Спосіб поліпшення технічних характеристик позитивних електродів свинцево-кислотних акумуляторів

Спосіб поліпшення технічних характеристик позитивних електродів свинцево-кислотних акумуляторів, при якому пасту, використовувану для формування позитивних електродів, готують зі свинцевого порошку, отриманого 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 - 2,6-2,8мкм, II 3,2-3,4мкм і окисленістю: І - 75-85%, II - 60-70%, при цьому в пасту уводять фосфорну кислоту Н3РO4 у кількості 2-4мас.% від маси пасти, який відрізняє ться тим, що в пасту уводять сульфат олова SnSO4 у кількості 0,1-0,7мас.% від маси сухи х компонентів пасти. (19) (21) 2004020890 (22) 09.02.2004 (24) 15.11.2004 (46) 15.11.2004, Бюл. № 11, 2004 р. (72) Дзензерський Віктор Олександрович, Дзензерський Деніс Вікторович, Підлубний Василь Іванович, Касян Сергій Григорович, Васільєв Сєргєй Владіміровіч, RU, Фількін Михайло Петрович (73) Дзензерський Віктор Олександрович, Дзензерський Деніс Вікторович, Підлубний Василь Іванович, Касян Сергій Григорович, Васільєв Сєргєй Владіміровіч, RU, Фількін Михайло Петрович (56) UA 56731, H01M10/12, 15.05.2003, бюл.№5. 3 71075 4 складається з трьохосновного сульфату свинцю. і II у масовому співвідношенні (0,3-0,7):(0,7-0,3) із Шляхом удосконалення фазового складу пасти, середнім розміром часток, визначеним за допонаприклад, оптимальним сполученням трьохосмогою седиментометричного аналізу: І - 2,6новного сульфату свинцю і чотирьохосновного 2,8мкм, II - 3,2-3,4мкм і окисленістю: І - 75-85%, II сульфату свинцю можна збільшити як енергоєм- 60-70%, при цьому в пасту додають фосфорну ність активної маси, так і її довговічність. Аналогікислоту Н3РО4 у кількості 2-4мас.% від маси пасчних результатів можна домогтися, використовути [Деклараційний патент України №56731 А, ючи для готування свинцевої пасти суміш двох МПК7 Н01М10/12, бюл. №5, 2003p.]. свинцевих порошків з різними параметрами: дисТакий спосіб, за рахунок збільшення питомої персністю (у першу чергу - середнім розміром поверхні позитивних електродів і підвищення часток) і окисленістю (масовою часткою оксиду міцності позитивної активної маси, дозволяє збісвинцю РbО). Необхідно відзначити, що середній льшити енергоємність свинцево-кислотних акурозмір часток може бути визначений різними мемуляторів на 10-20% і продовжити термін їхньої тодами, що, у силу особливої специфіки дисперслужби на 30-40%. Однак на ефективність процесних середовищ, дають різні результати для того су формування і заряду позитивної активної маси самого порошку. Тому, розмір часток необхідно зазначений спосіб практично не впливає. Крім вказувати разом з методом його визначення. У того, при використанні в струмовідводах низькозаводських лабораторіях середній розмір часток легованих сурм'янистих або свинцево-кальцієвих свинцевого порошку зручніше визначати за досплавів усе ще спостерігається пасивація позитипомогою седиментометричного аналізу (седимевних електродів при зберіганні і глибоких розрянтаційним методом). дах. Відомий спосіб поліпшення технічних харакВ основу запропонованого винаходу поставтеристик позитивних електродів свинцеволена задача удосконалення способу-прототипу з кислотних акумуляторів, при якому пасту, виготометою поліпшення технічних характеристик позивлену зі свинцевого порошку окисленістю 67тивних електродів свинцево-кислотних акумуля70%, і використовуван у для формування електторів, зокрема, підвищення ефективності процесу родів, готують у вигляді механічної суміші трьохформування і заряду, а також зниження імовірноосновного і чотирьохосновного сульфатів свинцю сті пасивації при зберіганні і глибоких розрядах. [Влияние фазового состава пасты на энергетичеПоставлена задача вирішується за рахунок ские характеристики положительного электрода того, що в запропонованому способі поліпшення свинцового аккумулятора./Г.Папазов, В.Илиев, технічних характеристик позитивних електродів Д.Павлов, А.И.Русин, Э.М.За харов, свинцево-кислотних акумуляторів, при якому пасЗ.И.Живилова, А.П.Батин // Сб. научн. трудов ту, використовуван у для формування позитивних «Химические источники тока». Л., Энергоатомизелектродів, готують зі свинцевого порошку, отридат, 1987. -С.11-16]. Спочатку зі свинцевого поманого змішуванням двох вихідних свинцевих рошку і розчину сірчаної кислоти за певних умов порошків І і II у масовому співвідношенні (0,3одержують окремо трьохосновний і окремо чоти0,7):(0,7-0,3) із середнім розміром часток, визнарьохосновний сульфати свинцю. Потім роблять ченим за допомогою седиментометричного аназмішування цих сульфатів свинцю в заданих пролізу: І - 2,6-2,8мкм, II - 3,2-3,4мкм і окисленістю: І порціях у межах (0,4-0,6):(0,6-0,4). Готову пасту 75-85%, II - 60-70%, при цьому в пасту уводять використовують для намазування електродних фосфорну кислоту Н3РО 4 у кількості 2-4 мас. % пластин з наступним формуванням електродів. від маси пасти, відповідно до винаходу, у пасту Такий спосіб дозволяє зберегти практично невводять сульфат олова SnSO4 у кількості 0,1змінними початкові електричні характеристики 0,7мас.% від маси сухи х компонентів пасти. (енергоємність) позитивного електрода і приблиРозкриємо суть винаходу. Заявлений спосіб зно на 30% підвищити його термін служби. Недозберігає всі переваги способу-прототипу, а саме ліком такого способу є підвищена трудомісткість і забезпечує збільшену питому поверхню позитивнедостатній виграш у технічних характеристиках них електродів і підвищену міцність позитивної позитивного електрода. Виявилося також, що активної маси. Підвищена механічна міцність якість позитивних електродів нестабільна і дуже активної маси і знижена схильність її до опливанзалежить від умов готування використовуваного ня досягається за рахунок оптимального співвідчотирьохосновного сульфату свинцю. Крім того, ношення розмірів часток порошку, а також завдяне вирішується проблема слабкої ефективності ки вдало підібраним кількостям мало- і процесу формування і заряду позитивної активвисокоокислених часток, що сприяє оптимальноної маси через побічну реакцію виділення кисню. му протіканню хімічних реакцій у пастах і утвоНе знімається також питання про швидку пасиваренню стійкого каркасу активної маси. Причому цію позитивних електродів при зберіганні і глибомаксимальний ефект досягається при масовому ких розрядах, особливо при використанні в струспіввідношенні (0,3-0,7):(0,7-0,3) вихідних свинмовідводах свинцево-кальцієвих сплавів. цевих порошків. Збільшена пористість і питома Найбільш близьким технічним рішенням, обповерхня позитивної активної маси досягається раним як прототип, є спосіб поліпшення технічних за рахунок певної кількості фосфорної кислоти в характеристик позитивних електродів свинцевопасті. кислотних акумуляторів при якому пасту, викориЗавдяки наявності в пасті сульфату олова стовувану для формування позитивних електроSnSO4 у кількості 0,1-0,7мас.% від маси сухи х дів, готують зі свинцевого порошку, отриманого компонентів пасти досягається підвищення ефекзмішуванням двох ви хідних свинцевих порошків І тивності технологічного процесу формування 5 71075 6 позитивних електродів при виготовленні і процеПропоноване технічне рішення може бути вису заряду акумуляторів при експлуатації. Однокористане на заводах з виробництва свинцевочасно, що важливо, зберігаються висока питома кислотних акумуляторів. поверхня позитивних електродів і підвищена міцСпосіб поліпшення технічних характеристик ність позитивної активної маси. Підвищення ефепозитивних електродів, що заявляється, здійснюктивності процесів формування і заряду позитивється таким чином. На виробничій установці одених електродів зв'язане з підвищенням ржання свинцевого порошку, млині або установці перенапруги виділення кисню, що, у свою чергу, рідкого диспергування «Бартон», поперемінно зв'язане з уповільненням мимовільного відновпри різних технологічних режимах одержують два лення діоксиду свинцю РbО2 до PbSO4 в об'ємі свинцевих порошки з параметрами, заданими у активної маси. У результаті цих електрохімічних формулі винаходу. Якщо виробник володіє двома процесів пригнічується побічна реакція газовидіоднотипними установками одержання порошку, лення і зменшується кількість кисню, що виділято можливо одночасне одержання двох порошків, ється. Такий технічний результат, зокрема, може кожного - на своїй установці, налаштованій на знайти застосування в герметичних свинцевовідповідний режим. Середній розмір часток покислотних акумуляторах, організованих за киснерошку контролюють за допомогою седиментомевим циклом. Іншим застосуванням зазначеного тричного аналізу. Окисленість - за допомогою технічного результату є скорочення тривалості стандартної проби на зміст РbО. Отримані свинформування і заряду свинцево-кислотних акумуцеві порошки направляють у бункериляторів. У цьому перше достоїнство присутності в накопичувачі свинцевих порошків, відкіля періпасті сульфату олова. Друге достоїнство присутодично подають у ваги-дозатори порошку за доності в пасті сульфа ту олова міститься в зниженні помогою системи транспортування порошків. імовірності пасивації позитивних електродів при Суспензію розширника Vanisperse А готують зберіганні і глибоких розрядах. Як відомо, пасишляхом змішування сухої речовини розширника з вація позитивних електродів виявляється в демінералізованою водою до отримання конценшвидкому зростанні їхнього електричного опору трації в межах 5-10%, у залежності від рецептури через утворення діелектричного шару суль фату пасти. Отриману суспензію Vanisperse А зберігасвинцю на границі струмовідвід - активна маса. ють у працюючому змішувачі при постійному пеОсобливо пасивація виявляється в процесі ексремішуванні і періодично подають у вагиплуатації при глибоких розрядах акумуляторів, дозатори рідких компонентів. Час зберігання говиготовлених з використанням у стр умовідводах тової суспензії в змішувачі обмежено технологічнизьколегованих сурм'янистих або свинцевоною документацією, після чого роблять відновкальцієвих сплавів. Крім того, пасивація виявлялення суспензії. ється при зберіганні сухозаряджених або залитих Навіску для пасти роблять за допомогою вагелектролітом акумуляторів. Це обмежує термін дозаторів порошку, а також за допомогою вагзберігання і термін служби свинцево-кислотних дозаторів рідких компонентів. Для отримання акумуляторів. Олово ж і його оксиди в процесі пасти в працюючий змішувач спочатку подають роботи акумулятора концентруються на границі сухі компоненти: свинцеві порошки (з вагструмовідвід - активна маса, що істотно підвищує дозаторів порошку), з дотриманням масового провідність корозійного шару. Причини сприятлиспіввідношення вихідних свинцевих порошків І і II, вого впливу олова такі: олово зменшує товщин у й зазначеного у формулі винаходу, зв'язувальні електричний опір корозійного шару на поверхні добавки (наприклад, поліпропіленовий ворс), а струмовідводу; утворюються кристали сполуки також сульфат олова SnSO4 у кількості, відповідSn1-xPbxOn y корозійному шарі, що створюють но до формули винаходу, які піддають сухому електричний контакт між струмовідводом і активперемішуванню протягом 1-2хв. Потім з вагною масою (напівпровідник n-типу з високою продозаторів рідких компонентів у змішувач під тисвідністю); олово в корозійному шарі РbO2 відіграє ком додають демінералізовану воду і роблять роль донора, створюючи високу провідність. Повологе змішування протягом не більш 3хв. Після зитивний вплив олова ще більш підсилюється в чого подають інші рідкі компоненти; розчин сірчаприсутності фосфорної кислоти, яка також утр удної кислоти щільності 1,40г/см 3 і розчин фосфорнює утворення діелектричного шару сульфату ної кислоти Н3РО4 такої ж щільності, причому свинцю між струмовідводом і позитивною активфосфорну кислоту додають у кількості, відповідною масою. Емпірично встановлено, що оптимано до формули винаходу. Роблять наступне вольним змістом сульфату олова SnSO4 у пасті, що логе змішування протягом не більш 30хв в умозаявляється, є 0,1-0,7мас.% від маси сухих комвах часткового вакууму. Готова паста понентів пасти. Крім того, у зазначених межах не вивантажується в прийомний бункер. встановлено негативного впливу SnSO4 на негаДля одержання позитивної пасти на один кг тивні електроди акумуляторів. При концентрації змішаного, відповідно до формули винаходу, сульфату олова менш 0,1% зникає ефект його свинцевого порошку додають 100-150г демінераприсутності. Концентрація сульфату олова більш лізованої води, 100-120г розчину сірчаної кисло0,7% недоцільна, оскільки не приводить до подати, 1-2г поліпропіленового ворсу, у залежності від льшого істотного зменшення побічної реакції вирецептури пасти. В іншому кількісна рецептура ділення кисню при заряді. позитивної пасти і спосіб її одержання встановЗа наявними в авторів відомостями, істотні люються в те хнологічній документації. Щільність ознаки, що пропонуються і характеризують сутотриманої пасти повинна бути в межах 4,0ність винаходу, невідомі з рівня техніки. 4,5г/см 3. 7 71075 8 Для одержання негативної пасти на один кг у середньому 7% - після 6міс зберігання, 22% звичайного свинцевого порошку із середнім розпісля 12міс зберігання. міром часток 2,8-3,2мкм і окисленістю 65-80% Приклад 2. додають 50-90г демінералізованої води, 50-80г При формуванні акумуляторних батарей розчину сірчаної кислоти, 30-45г суспензії Vanis6СТ-60АЗ (Uном =12В; Сном =60А×год; І=280A, tст не perse А, 3-9г сульфа ту барію, 1-2г поліпропіленоменш 150с) у кількості 9шт., зі струмовідводами з вого ворсу, у залежності від рецептури пасти. В такого ж сплаву, позитивна паста в який викорисіншому кількісна рецептура і спосіб одержання товувалася така ж, як у прикладі 1, але з доданегативної пасти встановлюються в технологічній ванням сульфату олова SnSО4 у кількості документації. Щільність отриманої пасти повинна 0,4мас.% від маси сухи х компонентів пасти, зафібути в межах 4,3-5,3г/см 3. ксований об'єм газів, що виділилися, у середньоСпосіб, що заявляється, пройшов випробуму 0,110м 3 на одну батарею, а тривалість процевання в заводських умовах. су формування склала 33год. Батареї показали Приклад 1. на випробуваннях за ГОСТ 959 на перших циклах При формуванні акумуляторних батарей ємність у середньому 66,5А×год, тривалість стар6СТ-60АЗ (номінальна напруга Uном =12В; номінатерного розряду на холоді в середньому 184 з, льна ємність С ном =60А·год; стартерний струм об'єм газу, що виділився при заряді, склав у сеІ=280А, тривалість стартерного розряду tст не редньому 0,017м 3 на одну батарею, а тривалість менш 150с) у кількості 9шт., струмовідводи яких заряду в середньому склала 13,4год. З зазначевідлиті з низьколегованого свинцевоної вибірки 6 батарей були випробувані на довгосурм'янистого сплаву, позитивна паста в який вічність і показали кількість тижневих циклів навиготовлена із суміші двох порошків І і II у масоробітку - 8,7 (2 батареї показали 8 циклів, 4 вому співвідношенні 0,5:0,5 (50%:50%), із середбатареї - 9 циклів). Технічний огляд витягнути х з нім розміром часток: І - 2,75±0,05мкм, II батарей блоків електродів показав часткове роз3,35±0,05мкм і окисленістю: І - 78±2%, II - 67±2%, м'якшення й опливання позитивної активної маси, з додаванням у пасту фосфорної кислоти 3,1%, випадання якої зі струмовідводів склало приблизафіксований об'єм газів, що виділилися, у серезно 12-17% площі електродів. Інші 3 батареї дньому 0,155м 3 на одну батарею, а тривалість пройшли випробування на саморозряд шляхом процесу формування склала 44год. Батареї показберігання при нормальних умовах, з наступним зали на випробуваннях за ГОСТ 959 на перших зарядом і перевіркою ємності. Саморозряд цих циклах ємність у середньому 66,7А×год, тривабатарей виявився в середньому рівним 0,21% лість стартерного розряду на холоді в середньо(від ємності) на добу, а пасивація у формі втрати му 182с; об'єм газу, що виділився при заряді, ємності цілком заряджених батарей після 6 і склав у середньому 0,025м 3 на одну батарею, а 12міс зберігання не виявлена. тривалість заряду в середньому склала 15,5год. Таким чином, отримані дані свідчать про те, З зазначеної вибірки 6 батарей були випробувані що при використанні зазначеного способу вигона довговічність і показали кількість тижневих товлення позитивної пасти, відповідно до форциклів наробітку - 8,5 (3 батареї показали 8 цикмули винаходу, зменшуються газовиділення і лів, 3 батареї - 9 циклів). Технічний огляд витягсаморозряд за рахунок властивостей позитивної нути х з батарей блоків електродів показав частактивної маси, що підвищує ефективність процекове розм'якшення й опливання позитивної су формування і заряду позитивних електродів, а активної маси, випадання якої зі струмовідводів також знижується імовірність пасивації при збесклало приблизно 13-17% площі електродів. Інші реженні і глибоких розрядах. Це призводить до 3 батареї пройшли випробування на саморозряд зниження витрат на експлуатацію свинцевошляхом зберігання при нормальних умовах, з кислотних акумуляторів, а також до помітного наступним зарядом і перевіркою ємності. Самозбільшення терміну їхнього зберігання і терміну розряд цих батарей виявився в середньому рівслужби в умовах глибоких розрядів. ним 0,26% (від ємності) у добу, а пасивація у формі втрати ємності повністю заряджених батарей Комп’ютерна в ерстка Т. Чепелев а Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601