СВИНЦОВЫЙ АККУМУЛЯТОР

Полезная модель относится к химическим источникам тока и может быть использована при конструировании и производстве свинцовых аккумуляторов.
Известен автомобильный свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, на опорные призмы, имеющиеся на дне каждой ячейки моноблока выступами («ножками») электродов (Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. - М.: ЗАО «КЖИ "За рулем"», 2003 г. - С.17).
Недостатком данного свинцового аккумулятора является возможность короткого замыкания внутри аккумулятора в результате непосредственного соприкосновения положительных и отрицательных электродов через наросты губчатого свинца на кромках электродов и осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве аккумулятора в результате оплывания и оползания активной массы положительных электродов, а также при разрушении сепараторов в процессе эксплуатации. Кроме того, затрудненный отвод выделяющихся в процессе работы аккумулятора газов, обусловленный плотным прижатием друг к другу всех перечисленных элементов аккумулятора при их установке после сборки в моноблок, способствует накоплению пузырьков газа в придонных слоях электролита, прилегающих к нижним граням электродов аккумулятора, что снижает безопасность работы аккумулятора, обусловленную возможностью взрыва или воспламенения газа при смешении с кислородом воздуха на поверхности электролита.
Известен свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами, у которых на сторонах, обращенных к положительным электродам, выполнены вертикальные ребра, и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, в котором нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу (патент RU №2325013 C1, H01M 10/16, 2006 г. - прототип).
Данная конструкция свинцового аккумулятора более совершенна по сравнению с известными, так как обеспечивает эффективный газоотвод из придонных слоев электролита и повышает безопасность его работы за счет того, что нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, однако не исключает возможность короткого замыкания внутри аккумулятора в результате непосредственного соприкосновения положительных и отрицательных электродов через наросты губчатого свинца на кромках электродов и осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве аккумулятора в результате оплывания и оползания активной массы положительных электродов, а также при разрушении сепараторов в процессе эксплуатации.
Известен свинцовый аккумулятор, содержащий блок положительных электродов и блок отрицательных электродов, электроды которого завернуты в сепараторы-конверты из полиэтилена, помещенные непосредственно на дно ячейки моноблока, заполненного электролитом (Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. - М.: ЗАО «КЖИ "За рулем"», 2003 г. - С.22).
Данная конструкция исключает возможность короткого замыкания внутри аккумулятора в результате непосредственного соприкосновения положительных и отрицательных электродов через наросты губчатого свинца на кромках электродов и осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве аккумулятора.
Вместе с тем, выполненные авторами исследования показали, что существенным недостатком данного аккумулятора является накопление продуктов разрушения положительных электродов в нижней части блока электродов между положительными электродами и сепараторами-конвертами вследствие осыпания, оплывания и оползания активной массы положительных электродов в процессе эксплуатации (фиг.1), приводящее к снижению отдаваемой аккумулятором емкости, ухудшению эксплуатационных характеристик и нарушению его работоспособности.
Известен свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами, у которых на сторонах, обращенных к положительным электродам, выполнены вертикальные ребра, и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, в котором дополнительно на сторонах сепараторов, обращенных к положительным электродам, между вертикальными ребрами дополнительно установлены сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм. (Решение о выдаче патента от 2.12.2008 г. по заявке от 15.04.2008 г. №2008114748/09(016322)).
Данная конструкция свинцового аккумулятора более совершенна по сравнению с известными, так как дополнительные сепараторы из произвольно переплетенных лавсановых нитей, установленные между вертикальными ребрами сепараторов, создают объемный каркас в электролите между поверхностью активной массы положительных электродов и сепараторами, препятствующий оплыванию и оползанию активной массы положительных электродов, не увеличивая при этом внутреннего сопротивления аккумулятора, что обеспечивает работоспособность и заданные эксплуатационные характеристики аккумулятора в процессе эксплуатации, способствует увеличению срока его службы.
На фиг.1 представлены блоки электродов свинцовых аккумуляторов, выслуживших установленные сроки службы с продуктами разрушения активной массы положительного электрода 1.
На фиг.2 представлена схема известной конструкции свинцового аккумулятора, состоящего из блока отрицательных электродов 1 (фиг.2а), блока положительных электродов 2, разделенных между собой сепараторами 4, у которых на сторонах, обращенных к положительным электродам, выполнены вертикальные ребра 8, и помещенных в сосуд (моноблок) 5, заполненный электролитом 3, на призмы 7, в котором нижние грани 6 положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу.
На фиг.3 представлена схема известной конструкции автомобильного аккумулятора, состоящего из блока отрицательных электродов 1, завернутых в сепараторы-конверты 4, блока положительных электродов 2, электролита 3, моноблока 5.
На фиг.4 представлена схема известной конструкции сепаратора 1 в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм.
На фиг.5 изображена схема свинцового аккумулятора предлагаемой конструкции.
Технический результат направлен на решение задачи предотвращения возникновения коротких замыканий внутри аккумулятора, обеспечения эффективного газоотвода из придонных слоев электролита и повышение безопасности его работы, исключение пассивации активной массы положительных электродов в нижней части блока электродов, обеспечение работоспособности и заданных эксплуатационных характеристик аккумуляторов в процессе эксплуатации, увеличение срока их службы.
Технический результат достигается тем, что в свинцовом аккумуляторе, содержащем блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами, у которых на сторонах, обращенных к положительным электродам, выполнены вертикальные ребра, а нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, на опорные призмы, имеющиеся на дне каждой ячейки моноблока, сепараторы выполнены в виде сепараторов-конвертов из полиэтилена, в которые завернуты отрицательные электроды, а на сторонах сепараторов-конвертов, обращенных к положительным электродам, между вертикальными ребрами дополнительно установлены сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм.
Отличительными признаками является то, что сепараторы выполнены в виде сепараторов-конвертов, в которые завернуты отрицательные электроды, а на сторонах сепараторов-конвертов, обращенных к положительным электродам, между вертикальными ребрами дополнительно установлены сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм.
На фиг.5а представлена схема свинцового аккумулятора предлагаемой конструкции, состоящего из блока отрицательных электродов 1, блока положительных электродов 2, разделенных между собой сепараторами 4 в виде сепараторов-конвертов из полиэтилена, в которые завернуты отрицательные электроды, а на сторонах сепараторов-конвертов 4, обращенных к положительным электродам, между вертикальными ребрами 8 дополнительно установлены сепараторы 9 в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм. Полублоки электродов аккумулятора помещены в сосуд (моноблок) 5, заполненный электролитом 3, на призмы 7, а нижние грани 6 положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу.
На фиг.5б представлена схема сепаратора предлагаемой конструкции в виде сепаратора-конверта 4, в котором между вертикальными ребрами 8 дополнительно установлены сепараторы 9 в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм.
Предлагаемое устройство свинцового аккумулятора заключается в следующем.
В свинцовом аккумуляторе, состоящем из блока отрицательных электродов 1, блока положительных электродов 2, разделенных между собой сепараторами 4 в виде сепараторов-конвертов из полиэтилена, в которые завернуты отрицательные электроды, и помещенных в сосуд (моноблок) 5, заполненный электролитом 3, на призмы 7, нижние грани 6 положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, а на сторонах сепараторов-конвертов, обращенных к положительным электродам, между вертикальными ребрами 8 дополнительно установлены сепараторы 9 в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм.
Предлагаемый свинцовый аккумулятор более совершенен по сравнению с известными, так как установка блока положительных электродов и блока отрицательных электродов, в котором отрицательные электроды завернуты в сепараторы-конверты из полиэтилена, на опорные призмы на дне каждой ячейки моноблока аккумулятора, позволяет исключить образование наростов губчатого свинца на нижних и боковых кромках электродов и исключает возможность короткого замыкания внутри аккумулятора через осадок (шлам), откладывающийся в придонном пространстве аккумулятора, а выполнение полукруглой формы, образованной кривой линией, выпуклой книзу, нижних граней положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора позволяет обеспечить эффективный газоотвод из придонных слоев электролита и повысить безопасность его работы. Кроме того, дополнительные сепараторы в виде объемного трехслойного каркаса из произвольно переплетенных лавсановых нитей диаметром 0,2 мм и размером ячеек между ними не менее 2 мм позволяют исключить пассивацию активной массы положительных электродов в нижней части блока электродов в результате оплывания и оползания активной массы положительных электродов, увеличивая срок службы аккумулятора.