CZ343097A3 - Způsob výroby vodivých oblastí na izolačních plastech - Google Patents

Description

(57) Anotace:

Těleso a víko /1 / akumulátoru je provedeno z plastu, který je alespoň částečně izolační a zároveň má vodivé oblasti.

CZ 3430-97 A3 ·· ···· • ·

01-2153-97-Ho

PV 3430-97

Akumulátor

Oblast techniky

Vynález se týká akumulátoru s tělesem z umělé hmoty a s víkem z umělé hmoty, tvořenými alespoň částečně izolačními umělými hmotami.

Dosavadní stav techniky

Izolační umělé hmoty mají obvykle specifické povrchové odpory větší než 10¹⁰ n*cm (Ω.centimetr), řádově často od 10¹² až 10¹⁷ n*cm. Při styku s jinými látkami nebo pojmutím elektricky nabitých částic naakumulují podobné izolační umělé hmoty velmi energetické elektrostatické náboje. Tyto elektrostatické náboje způsobují mimo jiné k to, že je na povrch umělé hmoty 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 umělé hmoty. 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 nejefektivnějších opatření je snížení velikosti povrchového odporu, čehož se dosahuje pomocí takzvaných • 9 99 • 9 9 ·

9 99

9 9 9 I

9 4

99 • · 9 99 9 •9 9999

- 2 I 9 9 «

9« antistatik. To jsou chemické sloučeniny s volnými elektronovými páry. Velikost povrchového odporu klesá až do oblasti menší než 10¹⁰ n*cm, neklesá však příliš nízko. Chemické sloučeniny mohou být na plastové plochy nastříkány nebo mohou být přimíchány do umělých hmot 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 IO¹² a 10¹⁷ ů*cm, mohou být na neošetřené umělé hmoty také naneseny trvale vodivé vrstvy jako třeba laky, fólie nebo podobné materiály.

Je též známé použít saze, které jsou přimíchávány do umělých hmot 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 10⁸ n*cm. I při malých změnách koncentrace sazí v umělé hmotě 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 krytů akumulátorů, obvykle olověných akumulátorů, u kterých je v umělé hmotě přítomné elektrické napětí, což je dáno způsobem uložení kladného a záporného pólu. Podle Ohmová zákona vyvolá například napětí 12 V při odporu 10⁴ n*cm proud, který se svou velikostí pohybuje řádově v miliampérech. Kvůli existenci tohoto vybíjecího proudu (samovybíječí proud baterie) musí být dodržena nejmenší hodnota odporu 10^ n*cm, kterou ale z důvodů výše popsané problematické závislosti odporu na koncentraci ·· ··«· » « ·99 · sazí v umělé hmotě není možné přesně nastavit a ani přesně dodržet. Popřípadě by bylo možné jeden z pólů akumulátoru odizolovat od umělé hmoty, avšak tímto způsobem se náklady na dodatečné odizolování pólu přičítají k nákladům na relativně vysokou příměs sazí, která navíc způsobí nedefinovanou změnu vlastností umělé hmoty, takže není možné zaručit jiné požadavky.

Vycházeje z tohoto stavu techniky pokládá si předložený vynález za úkol navrhnout způsob vytváření vodivých oblastí na izolačních umělých hmotách, 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 umělé hmoty a s víkem z umělé hmoty, tvořenými alespoň částečně izolačními umělými hmotami, podle vynálezu, jehož podstatou je, že izolační umělé hmoty tělesa a víka mají vodivé oblasti.

Podle vynálezu se navrhuje přivádět do předpokládaných vodivých oblastí tepelnou energii.

Překvapivým způsobem se totiž ukázalo, že je-li zejména u umělých hmot s příměsemi sazí a u specifických odporů nad IO¹⁰ h*cm přivedena tepelná energie do jejich povrchů, poklesne v místě zavedení této energie odpor na hodnoty menší než 10⁸ n*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 laserového paprsku. Díky tomuto opatření je jednoduchým • 4 ·4

4 4 4 4 · 4 44

9 ·· 4 · 4 • 4 4 4

44 4« • 4 4*44 • · ····

4« 4444 • · • · ·» · « • 4 4 • 4 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 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 způsob vytváření vodivých oblastí hmotách.

a mimořádně efektivní na izolačních umělých

V případě použití u bateriových ploch musí být dráhy, které odvádějí náboj, přivedeny k alespoň 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, že by ležely v různých úrovních a navzájem se překrývaly. Výhodně se jedná o mřížové struktury.

V případě použití u akumulátorů je vynálezem 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.

Technickým řešením tohoto problému je úprava akumulátoru s plastovým krytem z izolační umělé hmoty. Tato úprava spočívá v tom, že na izolační umělé hmotě jsou přívodem tepelné energie vytvořeny vodivé oblasti.

- 5 9999

Izolační umělá hmota, ze které jsou akumulátorové kryty

Izolační umělé hmoty s příměsí Vodivé oblasti jsou výhodným akumulátoru a mají výhodně strukturami jsou vyráběny, je sama o sobě známa sazí jsou pro vynález výhodné způsobem vytvořeny na víku strukturovanou podobu. Těmito mřížkové struktury, které jsou spojené s jedním přičemž s každým pólem je spojena samostatná struktura, která je odizolována od té druhé.

výhodně z pólů, mřížová

Pomocí vynálezu je vytvořen akumulátor, jehož explozivní a znečištovací 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 buňkovité komory. Jiné příčky 4 slouží 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 druhý pól baterie (nezobrazen). Jelikož je kladný i záporný pól uložen v umělé hmotě, vzniká ·· ·· • · · · ····· v izolační umělé hmotě víka 2 elektrické napětí.

odvodu napětí je ve víku 1 se skládá z horizontálních Dráhy 7a 8 jsou vodivými hmotě vytvořeny, například

Z důvodu vedení, kontroly a vytvořena mřížová struktura, která drah 7 a vertikálních drah 8. oblastmi, které jsou v umělé působením laserového paprsku.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Akumulátor s tělesem z umělé hmoty a s víkem (1) z umělé hmoty, tvořenými alespoň částečně izolačními umělými hmotami, vyznačující se tím, že izolační umělé hmoty tělesa a víka (1) mají vodivé oblasti.
2. 2. Akumulátor podle nároku 1, vyznačující se t i m, že že vodivé oblasti jsou vytvořeny na víku (1).
3. 3. Akumulátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačuj í cí se tím, že vodivé oblasti jsou strukturovány.
4. 4. Akumulátor podle nároku 3, vyznačující se t i m, že vodivé oblasti mají mřížovou strukturu.
5. 5. Akumulátor podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že vodivé oblasti jsou spojeny s alespoň jedním pólem.
6. 6. Akumulátor podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že s každým pólem je spojena jedna mřížová struktura vodivých oblastí, která je izolovaná od další mřížové struktury.
7. 7. Akumulátor podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že izolační umělá hmota obsahuje příměsi sazí.
8. 8. Akumulátor podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že vodivé oblasti jsou vytvořeny přívodem tepelné energie.
9. 9. Akumulátor podle nároku 8, vyznačující tím, že tepelná energie je přivedena izolační umělé hmotě ve vytvrzeném stavu.
10. 10. Akumulátor podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že tepelná energie je přivedena prostřednictvím laseru.
11. 11. Akumulátor podle jednoho vyznačující se tím, přivedena do strukturovaných oblastí z nároků že tepelná

    8 až 10,