Высокоактивная прочная паста для положительного электрода свинцового аккумулятора (батареи)

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве положительных электродов свинцового аккумулятора (батареи), используемого в транспортных средствах. Техническим результатом изобретения является увеличение разрядной емкости на длительном режиме разряда и срока службы свинцового аккумулятора (батареи). Согласно изобретению паста для положительного электрода свинцового аккумулятора (батареи) содержит окислы свинца, сульфат свинца, металлический свинец, в качестве порообразователя - голубовато-белый порошок аэросил А-300 ГОСТ 14922 и в качестве связующего компонента - полимерные волокна при следующем соотношении компонентов, мас.%: окислы свинца 74-86, сульфат свинца 10-20, свинец металлический 2,6-7,5, волокна полимерные 0,2-0,3, аэросил А-300 ГОСТ 14922 0,1-0,3. 2 табл.

 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве положительных электродов свинцового аккумулятора (батареи), используемого в транспортных средствах.

Технические требования к свинцовым аккумуляторам (батареям) определяются техническими характеристиками объектов назначения. На современном этапе свинцовые химические источники тока должны обладать высокой удельной энергией на длительных режимах разряда, т.е. иметь большую емкость при минимально возможных размерах и массе аккумулятора, а также достаточно длительный срок службы, по возможности близкий к срокам межремонтного периода машины. Как правило, эти требования относятся к положительному электроду (в т.ч. к пасте), который ограничивает емкость и срок службы свинцового аккумулятора.

Известна положительная паста свинцового аккумулятора, содержащая окислы свинца, сульфат свинца, металлический свинец (М.Ф.Скалазубов, Активные массы электрических аккумуляторов, г.Новочеркасск, Политехнический институт, 1962, с 13-15).

Недостатками известной пасты являются нестабильность электрических характеристик и низкий срок службы аккумуляторов (батарей) из-за ее оплывания.

Наиболее близкой по технической сущности и достигнутым результатам является паста, содержащая дополнительно наполнитель - диоксид кремния, продукт получаемый из отходов производства предприятий алюминиевой промышленности, со средним размером частиц 10-45 мкм, насыпным удельным весом 209 г/дм³, истинным удельным весом 1,53 г/см³, удельной поверхностью 164-190 м²/г (патент России № 2182386 С1 кл. Н 01 М 4/62, 10/06, 2002).

Недостатком пасты по этому патенту является то, что рекомендованный к использованию диоксид кремния в составе положительной пасты способствует в основном сокращению технологического брака электродов по высыпанию активной массы из контактной поверхности электродов с 30% до 0,2% и не влияет на электрические характеристики и срок службы аккумулятора (батареи).

Целью предлагаемого технического решения является увеличение разрядной емкости на длительном режиме разряда и срока службы свинцового аккумулятора (батареи).

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в положительную пасту, содержащую окислы свинца, сульфат свинца, металлический свинец вводится в качестве порообразователя голубовато-белый рыхлый порошок аэросил А-300 ГОСТ 14922, представляющий собой чистый диоксид кремния, предназначенный для легкой, химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, и связующий компонент - полимерные волокна.

Диоксид кремния и аэросил А-300 различаются по физико-химическим показателям, которые приведены в таблице 1.

Для достижения указанной цели предлагается следующий состав положительной пасты (мас.%):

1 окислы свинца 74-86

2 сульфат свинца 10-20

3 свинец металлический 2,6-7,5

4 аэросил А-300 ГОСТ 14922 0,1-0,3

5 волокна полимерные 0,2-0,3

Совокупность в пасте порообразователя аэросила А-300 и связующего полимерных волокон создает при формировании пасты пористую структуру, которая улучшает доступ электролита к внутренним слоям пасты. В опытной пасте при введении указанных компонентов образуется пространственный каркас, надежно удерживающий ее от оплывания, что способствует увеличению емкостных характеристик и срока службы аккумулятора (батареи).

Проводилось определение оптимального соотношения компонентов положительной пасты на опытных образцах аккумуляторов. Результаты испытаний приводятся в таблице 2.

Таблица 2
Примеры	Состав положительной пасты	Емкость 20-ти	Наработка на
	Окислы свинца	Сульфат свинца	Свинец металли ческий	Диоксид кремния	Аэро-сил А-300 ГОСТ14922	Полимерные волокна	часового режима разряда, % от номин. значения	стенде, недельные циклы
1	74	20	5,4		0,3	0,3	112	9
2	78	14	7,5		0,3	0,2	112	8
3	80	17	2.6		0,2	0,2	111	9
4	83	12	4,7		0,1	0,2	110	8
5	86	10	3,6		0,1	0,3	111	9
Прототип	79	16	4,9	0,075			104	5

Из представленных в таблице 2 данных видно, что опытные образцы аккумуляторов с предлагаемой положительной пастой обеспечивают в сравнении с прототипом более высокую (на 7%) емкость на длительном режиме разряда и увеличенный на 50% срок службы за счет снижения внутреннего сопротивления электродов.

При добавке 0,3% аэросила А-300 и 0,3% полимерного волокна в положительную пасту достигается максимальная емкость аккумулятора на 20-ти часовом режиме разряда, которая значительно превышает емкость аккумулятора с пастой-прототипом. При добавке 0,1% аэрооста А-300 и 0,2% полимерного волокна в положительную пасту емкость аккумулятора также превышает емкость аккумулятора с пастой-прототипом.

При добавке 0,1-0,3% аэросила А-300 и 0,2-0,3% полимерного волокна в положительную пасту срок службы аккумулятора превышает на 50% срок службы аккумулятора с пастой- прототипом.

Введение одновременно аэросила А-300 и волокнистого полимерного связующего обеспечивают хорошие намазочные свойства пасты с сокращением до минимума потерь от технологического брака положительного электрода на таких технологических операциях, как формирование, сушка отформированных электродов и особенно разделение двойных электродов, а также транспортирование и складирование положительных электродов.

Паста положительного электрода свинцового аккумулятора (батареи), содержащая окислы свинца, сульфат свинца, металлический свинец, диоксид кремния, отличающаяся тем, что в качестве диоксида кремния взят аэросил А-300 ГОСТ 14922 как порообразователь, в качестве связующего - полимерные волокна при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окислы свинца 74-86

Сульфат свинца 10-20

Свинец металлический 2,6-7,5

Аэросил А-300 ГОСТ 14922 0,1-0,3

Волокна полимерные 0,2-0,3