CZ292362B6 - Akumulátor - Google Patents

Abstract

Akumul tor je proveden s t lesem z plastu a s v kem (1), tvo°en²mi alespo ste n izola n mi plasty, na nich jsou vytvo°eny vodiv oblasti. Vodiv oblasti jsou spojeny s alespo jedn m p lem akumul toru.\

Description

Akumulátor

Oblast techniky

Vynález se týká akumulátoru s tělesem z plastu a s víkem, tvořenými alespoň částečně izolačními plasty, na nichž j sou vytvořeny vodivé oblasti.

Dosavadní stav techniky

Izolační plasty mají obvykle specifické povrchové odpory větší než 10¹⁰ Q*cm (ω, centimetr), řádově často od 10¹² až 10¹⁷ Ω*αη. Při styku s jinými látkami nebo pojmutím elektricky nabitých částic naakumulují podobné izolační plasty velmi energetické elektrostatické náboje. Tyto elektrostatické náboje způsobují mimo jiné to, že je na povrch plastu přitahován prach, čímž dochází k rychlému znečištění. Kvůli nábojům mohou navíc vznikat různé výboje, které pak mohou způsobit explozi snadno zapálitelných směsí, jakými jsou prach ve vzduchu, páry ve vzduchu, plyn a vzduch či podobné směsi.

Známá opatření k omezení elektrostatických nábojů spočívají ve zhotovení vodivého okolí, respektive ve vytvoření vodivého povrchu na oblastech z plastu. Mezi tato opatření patří například ionizace vzduchu zářením nebo zápornými elektrodami, svodové odvádění náboje nebo provozní podmínky v podobě vysoké relativní vlhkosti vzduchu, například větší než 65 %.

Jedním z nej efektivnějších opatření je snížení velikosti povrchového odporu, čehož se dosahuje pomocí takzvaných antistatik. To jsou chemické sloučeniny s volnými elektronovými páry. Velikost povrchového odporu klesá až do oblasti menší než 10¹⁰ Q*cm, neklesá však příliš nízko. Chemické sloučeniny mohou být na plastové plochy nastříkány nebo mohou být přimíchány do plastů ještě před jejich vytvarováním. Při zvýšené vlhkosti vzduchu vznikají tenké vodivé vodní vrstvičky, jejichž účinnost však s rostoucím časem klesá, například po přibližně šesti měsících. Také oxidační ošetření plastových povrchů může vést ke vzniku vodních vrstviček.

Z důvodu změny specifického odporu, který obvykle leží v oblasti mezi 10¹² a ΙΟ¹⁷ Ω*αη, mohou být na neošetřené plasty také naneseny trvale vodivé vrstvy jako třeba laky, fólie nebo podobné materiály.

Je též známé použít saze, které jsou přimíchávány do plastů o koncentracích 5 % až 20 % v závislosti na specifickém povrchu (cm²/g). Průchodový odpor přitom obvykle současně s povrchovým odporem poklesne na hodnotu menší než ΙΟ⁸ Ω*αη. I při malých změnách koncentrace sazí v plastu se odpor mění o několik řádů, takže přesné nastavení velikosti odporu na požadovanou hodnotu je prakticky nemožné.

Z důvodu vyloučení možnosti zapálení třaskavých plynů elektrostatickými poli je přesné a opakovatelné nastavení odporu žádoucí a často i nutné zejména u plastových těles akumulátorů, obvykle olověných akumulátorů, u kterých je v plastu přítomné elektrické napětí, což je dáno způsobem uložení kladného a záporného pólu. Podle Ohmová zákona vyvolá například napětí 12 V při odporu 10⁴ Ω*αη proud, který se svou velikostí pohybuje řádově vmiliampérech. Kvůli existenci tohoto vybíjecího proudu (samovybíjecí proud baterie) musí být dodržena nejmenší hodnota odporu 10⁵ Ω*αη, kterou ale z důvodů výše popsané problematické závislosti odporu na koncentraci sazí v plastu není možné přesně nastavit a ani přesně dodržet. Popřípadě by bylo možné jeden z pólů akumulátoru odizolovat od plastu, avšak tímto způsobem se náklady na dodatečné odizolování pólu přičítají k nákladům na relativně vysokou příměs sazí, která navíc způsobí nedefinovanou změnu vlastností plastu, takže není možné zaručit jiné požadavky.

-1 CZ 292362 B6 ) Vycházeje z tohoto stavu techniky je úkolem vynálezu navrhnout akumulátor s vytvořenými vodivými oblastmi na izolačních plastech způsobem, který by byl konstrukčně hospodárný, a který by umožňoval přesné nastavení hodnoty odporu a i jeho přesné prostorové umístění.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje akumulátor s tělesem z plastu a s víkem, tvořenými alespoň částečně izolační10 mi plasty, na nichž jsou vytvořeny vodivé oblasti, podle vynálezu, jehož podstatou je, že vodivé oblasti jsou spojeny s alespoň jedním pólem akumulátoru.

Vodivé oblasti jsou s výhodou vytvořeny na víku.

Vodivé oblasti jsou s výhodou strukturovány a s výhodou mají mřížovou strukturu.

S každým pólem je spojena vždy jedna mřížová struktura vodivých oblastí, která je izolovaná od další mřížové struktury.

Izolační plast obsahuje s výhodou příměsi sazí.

Vodivé oblasti jsou vytvořeny s výhodou přívodem tepelné energie, přičemž tepelná energie je s výhodou přivedena do plastu ve vytvrzeném stavu. Tepelná energie je s výhodou přivedena prostřednictvím laseru.

Tepelná energie je s výhodou přivedena do strukturovaných oblastí.

Překvapivým způsobem se totiž ukázalo, že je-li zejména u plastů s příměsemi sazí a u specifických odporů nad 1O¹⁰ Q*cm přivedena tepelná energie do jejich povrchů, poklesne vmiste 30 zavedení této energie odpor na hodnoty menší než 10⁸ Q*cm. Přitom je potřeba přivést energii menší než pouhé 2 J/cm².

Přívod energie výhodně probíhá krátkodobým způsobem a je prováděn na plastovém prvku ve vytvrzeném stavu. Podle zvláště výhodného provedení vynálezu je energie přiváděna pomocí 35 laserového paprsku. Díky tomuto opatření je jednoduchým způsobem možné přesně určit rozměry oblasti s redukovaným odporem, tedy například hloubku, šířku a délku drah s redukovaným odporem.

Mohou být též použity jiné způsoby přívodu energie. Přívodními zdroji mohou být například 40 plynové plameny, záření, výboje nebo podobné zdroje.

U akumulátoru podle vynálezu je možné vytvořit takové struktury, které jsou podobné jednovrstvým vodivým deskám. Obzvláště výhodným způsobem je možné vytvořit mřížové struktury, přičemž může být vytvořeno i více navzájem oddělených úrovní vodivých drah.

Vynález představuje hospodárný a mimořádně efektivní způsob vytváření vodivých oblastí na izolačních plastech.

V případě použití u bateriových ploch musí být dráhy, které odvádějí náboj, přivedeny k alespoň 50 jednomu z obou pólů. Výhodným způsobem je možné spojit dvě oddělené dráhové struktury vždy s jedním z obou pólů, přičemž dráhové struktury mohou být vytvořeny tak, aby ležely v různých úrovních a navzájem se překrývaly. Výhodně se jedná o mřížové struktury.

-2CZ 292362 B6

U akumulátoru podle vynálezu je vyřešen problém, jak vytvořit akumulátor, který by měl malé znečišťující vlastnosti, a který by v první řadě měl podstatně zredukovaný sklon k explozím v důsledku zapalování třaskavých plynů povrchovými výboji.

Izolační plast, ze kterého jsou akumulátorová tělesa vyráběna, je sám o sobě znám. Izolační plasty s příměsí sazí jsou pro vynález výhodné. Vodivé oblasti jsou výhodným způsobem vytvořeny na víku akumulátoru a mají výhodně strukturovanou podobu. Těmito strukturami jsou výhodně mřížkové struktury, které jsou spojené s jedním z pólů, přičemž s každým pólem je spojena samostatná mřížová struktura, která je odizolována od té druhé.

Pomocí vynálezu je vytvořen akumulátor, jehož explozivní a znečišťovací vlastnosti jsou za použití minimálních hospodárných opatření podstatně zlepšeny.

Přehled obrázků na výkresech

Další výhody a charakteristiky vynálezu vyplývají z následujícího popisu, provedeného na základě obrázku, na němž je schematicky znázorněna část víka akumulátoru.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 schematicky zobrazuje víko 1 olověného akumulátoru, které, jako obvykle, sestává z takzvaného spodního víka 2, na kterém příčky 3 vytvářejí buňkoví té komory. Jiné příčky 4 slouží 25 k vytvoření záchytného labyrintu pro bateriové kyseliny. Ještě jinými příčkami 4 jsou obroubeny přístupové otvory 5 příslušných buňkovitých komor. Pro řešení podle vynálezu je však konstrukce tělesa akumulátoru, respektive víka 1 tělesa akumulátoru, celkem nepodstatná.

Víkem prochází, jako obvykle, pól 6 baterie. Na jiném místě víkem 1 prochází drahý pól baterie 30 (nezobrazen). Jelikož je kladný i záporný pól uložen v plastu, vzniká v izolačním plastu víka 2 elektrické napětí.

Z důvodu vedení, kontroly a odvodu napětí je ve víku 1 vytvořena mřížová struktura, která se skládá z horizontálních drah 7 a vertikálních drah 8. Dráhy 7 a 8 jsou vodivými oblastmi, které 35 jsou v plastu vytvořeny, například působením laserového paprsku.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Akumulátor s tělesem z plastu a s víkem (1), tvořenými alespoň částečně izolačními plasty, 5 na nichž jsou vytvořeny vodivé oblasti, vyznačující se tím, že vodivé oblasti jsou spojeny s alespoň jedním pólem akumulátoru.
2. 2. Akumulátor podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že vodivé oblasti jsou vytvořeny na víku (1).
3. 3. Akumulátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vodivé oblasti jsou strukturovány.
4. 4. Akumulátor podle nároku 3,vyznačující se tím, že vodivé oblasti mají mřížovou 15 strukturu.
5. 5. Akumulátor podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že s každým pólem je spojena vždy jedna mřížová struktura vodivých oblastí, která je izolovaná od další mřížové struktury.
6. 6. Akumulátor podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím , že izolační plast obsahuje příměsi sazí.
7. 7. Akumulátor podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vodi25 vé oblasti jsou vytvořeny přívodem tepelné energie.
8. 8. Akumulátor podle nároku 7, vyznačující se tím, že tepelná energie je přivedena do plastu ve vytvrzeném stavu.

   30
9. 9. Akumulátor podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že tepelná energie je přivedena prostřednictvím laseru.
10. 10. Akumulátor podlejednoho z nároků 7 až 9, vyznačuj ící se t í m , že tepelná energie je přivedena do strukturovaných oblastí.