Спосіб поліпшення технічних характеристик свинцево-кислотних акумуляторів

Спосіб поліпшення технічних характеристик свинцево-кислотних акумуляторів, при якому в пасту, приготовлену зі свинцевого порошку і використовувану для формування позитивних електродів, уводять фосфорну кислоту Н3РO4, який відрізняється тим, що свинцевий порошок одержують змішуванням двох вихідних свинцевих порошків І і II у масовому співвідношенні (0,3-0,7) : (0,7-0,3) із середнім розміром часток, визначеним за допомогою седиментометричного аналізу: І 2,6-2,8 мкм, II - 3,2-3,4 мкм і окисленістю: І - 75-85 %, II - 60-70 %, фосфорну кислоту уводять в пасту в кількості 2-4 мас.% від маси пасти. (19) (21) 2002087009 (22) 28.08.2002 (24) 15.12.2006 (46) 15.12.2006, Бюл. № 12, 2006 р. (72) Дзензерський Віктор Олександрович, Скосар Юрій Іванович, Анікеєв Євген Володимирович, Бурилов Сергій Володимирович, Скосар Вячеслав Юрійович (73) Дзензерський Віктор Олександрович, Скосар Юрій Іванович, Анікеєв Євген Володимирович, Бурилов Сергій Володимирович, Скосар Вячеслав Юрійович (56) RU 2166815, 10.05.2001. US 4656706, 14.04.1987. 3 56731 4 дить до збільшення енергоємності позитивних інших важливих причин скорочення терміну служелектродів через збільшення їхньої питомої повеби. Крім того, такий спосіб практично не підвищує рхні. Таке збільшення питомої поверхні відбуваенергоємності свинцево-кислотних акумуляторів. ється за рахунок адсорбції фосфат-іонів на частНайбільш близьким технічним рішенням, обках РbО2 позитивної активної маси, що приводить раним як прототип, є спосіб поліпшення технічних до зміни їхньої морфології [М.А.Дасоян. Хімічні характеристик свинцево-кислотних акумуляторів джерела струму. Довідковий посібник. Изд. 2-оі, Л., [М.А. Дасоян. Хімічні джерела струму. Довідковий 1969, С.124]. посібник. в Изд. 2-е, Л., 1969, 588с.], при якому в По сучасних представленнях, позитивна актипасту, приготовлену зі свинцевого порошку і виковна маса пастованих електродів - пористе тіло, що ристовувану для формування позитивних електродів, уводять фосфорну кислоту Н3РО4 у кількості складається з гладких округлих часток -РbO2 і 0,2-2мас.% від маси пасти. дендритоподібних часток -РbO2 з розгалуженою Такий спосіб, за рахунок збільшення питомої поверхнею. При цьому частки -РbО2 механічно поверхні позитивних електродів, дозволяє збільбільш міцні і створюють каркас активної маси, який шити енергоємність свинцево-кислотних акумулязберігається в процесі експлуатації. Частки -РbO2 торів, особливо на початку терміну служби. Однак менш міцні, схильні до опливання, але зате вони на тривалість терміну служби це практично не більш енергоємні і визначають електричні властивпливає. Більш того, добавка фосфорної кислоти в вості активної маси. Найважливіші характеристики пасту, змінюючи морфологію часток позитивної активної маси: питома поверхня, пористість, мехаактивної маси, приводить до збільшення її пориснічна міцність, а також фазовий склад (кількість тості, і при концентрації більш 2% починає негатиі -РbO2) сильно залежать від характеристик виковно впливати на термін служби акумуляторів. ристовуваного для готування пасти свинцевого В основу запропонованого винаходу поставпорошку: дисперсності (у першу чергу -середнього лено задачу розробки способу, який дозволяє порозміру часток), окисленості (масової частки оксиліпшити технічні характеристики свинцеводу свинцю РbО) і деяких інших. Середній розмір кислотних акумуляторів, збільшити їхню енергоємчасток і окисленість свинцевих порошків корелюність і подовжити термін служби за рахунок зміни ють, хоча і не зв'язані однозначно. Порошок, отривластивостей використовуваного для готування маний на конкретній виробничій установці, у залепасти порошку і введення в пасту позитивних ележності від умов одержання, при більшому розмірі ктродів фосфорної кислоти. часток має меншу окисленість і навпаки. Середній Поставлена задача вирішується за рахунок торозмір часток може бути визначений різними мего, що в запропонованому способі поліпшення тетодами, що, у силу особливої специфіки дисперсхнічних характеристик свинцево-кислотних акумуних середовищ, дають різні результати для того ляторів, при якому в пасту, приготовлену зі самого порошку. Тому, розмір часток необхідно свинцевого порошку і використовувану для форвказувати разом з методом його визначення. У мування позитивних електродів, уводять фосфорзаводських лабораторіях середній розмір часток ну кислоту НзРО4, відповідно до винаходу, свинсвинцевого порошку зручніше визначати за допоцевий порошок одержують змішуванням двох могою седиментометричного аналізу (седиментавихідних свинцевих порошків І і IIу масовому співційним методом). Виробники свинцево-кислотних відношенні (0,3-0,7):(0,7-0,3) із середнім розміром акумуляторних батарей, у залежності від розв'язучасток, визначеним за допомогою седиментометваних задач, використовують порошки з певними, ричного аналізу: І - 2,6-2,8мкм, II - 3,2-3,4мкм і окизаданими у вузьких межах характеристиками. Десленістю: І - 75-85%, II - 60-70%, фосфорну кислояка зміна цих характеристик у ту чи іншу сторону ту уводять в пасту в кількості 2-4мас.% від маси дозволяє або збільшити енергоємність активної пасти. маси, але скоротити термін служби позитивних Ефект поліпшення технічних характеристик електродів, або навпаки. В даний час для стартерсвинцево-кислотних акумуляторів пояснюється, них батарей найчастіше уживається свинцевий по-перше, збільшенням механічної міцності позипорошок із середнім розміром часток 2,8-3,2мкм тивної активної маси і зменшенням схильності її до (розмір визначається за допомогою седиментомеопливання за рахунок оптимального співвіднотричного аналізу) і окисленістю 70-75%. Це дозвошення розмірів часток порошку, що, незважаючи ляє оптимально сполучати достатню енергоємна наступні технологічні операції і хімічні перетвоність позитивних електродів і необхідний термін рення, у значній мірі впливають на структуру актиїхньої служби. вної маси (явище метасоматизму), а також завдяВідомий спосіб поліпшення технічних характеки вдало підібраним кількостям мало- і ристик свинцево-кислотних акумуляторів [Патент 7 високоокислених часток, що сприяє оптимальному Росії №2166815, МПК Н01М 10/12, 10/26], при протіканню хімічних реакцій у пастах і утворенню якому в пасту, приготовлену зі свинцевого порошстійкого каркаса активної маси. По-друге, поліпку і використовувану для формування електродів, шення технічних характеристик досягається зауводять визначену суміш просторово-утруднених вдяки підвищеному змісту в пасті фосфорної кисфенолів. Це дозволяє збільшити термін служби лоти, що збільшує пористість і питому поверхню акумуляторів за рахунок зниження саморозряду, позитивної активної маси, поліпшує її електропрозапобігання утворенню діелектричного шару сувідність у зоні контактних перемичок між частками льфату свинцю, а також відновлення акумуляторів активної маси. По-третє, фосфорна кислота, як після сульфатації. Недоліком такого способу є те, уже відзначалося, утрудняє утворення діелектричщо він не зменшує опливання позитивної активної ного шару сульфату свинцю між струмовідводом і маси, не збільшує її міцності, тобто - не усуває 5 56731 6 позитивною активною масою. РbО. При обраному масовому співвідношенні (0,3Навішення для пасти роблять за допомогою 0,7):(0,7-0,3) вихідних свинцевих порошків досягамасових дозаторів, з дотриманням масового співється максимум дії, тоді як при порушенні цього відношення вихідних свинцевих порошків, зазнаспіввідношення, тобто при зменшенні масової часченого у формулі винаходу. Для одержання пасти тки одного з порошків менш 0,3 (менш 30%) і відспочатку в змішувач подають сухі компоненти: повідному збільшенні частки іншого більш 0,7 вихідні свинцеві порошки і звязуючі добавки (на(більш 70%) ефект від змішання порошків різко приклад, поліпропіленовий ворс), потім додають зменшується і, фактично, ми одержуємо властиводистильовану чи демінералізовану воду і роблять сті, задані тільки одним з вихідних порошків, що змішування протягом не більш 3хв. Після чого поміститься в більшості. дають рідкі компоненти: розчин сірчаної кислоти 3 Величина середнього розміру часток і ступеня густини 1,40г/см і розчин фосфорної кислоти окисленості двох вихідних порошків, а також зміст Н3РO4 такої ж густини, причому фосфорну кислоту фосфорної кислоти підібрані емпірично. Ефект від додають у кількості, відповідно до формули виназмішування порошків сильно зменшується у випаходу. Роблять змішування протягом не більш 30хв. дку зближення їхніх характеристик, тобто при збіВ іншому кількісна рецептура позитивної пасти і льшенні розміру часток І порошку більш 2,8 мкм, спосіб її одержання встановлюються в технологічзменшенні його окисленості менш 75%, і зменній документації. шенні розміру часток II порошку менш 3,2мкм, збіКількісна рецептура і спосіб одержання негальшенні його окисленості більш 70%. У цьому витивної пасти залишаються без змін. падку, а також у випадку віддалення Спосіб, що заявляється, пройшов випробуванхарактеристик вихідних порошків друг від друга і ня в заводських умовах. від заданих меж настають однакові негативні насПриклад 1 лідки, викликані високим змістом фосфорної кисАкумуляторні батареї 6СТ-60АЗ (номінальна лоти в пасті, а саме - скорочення терміну служби напруга Uном=12В; номінальна ємність Сном=60А акумуляторів. Зміцнення активної маси за рахунок год; стартерний струм І=280А) у кількості 9шт., змішування порошків із заданими параметрами позитивна паста в яких виготовлена з одного подозволяє використовувати досить високий, більш рошку із середнім розміром часток 3,1±0,05мкм, 2%, зміст фосфорної кислоти в пасті без збитку окисленістю 72±2%, без додавання фосфорної для терміну служби електродів. Зате ми маємо кислоти, показали на іспитах за ГОСТ 959 на перможливість скористатися всіма перевагами настіших циклах ємність у середньому 60,5А год, трильки високого змісту фосфорної кислоти - підвивалість стартерного розряду на холоді в середщеною енергоємністю позитивних електродів та ін. ньому 155с. З зазначеної вибірки 6 батарей При додаванні в пасту фосфорної кислоти більш піддалися випробуванням на довговічність і пока4% спостерігається надмірне збільшення пористозали кількість тижневих циклів наробітку - 6. Техністі позитивної активної маси і скорочення терміну чний огляд витягнутих з батарей блоків електродів служби електродів. При додаванні фосфорної киспоказав часткове розм'якшення й опливання позилоти менш 2% не досягається достатнього збільтивної активної маси, випадання якої зі струмовідшення енергоємності позитивних електродів. водів склало приблизно 18-20% площі електродів. При дотриманні усіх вищезгаданих параметрів Інші 3 батареї пройшли випробування на віброміцдосягається висока енергоємність і підвищений ність за ГОСТ 959 п'ять разів послідовно, практичтермін служби позитивних електродів при відсутно не змінивши своїх електричних характеристик. ності негативного впливу на негативні електроди, що відповідним чином відображається на характеПриклад 2 ристиках свинцево-кислотних акумуляторів. Акумуляторні батареї 6СТ-60АЗ (Uном=12В; За наявними в авторів відомостями, істотні Сном=60А год; І=280А) у кількості 9шт., позитивна ознаки, що пропонуються і характеризують сутпаста в який виготовлена з такого ж порошку , як у ність винаходу, невідомі з рівня техніки. прикладі 1, з додаванням у пасту фосфорної кисПропоноване технічне рішення може бути вилоти 2,9%, показали на іспитах за ГОСТ 959 на користане на заводах з виробництва свинцевоперших циклах ємність у середньому 67А год, трикислотних акумуляторних батарей. валість стартерного розряду на холоді в середЗапропонований спосіб поліпшення технічних ньому 178с. З зазначеної вибірки 6 батарей піддахарактеристик акумуляторів здійснюється таким лися випробуванням на довговічність і показали чином. кількість тижневих циклів наробітку - 5,5 (3 батареї На виробничій установці одержання свинцевопоказали 5 циклів, інші 3 батареї - 6 циклів). Техніго порошку, млині чи установці рідкого диспергучний огляд витягнутих з батарей блоків електродів вання «Бартон», поперемінне при різних технолопоказав часткове розм'якшення й опливання позигічних режимах одержують два свинцевих порошки тивної активної маси, випадання якої зі струмовідз параметрами, заданими у формулі винаходу. водів склало приблизно 22-25% площі електродів. Якщо виробник володіє двома однотипними устаІнші 3 батареї пройшли випробування на віброміцновками одержання порошку, то можливо одночаність за ГОСТ 959 п'ять разів послідовно, трохи сне одержання двох порошків, кожного - на своїй погіршивши свої електричні характеристики - триустановці, настроєної на відповідний режим. Севалість стартерного розряду зменшилася на 5-7%. редній розмір часток порошку контролюють за доПриклад 3 помогою седиментометричного аналізу. ОкислеАкумуляторні батареї 6СТ-60АЗ (Uном=12В; = ність - за допомогою стандартної проби на зміст Сном 60А год; І=280А) у кількості 9шт., позитивна 7 56731 8 паста в який виготовлена із суміші двох порошків І приблизно 15-18% площі електродів. Інші 3 батаі II у масовому співвідношенні 0,5:0,5 (50%:50%), із реї пройшли випробування на віброміцність за середнім розміром часток: І - 2,7±0,05мкм, II ГОСТ 959 п'ять разів послідовно, не погіршивши 3,3±0,05мкм і окисленістю: І - 80±2%, II - 65±2%, з своїх електричних характеристик. додаванням у пасту фосфорної кислоти 2,9%, поТаким чином, отримані дані свідчать про те, казали на випробуваннях за ГОСТ 959 на перших що при використанні для виготовлення позитивної циклах ємність у середньому 66,5А год, тривалість пасти суміші двох свинцевих порошків характерисстартерного розряду на холоді в середньому 181с. тик, що заявляються, а також при додаванні в цю З зазначеної вибірки 6 батарей піддалися випропасту фосфорної кислоти в кількості, відповідно до буванням на довговічність і показали кількість тиформули винаходу, одночасно підвищуються пижневих циклів наробітку - 8,3 (4 батареї показали 8 тома поверхня позитивних електродів і міцність циклів, 2 батареї - 9 циклів). Технічний огляд витяпозитивної активної маси, а схильність активної гнутих з батарей блоків електродів показав частмаси до опливання зменшується. Це приводить до кове розм'якшення й опливання позитивної активістотного підвищення енергоємності та терміну ної маси, випадання якої зі струмовідводів склало служби акумуляторних батарей. Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601