СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2019 года по МПК H01M10/12 H01M2/16 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и касается производства свинцовых аккумуляторов с повышенным сроком эксплуатации (службы).

В настоящее время для автомобилей с системой «Старт-Стоп» изготавливают аккумуляторные батареи, в которых используют комбинированные сепараторы. Это обычные полиэтиленовые сепараторы, на одну из поверхностей которых наклеена ворсистая стеклоткань. Стороной со стеклотканью. сепараторы прилегают к положительным электродам и, тем самым, предохраняют активную массу от оползания с поверхности электродов.

Недостатком этой технологии является то, что стеклоткань затрудняет диффузию электролита, создает дополнительное электрическое сопротивление и, как результат, снижается разрядное напряжение аккумулятора. Для устранения этого недостатка в батареи приходится закладывать дополнительное количество активной массы, батареи становятся на ~ 10% тяжелее обычных и, соответственно, дороже.

Известен свинцовый аккумулятор (патент Японии 59-37656, Н01М 4/20, опубл. 1984 г.), содержащий электролит, разделенные сепараторами блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, обернутых в кислотоустойчивую ткань на основе полихлорвинила, пропитанную термореактивной смолой, состоящей из смеси полиэфиров.

Недостатками известного аккумулятора являются его высокое электросопротивление при эксплуатации, загрязнение электролита продуктами разложения органических составляющих ткани обертки положительных электродов и относительно малый Срок службы аккумулятора.

Известен также свинцовый аккумулятор (патент РФ 1690027, Н01М 2/16, опубл. 1991 г.), содержащий электролит, разделенные сепараторами блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, завернутых в конверт из кислотоустойчивой синтетической ткани, в котором 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, масс. %: 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.

Наиболее близким (прототип) по технической сущности и достигаемому результату является свинцовый аккумулятор (патент Англии 860211, Н01М 4/20, опубл. 1961 г.), содержащий электролит, разделенные сепараторами 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.

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

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

Указанный технический результат достигается тем, что в свинцовом аккумуляторе, содержащем электролит, разделенные сепараторами блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, в активную массу которых впрессовано с обеих сторон кислотоустойчивое полотно, в качестве полотна использована AGM ткань толщиной 0,1-0,2 мм. AGM ткань - это абсорбирующий стеклянный мат, набранный из супертонких (диаметром 0,5-4 мкм) стекловолокон и стекловолокон диаметром 12 мкм. Электролит является структурированным и находится в порах пропитанного мата.

Сущность изобретения поясняется примерами его осуществления (таблица).

Схема устройства свинцового аккумулятора представлена на чертеже.

Свинцовый аккумулятор содержит корпус 2 с расположенными в нем блоком 1 отрицательных электродов и блоком 3 положительных электродов. В активную массу каждого положительного электрода с обеих сторон впрессованы (усилием около 30 кг) цилиндрическим роликом кислотоустойчивые полотна 4 из AGM ткани толщиной 0,1-0,2 мм Положительные и отрицательные электроды в блоках 2 и 3 разделены сепараторами 5. Аккумулятор заполнен электролитом 6.

При вдавливании (намазке) роликом происходит адгезионное взаимодействие и прилипание AGM ткани к поверхности активных масс положительных электродов.

В результате прочного сцепления AGM ткани и активных масс происходит снижение степени оплывания с положительных электродов активной массы, в основном

состоящей из диоксида свинца. При отсутствии оплывания диоксид свинца препятствует переносу сурьмы на отрицательный электрод, за счет чего снижается выделение газов и увеличивается срок службы аккумулятора.

Для оценки эффективности предлагаемого изобретения и сравнения его с контрольным аккумулятором изготовили батарею 6CT-60L с пластинами, покрытыми AGM тканью толщиной 0,1 мм с (пример 1), батарею 6CT-60L с пластинами, покрытыми AGM тканью толщиной 0,2 мм (пример 2), батарею 6CT-190L с пластинами, покрытыми AGM тканью толщиной 0,1 мм (пример 3), а также контрольные батареи согласно прототипу для каждого примера. Нижний предел толщины AGM ткани - 0,1 мм обусловлен условиями ее изготовления: при меньшей толщине наблюдается частое замятие AGM ткани при вдавливании (намазке) на пластины, что в ряде случаев приводит к разрыву ткани. При толщине AGM ткани более 0,2 мм возрастает электросопротивление аккумулятора.

При проверке батарей высоким током на специальной установке получены следующие результаты:

1. Конечное напряжение у батарей с AGM тканью на 1,0-1,5% ниже, чем у контрольных батарей.

2. Напряжение разряда у батарей с AGM тканью на 2-3% ниже, чем у контрольных батарей.

Сравнительные данные эксплуатационных параметров исследованных аккумуляторов приведены в таблице.

Заявляемое изобретение позволяет увеличить емкость аккумулятора с 6,8-7,0 до 7,4-8,1 А⋅ч (на 8,8-15,7%), а срок службы с 340-360 до 390-410 циклов (на 14,7-17,1%).

Технические решения, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, не выявлены, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».

Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение вышеописанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».

Поскольку заявляемое изобретение обеспечивает технический результат, выражающийся в увеличении емкости аккумуляторов и срока их эксплуатации, то можно сделать вывод, что изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение относится к области электротехники, а именно к свинцовому аккумулятору, в котором содержится электролит, разделенные сепараторами блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, при этом в активную массу каждого положительного электрода с обеих сторон впрессованы кислотоустойчивые полотна из AGM ткани, толщиной 0,1-0,2 мм. Абсорбирующее стеклянное полотно выполнено из стекловолокон диаметром 0,5-4 мкм и стекловолокон диаметром 12 мкм. Увеличение емкостных характеристик и срока службы аккумулятора является техническим результатом изобретения. Заявляемое изобретение увеличивает емкость аккумулятора с 6,8-7,0 до 7,4-8,1 А⋅ч (на 8,8-15,7%), а также срок его службы с 340-360 до 390-410 циклов (на 14,7-17,1%). 1 ил., 1 табл.

Свинцовый аккумулятор, содержащий электролит, разделенные сепараторами блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, в активную массу которых впрессовано с обеих сторон кислотоустойчивое полотно, отличающийся тем, что в качестве полотна использован AGM материал в виде ткани толщиной 0,1-0,2 мм, выполненной из стекловолокон диаметром 0,5-4 мкм и стекловолокон диаметром 12 мкм.