способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов
Классы МПК: | H01M4/20 электродов с нанесенной активной массой (пастированных электродов) H01M10/12 конструкции и изготовление |
Автор(ы): | Виноградов Е.И., Чесноков В.В., Бельчук В.П. |
Патентообладатель(и): | Ивановский государственный химико-технологический университет, ООО "Гальва-Сервис" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-07-13 публикация патента:
10.07.2000 |
Изобретение относится к электротехнике и касается восстановления работоспособности стационарных свинцовых аккумуляторов после их длительной эксплуатации. В способе формовки электродов свинцовых аккумуляторов, включающем одновременное образование электропроводящего полимера анилиновой структуры и активной массы, сначала проводят предварительную подготовку поверхности электродов путем выдержки их в течение 1 - 2 ч в рабочем электролите аккумулятора в присутствии магнийсодержащего соединения при концентрации ионов магния в пересчете на чистый металл 0,04 - 0,4 мас.%, а последующее одновременное образование полимера и активной массы проводят при концентрации сернокислого анилина в рабочем электролите 0,05 - 0,15 мас.%. Техническим результатом. изобретения является повышение разрядной емкости путем снятия сульфатирующей пленки с поверхности электродов. 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов, включающий одновременное образование электропроводящего полимера анилиновой структуры и активной массы, отличающийся тем, что предварительно проводят подготовку поверхности электродов путем выдержки их в течение 1 - 2 ч в рабочем электролите аккумулятора в присутствии магнийсодержащего соединения при концентрации ионов магния в пересчете на чистый металл 0,04 - 0,4 мас.%, а последующее одновременное образование полимера и активной массы проводят при концентрации сернокислого анилина в рабочем электролите 0,05 - 0,15 мас.%.Описание изобретения к патенту
ВведениеИзобретение относится к электротехнике и касается восстановления работоспособности стационарных свинцовых аккумуляторов после длительной эксплуатации. Уровень техники
Как известно, кислотные свинцовые аккумуляторы делятся на две основные группы - стартерные и стационарные. Стартерные аккумуляторы предназначены для пуска двигателей внутреннего сгорания и питания бортовых сетей транспортных средств. Стационарные же аккумуляторы имеют значительно большие габариты и емкость и служат как резистивные источники питания энергообъектов и средств связи для осуществления бесперебойного питания наиболее важных устройств. Учитывая особую специфику работы стационарных свинцовых аккумуляторов необходимо отметить, что они эксплуатируются, как правило, в буферном режиме, т.е. они работают включенными параллельно с другими источниками постоянного тока, при этом в ждущем режиме через них постоянно протекает ток подзаряда. Срок работы таких аккумуляторов в указанном режиме составляет 18-20 лет. Однако уже через 10-12 лет эксплуатации стационарные аккумуляторы в значительной мере теряют свою первоначальную емкость из-за частичной дезактивации активной массы пластин и ее осыпания. Причинами дезактивации активной массы электродов являются, во-первых, деструкция двуокиси свинца в активной массе положительного электрода, в результате чего часть активной
![способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов, патент № 2152668](/images/patents/319/2152013/946.gif)
![способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов, патент № 2152668](/images/patents/319/2152006/945.gif)
1. Нанесение на токоотвод электрохимически слоя электропроводящего полимера анилиновой структуры. Для этого используют водно-сернокислый электролит с добавками анилина и/или его растворимых солей минеральных кислот, причем концентрация солей составляет 0,5-50 мас.%;
2. Нанесение на слой полимера пасты, включающей свинец или его оксидные соединения;
3. Формовка электродов. При этом на первом этапе формовки одновременно с формованием активной массы опять осаждают электропроводящий полимер анилиновой структуры, так как этот этап формовки проводят в том же самом электролите, в котором проводили первую стадию. А после выработки из электролита всего анилина или его соли проходит, очевидно, второй этап формовки по традиционному механизму. Реализация этого способа обеспечивает увеличение срока службы аккумуляторов на 25-30% при повышении разрядных характеристик при стартерном режиме до 40%. Однако, этот способ может быть реализован лишь в процессе производства электродов для свинцовых аккумуляторов, но не при восстановлении последних, и дает наибольший эффект только для стартерных аккумуляторов. Реализовать же его для восстановления проработавших длительное время стационарных свинцовых аккумуляторов не удалось, так как образовавшаяся в процессе эксплуатации аккумуляторов в буферном режиме пленка сульфата свинца подвергается рекристаллизации и состоит в значительной мере из крупных кристаллов, экранирующих поверхность свинцовых электродов и активную массу, что приводит к резкому уменьшению площади контакта электролита активной массой электролитов, а значит, и к ухудшению зарядно-разрядных характеристик аккумуляторов, и в частности, к снижению разрядной емкости 40-50% от номинальной. К тому же повышается и газовыделение при заряде, что также препятствует процессу образования пленки полимера. Таким образом, не известно техническое решение, которое позволило бы восстанавливать проработавшие длительное время стационарные свинцовые аккумуляторы, путем снятия сульфатирующей пленки, возвращения активной массе первоначального качества и предотвращения ее осыпания. Сущность изобретения
Изобретательская задача состояла в поиске способа формования электродов свинцовых аккумуляторов при их восстановлении после длительной эксплуатации, который позволил бы повысить разрядную емкость путем снятия сульфатирующей пленки с поверхности электродов, восстановления первоначальных свойств активной массы и предотвращения ее осыпания. Поставленная задача решена способом формования электролитов свинцовых аккумуляторов, включающим одновременное образование электропроводящего полимера анилиновой структуры и активной массы, в котором предварительно проводят подготовку поверхности электродов путем выдержки их в течение 1-2 часов в рабочем электролите аккумулятора в присутствии магнийсодержащего соединения при концентрации ионов магния в пересчете на чистый металл 0,04-0,4 мас.%, а последующее одновременное образование полимера и активной массы проводят при концентрации сернокислого анилина в рабочем электролите 0,05-0,15 мас.%. При реализации изобретения одновременно протекают несколько процессов. Так, в процессе заряда аккумулятора под действием электрического тока молекулы сернокислого анилина окисляются в объеме сульфатной пленки до промежуточных соединений, способствующих растворению этой пленки. При этом сульфат-ионы переходят в раствор, а ионы свинца окисляются до двуокиси свинца активной
![способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов, патент № 2152668](/images/patents/319/2152013/946.gif)
![способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов, патент № 2152668](/images/patents/319/2152013/946.gif)
Для реализации изобретения необходимы следующие вещества. Магний сернокислый семиводный ГОСТ 4523-77
Окись магния ГОСТ 4526-75
Углекислый магний ГОСТ 6919-78
Сернокислый анилин ГОСТ 5818-78
Серная кислота ГОСТ 667-73
Стационарный свинцовый аккумулятор, требующий после длительной эксплуатации восстановления своих электрических характеристик, разряжают на балластное сопротивление до напряжения 1,8 В. Затем из него отбирают небольшое количество (0,5-1,5 л) рабочего электролита, растворяют в нем расчетное количество магнийсодержащего соединения и возвращают полученный раствор в аккумулятор. Дают выдержку в течение 1-2 час. Затем вновь отбирают небольшое количество (0,5-1,5 л) электролита, растворяют в нем расчетное количество сернокислого анилина, возвращают полученный раствор в аккумулятор и последний подключают к источнику постоянного тока на заряд до достижения аккумулятором полного заряда. Изобретение может быть реализовано на любых типах свинцовых стационарных аккумуляторов. Воспроизведение прототипа. Поскольку обработке подвергают электроды с сформированной активной массой в аккумуляторе, уже проработавшем длительный срок, естественно реализовать первую стадию прототипа, а именно нанесение полимерного слоя на токоотвод, невозможно. Поэтому в электролит аккумулятора добавляли сернокислый анилин в концентрации 10 вес.%, проводили заряд при токе 3,6 А в течение 12 часов. При этом расчетная величина плотности электролита достигнута не была, а контрольный заряд показал, что емкость составляет 20 А
![способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов, патент № 2152668](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов, патент № 2152668](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов, патент № 2152668](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ формовки электродов свинцовых аккумуляторов, патент № 2152668](/images/patents/319/2152001/183.gif)
Класс H01M4/20 электродов с нанесенной активной массой (пастированных электродов)
Класс H01M10/12 конструкции и изготовление