ТОКООТВОД ДЛЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА СВИНЦОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
SHUNT FOR NEGATIVE ELECTRODE OF LEAD ACCUMULATOR BATTERY

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при производстве свинцовых стартерных аккумуляторов и батарей на их основе.
V
Параметром для оценки уровня оптимизации токоотвода является удельная плотность свинцового сплава в объеме токоотвода (P), которая выражается формулой
,
T
где m - масса токоотвода, г;
T
3
V - объем рабочей части токоотвода, см (без ушка и ножек).
Известен литьевой токоотвод (патент США №3989539, НКИ кл. 429-241, 1976 «Решетка аккумуляторной пластины» [1]), состоящий из 4-сторонней рамки, на верхней стороне которой расположено ушко, на нижней - опорные ножки. Внутри рамки имеется сетка, состоящая из горизонтальных, вертикальных и диагональных жилок, образующих контактную поверхность. Токоотвод имеет дополнительные укороченные жилки, расположенные возле ушка. При этом поперечное сечение основных вертикальных жилок переменное.
3
Недостатком такой конструкции является повышенный расход свинца на дополнительные вертикальные и наклонные жилки, что увеличивает удельную плотность сплава в токоотводе до 2,4 г/см и способствует снижению удельной энергии свинцового аккумулятора.
Кроме того, способ изготовления указанного токоотвода методом литья сопряжен с рядом существенных технических трудностей, таких как температурный режим, состав сплава, конструкция форм и т.д.
Известны токоотводы, изготовленные просечно-растяжным методом [2].
Наиболее близким к заявляемому токоотводу по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является токоотвод (патент РФ №2298263, кл. Н01М 10/06 [3]), в котором отрицательный токоотвод, изготовленный просечно-растяжным методом, представляет собой растяжную сетку и имеет 2 ребра жесткости (верхнее и нижнее). На верхнем ребре жесткости находится ушко, служащее для соединения электродов в электродный блок. Высота токоотвода в зависимости от типоразмера составляет: Н=135,0+1,5 мм или 118±1,5 мм или 103+1,5 мм. Ширина токоотвода Z=144±l,5 мм. Размеры, связанные с расположением ушка в верхней части, равны: F=39±0,1 мм, G=14±0,1 мм. Радиус округления R6=6,0±0,05 мм. Высота ребер H1=5,0±0,05 мм. Ширина и высота ячеек равны х=12,0±0,05 мм, у=6,95-8,35 мм.
Расчеты показывают, что при линейных размерах токоотвода, приведенных в указанном патенте, отношение:
- толщины токоотвода к толщине ленты находится в интервале 1,33÷1,1;
- длины верхнего торца ушка к длине нижнего  равно 1;
- высоты ячейки к длине ячейки находится в интервале 0,6-0,7;
3
- значение удельной плотности сплава составляет 1,9-2,0 г/см.
Цель изобретения - получить токоотвод для отрицательного электрода свинцовых стартерных батарей, изготовленный просечно-растяжным методом, конструкция которого обеспечивает допустимое снижение массы, повышение электропроводности, надежное удержание активной массы при одновременном увеличение ее объема.
Предлагается токоотвод отрицательного электрода свинцового аккумулятора, представляющий собой растяжную сетку и имеющий 2 ребра жесткости (верхнее и нижнее). На верхнем ребре жесткости находится ушко, верхняя часть которого выполнена в виде трапеции. Токоотвод отличается тем, что:
- уменьшена на 30% контактная поверхность растяжной сетки токоотвода с активным материалом, что возможно благодаря высокой проводимости отрицательной активной массы, которая позволяет увеличить площадь сечения ячеек под активный материал;
- увеличено отношение толщины токоотвода к толщине ленты для механического удержания активной массы от выпадения или предупреждения от внешних механических повреждений;
- уменьшено отношение длины верхнего торца ушка к нижнему торцу с целью снижения коррозионных процессов, протекающих в местах соединения ушек токоотводов с полюсным мостом;
- оптимизировано отношение высоты к длине ячейки с целью исключения выкрашивания пасты в процессе пастирования токоотводов.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом проводился с учетом чертежей.
На фиг.1 показан предлагаемый токоотвод для отрицательного электрода свинцового аккумулятора с выбранной конфигурацией ячеек (растяжная сетка); на фиг.2 - ячейка под активный материал; на фиг.3 - ушко токоотвода.
Токоотвод имеет два ребра жесткости (1 - верхнее, 2 - нижнее). На верхнем ребре расположено ушко 3, которое служит для соединения отрицательного электрода с полюсным мостом. Верхняя часть ушка на глубину погружения в мостик (5-7 мм) выполнена в виде трапеции. При этом отношение длин верхнего торца ушка к нижнему равно 0,57…0,6. Выполнение этого отношения будет способствовать уменьшению коррелирующей поверхности в местах соединения ушек отрицательных электродов с полюсным мостом и, следовательно, площадь некорродирующей поверхности моста над ушком, которая определяет жесткость конструкции, будет больше.
1
2
+0,05
3
Контактная поверхность представляет собой растяжную сетку 4. Ширина и высота ячеек под активный материал равны: х=14,3±0,05 мм, у=10,34±0,05 мм. Высота токоотвода в зависимости от типа электродов составляет: Н=133±0,5 мм или 119±0,5 мм; ширина В=146±1,5 мм. Высота верхней части рамки H составляет 5,28 мм, нижней Н-2,01 мм, толщина ленты 0,71 мм, толщина токоотвода 1,1±0,1 мм, при этом отношение толщины токоотвода к толщине ленты равно 1,55, отношение высоты ячейки к длине - 0,72. Удельная плотность сплава предложенного токоотвода будет составлять 1,58 г/см, что на 30% меньше в сравнении с прототипом (патент РФ №2298263, С1 МПК Н01М 10/06,4/68).
Использование предложенного отрицательного токоотвода с выбранной конфигурацией ячеек (растяжная сетка) минимизирует расход сплава, повышает удельную энергию на 5-7% и не допускает выпадение активной массы.
Безотходный, прогрессивный технологический процесс изготовления токоотводов позволяет сократить количество брака, повысить производительность до 60 м/мин.
Источники информации
1. Патент США № 3989539, НКИ 429-241, 1976.
2. Дасоян М.А., Агуф И.А. Основы расчета, конструирование и технологии производства свинцовых аккумуляторов. Л.: Энергия, 1978, с.14.
3. Патент РФ № 2298263 С1, МПК H01M 10/06, 4/68 (прототип).