый спирт либо добавляется в аккумулятор до заливки электролита, либо непосредственно в сернокислый электролит перед заливкой.

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

Сущность изобретения состоит в следующем. Герметизированный свинцовый аккумулятор содержит электродный блок, состоящий из разделенных сепараторами отрицательных и положительных электродов, и сернокислый электролит, содержащий добавку загустителя - поливиниловый спирт с молекулярной массой 5000÷1000000, содержанием ацетатных групп 0.4÷20% и концентрацией 0.1÷10 массовых процентов. Благодаря тому что структурирование электролита, содержащего поливиниловый спирт с указанными характеристиками, происходит не мгновенно (как в случае с электролитом, содержащим аэросил), то увеличивается эффективность заполнения аккумулятора электролитом: поры электродов и сепараторов успевают полностью пропитаться до того, как электролит загустится. В результате этого повышаются емкостные характеристики аккумулятора. Высокая эффективность заполнения аккумулятора заявляемым электролитом позволяет проводить заполнение герметизированного аккумулятора без вакуумирования, а следовательно, применять его для аккумуляторов с баками, выполненными из любых полимерных материалов - как из твердых, так и из мягких. Медленное структурирование электролита позволяет добавлять поливиниловый спирт либо в аккумулятор до заливки электролита, либо непосредственно в сернокислый электролит перед заливкой.

По аналогии с прототипом был изготовлен макет аккумулятора, а также макет заявляемого аккумулятора. Как показали экспериментальные данные (см. таблицу), заявляемый аккумулятор имеет более высокие емкостные характеристики по сравнению с прототипом за счет увеличения эффективности заполнения аккумулятора электролитом.

Таблица     Емкостные характеристики, Ач/кг 1 Заявляемый герметизированный свинцовый аккумулятор 171.3 2 Прототип 97.8

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является повышение емкостных характеристик герметизированного свинцового аккумулятора. Согласно изобретению в качестве добавки загустителя сернокислого электролита используется поливиниловый спирт с молекулярной массой 5000÷1000000, содержанием ацетатных групп 0.4÷20% и концентрацией 0.1÷10 массовых процентов; при этом поливиниловый спирт либо добавляется в аккумулятор до заливки электролита, либо непосредственно в сернокислый электролит перед заливкой. Благодаря тому что структурирование электролита, содержащего поливиниловый спирт с указанными характеристиками, происходит медленно, то увеличивается эффективность заполнения аккумулятора электролитом: поры электродов и сепараторов успевают полностью пропитаться до того, как электролит загустится. Высокая эффективность заполнения аккумулятора позволяет проводить заполнение герметизированного аккумулятора без вакуумирования.

Герметизированный свинцовый аккумулятор, содержащий электродный блок, состоящий из разделенных сепараторами отрицательных и положительных электродов, и сернокислый электролит с добавкой загустителя, отличающийся тем, что в качестве добавки загустителя используется поливиниловый спирт с молекулярной массой 5000÷1000000, содержанием ацетатных групп 0.4÷20% и концентрацией 0.1÷10 мас.%; при этом поливиниловый спирт либо добавляется в аккумулятор до заливки электролита либо непосредственно в сернокислый электролит перед заливкой.