RU21482U1 - Герметизированная свинцовая аккумуляторная батарея - Google Patents

Description

Р1зобретение относится к области химических источников тока и может быть использовано в производстве свинцовых аккумуляторов.

Известен герметизированный (безуходный) свинцовый аккумулятор, состоящий из бака, положительных и отрицательных электродов, сепараторов, матричного или загущённого электролита, токоведущих деталей и клапана (см., например. В.Н.Варыпаев, М.А.Дасоян, В.А.Никольский «Хи.мические источники тока, М., «Высщая школа, 1990, стр. 189-193).

Для обеспечения работы такого акк мулятора необходима организация эффективного протекания кислородного цикла, когда весь кислород, выделяющийся на положительных электродах, достигает поверхности отрицательных и там восстанавливается, исключая тем самым потерю воды и нежелательное осущение аккумулятора.

Эффективность кислородного цикла во многом зависит от величины реакционной поверхности, на которой протекает процесс восстановления кислорода. В известных конструкциях герметизированных аккумуляторов такая поверхность равна внешней поверхности отрицательных электродов. поскольк вследствие заполнения пор этих электродов электролитом развитие процесса восстановления кислорода на их внутренних поверхностях затруднено из-за значительного диффузионного ограничения процесса переноса молекулярного кислорода.

При повышенных токах заряда внешняя поверхность огрицательных электродов недостаточна для восстановления всего выделившегося кислорода и часть его будет переходить из электродного блока в свободный газовый объём аккумулятора, создавая в нём внутреннее давление. При достижении определённого значения последнего происходит срабатывание клапана, выход газа во внешнюю среду и потерю аккумулятором некоторого количества воды. Потеря воды приводит к росту внутреннего сопротивления аккумулятора, сокращению срока и снижению электрических характеристик.

В качестве прототипа выбрана заявка Японии № 1- 67876 (А), приоритет 08.09.1987г., кл. Н01М10/12 «Герметичная аккумуляторная свинцовая батарея, содержащая помещённые в бак положительные и отрицательные электроды, электролит, сепараторы, токоведущие детали и клапаны, при этом крайние отрицательные электроды покрыты.фторполимером для придания им водоотталкивающих свойств, обеспечивающих больш то способность поглощать газ. В баке батареи имеются рёбра, определяющие промежутки между баком и концевыми отрицательными электродами. Эти промеж тки сллокат главными астками направляющих каналов, через которые газообразный кислород, создаваемый положительными электродами, поступает к отрицательным концевым электродам и легко абсорбируется последними. Это способствует уменьшению давления в аккумуляторе, частоты срабатывания клапана и потери воды, чем обеспечивается сохранение ёмкости.

Недостатком прототипа является то, что ускорение процесса восстановления кислорода происходит только из свободного объёма аккумулятора, когда он выходит из пор электродов и сепараторов. Скорость этого процесса невелика, т. к. она зависит от парциального давления кислорода в газовой фазе, которое при работе свинцового акклмулятора не должно быть большим (по условиям прочности бака не более 10 кПа). Кроме того, значительное количество кислорода находится в газовых порах сепараторов и не может быть восстановлено на внешней поверхности крайних отрицательных электродов.

Очевидно, что эффективнее восстанавливать кислород непосредственно из норового объёма сепараторов, а не через цикл перехода его из пор в свободный газовый объём .лятора.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения скорости восстановления кислорода во время перезаряда, обеспечивая тем самым сохранение ёмкости герметизированной свинцовой аккум ляторной батареи и еличение её срока службы.

Поставленная задача достигается тем, что в аккут ляторной батарее, состоящей из бака, положительных и отрицательных электродов, сепараторов, матричного или загущённого электролита, токоведущих деталей и клапанов, в состав активной массы отрицательных электродов введена добавка гидрофобизатора, например, фторопласта (С2р4)п, содержание которого в активной массе отрицательных электродов составляет 0,5 6,0 мае. о. Благодаря этому, реакционной поверхностью является не только внещняя, контактирующая с сепаратором поверхность отрицательных электродов, но и поверхность их пор, что приводит к её значительному увеличению. Наличие гидрофобизатора создаёт газовые каналы непосредственно в активной массе и способствует проникновению молекулярного кислорода к внутренней поверхности отрицательного электрода.

Т. о., увеличение реакционной поверхности приводит к росту скорости восстановления кислорода, снижением внутреннего давления в аккумуляторе и уменьщению потерь воды, что в конечном итоге приводит к ъеличению срока слуокбы аккумулятора.

Сущность изобретения поясняется примером его реализации и данными, приведёнными в таблице.

Пример. Были изготовлены макеты аккумуляторов, отрицательные электроды которых содержали добавку гидрофобизатора в количестве 0,0; 0,5; 1,0; 2,5; 4,0; 6,0; 8,0 % мае. В качестве гидрофобизатора использовался фторопласт (С2р4)п Макеты были подвергнуты циклированию, интенсивность кислородного цикла определялась бародинамическим методом. Результаты испытаний приведены в таблице.

Увеличение (свыше 6,0 % мае.) концентрации фторопласта приводит к худшению восстановления кислорода в связи с полным вытеснением электролита из газовых пор.

Таблица.

На фиг.1 схематично показан аккумулятор без добавки гидрофобизатора , а на фиг.2 - с добавкой гидрофобизатора., где; 1-бак., 2-положительный электрод. 3отрицательный электрод, 4-сепаратор. 5-токоведущие детали, 6-электролит. Т-клапан. 8-поверхность на которой идет восстановление кислорода. 9-гидрофобизатор.

Пример. Были изготовлены макеты аккумуляторов, отрицательные электроды которых содержали добавку гидрофобизатора в количестве 0.0; 0.5; 1.0; 2.5; 4.0; 6.0; 8.0%мас. В качестве гидрофобизатора использовался фторопласт (C-jF. ) . Макеты были подвергнуты цикли& t

рованию, интенсивность кислородного цикла определялась бародинамическим методом. Результаты испытаний

приведены в таолице.

Таблица.

Claims (3)

1. Герметизированная свинцовая аккумуляторная батарея, состоящая из бака, положительных и отрицательных электродов, сепараторов, матричного или загущенного электролита, токоведущих деталей и клапанов, отличающаяся тем, что активная масса отрицательных электродов содержит добавку гидрофобизатора.

2. Батарея по п.1, отличающаяся тем, что в качестве гидрофобизатора выбран фторопласт (С₂F₄)_n.

3. Батарея по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что содержание гидрофобизатора в активной массе отрицательных электродов составляет 0,5-6,0 мас.%.