СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЙ АККУМУЛЯТОР

Полезная модель относится к электротехнической промышленности, в частности, к стационарным свинцово-кислотным аккумуляторам.
Известен свинцово-кислотный аккумулятор, содержащий блоки отрицательных и положительных пластин, разделенных сепаратором; блоки пластин размещены в стеклобаке и залиты электролитом. На торцевую часть стенок стеклобака установлен фланец, служащий опорой со стороны внутренней части для электродов, а со стороны внешней части - для крышки. Крышка крепится к фланцу с помощью штифтов. Между фланцем, опорными поверхностями крышки и стеклобака размещен герметик, RU 2158046.
Известен также свинцово-кислотный аккумулятор, содержащий блоки отрицательных и положительных электродных пластин, разделенных сепаратором, снабженных язычками, соединенными с выводными борнами, помещенных в бак и залитых электролитом; на сепараторе размещена пластина, снабженная перфорационными отверстиями, RU 70052 U1.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Наличие коротких замыканий между электродами резко ухудшает работу аккумулятора, ток аккумулятора расходуется при этом не на полезные цели, а на его нагревание. При хранении аккумулятора, имеющего короткие замыкания между электродами, происходит интенсивный его саморазряд. Одной из главных причин образования коротких замыканий между положительным и отрицательным электродами является образование мостиков между ними, появляющихся вследствие постепенного осаждения отставших от положительных электродов частиц активной массы на кромках по периметру отрицательных электродов. Эти частицы представляют собой пылевидные оксиды и сульфаты свинца, которые, осаждаясь на отрицательном электроде, восстанавливаются до металлического свинца дендритообразной формы. Скорость образования мостиков между электродами составляет, в среднем, 0,08-0,1 мм в год. Поскольку в процессе образования мостики огибают сепаратор, последний можно выполнить таким образом, чтобы он достаточно далеко выступал за края пластин, однако такая мера на практике применяется весьма редко, поскольку в этом случае существенно увеличиваются размеры корпуса аккумулятора и объем электролита.
Для предотвращения коротких замыканий между пластинами можно применять винипластовые футляры (М.А. Дасоян, «Химические источники тока», М., 1969 г., с.112), однако это весьма усложняет сборку аккумулятора и потому в последние годы практически не применяется.
Недостатком прототипа является возникновение коротких замыканий между отрицательными и положительными электродными пластинами вследствие образования мостиков, появляющихся и-за постепенного осаждения частиц активной массы на кромках отрицательных пластин.
Задачей настоящей полезной модели является предотвращение коротких замыканий между отрицательными и положительными электродными пластинами.
-
+
-
+
Согласно настоящей полезной модели в свинцово-кислотном аккумуляторе, содержащем блоки отрицательных и положительных электродных пластин, разделенных сепаратором, положительные электродные пластины выполнены по длине и по ширине меньшими относительно, соответственно, длины и ширины отрицательных электродных пластин; отношение длины l отрицательного электрода к длине l положительного электрода находится в пределах 1,010-1,025, а отношение ширины b отрицательной электродной пластины к ширине b положительной электродной пластины находится в пределах 1,015-1,030; разница по длине и по ширине положительных и отрицательных электродных пластин составляет 2-4 мм.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображено:
на фиг.1 - продольный разрез аккумулятора;
на фиг.2 - схема, поясняющая взаимное расположение электродных пластин и сепаратора;
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;
на фиг.4 - фрагмент В на фиг.3 с пояснением движения частиц активной массы от положительного электрода к отрицательному.
3
Свинцово-кислотный аккумулятор содержит блок отрицательных пластин 1 и блок положительных пластин 2, выполненных из свинцового сплава, содержащего Pb, Sb, As, Su, Se. Пластины 1 и 2 разделены сепаратором 3, выполненным из изоляционного материала DARAC фирмы DARAMIK (Нидерланды). Пластины представляют собой решетчатые токоотводы, заполненные активной массой. Блоки пластин 1 и 2 помещены в бак 4, выполненный из ударопрочной кислотостойкой прозрачной пластмассы и залиты электролитом 5 - водным раствором серной кислоты с плотностью 1,25 г/см.
+
+
-
-
Положительные электродные пластины выполнены по длине l и ширине b меньшими относительно длины l и ширины b отрицательных электродных пластин.
Для стационарных свинцовых аккумуляторов соотношение ширины и длины отрицательных и положительных электродных пластин находится в пределах:
-
+
-
+
Эти соотношения обеспечивают разницу δl по длине и δb по ширине электродных пластин δl=l-l=2-4 мм, δb=b-b=2-4 мм.
Признаки полезной модели позволяют в значительной степени предотвратить осаждение отставших от положительных электродных пластин 2 частиц 6 активной массы на кромках отрицательных электродных пластин 1 по периметру без увеличения размеров сепаратора относительно пластин 1. Благодаря тому, что положительные электродные пластины выполнены по длине и ширине меньшими относительно, соответственно, длины и ширины отрицательных электродных пластин при неизменных в сравнении с прототипом размерах сепаратора 3, увеличивается значение «с», представляющее собой величину, на которую кромка сепаратора 3 выступает за кромку положительного электродного элемента 2 (фиг.4).
Таким образом, полоса шириной «с» по периметру сепаратора на его поверхности со стороны пластины 2 представляет собой барьер для частиц 6 активной массы, устремляющихся от положительного электрода к отрицательному, образованный без увеличения габаритных размеров сепаратора. Лишь относительно небольшая часть частиц 6 преодолевает этот барьер и осаждается на кромках пластины 1 с образованием дендрита 7, который постепенно растет в сторону пластины 2; большая часть частиц 6 задерживается полосой шириной «с» по периметру сепаратора.
При  полоса ширины «с» полосы по периметру сепаратора недостаточна для выполнения функции барьера для частиц активной массы. При  ширина «с» этой полосы избыточна для того, чтобы служить барьером на пути частиц активной массы от положительной электродной пластины к отрицательной; при этом потребуется либо существенное увеличение длины и ширины отрицательной электродной пластины, что влечет за собой нерациональное увеличение размеров корпуса аккумулятора и объема электролита, либо уменьшение длины и ширины положительной электродной пластины, вследствие чего или уменьшается емкость аккумулятора, или существенно увеличивается толщина положительной электродной пластины и, соответственно, размеры корпуса.
Кроме того, благодаря реализации отличительных признаков полезной модели увеличивается расстояние от кромки пластины 1 до кромки пластины 2, а именно, на величину «с - а», где «а» - величина, на которую кромка сепаратора выступает за кромку пластины 1.
Соответственно, длина мостика между положительной и отрицательной электродными пластинами, которая приведет к короткому замыканию электродных пластин, выполненных согласно настоящей полезной модели, больше на величину «с - а» в сравнении с длиной такого мостика в прототипе.
Поскольку скорость роста дендрита 7 весьма мала, и в его образовании не участвуют частицы, задержанные сепаратором, можно утверждать, что время образования мостика между положительной и отрицательной электродными пластинами в настоящей полезной модели будет превышать срок службы аккумулятора, то сеть, короткие замыкания электродов, практически, исключены.
Таким образом, реализация признаков полезной модели обусловливает появление двух факторов, существенно уменьшающих возможность короткого замыкания: увеличение ширины с «барьерной» полосы по периметру сепаратора и увеличение расстояния между кромками положительной и отрицательной электродных пластин.