RU2308124C1

RU2308124C1 - Lead battery

Info

Publication number: RU2308124C1
Application number: RU2006113096/09A
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Кочуров (RU); Алексей Алексеевич Кочуров
Original assignee: Рязанский военный автомобильный институт имени генерала армии В.П. ДУБЫНИНА
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2007-10-10

Abstract

FIELD: chemical current supplies; designing and manufacturing lead batteries.

SUBSTANCE: proposed motor-car lead battery has set of negative plates and set of positive plates and is filled with electrolyte; bottom edges of positive and negative plates and those of battery separators are made in the form of equilateral triangles whose vertices are facing down, angles between lateral sides of mentioned triangles and their bases being minimum 15 deg.

EFFECT: facilitated gas transfer from battery and enhanced in-service safety of the latter.

1 cl 3 dwg

Description

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при конструировании и производстве свинцовых аккумуляторов.The invention relates to chemical current sources and can be used in the design and manufacture of lead batteries.

Известен автомобильный свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом (Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. - М.: ЗАО «КЖИ "За рулем"», 2003 г. - С.17). Известен свинцовый аккумулятор, содержащий блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, завернутых в конверт из кислотостойкой синтетической ткани, разделенных сепараторами, и электролит (авторское свидетельство SU 1690027 А1, Н01М 10/12, 07.11.1991).Known automobile lead battery containing a block of negative electrodes and a block of positive electrodes separated by separators and placed in a vessel (monoblock) filled with electrolyte (Akimov S.V., Chizhkov Yu.P. Electrical equipment of cars. Textbook for universities. - M. : ZAO “KZhI“ Driving ””, 2003 - P.17). Known lead battery containing a block of negative electrodes and a block of positive electrodes wrapped in an envelope of acid-resistant synthetic fabric, separated by separators, and an electrolyte (copyright certificate SU 1690027 A1, H01M 10/12, 11/07/1991).

Недостатком известных аккумуляторов является затрудненный отвод выделяющихся в процессе работы аккумулятора газов, обусловленный плотным прижатием друг к другу всех перечисленных элементов аккумулятора при их установке после сборки в моноблок, накопление пузырьков газа в придонных слоях электролита, прилегающих к нижним граням электродов аккумулятора, и как следствие этого - снижение безопасности работы аккумулятора.A disadvantage of the known batteries is the difficult removal of gases released during the operation of the battery due to the tight pressing of each of the listed battery cells to each other when they are installed after assembly in a monoblock, the accumulation of gas bubbles in the bottom layers of the electrolyte adjacent to the lower faces of the battery electrodes, and as a result - reduced battery safety.

В соответствии с основными положениями "теории двойной сульфатации" (Болотовский В.И., Вайсгант З.И. Эксплуатация, обслуживание и ремонт свинцовых аккумуляторов. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - С.17-31) в процессе работы аккумулятора, особенно при его саморазряде и заряде, на положительных электродах выделяется в виде пузырьков газообразный кислород, а на отрицательных электродах - газообразный водород, причем интенсивность этого процесса при заряде аккумулятора выше, чем при его саморазряде. Образующиеся пузырьки газа отрицательно сказываются на работе аккумулятора, безопасности его работы и должны удаляться из аккумулятора.In accordance with the main provisions of the "theory of double sulfation" (Bolotovsky V.I., Vaysgant Z.I. Operation, maintenance and repair of lead batteries. - L .: Energoatomizdat, 1988. - P.17-31) in the process of battery operation, especially with its self-discharge and charge, gaseous oxygen is emitted in the form of bubbles on the positive electrodes, and gaseous hydrogen is released on the negative electrodes, and the intensity of this process when the battery is charged is higher than during its self-discharge. The resulting gas bubbles adversely affect the battery, its safety and must be removed from the battery.

На фиг.1 изображена схема известной конструкции автомобильного аккумулятора, на фиг.2 - схема предлагаемой конструкции свинцового аккумулятора, на фиг.3 - схема сил, действующих на пузырьки газа.Figure 1 shows a diagram of a known design of a car battery, figure 2 is a diagram of the proposed design of a lead battery, figure 3 is a diagram of the forces acting on gas bubbles.

На фиг.1 представлена схема известной конструкции автомобильного аккумулятора, состоящего из блока положительных электродов 1, блока отрицательных электродов 2, электролита 3, сепараторов 4, моноблока 5.Figure 1 presents a diagram of a known design of a car battery, consisting of a block of positive electrodes 1, a block of negative electrodes 2, electrolyte 3, separators 4, monoblock 5.

Однако, как показали проведенные автором экспериментальные исследования, конструкция существующих автомобильных аккумуляторов не в полной мере обеспечивает естественный газоотвод. Так установлено, что при бездействии аккумулятора в результате процессов саморазряда и при его заряде на отрицательном электроде выделяется значительное количество водорода, часть из которого накапливается в придонных слоях электролита, прилегающих к нижним граням отрицательных электродов аккумулятора 7 в виде пузырьков 6, которые в силу конструктивных особенностей аккумулятора - его плотной сборки, до момента достижения ими определенного объема, не могут самостоятельно подняться на поверхность.However, as shown by the author's experimental studies, the design of existing automotive batteries does not fully provide natural gas exhaust. So it was found that when the battery is inactive as a result of self-discharge processes and when it is charged on the negative electrode, a significant amount of hydrogen is released, some of which accumulates in the bottom layers of the electrolyte adjacent to the lower faces of the negative electrodes of the battery 7 in the form of bubbles 6, which due to design features battery - its dense assembly, until they reach a certain volume, can not independently rise to the surface.

Вместе с тем, при наклоне корпуса моноблока аккумулятора на угол более 15 град. от вертикальной оси, пузырьки газа активно поднимаются на поверхность из придонных слоев электролита, проходя между боковыми гранями электродов 8 и боковой стенкой моноблока 5.However, when tilting the battery monoblock case at an angle of more than 15 degrees. from the vertical axis, gas bubbles actively rise to the surface from the bottom layers of the electrolyte, passing between the side faces of the electrodes 8 and the side wall of the monoblock 5.

Технический результат направлен на решение задачи улучшения газоотвода из автомобильного аккумулятора и повышение безопасности его работы.The technical result is aimed at solving the problem of improving gas exhaust from a car battery and increasing the safety of its operation.

Технический результат достигается тем, что в автомобильном свинцовом аккумуляторе, содержащем блок отрицательных электродов и блок положительных электродов, разделенных между собой сепараторами и помещенных в сосуд (моноблок), заполненный электролитом, нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены треугольной формы в виде равнобедренных треугольников с вершинами, направленными вниз, причем углы между боковыми сторонами в образованных треугольниках и их основаниями составляют не менее 15 град.The technical result is achieved by the fact that in an automotive lead-acid battery containing a block of negative electrodes and a block of positive electrodes separated by separators and placed in a vessel (monoblock) filled with electrolyte, the lower faces of the positive, negative electrodes and battery separators are made triangular in the form of isosceles triangles with vertices pointing downward, and the angles between the sides in the formed triangles and their bases are at least 15 g glad.

Отличительными признаками является то, что нижние грани положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены треугольной формы в виде равнобедренных треугольников с вершинами, направленными вниз, причем углы между боковыми сторонами в образованных треугольниках и их основаниями составляют не менее 15 град.Distinctive features is that the lower faces of the positive, negative electrodes and battery separators are made of triangular shape in the form of isosceles triangles with vertices pointing downward, and the angles between the sides in the formed triangles and their bases are at least 15 degrees.

На фиг.2 изображена схема предлагаемой конструкции свинцового аккумулятора. Аккумулятор состоит из блока положительных электродов 1, блока отрицательных электродов 2, электролита 3, сепараторов 4, моноблока 5.Figure 2 shows a diagram of the proposed design of a lead battery. The battery consists of a block of positive electrodes 1, a block of negative electrodes 2, electrolyte 3, separators 4, monoblock 5.

Предлагаемое устройство свинцового аккумулятора заключается в следующем.The proposed device is a lead battery is as follows.

Свинцовый аккумулятор содержит блок отрицательных 2 электродов и блок положительных электродов 1, разделенных между собой сепараторами 4 и помещенных в сосуд (моноблок) 5, заполненный электролитом 3, в котором нижние грани 7 положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены треугольной формы в виде равнобедренных треугольников с вершинами, направленными вниз, причем углы между боковыми сторонами в образованных треугольниках и их основаниями составляют не менее 15 град.The lead battery contains a block of negative 2 electrodes and a block of positive electrodes 1, separated by separators 4 and placed in a vessel (monoblock) 5 filled with electrolyte 3, in which the lower faces 7 of the positive, negative electrodes and battery separators are made triangular in the form of isosceles triangles with vertices pointing downward, and the angles between the sides in the formed triangles and their bases are at least 15 degrees.

Предлагаемый свинцовый аккумулятор более совершенен по сравнению с известным, так как обеспечивает эффективный газоотвод из придонных слоев электролита и повышает безопасность его работы за счет того, что нижние грани 7 положительных, отрицательных электродов и сепараторов аккумулятора выполнены треугольной формы в виде равнобедренных треугольников с вершинами, направленными вниз, причем углы между боковыми сторонами в образованных треугольниках и их основаниями составляют не менее 15 град.The proposed lead battery is more perfect than the known one, since it provides an efficient gas outlet from the bottom layers of the electrolyte and increases the safety of its operation due to the fact that the lower faces of 7 positive, negative electrodes and battery separators are triangular in the form of isosceles triangles with vertices directed down, and the angles between the sides in the formed triangles and their bases are at least 15 degrees.

Такое конструктивное исполнение электродов и сепараторов обусловливает возникновение боковой составляющей выталкивающей силы, действующей на пузырьки 6 образующегося газа вдоль наклонных сторон нижних граней электродов и перемещающей их от центра к боковым граням электродов 8, после чего под действием выталкивающей силы пузырьки газа свободно вдоль боковых стенок моноблока 5 поднимаются на поверхность и удаляются из аккумулятора. Это исключает накопление значительного количества газа, в частности водорода, в придонных слоях электролита и возможность его взрыва или воспламенения при смешении с кислородом воздуха на поверхности электролита.This design of the electrodes and separators causes the emergence of a side component of the buoyant force acting on the bubbles 6 of the generated gas along the inclined sides of the lower faces of the electrodes and moving them from the center to the side faces of the electrodes 8, after which, under the action of the buoyancy force, the gas bubbles are free along the side walls of the monoblock 5 rise to the surface and are removed from the battery. This eliminates the accumulation of a significant amount of gas, in particular hydrogen, in the bottom layers of the electrolyte and the possibility of its explosion or ignition when mixed with air oxygen on the surface of the electrolyte.

На фиг.3 изображена схема сил, действующих на пузырьки газа, находящиеся в придонных слоях электролита, прилегающих к нижним граням электродов аккумулятора.Figure 3 shows a diagram of the forces acting on gas bubbles located in the bottom layers of the electrolyte adjacent to the lower faces of the battery electrodes.

Под действием выталкивающей силы F_в, направленной вертикально вверх, возникают две ее составляющие силы: F_н - сила нормального давления пузырька газа 6 на нижнюю грань 7 электрода аккумулятора и сила F_б - боковая сила, направленная вдоль (параллельно) нижней грани электрода 7 и стремящаяся переместить пузырек 6 в сторону боковой стенки моноблока 5. Причем величина F_б будет определяться величиной F_в и углом наклона φ нижней грани 7 электрода.Under the action of the buoyant force F _c directed vertically upward, its two component forces arise: F _n is the force of the normal pressure of the gas bubble 6 on the lower face 7 of the battery electrode and the force F _b is the lateral force directed along (parallel to) the lower face of the electrode 7 and tending to move the bubble 6 towards the side wall of the monoblock 5. Moreover, the value of F _b will be determined by the value of F _in and the angle of inclination φ of the lower edge 7 of the electrode.

В результате такого расклада действующих сил пузырек газа переместится в сторону боковой грани 8 электрода, после чего под действием выталкивающей силы F_в поднимется на поверхность электролита 3 и будет удален из аккумулятора.As a result of this distribution of the acting forces, the gas bubble will move toward the side face 8 of the electrode, after which, under the action of the buoyancy force F _{, it} will rise to the surface of the electrolyte 3 and will be removed from the battery.

Claims

A lead battery containing a block of negative electrodes and a block of positive electrodes separated by separators and placed in a vessel (monoblock) filled with electrolyte, characterized in that the lower faces of the positive, negative electrodes and battery separators are made of triangular in the form of isosceles triangles with vertices, directed downward, and the angles between the sides in the formed triangles and their bases are at least 15 degrees.