Токоотвод для отрицательного электрода свинцовой аккумуляторной батареи

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве свинцовых стартерных аккумуляторов и батарей на их основе. Техническим результатом изобретения является снижение расхода сплава, повышение удельной энергии на 5-7%. Согласно изобретению токоотвод отрицательного электрода имеет два ребра жесткости (верхнее и нижнее). На верхнем ребре расположено ушко для соединения отрицательного электрода с полюсным мостом. Верхняя часть ушка токоотвода на глубину погружения в мост 5-7 мм выполнена в виде трапеции. При этом отношение длин верхнего торца ушка к нижнему торцу равно 0,5÷0,6, отношение толщины токоотвода к толщине ленты составляет 1,55, отношение высоты ячейки к длине - не менее 0,72. 3 ил.

 

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при производстве свинцовых стартерных аккумуляторов и батарей на их основе.

Параметром для оценки уровня оптимизации токоотвода является удельная плотность свинцового сплава в объеме токоотвода (PV), которая выражается формулой

,

где mT - масса токоотвода, г;

VT - объем рабочей части токоотвода, см3 (без ушка и ножек).

Известен литьевой токоотвод (патент США №3989539, НКИ кл. 429-241, 1976 «Решетка аккумуляторной пластины» [1]), состоящий из 4-сторонней рамки, на верхней стороне которой расположено ушко, на нижней - опорные ножки. Внутри рамки имеется сетка, состоящая из горизонтальных, вертикальных и диагональных жилок, образующих контактную поверхность. Токоотвод имеет дополнительные укороченные жилки, расположенные возле ушка. При этом поперечное сечение основных вертикальных жилок переменное.

Недостатком такой конструкции является повышенный расход свинца на дополнительные вертикальные и наклонные жилки, что увеличивает удельную плотность сплава в токоотводе до 2,4 г/см3 и способствует снижению удельной энергии свинцового аккумулятора.

Кроме того, способ изготовления указанного токоотвода методом литья сопряжен с рядом существенных технических трудностей, таких как температурный режим, состав сплава, конструкция форм и т.д.

Известны токоотводы, изготовленные просечно-растяжным методом [2].

Наиболее близким к заявляемому токоотводу по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является токоотвод (патент РФ №2298263, кл. Н01М 10/06 [3]), в котором отрицательный токоотвод, изготовленный просечно-растяжным методом, представляет собой растяжную сетку и имеет 2 ребра жесткости (верхнее и нижнее). На верхнем ребре жесткости находится ушко, служащее для соединения электродов в электродный блок. Высота токоотвода в зависимости от типоразмера составляет: Н=135,0+1,5 мм или 118±1,5 мм или 103+1,5 мм. Ширина токоотвода Z=144±l,5 мм. Размеры, связанные с расположением ушка в верхней части, равны: F=39±0,1 мм, G=14±0,1 мм. Радиус округления R6=6,0±0,05 мм. Высота ребер H1=5,0±0,05 мм. Ширина и высота ячеек равны х=12,0±0,05 мм, у=6,95-8,35 мм.

Расчеты показывают, что при линейных размерах токоотвода, приведенных в указанном патенте, отношение:

- толщины токоотвода к толщине ленты находится в интервале 1,33÷1,1;

- длины верхнего торца ушка к длине нижнего равно 1;

- высоты ячейки к длине ячейки находится в интервале 0,6-0,7;

- значение удельной плотности сплава составляет 1,9-2,0 г/см3.

Цель изобретения - получить токоотвод для отрицательного электрода свинцовых стартерных батарей, изготовленный просечно-растяжным методом, конструкция которого обеспечивает допустимое снижение массы, повышение электропроводности, надежное удержание активной массы при одновременном увеличение ее объема.

Предлагается токоотвод отрицательного электрода свинцового аккумулятора, представляющий собой растяжную сетку и имеющий 2 ребра жесткости (верхнее и нижнее). На верхнем ребре жесткости находится ушко, верхняя часть которого выполнена в виде трапеции. Токоотвод отличается тем, что:

- уменьшена на 30% контактная поверхность растяжной сетки токоотвода с активным материалом, что возможно благодаря высокой проводимости отрицательной активной массы, которая позволяет увеличить площадь сечения ячеек под активный материал;

- увеличено отношение толщины токоотвода к толщине ленты для механического удержания активной массы от выпадения или предупреждения от внешних механических повреждений;

- уменьшено отношение длины верхнего торца ушка к нижнему торцу с целью снижения коррозионных процессов, протекающих в местах соединения ушек токоотводов с полюсным мостом;

- оптимизировано отношение высоты к длине ячейки с целью исключения выкрашивания пасты в процессе пастирования токоотводов.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом проводился с учетом чертежей.

На фиг.1 показан предлагаемый токоотвод для отрицательного электрода свинцового аккумулятора с выбранной конфигурацией ячеек (растяжная сетка); на фиг.2 - ячейка под активный материал; на фиг.3 - ушко токоотвода.

Токоотвод имеет два ребра жесткости (1 - верхнее, 2 - нижнее). На верхнем ребре расположено ушко 3, которое служит для соединения отрицательного электрода с полюсным мостом. Верхняя часть ушка на глубину погружения в мостик (5-7 мм) выполнена в виде трапеции. При этом отношение длин верхнего торца ушка к нижнему равно 0,57…0,6. Выполнение этого отношения будет способствовать уменьшению коррелирующей поверхности в местах соединения ушек отрицательных электродов с полюсным мостом и, следовательно, площадь некорродирующей поверхности моста над ушком, которая определяет жесткость конструкции, будет больше.

Контактная поверхность представляет собой растяжную сетку 4. Ширина и высота ячеек под активный материал равны: х=14,3±0,05 мм, у=10,34±0,05 мм. Высота токоотвода в зависимости от типа электродов составляет: Н=133±0,5 мм или 119±0,5 мм; ширина В=146±1,5 мм. Высота верхней части рамки H1 составляет 5,28 мм, нижней Н2-2,01 мм, толщина ленты 0,71+0,05 мм, толщина токоотвода 1,1±0,1 мм, при этом отношение толщины токоотвода к толщине ленты равно 1,55, отношение высоты ячейки к длине - 0,72. Удельная плотность сплава предложенного токоотвода будет составлять 1,58 г/см3, что на 30% меньше в сравнении с прототипом (патент РФ №2298263, С1 МПК Н01М 10/06,4/68).

Использование предложенного отрицательного токоотвода с выбранной конфигурацией ячеек (растяжная сетка) минимизирует расход сплава, повышает удельную энергию на 5-7% и не допускает выпадение активной массы.

Безотходный, прогрессивный технологический процесс изготовления токоотводов позволяет сократить количество брака, повысить производительность до 60 м/мин.

Источники информации

1. Патент США № 3989539, НКИ 429-241, 1976.

2. Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета, конструирование и технологии производства свинцовых аккумуляторов. Л.: Энергия, 1978, с.14.

3. Патент РФ № 2298263 С1, МПК H01M 10/06, 4/68 (прототип).

Токоотвод для отрицательного электрода свинцовой аккумуляторной батареи, изготовленный просечно-растяжным методом, имеющий контактную поверхность, состоящую из растяжной сетки, 2 ребра жесткости (верхнее и нижнее), на верхнем ребре находится ушко, служащее для соединения отрицательного электрода с полюсным мостом, отличающийся тем, что верхняя часть ушка токоотвода на глубину погружения в мост 5-7 мм выполнена в виде трапеции, отношение длин верхнего торца ушка к нижнему торцу равно 0,57…0,6, отношение толщины токоотвода к толщине ленты составляет 1,55, отношение высоты ячейки к длине не менее 0,72.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. .

Изобретение относится к электротехнической промышленности, к производству свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. .

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к производству свинцовых аккумуляторов. .

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к производству свинцовых аккумуляторов. .

Изобретение относится к электротехнике и касается производства линзовых аккумуляторов. .

Изобретение относится к электротехнике и касается свинцовых аккумуляторов . .

Изобретение относится к области электротехники, а именно к свинцово-кислотному аккумулятору или гальваническому элементу, который содержит электрод (электроды) с токоприемником (токоприемниками) из волокнистого материала со средним межволоконным расстоянием менее чем 50 микрон, при этом проводящие цепи частиц на основе Pb присоединены к указанным волокнам, для чего материал токоприемника из углеродно-волокнистого полотна, увлажненного водным раствором соли свинца, подвергают термической обработке с помощью электрического дугового разряда. Повышение емкости аккумулятора за счет увеличения суммарной площади поверхности активного материала, а также снижение осыпания активного материала являются техническим результатом изобретения. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил., 8 пр.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и касается поточного изготовления поверхностных электродов, используемых в производстве свинцово-кислотных аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является одновременное повышение удельной емкости, удельной энергии, удельной мощности, КПД и ресурса аккумулятора за счет применения монолитной или составной конструкции электрода с развитой поверхностью и имеющего максимально возможное соотношение площади рабочей поверхности к его массе, при этом внутренний объем электрода армирован токоотводящей основой, выполненной как система электрически связанных металлических вставок-стержней, электропроводность которых выше, чем электропроводность свинца, а плотность ниже, чем плотность свинца. Процесс изготовления электродов в соответствии с изобретением исключает наличие традиционных технологических операций, как литье решетчатых пластин, нанесение и сушка пасты, что делает производство аккумуляторов экологически чистым и позволяет унифицировать производство свинцово-кислотных аккумуляторов различных типов. 6 н.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к свинцово-кислотной аккумуляторной батарее, содержащей корпус, закрытый в верхней части крышкой и разделенный на отсеки, в которых расположены аккумуляторы, соединенные последовательно с помощью межэлементных соединений, каждый аккумулятор состоит из блока разнополярных электродов, разделенных сепараторами и электролитом, электроды состоят из токоотводов и активной массы, токоотводы положительных электродов изготовлены из свинцово-оловянно-кальциевого сплава с добавками алюминия и серебра, активная масса положительных и отрицательных электродов покрыта фиксирующими слоями из пористого кислотостойкого материала, характеризуется тем, что сплав положительных токоотводов дополнительно содержит висмут Bi 150÷500 ppm, при этом другие компоненты содержатся в количестве, мас. %: Sn 2,0±0,1%; Ca 0,04±0,005%; Al 0,005±0,001%; Ag 0,007÷0,04%, свинец - остальное, а сплав мостиков межэлементных соединений (МЭС) содержит основных компонентов: Sn 3±0,1%; Sb 1,0±0,1%; As 0,055±0,015%; Se 0,008±0,001%; Cu 0,013±0,002%; свинец - остальное. Активная масса положительных и отрицательных электродов полностью закрывает с обеих сторон узлы решеток, пастирующее полотно изготовлен о из смеси микроволокон стекла и синтетических волокон, с удельной поверхностью не менее 1,5-2,0 м2/г, разделительные сепараторы представляют собой конверты из высокомолекулярного полиэтилена с расположенными на них двусторонними вертикальными ребрами или ламинированы стекловолокном с внутренней стороны конверта, обращенной к положительному электроду. Увеличение срока службы и надежности аккумулятора является техническим результатом изобретения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к улучшенной конструкции свинцово-кислотного аккумулятора (гальванического элемента) и может быть использовано для автомобильных аккумуляторов гибридных транспортных средств. Аккумуляторы содержат электродную углеродно-волокнистую конструкцию согласно настоящему изобретению и характеризуются улучшенной скоростью приема заряда в динамическом режиме (DCA) и/или величиной тока холодной прокрутки CCA и/или сохраняет DCA при растущем количестве циклов зарядки-разрядки, что является техническим результатом изобретения. Объемное отношение, которое является важным для скорости реакции, представляет собой пористость электродного материала и свинецсодержащих частиц. Такая пористость необходима, поскольку позволяет ионам кислоты и Pb++ диффундировать на реагирующую поверхность и из нее. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 18 ил., 2 табл., 12 пр.
Наверх