Способ изготовления аккумулятора свинцово-кислотной системы с поверхностными электродами Российский патент 2017 года по МПК H01M10/12 H01M4/16 

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов различных назначений: тяговых, стационарных, стартерных. Изобретение может использоваться на автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, электрических подстанциях в качестве резервных источников тока и т.д.

Основными недостатками свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, изготовленных по классической намазной технологии, являются их низкие удельные энергетические характеристики и небольшой ресурс, определяемый, как правило, положительным электродом, который в большей мере подвергается электрохимической коррозии.

Известен способ изготовления свинцово-кислотных аккумуляторов с положительными поверхностными электродами (типа Планте), включающий наращивание активной массы на основу токоотвода гальваническим способом.

Недостатком таких электродов является малая толщина активной массы (0,1-0,2) мм и избыточная закладка свинца, что не позволяет получать аккумуляторы с высокими удельными энергетическими характеристиками. При этом отрицательный электрод является намазным, что, в целом, требует применения двух различных технологий. Задачей изобретения является создание свинцово-кислотного аккумулятора нового типа, изготовленного по технологии поверхностных электродов, позволяющей повысить ресурс в 10-12 раз, на 15-20% удельные энергетические характеристики аккумулятора, снизить затраты свинца и исключить из технологического цикла вредные технологические процессы.

Сущность изобретения состоит в улучшении ресурсных и энергетических характеристик свинцово-кислотных аккумуляторов и экологического состояния производственной среды путем использования электродов, изготовленных по новой технологии, позволяющей исключить из технологического цикла классической технологии вредные для здоровья технологические процессы: помол свинца, его окисление, приготовление свинцовой пасты на основе серной кислоты, намазка и сушка пластин. Для изготовления токоотводов по новой технологии применяется свинец высокой чистоты, содержащий минимальное количество примесей других металлов: серебра, меди, цинка, висмута, мышьяка, олова, сурьмы, железа и других, ухудшающих электрические свойства электродов, приводящих к увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора, ускоряющих процесс его саморазрядки.

Технико-экономическая эффективность от внедрения новой технологии поверхностных электродов в производстве аккумуляторов свинцово-кислотной системы будет складываться из следующих факторов:

- снижение технологического цикла изготовления на 30-50%;

- увеличение ресурса аккумуляторов в 10-12 раз;

- упрощение создания аккумулятора в герметизированном исполнении (необслуживаемые);

- решение экологических проблем производства свинцово-кислотных аккумуляторов.

Пример выполнения

Для изготовления аккумулятора применяют положительные и отрицательные поверхностные электроды, изготовленные электрохимическим способом из свинца марки С0 или С1.

Для этого легированный теллуром токоотвод в пропорции 0,05% от массы помещают в панцирь, после чего он подвергается электрохимической обработке (формированию) как положительный электрод с целью получения активной массы в растворе серной кислоты (плотность 1,08 г/см²) с добавками соединений хлорной 12 г/л и азотной 1,5 г/л кислот, плотность тока формирования 0,02 А/см² суммарной площади пластины с двух сторон. Время электрохимической обработки составляет 18 ч при температуре 25°C. Величина активной массы электрода доводится до величины, обеспечивающей получение номинальной емкости аккумулятора путем регулирования времени процесса.. Для получения отрицательного электрода отформированный положительный электрод погружают в электролизер с раствором H₂SO₄, плотность 1,08 г/см³ и выдерживают в течение 30 минут, затем электрод подключают с переполюсовкой к источнику постоянного тока и формируют в течение 10 часов при температуре 25°C до потенциала минус 0,2 вольта относительно кадмиевого электрода сравнения. В качестве вспомогательного положительного электрода используют свинцовую пластину. После промывки в дистиллированной воде в течение 15 минут и просушки в термостате в течение 30 минут при температуре +80°C электрод подвергают пропитке в растворе бария концентрацией 50-60 г/л в течение 15 минут. После чего электрод без промывки просушивают в течение 30 минут при температуре +80°C и подают на склад или сборку.

При этом сначала собирают полублоки отрицательных и положительных электродов, затем к ним привариваются борны. Собранные полублоки поступают на финишную сборку, где они помещаются в бак, к которому приваривают крышку и герметизируют борны.

Изобретение относится к химическим источникам тока, а именно к производству свинцово-кислотных аккумуляторов различных назначений: тяговых, стационарных, стартерных, и может быть использовано в автомобильном, железнодорожном, водном транспорте, электрических подстанциях, где требуются резервные источники тока. Повышение ресурса работы аккумулятора за счёт применения электродов с повышенными удельными энергетическими характеристиками, коррозионной стойкостью и механической прочностью является техническим результатом изобретения. В способе изготовления аккумулятора активная масса положительного и отрицательного электродов формируется электрохимическим способом на основе токоотводов, выполненных из свинца марки СО или С1, легированных теллуром в пропорции 0,05% от массы свинца. 1 пр.

Способ изготовления аккумулятора свинцово-кислотной системы с поверхностными электродами, при котором активная масса положительного и отрицательного электродов формируется электрохимическим способом, причем основа токоотвода изготавливается из листа свинца марки C0 или С1, отличающийся тем, что при изготовлении аккумулятора применяют положительный и отрицательный электроды поверхностного типа, изготовленные электрохимическим способом, а в основу токоотвода вводят легирующий элемент теллур в пропорции 0,05% от массы свинца.