Електрод для свинцевого акумулятора

Електрод для свинцевого акумулятора, що містить прямокутну гратчасту пластину з струмопровідною планкою і приєднувальною шиною і активну масу, нанесену на гратчасту пластину, відріз 31198 шому газовиділенню, зниженню коефіцієнту корисної дії заряду, тому що значна (до 50%) потужність зарядного струму витрачається на безкорисний електроліз електролиту і виробництво газів - кисня і водню, певне співвідношення концентрацій яких призводить до вибухів акумуляторів. Має місто інтенсивне вимивання активної маси, що призводить до виходу із дії акумулятора. Виплеснування електроліту із акумулятора, а також винос електроліту виходящими газами знижує терміни служби акумулятора, тобто його ресурс. Всі ці фактори знижують питомі енергетичні характеристики, зменшують надійність роботи акумуляторів. В основу винаходу, що пропонується, поставлене завдання удосконалення конструкції електроду для свинцевого акумулятора, в якій за рахунок введення додаткових елементів забезпечується створення рівномірного теплового поля на поверхні електроду, зменшення газовиділення, виключається виплеснування електроліту із акумулятора і за рахунок цього підвищується надійність роботи і ресурс акумулятора, а також його енергоємність. Поставлене завдання вирішується тим, що в електроді для свинцевого акумулятора, що містить прямокутну гратчасту пластину з струмопровідною планкою і приєднувальною шиною і активну масу, нанесену на прямокутну гратчасту пластину, відповідно винаходу, на обох сторонах пластини розміщені плоскі чотирьохкутні укладки із теплопровідного діелектричного матеріалу в шарі активної маси, зовнішня поверхня активної маси на кожній із сторон пластини співпадає з зовнішньою поверхнею укладки, причому один кінець укладки розміщений зі сторони струмопровідної планки, а другий кінець розміщений в нижній частині пластини, при цьому в укладках виконані наскрізні отвіри кільцевої форми, загальна площа яких складає не менш половини площі укладок, товщина кожної укладки дорівнює 0,5....0,8 товщини шару активної маси, а співвідношення між площою укладок і площою прямокутної пластини дорівнює 0,2...0,3. Розміщення на обох сторонах пластини плоских чотирьохкутних укладок із теплопровідного діелектричного матеріалу в шарі активної маси між струмопровідною планкою і нижньою частиною пластини забезпечує теплостік з найбільш нагрітої верхньої частини електроду в нижню, більш холодну. Таким чином, відбувається вирівнювання температури по всій поверхні електроду. Причому, завдяки вказаному теплопотоку відбувається локальне, в межах простору, що охоплює укладки, що викликає переміщення шарів електроліту, його перемішування, що оптимізує роботу акумулятора. Усунення локальних перегрівів електроду збільшує терміни його служби, що підвищує надійність роботи акумулятора. Відсутність теплових градієнтів на поверхні електроду призводить до зменшення газовиділення, що, в свою чергу, виключає винос електроліту газами, що виходять, а також його виплеснування із акумулятора. Таким чином, підвищується енергоємність акумулятора, його надійність роботи та ресурс. Розміщення плоских чотирьохкутних укладок в шарі активної маси таким чином, що зовнішня поверхня активної маси співпадає з зовнішньою поверхнею укладки забезпечує підвищення механіч ної міцності електроду, тому що самі укладки виявляються армірующими елементами для самих шарів активної маси. Цим самим підвищується надійність роботи акумуляторів. Наявність в укладках наскрізних отвірів кільцевої форми, загальна площа яких складає не менш половини площі укладок і заповнених активною масою, підвищує: інтегральну площу теплового контакту, зчеплення укладки з активною масою, а також активну поверхню електроду по відношенню до суцільної укладки. За рахунок цього забезпечується підвищення енергоємності, а також збільшення терміна служби електроду, тобто надійність і ресурс роботи акумулятору збільшуються. При товщині укладки 0,5...0,8 товщини шару активної маси і при співвідношенні між площою укладок і площою прямокутної гратчастої пластини рівною 0,2...0,3 забезпечується мале не суцільність шару активної маси, що важливо для реалізації потенційних енергетичних характеристик акумулятора при застосуванні електроду, що пропонується. Дані величини з'ясовано експериментально. При товщині укладок більш 0,8 товщини шару активної маси зменшується кількість активної маси, що погіршує енергоємність акумулятора, а при товщині менш 0,5 зменшується інтегральна контактна площа, що погіршує теплостік, не забезпечує потрібної рівномірності розподілу температури по електроду. При співвідношенні між площою укладок і площою прямокутної пластини менш 0,2 перерозподіл тепла між верхньою частиною електроду і його нижньою частиною буде неповним, що підвищує газовиділення. При зазначеному співвідношенні більш 0,3 знижується ефективна площа електроду, підвищується густота струму, що підвищує температуру електроду тобто порождує погіршення енергетичних характеристик акумулятора. В результаті досліджень відомих в науці і техніці рішень сукупність існуючих ознак повністю або частково, що збігається з запропонованою та дозволяюча вирішити поставлену винахідницьку задачу, не була виявлена. Отже, запропонований винахід відповідає критерію "новизна". Сутність запропонованого винаходу не виникає для фахівця явним чином з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризують відомий електрод, не забезпечує нових властивостей та тільки наявність відзначаючих ознак дозволяє одержати новий технічний результат. Отже, винахід, що пропонується, відповідає критерію "винахідницький рівень". В сукупності зазначені відмінці ознаки в конструкції електроду для свинцевого акумулятора в зрівнянні з прототипом дозволяють підвищити експлуатаційну надійність та енергоємність свинцевих акумуляторів, в яких використовується зазначений електрод, що розширює область використання таких акумуляторів. Запропоноване технічне рішення може бути використано у якості важливого елемента конструкції стартерних акумуляторних батарей в транспортних засобах з особливо важкими умовами експлуатації (для запуску танкових двигунів і живлення електроустаткування танку, двигунів бойової машини піхоти, бронетранспортеров і інших спеці 2 31198 альних машин, що відносяться до групп 1.10-1.11 категорії А ГОСТ В 20.39.304). На фіг. 1, 2 зображено два варіанта запропонованої конструкції електроду для свинцевого акумулятора з різноманітно розміщеними укладками, вид зверху і вид спереду. Електрод для свинцевого акумулятора, що містить прямокутну гратчасту пластину 1 із струмопровідною планкою 2 і приєднувальною шиною 3, активну масу 4, укладки 5, 6 із теплопровідного діелектричного матеріалу з наскрізними отвірами 7 кільцевої форми. Укладки 5, 6 прямокутної або трапецієподібної форми розміщені з обох сторон пластини 1 в шарах активної маси 4, при цьому отвіри в укладках заповнені активною масою 4. Укладки виконуються із корундів, алундів (окисли алюмінію) або із оксидів, карбидів берілія. Останні по теплопровідності лише трохи поступаються міді. З іншого боку, зазначені матеріли мають мегаомні питомі опори електричному струму, так що вони не шунтують струмопотіки в електроді, тобто не змінюють нормальне здійснення усіх електрохімічних процесів. Розміщення укладок, зазначене на фіг. 1, 2 та їх геометричні форми зумовлені тим, що максимальні значення температур в електродах як при формовці так і в процесі заряд-розряд виникають, як показують термовізійні дослідження, в окілі приєднувальної шини, або в детальних відносної осівої лінії областях пластини (області скривлення лінії струму), а також в центральній частині біля струмопровідної планки. Відтік надлишкового тепла з цих областей та рівномірне його розподілення по поверхні пластини усунує утворення локальних струмів, які знижають енергоємність акумулятора, призводять до руйнування електродів, тобто знижують надійність акумуляторів. Розміщення укладок в шарі активної маси проводиться в процессі намазки. При типових значеннях шарів активної маси в свинцево-кислотних акумуляторах укладки являються гибкими структурами та мають достатню механічну міцність, тобто можуть виконувати функцію армірующих елементів, що підвищує експлуатаційну надійність електродів. Використання запропонованого електроду в зрівнянні з прототипом дозволяє підвищити надійність роботи і ресурс акумулятора, а також підвищити енергетичні характеристики, а саме енергоємність за рахунок усунення локальних перегрівів електроду, вирівнюванню температури по всій поверхні електроду. Зменшується газовиділення, виключається виніс електроліту із акумулятора. Відсутність теплових градієнтів на поверхні електродів і теплового розгону дозволяє гарантовано керувати відновлювальними реакціями і структурними змінами активної маси електродів, забезпечує високу поверхню стикання електроліту з активною масою електродів, тим самим полегшуються умови діфузіїі вирівнюється концентрація електроліту в приелектродному слої. Піддержання необхідної концентрації електроліту в зоні, що прилягає до заряджених пластин, створює сприятливі умови для підвищення густоти струму, підвищення розрядної ємності, зростанню довговічності, виключенню незворотної сульфатації електродів. 3 31198 Фіг. 1 4 31198 Фіг. 2 5 31198 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6