Способ изготовления герметичной аккумуляторной батареи

Авторы патента:

H01M10/10 - связывание, т.е. уменьшение подвижности электролитов

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республик ч iv) К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (22) Заявлено 22.03.71 (21) 1638769/24-? (32) Приоритет 24.04.70 (31) 35821/45 (33) Япония

Опубликовано 15.02.76. Бюллетень Ме 6

Дата опубликования описания 15.04.76 (51) М. Кл. - Н OIM 10/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.355.2.035. .42 (088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Тадасу Фудзимото, Котофуза Курода и Акира Ямамото (Япония) Иностранная фирма

«Юаса Бэтери Компани Лимитед» (Япония) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОЙ

АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Известен способ изготовления герметичной аккумуляторной батареи путем установки в корпус блока электродов с сепараторами, заполнения свободного пространства в корпусе силикагелем и заливки электролита. Недостатками такого способа являются утечка электролита из батареи и снижение пористости силикагеля, что отрицательно сказывается на характеристиках батареи.

Предлагаемый способ позволяет повысить надежность и улучшить электрические характеристики батареи. Это достигается тем, что гидратированный силикагель до заливки электролита смешивают с порошкообразным термопластичным синтетическим материалом, например полиэтиленом, в соотношении 2вЂ”

4 вес. ч. гидратированного силикагеля на

1 вес. ч. синтетического материала, к которым может быть добавлен катализатор поглощения газа, например газовая сажа, в соотношении 0,1 вес. ч. катализатора на 1 вес. ч. синтетического материала, и отверждают в атмосфере насыщенного пара с температурой выше 100 С.

На фиг. 1 вЂ” 3 показана последовательность сборки батареи по описываемому способу; на фиг. 4 вЂ” 6 вЂ” другие варианты сборки.

Способ поясняется несколькими примерами его выполнения.

Пример 1. На этом примере иллюстрируется способ соединения блока электродов и пористого, способного поглощать жидкость тела в форме. В качестве материала пористо.го тела используют композицию смеси, составленной из 1 вес. ч. порошка полиэтилена высокой плотности (50 вЂ” 300 меш) и 3 вес. ч. порошка гидратированного силикагеля (содержание воды 70, 50 вЂ” 300 меш). Блок 1

10 электродов (см. фиг. 1), представляющий собой набор положительных электродов 2, выполненных из двуокиси свинца, и отрицательных свинцовых электродов 3, между которыми расположены кислотоупорные сепара15 торы 4, помещают в разборную металлическую форму 5, размер и форма которой соответствуют размеру и форме корпуса батареи, причем форма 5 выполнена из четырех пластин. Затем указанную порошкообразную композицию 6 засыпают между блоком 1 электродов и внутренними стенками формы 5.

В этом случае заполнение промежутка между блоком электродов и внутренними стенками формы порошкообразной композицией

25 осуществляется быстро, так как во время заполнения форма подвергается слабой вибрации, Далее форму 5, заполненную порошкообразной композицией 6, помещают в атмосферу насыщенного пара, имеющего давле503564

3 ние 5 вЂ” 9 кг/см и температуру более 100 С и выдерживают в течение 0,5 вЂ” 2 ч, после чего форму вместе с содержимым переносят в нормальные условия и разбирают (см. фиг. 3).

В результате получают монолит из блока электродов и пористого тела, имеющего пористость порядка 70 вЂ” 80% и не требующего никакой поверхностной обработки. Г1олученное пористое тело обладает хорошей поглотительной способностью и высокой механической прочностью. Монолит из блока электродов и указанного пористого тела высушивают горячим воздухом, имеющим температуру ниже 100 С, после чего погружают в электролит, например разбавленную серную кислоту, с удельным весом 1,240 для пропитки им пористого тела, После такой обработки пористое тело извлекают из ванны с электролитом и помещают в корпус 7, который закрывают крышкой 8 с пробкой 9, закрывающей наполнительное отверстие (см. фиг. 4).

Пример 2. На этом примере иллюстрируется способ соединения блока электродов и пористого, способного поглощать жидкость тела в корпусе батареи. Блок электродов предварительно помещают в корпус 7 батареи, выполненный из термопластичной смолы, термореактивной смолы или эбонита, выдерживающих атмосферу насыщенного пара, имеющего температуру выше 100 С, в которой его выдерживают в течение 0,5 вЂ” 2 ч.

Композицию из смеси, составленной из

1 вес. ч. полиэтиленового порошка высокой плотности (50 вЂ” 300 меш) и 3 вес. ч. порошка гидратированного силикагеля (содержание воды 70%, плотность 50 вЂ” 300 меш), засыпают между электродами и в промежуток между блоком электродов и корпусом, после чего подвергают действию насыщенного пара с температурой выше 100 С, при которой осуществляется расплавление синтетической смолы, имеющейся в порошкообразном пористом теле. Таким образом получают монолит, состоящий из блока электродов, пористого, способного поглощать жидкость тела и корпуса батареи. При осуществлении этого способа нет необходимости использовать какую-либо форму, что удешевляет изготовление батареи.

Пример 3. На этом примере иллюстрируется способ изготовления батареи без применения пластинчатого сепаратора между электродами. Как показано на фиг. 5, блок электродов образован из нескольких секций, состоящих каждая из положительного электрода 2, выполненного из двуокиси свинца, отрицательного свинцового электрода 3 и расположенного между ними U-образного сепаратора 4. Такой блок помещают в форму так же, как описано в примере 1, и далее композйцию 6 из смеси 1 вес. ч. полиэтиленового порошка с 2 вЂ” 3 вес. ч. порошкообразного гидратированного силикагеля засыпают между элементами блока электродов и формой и между электродами, причем при заполнении

65 формы порошкообразной композицией форму подвергают вибрации. После заполнения композицией 6 форму вместе с содержимым нагревают, для чего ее подвергают в течение

0,5 вЂ” 2 ч действию насыщенного пара, имеющего температуру выше 100 С, отверждают пористое тело, а затем помещают в нормальные условия и извлекают монолит, состоящий из блока электродов и пористого тела. Батарея, изготовленная таким способом, имеет блок электродов, пространство между электродами которого заполнено пористым, способным поглощать жидкость телом, а не пластинчатым сепаратором, в связи с чем увеличивается обьем пористого тела, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества электролита, которым было пропитано пористое тело.

Кроме U-образного сепаратора, могуг быть использованы сепараторы, имеющие гребенчатую форму, волнообразную перфорированную форму и другие сепараторы всевозможных видов и размеров. Кроме того, пространство между электродами блока может быть заполнено пластинами, боковые кромки которых покрыты оболочкой из термопластичной смолы.

Пример 4. На этом примере иллюстрируется способ покрытия монолита, состоящего из блока электродов и пористого, способного поглощать жидкость тела, оболочкой 10 (см. фиг. 6). Блок 1 электродов помещают в соответствующую форму или корпус и промежуток между электродами, а также периферию блока равномерно засыпают композицией 6 из смеси 1 вес. ч. полиэтиленового порошка с 3 вес. ч. порошкообразного гидратированного силикагеля, после чего форму или корпус с содержимым подвергают действию насыщенного пара, имеющего давление 4вЂ”

5 кг/см и температуру выше 100 С. Далее порошкообразную композицию отверждают до получения монолита из блока электродов и пористого, способного к поглощению жидкости тела. Затем монолит сушат, после чего погружают в электролит, где его выдерживают под пониженным давлением в течение 0,5вЂ”

2 ч, и извлекают из электролита. Далее покрывающую пластину 11, выполненную из кислотоупорной, стойкой к окислению резины или синтетической смолы помещают поверх блока электродов, причем пластину 11 выполняют с воздушным отверстием а и отверстиями б для вывода полюсов. Затем весь блок помещают в оболочку 10 из термоусадочной синтетической смолы, например винилхлорида, полиэтилена, кремнийорганической смолы, нагревают снаружи горячей водой или горячим воздухом для усадки оболочки при остывании с целью лучшего облегания монолита. На поверхность покрывающей пластины может быть нанесено адгезивное вещество для более эффективной адгезии между оболочкой и покрывающей пластиной, что предотвращает утечку жидкости.

503564

Пример 5. На этом примере иллюстрируется способ образования на монолите, состоящем из блока электродов п пористого, способного к поглощению жидкости тела, герметизирующего слоя путем наложения пластмасс (термопластичных и термореактивных), обладающих текучестью Il кислотостойкостью, на периферию пористого тела или путем погружения пористого тела в пластмассы. Блок электродов помещают в соответствующ ю форму или корпус, периферию блока электродов и промежутки между электродами засыпают композицией из смеси 1 вес. ч. полиэтиленового порошка с 3 вес. ч. гидратированного силикагеля, нагревают, расплавляют в среде насыщенного пара, имеющего давление 4вЂ”

5 кг/см и температуру выше 100 С, и отверждают до получения монолита из пористого, способного к поглощению жидкости тела и блока электродов. Полученный монолит сушат, после чего пластмассу, например эпоксидн ю смолу, Фенольную смо IV, меламиновую смолу. полиэтилен, стирол и т. п., обладалощую текучестью и стойкостью к кислотам, прикладывают к пепифепии пористого тела или весь монолит погружают в пластvlaccv, в течение 3 ч обдувают горячим воздухом при 100 С и отвепждают до получения гепметизипующего слоя. Затем монолит с образованным на нем герметизипующим слоем погружают в разбавленную серную кислоту для пропитки электролитом. Толщина герметизирующего c;Ion изменяется в зависимости от вязкости применяемых пластмасс. Для увеличения толгциньл герметизирующего слоя необходимо использовать пластмассу низкой вязкостлл. а для получения тонкого гепметизирующего слоя вЂ” пластмасс высокой вязкости. Для получения более надежного герметизирующего слоя всю операцию наложения пластмассы и последующую обработку можно повторить. Между пористыми телами логут быть расположены промежуточные элементы, что ппедотвращает попадaниe пластмасс, с которыми взаимодействует пористое тело, на электролы, В качестве промежуточных элементов могут быть использованы тонкие листы из ITî Ièýòllëeíа, полипропилена или поливинилхлорида или листы бумаги, поскольку эти хлатериальл обл ада|от низкой пористостью н предотвращают распространение жидкости.

Пример 6. На этом примере иллюстрируется способ изготовления монолита из блока электродов и пористого, способного к поглощению жидкости тела, предусматриваюIIIHH использование третьего компонента. обладающего каталитическим действием. Блок электродов вставляют в соответствующую форму или корпус, смешанную композицию равномерно засыпают в промежутки между электродами и по периферии блока электро.дов, причем композицию готовят путем смещиВЯнин 0,l вес ц, (Ho бОльще) ЯктиэнОГ0

50 угля (третья составляющая) с 1 вес. ч. порошкообразного полиэтилена, после чего первую смесь смешивают с 200 вЂ” 700 вес. ч. гидратированного силикагеля. Затем полученную окончательную смесь нагревают в атмосфере насыщенного пара (давление 5 вЂ” 8 кг/см ) в течение 0,5 вЂ” 2 ч и отверждают до получения монолита из блока электродов и пористого, спосооного к поглощению жидкости тела.

Монолит помещают на воздух, причем в этот момент полиэтилен композиции еще затвердевает, и сушат. Далее монолит погружают в разбавленную серную кислоту, где его выдерживают под пониженным давлением в течение 0,5 вЂ” 1 ч так, чтобы он первоначально зарядился. После окончания первоначального заряда форму или корпус переворачивают для удаления жидкости, затем на корпус надевают крышку. В качестве третьего компонента смеси, обладающего каталитическим действием, кроме активного угля, могут быть использованы газовая сажа, палладий, платина, кислотоупорная ионообменная смола.

Содержание в смеси более 1 вес. ч. третьего компонента затрудняет отверждение пористого тела, но даже если пористое тело удается получить, то оно обладает пониженными прочностью и поглощаемостью жидкости, что приводит к получению батареи плохого качества.

Эффект введения B смесь третьего компонента позволяет осуществить регулирование количества газа, выделяемого при заряде, вследствие чего увеличивается срок службы батареи. Композицию из смеси гидратированного силикагеля с порошкообразной термопластичной смолой помещают между электродами и вокруг блока электродов, нагревают в атмосфере насыщенного пара до температуры выше температуры размягчения смолы и затем отверждают до получения пористого, способного к поглощению жидкости тела. Так как композицию нагревают до температуры выше температуры размягчения смолы, частицы смолы расплавляются и соединяются э цепочку, проходящую по винтовой линии вдоль точек контакта порошка силикагеля, в то время как вода из гидратированного силикагеля испаряется, но так как гндратированный силикагель нагревают в атмосфере насыщенного пара, что по своей природе не похоже ца сушку, осуществляемую нормальным горячим воздухом, ухленьшения объема гндратированного силикагеля (усадки) не наблюдается. Силнкагель препятствует превращению расплавленного полиэтилена в сплошную массу, вследствие чего расплавленные частицы полиэтилена соединяются в пепочку, проходящую по винтовой линии вдоль точек контакта хлеждч частипами снликагеля, образуя пористую массу без комков. Пористость полученного тела 70О/о, причем размер пор, равномерно oacnoложенных в силикагеле, составляет 30 мкм.

Попистость и прочность пористого тела мо. гут быть выбраны путем изменения еаотно

503564 шения компонентов смеси, а именно гидратированного силикагеля и термопластичной смолы, т. е. на 1 вес. ч. термопластичной смолы может приходиться 1 вЂ” 7 вес. ч. гидратированного силикагеля. Условия нагрева могут меняться в зависимости от применяемой термопластичной смолы, но температура нагрева должна быть выше температуры размягчения соответствующей смолы, причем желательно, чтобы ее значение было близко к IO температуре размягчения. Пористое, способное к поглощению жидкости тело обладает высокой пористостью и способностью удерживать большое количество электролита. Даже если электролит и выходит на поверхность 15 пористого тела в пузырьках газа, образующегося внутри батареи, пузырьки сразу разрушаются и электролит поглощается пористым телом, что исключает опасность лопания пузырьков в жидком электролите. Для исполь- 20 зования пористого тела нет необходимости изменения конструкции батареи, так как пористое тело может быть использовано в батарее обычного типа. Другое преимущество изобретения заключается в том, что блок пи- 25 тания замоноличивается в пористо vI теле, вследствие чего батарее не страшны вибрации и удары, а также предотвращается выпадение активного материала.

Формула изобретения

1. Способ изготовления герметичной аккумуляторной батареи путем установки в корпус блока электродов с сепараторами, заполнения свободного пространства в корпусе силикагелем и заливки электролита, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения электрических характеристик батареи, гидратированный силикагель до заливки электролита смешивают с порошкообразным термопластичным синтетическим материалом, например полиэтиленом, в соотношении 2 вЂ” 4 вес. ч. гидратированного силикагеля на 1 вес. ч. синтетического материала и отверждают в атмосфере насыщенного пара с температурой выше 100 С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в указанную смесь до ее отверждения вводят добавку катализатора поглощения газа, например газовой сажи, в соотношении

0,1 вес. ч. катализатора на 1 вес. ч. синтетического материала, 503564

Фиг. 2

Фиг. 5

Составитель Ю. Драгомирова

Техред Т. Курилко Корректор 3. Тарасова

Редактор А, Пейсоченко

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 713/17 Изд. № 1101 Тираж 977 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Способ изготовления герметичной аккумуляторной батареи

Способ изготовления электролита // 130079

Способ образования не проливающегося электролита для сернокислотных аккумуляторов // 68117

Способ заправки электролитом никель-водородной аккумуляторной батареи // 2146068

Изобретение относится к производству аккумуляторов, в частности к способам заправки электролитом

Сепаратор-стекломат для герметичных свинцовых аккумуляторов с абсорбированным электролитом // 2249884

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может использоваться для изготовления сепараторов для герметичных свинцовых аккумуляторов с абсорбированным электролитом

Силикатный раствор с низким содержанием натрия, приготовленный по технологии намагничивания, как электролит для свинцовых кислотных аккумуляторных батарей и его применение // 2258981

Изобретение относится к области электротехники, в частности к жидкому силикатному электролиту с низким содержанием натрия для свинцовых кислотных батарей, приготовляемому с использованием технологии намагничивания, и к применению такого электролита

Герметизированный свинцовый аккумулятор // 2285983

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении свинцовых аккумуляторов

Способ заполнения герметизированного свинцового аккумулятора электролитом // 2398313

Стабилизатор электролита свинцового аккумулятора "вега" // 2084054

Изобретение относится к области электрохимии, а более конкретно к использованию специальных добавок для улучшения технологических свойств электролитов в свинцовых аккумуляторах

Сернокислый гелеобразный электролит для аккумуляторов с клапанным регулированием и способ его приготовления // 2570173

Заявляемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов с рекомбинацией газов. Повышение электропроводности и плотности тока разряда свинцово-кислотного аккумулятора за счет улучшения пропитки пористых активных масс электродов и сепараторов электролитом является техническим результатом изобретения. Сернокислый гелеобразный электролит, включающий серную кислоту, дистиллированную воду и оксид кремния, согласно предлагаемому изобретению дополнительно содержит сульфат натрия, а в качестве оксида кремния - Аэросил 200, с удельной поверхностью 175,0-225,0 м2/г, при следующем содержании компонентов, мас. %: сульфат натрия 0,9-1,3; Аэросил 200 4,9-5,3; серная кислота плотностью 1,83-1,84 г/см3 26,0-29,0; дистиллированная вода - остальное. Способ приготовления электролита включает порционное введение измельченных твердых компонентов в жидкие компоненты электролита и их перемешивание, при этом осуществляют подачу заданного количества серной кислоты плотностью 1,83-1,84 г/см3 в перемешиваемую дистиллированную воду для достижения плотности сернокислого электролита 1,24±0,005 г/см3, после чего электролит охлаждают до температуры не более 15°C, в электролит, перемешиваемый мешалкой с заданной скоростью вращения, равномерно подают сульфат натрия, перемешивают смесь до растворения сульфата натрия и после его растворения в перемешиваемую смесь равномерно подают Аэросил 200, перемешивают полученную смесь до образования геля и при значительном увеличении скорости вращения мешалки перемешивают полученный гель до обеспечения заданного значения его текучести. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 11 пр.

Способ заполнения герметизированного аккумулятора гелеобразным сернокислым электролитом // 2582657

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу заполнения герметизированных свинцово-кислотных аккумуляторов гелеобразным сернокислым электролитом. Повышение удельной энергии и плотности тока разряда свинцово-кислотного аккумулятора за счет улучшения пропитки пористых активных масс электродов и сепараторов электролитом является техническим результатом изобретения. Способ включает заполнение герметизированного свинцового аккумулятора сернокислым гелеобразным электролитом путем создания разрежения газов в аккумуляторе, подачу в него электролита и выдержку для пропитки пористых активных масс электродов и сепараторов электролитом, при этом создание разрежения и подачу электролита производят циклически, а выдержку осуществляют при атмосферном давлении газов. Изготовленный аккумулятор обладает большей, на 15-20%, величиной плотности тока в номинальном и пиковом режимах разряда, а также повышенной, на 11-20%, емкостью и удельной энергией. Оптимальное значение разрежения газов в аккумуляторе при циклическом заполнении гелеобразным электролитом составляет 40-60 кПа, а длительность выдержки для пропитки пор активных масс аккумулятора составляет 20-30 секунд. 1 табл.

Многофункциональное полотно для применения в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее // 2609891

Изобретение относится к бумаге для пастирования для применения в свинцово-кислотной батарее, для поддержки свинцовой пасты, содержащей природные волокна, термосвариваемые волокна и влагоудерживающий агент, в состав которого входит смола полиамин-полиамид-эпихлоргидрид. Предложена также свинцовая пластина, содержащая металлическую решетку, покрытую пастой, контактирующей с указанной бумагой для пастирования, а также способ изготовления свинцовой пластины и блока свинцово-кислотной аккумуляторной батареи с бумагой для пастирования. Повышение циклического ресурса свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, а также предотвращение возможности короткого замыкания между свинцовыми пластинами является техническим результатом изобретения. 6 н. и 7 з.п. ф-лы,3 ил., 1 табл.

Аккумуляторная паста и способ её приготовления // 2611879

Изобретение относится к технологии производства свинцово-кислотных аккумуляторов и может быть использовано при производстве свинцовых аккумуляторов и положительных электродов аккумуляторных батарей. Аккумуляторная паста включает оксиды свинца - PbO и Pb3O4, электролит серной кислоты в количестве, обеспечивающем образование в сырой готовой пасте 11,21 вес.% ± 5 отн.% сульфата свинца и его соединения с оксидами. Паста включает также диоксид титана в качестве расширителя, гидрофильное пористое микроволокно на основе сложного полиэфира, высокоактивный аморфный пирогенный диоксид кремния, сульфат металла из ряда щелочных металлов совместно с сульфатом алюминия, деионированную воду в количестве, обеспечивающем влажность пасты 15,0 вес.% ± 5 отн.%. Способ приготовления пасты включает загрузку в механический смеситель при перемешивании компонентов пасты в определенной последовательности при 140-220°C или от 60 до 80°C. При снижении температуры до 45°С завершают перемешивание пасты и проводят операции ее технологического контроля. Изобретение обеспечивает увеличение долговечности позитивной активной массы в электродных пластинах и разрядной емкости на длительном режиме разряда при снижении скорости деградации в условиях высоких зарядно-разрядных токов и снижении внутреннего сопротивления. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 22 ил., 9 табл.