Винахід відноситься до складів паст для негативних електродів стаціонарних свинцево-кислотних акумуляторів і технології їх виготовлення. Технічним результатом винаходу є збільшення терміну служби акумулятора і запобігання втрати ємності акумулятора. Згідно винаходу паста для негативного електрода містить свинцевий порошок, H2 SO4. розширювач, що включає BaSO4. лігносульфонат натрію, а також воду, додатково містить сажу газову при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: H2 SO4 8-10, BaSO4 0,3-0,5, лігносульфонат натрію 0,1-0,2, сажа газова 0,2 -0,3, вода 7-8, свинцевий порошок інше, при цьому крупність частинок BaSO4 не перевищує 10 нм; паста може додатково містити поливинилхлоридное волокно в кількості 0,03-0,06 мас.%. У способі виготовлення пасти для негативного електрода шляхом змішування свинцевого порошку, H2 SO 4 і розширювача спочатку змішують свинцевий порошок і розширювач протягом 8-15 хв, потім додають воду, перемішують суміш протягом 8-15 хв, після чого додають H2 SO 4 з швидкістю 0,7-0,8 л / хв при перемішуванні, при цьому підтримують температуру суміші в межах 30-70 ° С. 2 н. і 1 з.п. ф-ли.
Винаходи відносяться до електротехніки, а саме до складів паст для негативних електродів стаціонарних свинцево-кислотних акумуляторів і технології їх виготовлення.
Недоліком даного технічного рішення є мала пористість одержуваної активної маси з огляду на використання в якості розширювача бариевой складової на основі дубителя, що представляє собою клеевідного густа речовина; при висиханні пористість і механічна міцність активної маси недостатні. Отримана активна маса тверда, але дуже тендітна. Паста по SU 359712 може використовуватися для електродів невеликої товщини, використовуваних, наприклад, в автомобільних акумуляторах.
Завдяки наявності розширювача у вигляді сульфату барію і лігносульфонату натрію збільшується пористість активної маси.
Дане технічне рішення прийнято в якості прототипу заявленого речовини.
Поверхнево-активна речовина (лігносульфонат натрію) в недостатній мірі блокує кристали сульфату свинцю, що призводить до їх зростання і незворотною сульфатации активної маси електрода. Це обумовлює істотну втрату ємності акумулятора і скорочення терміну його служби. Також слід вказати, що при виготовленні відомої пасти в значній мірі утворюється одноосновний сульфат свинцю (PbO × PbSO 4). Це призводить до зменшення в обсязі, твердненню, зменшення пористості і розтріскування активної маси електрода, втрати електричної ємності акумулятора і скоротити термін його служби.
Крім того, при використанні пасти-прототипу не забезпечується рівномірний за обсягом електрода відновлення сульфату свинцю в процесі заряду акумулятора, що перешкоджає ефективному відновленню сульфату свинцю в губчастий свинець в процесі заряду акумулятора і знижує його ємність.
Завданням винаходу в частині речовини є запобігання передчасної втрати електричної ємності акумулятора і продовження терміну його служби.
Згідно винаходу в частині речовини в пасті для негативного електрода свинцево-кислотного акумулятора, що містить свинцевий порошок, H2 SO4. розширювач, що включає BaSO4 і лігносульфонат натрію, а також воду, розширювач додатково містить сажу газову при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:
при цьому крупність частинок BaSO4 не перевищує 10 нм; паста може додатково містити поливинилхлоридное волокно в кількості 0,03-0,06 мас.%.
Паста для негативного електрода свинцево-кислотного акумулятора містить свинцевий порошок у вигляді свинцевого глету. При змісті сірчаної кислоти менш як 8 мас.% Виникають умови, що сприяють утворенню одноосновного сульфату свинцю, при утриманні сірчаної кислоти понад 10 мас.% Погіршуються умови освіти триосновними сульфату свинцю. При змісті сірчаної кислоти в межах 8-10 мас.% Відбувається переважне освіту триосновними сульфату свинцю, що знижує необоротну сульфатацію активної маси електрода. При змісті BaSO4 менше 0,3 мас.% Відбувається зменшення центрів кристалізації губчастого свинцю в процесі заряду акумулятора і виражена необоротна сульфатация електрода, при утриманні BaSO4 більше 0,5 мас.% Відбувається блокування кристалів триосновними сульфату свинцю і зменшується швидкість його відновлення. Використання частинок BaSO4 розміром не більше 10 нм дозволяє значно збільшити ізоморфізм процесу кристалізації і площа активної поверхні електрода. Таким чином забезпечується рівномірний за обсягом електрода відновлення триосновними сульфату свинцю до дрібнодисперсного губчастої фази металевого свинцю.
При утриманні лігносульфонату натрію менше 0,1 мас.% Не забезпечується достатня адсорбція аніонів на поверхні губчастого свинцю, що призводить до неповного його окислення до сульфату свинцю і перетворенню неокіслівшегося свинцю в крупнокристаллический одноосновний сульфат; таким чином, відбувається необоротна сульфатация активної маси електрода з втратою ємності і зменшенням терміну служби акумулятора.
Сажа газова вводиться в даному складі для підвищення пористості активної маси, а також для регулювання швидкості поставки поверхнево-активних речовин до центрів кристалізації металевого свинцю. Вона сприяє також деякого зниження кінцевого зарядного напруги акумулятора, забираючи на себе надлишок поверхнево-активних речовин.
При вмісті сажі менш як 0,2 мас.% Має місце недостатня пористість активної маси, зменшується її обсяг; крім того, сповільнюється швидкість поставки поверхнево-активних речовин до центрів кристалізації металевого свинцю.
Вода, в конкретному прикладі деіонізованной, додається для того, щоб створити необхідну консистенцію пасти, а також для підтримки pH пасти в потрібних межах.
При вмісті води більш як 8 мас.% PH збільшується, стає можливим утворення PbO · PbSO 4 або PbSO4. Також відбувається надмірне збільшення пористості пасти, що призводить до збільшення ємності акумулятора, але при цьому істотно зменшується термін служби активної маси.
Паста може додатково містити поливинилхлоридное волокно, в даному прикладі довжиною 3-4 мм, в кількості 0,03-0,06 мас.%, Що забезпечує підвищення механічної міцності пасти.
Як прототип винаходу в частині способу прийнято технічне рішення по книзі М.А.Дасоян. Хімічні джерела струму. - Л. Енергія, 1969, с.221.
Згідно із словами джерела в змішувач спочатку засипають свинцевий порошок і відразу за ним вливають сірчану кислоту і потім окремо воду. При виготовленні пасти для негативного електрода одночасно зі свинцевим порошком вводять розширювач.
Недоліком цього способу є утворення великої кількості одноосновного сульфату свинцю внаслідок того, що в свинцевий порошок відразу вводять H2 SO4. що обумовлює швидку необоротну сульфатацію активної маси і, відповідно, втрату ємності акумулятора.
Завданням винаходу в частині способу виготовлення пасти для негативного електрода свинцево-кислотного акумулятора є зменшення освіти одноосновного сульфату свинцю і, відповідно, запобігання втрати ємності акумулятора.
Згідно винаходу в способі виготовлення пасти для негативного електрода свинцево-кислотного акумулятора шляхом змішування свинцевого порошку, H2 SO4 і розширювача спочатку змішують свинцевий порошок і розширювач протягом 8-15 хв, потім додають воду, перемішують суміш протягом 8-15 хв, після чого додають H2 SO 4 зі швидкістю 0,7-0,8 л / хв при перемішуванні, при цьому підтримують температуру суміші в межах 30-70 ° С.
При виготовленні пасти спочатку змішують свинцевий порошок і розширювач, суміш перемішують протягом 8-15 хв, щоб досягти кращого розподілу розширювача в свинцевому порошку. Після цього додають воду. При додаванні води суміш добре перемішують протягом 8-15 хв, щоб свинець доокісліть до введення H 2 SO4 і утворилася лужне середовище: PbO · nH-ОН. Тільки після цього вже в лужне середовище додають сірчану кислоту зі швидкістю 0,7-0,8 л / хв. У міру нейтралізації сірчаної кислоти під час перемішування пасти утворюється триосновний сульфат свинцю. Зазначена швидкість введення H2 SO4 відповідає швидкості реакції твердофазного переходу PbO · PbSO 4 3PbO · PbSO4 · H2 O при збільшенні pH пасти, що зменшує утворення одноосновного сульфату свинцю і запобігає втраті ємності акумулятора.
Якщо швидкість внесення кислоти менше 0,7 л / хв, то pH буде змінюватися дуже повільно і нерівномірно, в результаті чого будуть створюватися умови для освіти одноосновного сульфату свинцю в окремих ділянках пасти.
Якщо швидкість внесення кислоти менше 0,8 л / хв, то значна частина або весь оксид свинцю перейде в PbSO4.
Температура суміші при виготовленні пасти підтримується в межах 30-70 ° С.
Запропонована технологія виготовлення пасти дозволяє істотно знизити утворення одноосновного сульфату свинцю, що сприяє запобіганню втрати ємності акумулятора.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Паста для негативного електрода свинцево-кислотного акумулятора, що містить свинцевий порошок, H2 SO 4. розширювач, що включає BaSO4. лігносульфонат натрію, а також воду, що відрізняється тим, що додатково містить сажу газову, при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:
при цьому крупність частинок BaSO4 не перевищує 10 нм.
2. Паста по п.1, що відрізняється тим, що додатково містить ПВХ волокно в кількості 0,03-0,06 мас.%.
3. Спосіб виготовлення пасти для негативного електрода свинцево-кислотного акумулятора шляхом змішування свинцевого порошку, H2 SO4 і розширювача, що відрізняється тим, що спочатку змішують свинцевий порошок і розширювач протягом 8-15 хв, потім додають воду, перемішують суміш протягом 8-15 хв, після чого додають H 2 SO4 зі швидкістю 0,7-0,8 л / хв при перемішуванні, при цьому підтримують температуру суміші в межах 30-70 ° С.
Офіційна публікація
патенту РФ № 2454756
patent-2454756.pdf
Патентний пошук по класах МПК-8:
Патенти РФ в класі H01M4 / 62: