Скловолоконний сепаратор для герметизованої свинцево-кислотної акумуляторної батареї

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Скловолоконний сепаратор для герметизованої свинцево-кислотної акумуляторної батареї, виготовлений з композиційної скловолоконної мати та дрібнодисперсного контактного шару, який відрізняється тим, що композиційна скловолоконна мата товщиною 1,8-2,0 мм містить 47-53 % волокон діаметром 0,5 мкм, 41-45 % волокон діаметром 4 мкм та 6-8 % волокон діаметром 20 мкм, а дрібнодисперсний контактний шар товщиною 10-30 мкм складається з порошку аеросилу (SiO2) з діаметром зерен 1-4 мкм і нанесений на скловолоконну мату з боку позитивного електрода.

Текст

Скловолоконний сепаратор для герметизованої свинцево-кислотної акумуляторної батареї, виготовлений з композиційної скловолоконної мати та дрібнодисперсного контактного шару, який відрізняє ться тим, що композиційна скловолоконна мата товщиною 1,8-2,0 мм містить 47-53 % волокон діаметром 0,5 мкм, 41-45 % волокон діаметром 4 мкм та 6-8 % волокон діаметром 20 мкм, а дрібнодисперсний контактний шар товщиною 1030 мкм складається з порошку аеросилу (SiO2) з діаметром зерен 1-4 мкм і нанесений на скловолоконну мату з боку позитивного електрода. Винахід відноситься до електротехнічної промисловості, а саме до виробництва свинцевокислотних акумуляторних батарей і може використовуватися в герметизованих акумуляторних батареях. Герметизовані свинцево-кислотні акумуляторні батареї не потребують догляду на протязі доволі тривалого періоду експлуатації. Попре це, рекомбінація кисню в цих батареях не є повною, внаслідок чого відбувається витік електроліту. Для підвищення ефективності кисневого циклу потрібне вдосконалення сепаратору, що здійснює перенесення кисню між електродами. Одним із способів вдосконалення скловолокняного сепаратору є оптимальне використання в його складі волокон різного діаметру та порошку аеросіла. Відомий сепаратор-скломат для герметичних свинцевих акумуляторів з абсорбованим електролітом [п. Російської Федерації №2249884; заявл. 20.03.2002, опубл. 10.04.2005; МПК7: Н01М2/16]. Сепаратор складається із скловолокна, що представляє собою композицію, яка містить мікротонкі скляні штапельні волокна з середнім діаметром 0,35-0,40мкм (78-80%), середнім діаметром 0,220,25мкм (15-17%) та хімічно стійкий латекс в якості зв'язуючого (решта). Такий сепаратор добре утри мує абсорбований електроліт, але погано пропускає кисень, ускладнюючи його рекомбінацію. Цей недолік призводить до підвищеного газовиділення, яке скорочує строк служби герметичного акумулятора. Найбільш близьким за технічною сутністю та результату, що досягається, є скловолокняний сепаратор для акумуляторних батарей [п. США №4216280; заявл. 15.06.1979, опубл. 05.08.1980; МКИ 3: Н01М2/16]. Сепаратор складається із скляних волокон різного діаметру, які переплітаються і поділяються на два види. Волокна першого виду мають діаметр менше 1 мікрону і містяться в сепараторі в кількості 50-95%, а волокна другого виду мають діаметр більше 5 мікронів і містяться в сепараторі в кількості 50-5%. Сепаратор достатньо гарно утримує електроліт, забезпечує гарне проникнення кисню і має необхідну механічну міцність. Недоліком цього сепаратору є можливість просочування кисню на межі стикання позитивного електроду і сепаратору, в результаті якого частина кисню, що утворюється, так і не досягає негативного електроду. Це сприяє неповній рекомбінації кисню всередині акумулятора. Вказаний недолік неможливо усун ути без сильного додаткового стискання, при якому значно (19) UA (11) 80475 (13) C2 (21) a200509487 (22) 10.10.2005 (24) 25.09.2007 (46) 25.09.2007, Бюл. № 15, 2007 р. (72) Зимін Олег Петрович, Білий Олександр Петрович, Привалов Володимир Миколайович, Дзякович Дмитро Олександрович (73) ТОВАРИСТВО З ОБМЕЖЕНОЮ ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДОСЛІДНИЙ ЗАВОД "ЕНЕРГОАВТОМАТИКА" (56) RU 2249884, C2, 10.04.2005 US 4216280, 05.08.1980 US 6143441, A, 07.11.2000 JP 7122289, A, 12.05.1995 JP 6223968, 01.10.1987 3 80475 4 зменшується пористість сепаратору, причому гоутримувати електроліт та здійснювати перенесенловним чином за рахунок знищення крупних газоня газу. транспортних пор. В результаті електропровідність Застосування у складі сепаратора дрібнозерсепаратору та його газова проникливість погіршунистого (1-4мкм) контактного шару пов'язано з ються. тим, що він заповнюючи нерівності поверхонь В основу винаходу, що пропонується, поставскловолокняного мату та електродної пластини лено задачу вдосконалити скловолокняний сепазабезпечує дуже щільний контакт між сепаратором ратор для герметизованої свинцеве - кислотної та позитивним електродом. Контактний шар з акумуляторної батареї, в якому за рахунок ствобільш крупними зернами не може забезпечити рення оптимальної пористої структури композидостатньо щільний контакт між сепаратором та ційного скловолокняного мату досягається висока позитивним електродом без додаткового стисканутримуюча здібність по відношенню до електроліня. Контактний шар сепаратору має відносно нету, гарна проникливість кисню та висока механічна велику пористість (60-70%) і дрібні пори (0,3міцність, а нанесений на скловолокняний мат дрі0,5мкм). Він добре утримує електроліт в зоні елекбнодисперсний контактний шар забезпечує щільне трохімічного процесу і перешкоджає росту та проприлягання сепаратору до поверхні позитивного сочуванню газових п узирів на межі стикання сепаелектроду без додаткового стискання і добре ратору з позитивним електродом. Завдяки малій утримує електроліт в зоні електрохімічного процетовщині (10-30мкм) цей шар практично не знижує су. В результаті, весь кисень, що утворюється на електропровідність сепаратору та не перешкоджає позитивному електроді, спрямовується до негатипроникненню газу. Контактний шар товщиною мевного електроду, не просочуючись на межі стиканнше 10мкм не може забезпечити достатньо щільне ня сепаратору з позитивним електродом. Таким прилягання сепаратору до поверхні позитивного чином, підвищується ефективність кисневого цикелектрода, а при товщині, що значно перевищує лу, збільшується ємність і стартерний струм аку30мкм, контактний шар ускладнить проникнення муляторної батареї. крізь сепаратор кисню та носіїв електричного Поставлена задача розв'язується тим, що у струму. скловолокняному сепараторі для герметизованої Дрібнозернистий контактний шар сепаратору свинцево-кислотної акумуляторної батареї, який забезпечує достатньо щільне прилягання сепаравиготовлено з композиційного скловолокняного тору до поверхні позитивного електроду навіть без мату та дрібнодисперсного контактного шару, згіддодаткового стискання. Це дозволяє більш ефекно з винаходом, композиційний скловолокняний тивно використовувати сепаратор, не порушуючи мат товщиною 1,8-2,0 мм містить 47-53% волокон його пористу стр уктуру, що забезпечує проникнендіаметром 0,5мкм, 41-45% волокон діаметром ня крізь сепаратор кисню та іонів електроліту. В 4мкм та 6-8% волокон діаметром 20мкм, а дрібнорезультаті сепаратор зберігає свою газотранспордисперсний контактний шар товщиною 10-30мкм тну здібність та електропровідність, але при цьому складається з порошку аеросилу (SiO2) з діаметзабезпечує високу ефективність перенесення кисром зерен 1-4мкм і наноситься на скловолокняний ню. Тонкий шар аеросилу між скловолокняною мату з боку позитивного електроду. матою і позитивним електродом спрямовує киОсновний шар сепаратору має товщину (1,8сень, що утворюється на його поверхні, у газотра2,0 мм), що відповідає необхідній кількості електнспортні пори сепаратору і покращує доступ елекроліту і містить три види волокон: тонкі (0,5мкм), троліту до позитивного електроду, що призводить середні (4мкм) та товсті (20мкм). При меншій товдо підвищення ефективності кисневого циклу та до щині основного шару (менше 1,8 мм) сепаратор не покращення електричних характеристик акумулязміг би вмістити необхідну кількість електроліту, а тора. при більшій (більше 2,0 мм) - мав би підвищений За наявними у авторів відомостями передбаопір та надлишковий поровий простір. Тонковолочувані істотні ознаки, що характеризують сутність книстий матеріал в кількості 47-53% утворює повинаходу, не відомі з рівня техніки, отже, винахід ристу стр уктур у з дрібними порами, в яких діють відповідає критерію "новизна". сильні капілярні сили, і утримує в сепараторі необСутність винаходу, що заявляється, не виплихідний об'єм електроліту. Волокна середнього діаває для фа хівця явно з відомого рівня техніки. метру в кількості 41-45% утворюють більш крупні Сукупність ознак, що характеризують відомий сепори, по яким здійснюється перенесення кисню. А паратор, не забезпечує досягнення нових властитовсті волокна в кількості 6-8% придають сепаравостей і тільки наявність відмітних ознак дозволяє тору жорсткість, сприяючи збереженню його пориотримати новий технічний результат. Отже, винастої структури. Сепаратор з меншим вмістом в хід, що пропонується, відповідає критерію "винахіосновному шарі тонковолокнистого матеріалу (медницький рівень". нше 47%) та з більшим вмістом волокон середньоТехнічне рішення, що пропонується, не потрего діаметру (більше 45%) не буде достатньо гарно бує для свого втілення складних додаткових проутримувати електроліт, а сепаратор з більшим цедур і може бути реалізовано в основному за вмістом в основному шарі тонких волокон (більше допомогою звичайних технологічних прийомів, що 53%) та з меншим вмістом середніх волокон (мевикористовуються при виробництві скловолокнянше 41%) не буде достатньо гарно пропускати них сепараторів. кисень. Менша кількість товстих волокон (менше На малюнку зображено поперечний перетин 6%) в основному шарі сепаратора не придасть сепаратору, що заявляється, затиснутого між елесепаратору достатню жорсткість, а більша (більше ктродними пластинами. Пропонований скловолок8%) - негативно вплине на здібність сепаратору няний сепаратор виготовляється наступним чи 5 80475 6 ном. Основний шар сепаратора 1 виготовляють з Були виготовлені сепаратори з різним співвід50% волокон діаметром 0,5мкм, 43% волокон діаношенням компонентів. З використанням цих семетром 4мкм та 7% волокон діаметром 20мкм у параторів були зібрані герметизовані акумуляторні вигляді композиційної скловолокняної мати товбатареї з силою стискання електродних блоків щиною 2 мм. На поверхню основного шару 1 з бо10кПа і граничним тиском газу під кришкою батаку позитивного електроду наносять тонкий шар реї 1,28атм., на яких були проведені порівняльні порошку аеросилу 3 товщиною 20мкм з діаметром випробування. Випробування проводились при зерен 1-4мкм. Контактний шар сепаратору З притемпературі електроліту 25°С і зарядній напрузі лягає до позитивного електроду 2, з'єднуючи його 14,2В. Результати випробувань представлені в з композиційним скломатом 1, який зі зворотного таблиці. боку примикає до негативного електрода 4. Таблиця № 1 2 3 4 5 6 Волокно 0,5мкм мас.% 50 53 47 50 50 50 Волокно 4мкм мас.% 43 40 45 43 43 43 Волокно 20мкм мас.% 7 7 8 7 7 7 Наведені в таблиці результати показують, що застосування сепаратору, що заявляється, (№ 4-6) дозволяє знизити інтенсивність газовиділення в герметизованій свинцево-кислотній батареї на 810%. При цьому ємність батареї зростає на 8-9%, а стартерний струм - на 10-12%. Таким чином, запропонований скловолокняний сепаратор при використанні в герметизованій Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Контактний шар мкм 0 0 0 10 20 30 Газовиділення мл/час 92 95 89 88 83 87 Ємність А·ч 50,5 51,5 49,0 52,5 55,0 55,2 Стартерний струм (EN) A 402 414 390 422 450 454 свинцево-кислотній акумуляторній батареї покращує перенесення кисню та доступ електроліту до активної маси позитивних електродів, зберігаючи при цьому високу електропровідність, що сприяє підвищенню ефективності кисневого циклу та покращенню електричних характеристик батареї. Підписне Тираж 26 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

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Glass-optical separator for a sealed lead-acid accumulator battery

Автори англійською

Zymin Oleh Petrovych, Bilyi Oleksandr Petrovych, Pryvalov Volodymyr Mykolaiovych, Dziakovych Dmytro Oleksandrovych

Назва патенту російською

Стекловолоконный сепаратор для герметизированной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи

Автори російською

Зимин Олег Петрович, Билый Александр Петрович, Привалов Владимир Николаевич, Дзякович Дмитрий Александрович

МПК / Мітки

МПК: H01M 2/16, H01M 2/14

Мітки: батареї, свинцево-кислотної, сепаратор, акумуляторної, скловолоконний, герметизованої

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/3-80475-sklovolokonnijj-separator-dlya-germetizovano-svincevo-kislotno-akumulyatorno-batare.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Скловолоконний сепаратор для герметизованої свинцево-кислотної акумуляторної батареї</a>

Подібні патенти