Спосіб поліпшення електричних і експлуатаційних характеристик свинцево-кислотних акумуляторів

Спосіб поліпшення електричних і експлуатаційних 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) з фазовим складом: I  5  10%   PbO, 55  75%   PbO , інше Pb, II  0  2 %   PbO, 60  83%   PbO, інше Pb, фосфорну кислоту уводять в пасту в кількості 2,5-5 мас. % від маси пасти. (19) (21) 2002087010 (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) RU2166815, 10.05.2001. US 4656706, 14.04.1987. EP 0228647, 15.07.1987. 3 57340 4 na, May 29 - June 2, 1989, J. Power Sources, 1990, не зменшує опливання позитивної активної маси, 30, №1-4, P.99-105]. При цьому добавка не збільшує її міцності, тобто - не усуває інших фосфорної кислоти в електроліт не погіршує хаважливих причин скорочення терміну служби. Крім рактеристики негативних електродів акумуляторів. того, такий спосіб практично не підвищує Додавання фосфорної кислоти в пасту позитивних енергоємності свинцево-кислотних акумуляторів. електродів приводить до збільшення Найбільш близьким технічним рішенням, обенергоємності позитивних електродів через раним як прототип, є спосіб поліпшення електричзбільшення їхньої питомої поверхні. Таке них і експлуатаційних характеристик свинцевозбільшення питомої поверхні відбувається за ракислотних акумуляторів [М.А. Дасоян. Хімічні джехунок адсорбції фосфат-іонів на частках РbО2 рела струму. Довідковий посібник. Изд. 2-е, Л., позитивної активної маси, що приводить до зміни 1969, 588с.], при якому в пасту, приготовлену зі їхньої морфології [М.А. Дасоян. Хімічні джерела свинцевого порошку і використовувану для форструму. Довідковий посібник. Изд. 2-оі, Л., 1969, мування позитивних електродів, уводять фосфорС.124]. ну кислоту Н3РO4 у кількості 0,2-2мас.% від маси По сучасних уявленнях, позитивна активна пасти. маса пастованих електродів - пористе тіло, що Такий спосіб, за рахунок збільшення питомої складається з гладких округлих часток α-РbO2 і поверхні позитивних електродів, дозволяє дендритоподібних часток β-РbО2 з розгалуженою збільшити енергоємність свинцево-кислотних поверхнею. При цьому частки α-РbО2 механічно акумуляторів, особливо на початку терміну службільш міцні та створюють каркас активної маси, би. Однак на тривалість терміну служби це пракякий зберігається в процесі експлуатації. Частки βтично не впливає. Більш того, добавка фосфорної РbО2 менш міцні, схильні до опливання, але зате кислоти в пасту, змінюючи морфологію часток вони більш енергоємні і визначають електричні позитивної активної маси, приводить до властивості активної маси. Найважливіші характезбільшення її пористості, і при концентрації більш ристики активної маси: питома поверхня, 2% починає негативно впливати на термін служби пористість, механічна міцність, а також фазовий акумуляторів. склад (кількість α- і β-РbО2) сильно залежать від В основу запропонованого винаходу поставхарактеристик використовуваного для готування лено задачу розробки способу, що дозволяє пасти свинцевого порошку: фазового складу (маполіпшити електричні й експлуатаційні характерисових часток α-РbО, β-РbО і металевого Рb), стики свинцево-кислотних акумуляторів, збільшити морфології часток і деяких інших. Фазовий склад і їхню енергоємність і подовжити термін служби за морфологія свинцевого порошку корелюють і зарахунок зміни властивостей використовуваного лежать від типу виробничої установки й умов його для готування пасти порошку і введення в пасту одержання. Наприклад, на установках рідкого диспозитивних електродів фосфорної кислоти. пергування свинцю "Бартон" виходить більше окПоставлена задача вирішується за рахунок тосиду свинцю β-РbО, ніж на установках млинного го, що в запропонованому способі поліпшення типу. При більш високих температурах одержання електричних і експлуатаційних характеристик свинцевого порошку утвориться більша кількість свинцево-кислотних акумуляторів, при якому в хімічно високоактивного β-РbО, ніж при низьких пасту, приготовлену зі свинцевого порошку і викотемпературах. Частки β-РbО мають більш округлу ристовувану для формування позитивних форму, ніж частки α-РbО. Виробники свинцевоелектродів, уводять фосфорну кислоту Н3РO4, кислотних акумуляторних батарей, у залежності відповідно до винаходу, свинцевий порошок одервід розв'язуваних задач, використовують порошки жують змішуванням двох вихідних свинцевих з певними, заданими у вузьких межах характерипорошків І і II у масовому співвідношенні (0,3стиками. Деяка зміна цих характеристик у ту чи 0,7):(0,7-0,3) з фазовим складом: І - 5-10% β-РbО, іншу сторону дозволяє або збільшити 55-75% α-РbО, інше Pb, II - 0-2% β-РbО, 60-83% αенергоємність активної маси, але скоротити термін РbО, інше Рb, фосфорну кислоту уводять в пасту в служби позитивних електродів, або навпаки. В кількості 2,5-5мас.% від маси пасти. даний час для стартерних батарей найчастіше Ефект поліпшення характеристик свинцевоуживається свинцевий порошок з фазовим склакислотних акумуляторів пояснюється, по-перше, дом, що включає 60-85% α-РbО, інше металевий збільшенням механічної міцності позитивної Рb β-РbО відсутній). Це дозволяє оптимально споактивної маси та зменшенням схильності її до оплучити достатню енергоємність позитивних ливання за рахунок оптимального співвідношення електродів і необхідний термін їхньої служби. часток високоактивного "жовтого" оксиду β-РbО і Відомий спосіб поліпшення електричних і "червоного" оксиду α-РbО, що мають різну експлуатаційних характеристик свинцевоморфологію. Високоактивний оксид β-РbО, беручи кислотних акумуляторів [Патент Росії №2166815, участь у хімічних перетвореннях, приводить до 7 МПК Н01М10/12, 10/26], при якому в пасту, пригоутворення в пасті необхідної кількості чотирьохостовлену зі свинцевого порошку і використовувану новного сульфату свинцю 4PbO-PbSO4, що сприяє для формування електродів, уводять визначену формуванню стійкого каркаса і збільшенню суміш просторово-утруднених фенолів. Це міцності позитивної активної маси. Крім того, таке дозволяє збільшити термін служби акумуляторів сполучення в порошках "жовтого" і "червоного" за рахунок зниження саморозряду, запобігання оксидів сприяє формуванню оптимального утворення діелектричного шару сульфату свинцю, співвідношення α-РbО2 і β-РbО2 в активній масі, а також відновлення акумуляторів після що зменшує її опливання. По-друге, поліпшення сульфатації. Недоліком такого способу є те, що він електричних характеристик досягається завдяки 5 57340 6 підвищеному вмісту в пасті фосфорної кислоти, го порошку, переважніше - на установці рідкого що збільшує пористість і питому поверхню диспергування «Бартон», поперемінно при різних позитивної активної маси, поліпшує її технологічних режимах одержують два свинцевих електропровідність у зоні контактних перемичок порошки з параметрами, заданими у формулі виміж частками активної маси. По-третє, фосфорна находу. Якщо виробник володіє двома однотипникислота утрудняє утворення діелектричного шару ми установками одержання порошку, то можливо сульфату свинцю між струмовідводом і позитиводночасне одержання двох порошків, кожного - на ною активною масою. своїй установці, налаштованої на відповідний реПри обраному масовому співвідношенні (0,3жим. Фазовий склад порошку контролюють за до0,7):(0,7-0,3) вихідних свинцевих порошків помогою рентгеноструктурного аналізу. досягається максимум дії, тоді як при порушенні Порошок, що містить високоактивний "жовтий цього співвідношення, тобто при зменшенні оксид" β-РbО, повинний зберігатися в сухому масової частки одного з порошків менш 0,3 (менш приміщенні не більш 7 доби, на нього не повинно 30%) і відповідному збільшенні частки іншого попадати пряме сонячне світло, тому що він більш 0,7 (більш 70%) ефект від змішання термодинамічне хитливий у нормальних умовах і порошків різко зменшується і, фактично, ми переходить у α-РbО. Навішення для пасти вигоодержуємо властивості, задані тільки одним з товляють за допомогою масових дозаторів, з дотвихідних порошків, що міститься в більшості. риманням масового співвідношення вихідних Фазовий склад порошків, а також вміст свинцевих порошків, зазначеного у формулі винафосфорної кислоти підібрані емпірично. Ефект від ходу. Для одержання пасти в змішувач спочатку змішання порошків сильно зменшується у випадку подають сухі компоненти: вихідні свинцеві порошзближення їхніх характеристик, тобто при ки, зв’язуючи добавки (наприклад, зменшенні в І порошку частки β-РbО менш 5%, поліпропіленовий ворс), потім додають дистильозбільшенні в II порошку частки β-РbО більш 2% вану або демінералізовану воду і роблять при відповідних змінах кількості інших фаз. У цьозмішування протягом не більш 3хв.Після чого пому випадку, через високий вміст фосфорної кислодають рідкі компоненти: розчин сірчаної кислоти 3 ти в пасті, настає скорочення терміну служби густини 1,40г/см і розчин фосфорної кислоти акумуляторів. У випадку ж збільшення вмісту в І Н3РO4 такої ж густини, причому фосфорну кислоту порошку частки β-РbО більш 10% (що відповідає - додають у кількості, відповідно до формули вивіддаленню характеристик вихідних порошків друг находу. Роблять змішування протягом не більш від друга і від заданих меж) сформована позитив30хв. В іншому кількісна рецептура позитивної на активна маса стає занадто щільною і втрачає пасти та спосіб її одержання встановлюються в енергоємність. Крім того, збільшення частки β-РbО технологічній документації. вимагає збільшення витрат на виробництво поКількісна рецептура і спосіб одержання рошку, тому що "жовтий оксид" β-РbО виходить негативної пасти залишаються без змін. при більш високих температурах. Зміцнення Спосіб, що заявляється, пройшов випробуванактивної маси за рахунок змішування порошків із ня в заводських умовах. заданими параметрами дозволяє використовувати Приклад 1 досить високий, більш 2,5%, вміст фосфорної киАкумуляторні батареї 6СТ-60АЗ (номінальна слоти в пасті без збитку для терміну служби напруга Uном=12В; номінальна ємність = електродів. Зате ми маємо можливість скористаСном 60А·год; стартерний струм І=280А) у кількості тися всіма перевагами настільки високого вмісту 9шт, позитивна паста в яких виготовлена на фосфорної кислоти - підвищеною енергоємністю установці «Бартон» з одного порошку з фазовим позитивних електродів і ін. При додаванні в пасту складом: відсутність фази β-РbО, 70±2% α-РbО, фосфорної кислоти більш 5% спостерігається інше Рb, без додавання фосфорної кислоти, поканадмірне збільшення пористості позитивної зали на випробуваннях за ГОСТ 959 на перших активної маси і скорочення терміну служби циклах ємність у середньому 62А·год, тривалість електродів. При додаванні фосфорної кислоти стартерного розряду на холоді в середньому 158с. менш 2,5% не досягається достатнього З зазначеної вибірки 6 батарей піддалися випрозбільшення енергоємності позитивних електродів. буванням на довговічність і показали кількість При дотриманні усіх вищезгаданих параметрів тижневих циклів наробітку - 6. Технічний огляд досягається висока енергоємність і підвищений витягнутих з батарей блоків електродів показав термін служби позитивних електродів при часткове розм'якшення й опливання позитивної відсутності негативного впливу на негативні елекактивної маси, випадання якої зі струмовідводів троди, що відповідним чином відбивається на хасклало приблизно 15-17% площі електродів. Інші 3 рактеристиках свинцево-кислотних акумуляторів. батареї пройшли випробування на віброміцність за За наявними в авторів відомостями, істотні озГОСТ 959 п'ять разів послідовно, практично не наки, що пропонуються і характеризують сутність змінивши своїх електричних характеристик. винаходу, невідомі з рівня техніки. Приклад 2 Пропоноване технічне рішення може бути виАкумуляторні батареї 6СТ-60АЗ (Uном=12В; користане на заводах з виробництва свинцевоСном=60А·год; І=280А) у кількості 9шт, позитивна кислотних акумуляторних батарей. паста в яких виготовлена на установці «Бартон» з Запропонований спосіб поліпшення електричодного порошку з фазовою, сполукою: 72% βних і експлуатаційних характеристик акумуляторів РbО, 65±2% α-РbО, інше Рb, без додавання здійснюється таким чином. фосфорної кислоти, показали на випробуваннях На виробничій установці одержання свинцевоза ГОСТ 959 на перших циклах ємність у середнь 7 57340 8 ому 60А·год, тривалість стартерного розряду на Приклад 4 холоді в середньому 150с. З зазначеної вибірки 6 Акумуляторні батареї 6СТ-60АЗ (Uном=12В; батарей піддалися випробуванням на Сном=60А·год; І=280А) у кількості 9шт, позитивна довговічність і показали кількість тижневих циклів паста в яких виготовлена на установці «Бартон» із наробітку - 6,5 (3 батареї показали 6 циклів, інші 3 суміші двох порошків І і II у масовому батареї - 7 циклів). Технічний огляд витягнутих з співвідношенні 0,5:0,5 (50%:50%), з фазовим склабатарей блоків електродів показав часткове дом: І - 7±2% β-РbО, 65±2% α-РbО, інше Рb, II - βрозм'якшення й опливання позитивної активної РbО відсутній, 70±2% α-РbО, інше Рb, з додаванмаси, випадання якої зі струмовідводів склало ням у пасту фосфорної кислоти 3,1%, показали на приблизно 14-16% площі електродів. Інші 3 випробуваннях за ГОСТ 959 на перших циклах батареї пройшли іспиту на віброміцність за ГОСТ ємність у середньому 66А·год, тривалість стар959 п'ять разів послідовно, практично не змінивши терного розряду на холоді в середньому 178с. З своїх електричних характеристик. зазначеної вибірки 6 батарей піддалися випробуПриклад 3 ванням на довговічність і показали кількість тижАкумуляторні батареї 6СТ-60АЗ (Uном=12В; невих циклів наробітку - 8,5 (3 батареї показали 8 Сном=60А·год; І=280А) у кількості 9шт, позитивна циклів, інші 3 батареї - 9 циклів). Технічний огляд паста в яких виготовлена з такого ж порошку, як у витягнутих з батарей блоків електродів показав прикладі 1, з додаванням у пасту фосфорної кичасткове розм'якшення й опливання позитивної слоти 3,1%, показали на випробуваннях за ГОСТ активної маси, випадання якої зі струмовідводів 959 на перших циклах ємність у середньому склало приблизно 13-16% площі електродів. Інші 3 66,5А·год, тривалість стартерного розряду на батареї пройшли випробування на віброміцність за холоді в середньому 175с. З зазначеної вибірки 6 ГОСТ 959 п'ять разів послідовно, практично не батарей піддалися випробуванням на змінивши своїх електричних характеристик. довговічність і показали кількість тижневих циклів Таким чином, отримані дані свідчать про те, наробітку - 5,8 (1 батарея показала 5 циклів, 5 бащо при використанні для виготовлення позитивної тарей - 6 циклів). Технічний огляд витягнутих з пасти суміші двох свинцевих порошків з характебатарей блоків електродів показав часткове ристиками, що заявляються, а також при розм'якшення й опливання позитивної активної додаванні в цю пасту фосфорної кислоти в маси, випадання якої зі струмовідводів склало кількості, відповідно до формули винаходу, одноприблизно 16-18% площі електродів. Інші 3 часно підвищуються питома поверхня позитивних батареї пройшли випробування на віброміцність за електродів і міцність позитивної активної маси, а ГОСТ 959 п'ять разів послідовно, трохи схильність активної маси до опливання погіршивши свої електричні характеристики зменшується. Це приводить до істотного тривалість стартерного розряду зменшилася на 2підвищення енергоємності та терміну служби аку4%. муляторних 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