RU2689408C1 - Абсорбирующий сепаратор для свинцово-кислотного аккумулятора - Google Patents
Абсорбирующий сепаратор для свинцово-кислотного аккумулятора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2689408C1 RU2689408C1 RU2018136185A RU2018136185A RU2689408C1 RU 2689408 C1 RU2689408 C1 RU 2689408C1 RU 2018136185 A RU2018136185 A RU 2018136185A RU 2018136185 A RU2018136185 A RU 2018136185A RU 2689408 C1 RU2689408 C1 RU 2689408C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separator
- pores
- lead
- electrolyte
- plane
- Prior art date
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 5
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 title abstract description 4
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 title abstract description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 11
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/06—Lead-acid accumulators
- H01M10/12—Construction or manufacture
- H01M10/14—Assembling a group of electrodes or separators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, а именно к абсорбирующему сепаратору для свинцово-кислотного аккумулятора. Предлагаемый сепаратор не имеет проводящих электрических слоев и представляет отличный изолятор для электронных проводимостей. Высокая пористость сепаратора увеличивает скорость пропитки электролитом, в объеме которого перемещаются заряженные ионы сульфатов и оксидов свинца, обеспечивая хорошую ионную проводимость. Соотношение размеров газовых каналов или пор сепаратора, расположенных перпендикулярно плоскости сепаратора, и размеров пор, лежащих в плоскости сепаратора, составляет 4÷8 к 1, при этом указанные соотношения размеров пор обеспечивают предпочтительное течение электролита в горизонтальном направлении. Повышение срока службы аккумулятора с таким сепаратором является техническим результатом изобретения. 1 табл.
Description
Изобретение относится к производству свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, в частности, к технологии изготовления абсорбирующих стекломат сепараторов (AGM сепараторы).
Известен свинцово-кислотный аккумулятор, где в качестве сепаратора используют мат из стеклянных волокон или из полиолефиновых волокон, имеющий проводящий слой В одном из вариантов реализации данного изобретения сепаратор батареи может включать проводящую поверхность или проводящий слой, по которым могут протекать электроны (Патент RU 2598357, БИ №26 2016 г., ближайший аналог-прототип). Отличительной характеристикой известного сепаратора является наличие одного или двух слоев на поверхности сепаратора. Наличие электропроводящих слоев на обеих поверхностях сепаратора напоминает конденсатор, на обкладках которого накапливаются электроны, позволяющие повысить разрядную емкость аккумулятора. В состав отрицательной активной массы входит технический углерод. В процессе эксплуатации аккумулятора встречаются случаи, когда углерод вымывается из пластин, забивает поры сепаратора и превращает его в угольный электрод, что приводит к замыканию пластин.
Согласно известному изобретению сепаратор включает множество электроизолирующих волокон и преимущество его использования достигаются за счет того, что соблюдается требование наличия заданной пористости. Однако, какие - либо данные по количеству, распределению и характеристике пор, относящиеся к известному изобретению, отсутствуют.
Предлагаемый абсорбирующий сепаратор не имеет проводящих электрических слоев и представляет отличный изолятор для электронных проводимостей. Никакие электропроводящие добавки в сепаратор недопустимы. За счет высокой пористости сепаратор пропитан электролитом, в объеме которого перемещаются заряженные ионы сульфатов и оксидов свинца и, тем самым, обеспечивается хорошая ионная проводимость.
При заряде аккумулятора на положительном электроде образуется атомарный кислород, а на отрицательном - водород. Газы вытесняются из пор сепаратора электролитом и по газовым мостикам кислород перемещается к отрицательному электроду, соединяется с водородом с образованием воды. Газовые каналы (поры сепаратора), расположенные перпендикулярно плоскости сепаратора, по размеру больше, чем поры, лежащие в плоскости сепаратора, поэтому газы перемещаются быстрее от электрода к электроду, чем поднимаются вверх. Согласно этому принципу работы сепаратора весь электролит связан и находится в порах сепаратора. Аккумулятор со связанным электролитом может эксплуатироваться в любом расположении в пространстве, даже крышкой вниз, т.к. электролит из аккумулятора не вытекает.
Соотношение размеров горизонтальных и вертикальных пор сепаратора является одним из определяющих факторов при выборе оптимальных параметров работы аккумулятора, что подтверждается результатами сравнительных испытаний образцов абсорбционных сепараторов, изготовленных по заявляемому изобретению и прототипу.
Согласно предлагаемому изобретению соотношение размеров пор сепаратора, расположенных перпендикулярно плоскости сепаратора (горизонтальных), и пор, лежащих в плоскости сепаратора (вертикальных), должно варьироваться в пределах 4÷8 к1.
Как следует из данных, приведенных в таблице, при соотношении размеров горизонтальных и вертикальных пор меньше рекомендуемого значения, т.е. меньше 4,00 (образец 1) наблюдается повышение электросопротивления. Одновременно емкость аккумулятора понижается в результате ухудшения абсорбции электролита.
Важно отметить, что горизонтальные поры более склонны к изменению размеров, чем вертикальные: если в рекомендуемом диапазоне изменения «отношения размеров пор» от 4÷8 к 1 размер горизонтальных пор увеличивается на 60%, то размер вертикальных пор изменяется незначительно, в пределах 20%.
При увеличении размеров горизонтальных пор по сравнению с вертикальными более чем в 8 раз (образец 6) теряется эластичность сепаратора, снижается абсорбционная способность электролита и наблюдается сверхнормативное увеличение электросопротивления. Вместе с тем, при соблюдении граничных условий соотношения размеров пор, сепаратор характеризуется повышением предела прочности, что способствует увеличению срока службы аккумулятора, который соответствует среднему значению срока службы - 380 циклов «заряд-разряд» в рекомендуемом диапазоне «отношений размера пор».
Испытания сепаратора согласно прототипу показали, что при общей пористости существенно отличающейся от заявляемых образцов, за счет рекомбинации пор происходит ухудшение практически всех показателей сепаратора: теряется эластичность, снижается предел прочности при растяжении, уменьшается абсорбция электролита и в итоге срок службы аккумулятора сокращается на 15% по отношению к лучшему результату с использованием предлагаемого сепаратора (образец 4).
Предлагаемый абсорбирующий сепаратор превосходит прототип по величине абсорбции сернокислого электролита на 1,5-4,6%. При этом величина пористости сепаратора повышается на 1,4-3,4%, что положительно сказывается на скорости пропитки сепаратора.
Технические решения, совпадающие с. существенными признаками заявляемого изобретения, не выявлены, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение вышеописанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».
Поскольку заявляемое изобретение обеспечивает технический результат, выражающийся в увеличении емкости аккумуляторов и срока их эксплуатации, то можно сделать вывод, что изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».
Claims (1)
- Абсорбирующий сепаратор для свинцово-кислотного аккумулятора, выполненный в виде волокнистого мата, включающего множество электроизолирующих волокон, образующих газовые каналы, отличающийся тем, что соотношение размеров газовых каналов или пор сепаратора, расположенных перпендикулярно плоскости сепаратора, и размеров пор, лежащих в плоскости сепаратора, составляет 4÷8 к 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018136185A RU2689408C1 (ru) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | Абсорбирующий сепаратор для свинцово-кислотного аккумулятора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018136185A RU2689408C1 (ru) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | Абсорбирующий сепаратор для свинцово-кислотного аккумулятора |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2689408C1 true RU2689408C1 (ru) | 2019-05-28 |
Family
ID=67037141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018136185A RU2689408C1 (ru) | 2018-10-12 | 2018-10-12 | Абсорбирующий сепаратор для свинцово-кислотного аккумулятора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2689408C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2751684A1 (de) * | 1976-11-20 | 1978-05-24 | Yuasa Battery Co Ltd | Akkumulator, insbesondere saeure-blei- batterie, sowie verfahren zur herstellung von separatoren fuer einen derartigen akkumulator |
| RU2194340C1 (ru) * | 2001-12-06 | 2002-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт нетканых материалов" | Нетканый сепарационный материал для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей |
| RU149488U1 (ru) * | 2014-06-16 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Тюменский аккумуляторный завод" | Сепаратор свинцово-кислотного аккумулятора |
| RU2598357C2 (ru) * | 2012-04-12 | 2016-09-20 | Джонс Мэнвилл | Мат из стеклянных волокон или полиолефиновых волокон, используемый в качестве сепаратора в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее |
| JP2017171796A (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 三菱ケミカル株式会社 | ポリプロピレン系樹脂多孔性フィルム及びその製造方法 |
-
2018
- 2018-10-12 RU RU2018136185A patent/RU2689408C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2751684A1 (de) * | 1976-11-20 | 1978-05-24 | Yuasa Battery Co Ltd | Akkumulator, insbesondere saeure-blei- batterie, sowie verfahren zur herstellung von separatoren fuer einen derartigen akkumulator |
| RU2194340C1 (ru) * | 2001-12-06 | 2002-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт нетканых материалов" | Нетканый сепарационный материал для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей |
| RU2598357C2 (ru) * | 2012-04-12 | 2016-09-20 | Джонс Мэнвилл | Мат из стеклянных волокон или полиолефиновых волокон, используемый в качестве сепаратора в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее |
| RU149488U1 (ru) * | 2014-06-16 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Тюменский аккумуляторный завод" | Сепаратор свинцово-кислотного аккумулятора |
| JP2017171796A (ja) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 三菱ケミカル株式会社 | ポリプロピレン系樹脂多孔性フィルム及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107785535B (zh) | 用于锂二次电池的负极和包含它的锂二次电池 | |
| RU2428768C2 (ru) | Новый серебряный положительный электрод для щелочных аккумуляторных батарей | |
| RU2598357C2 (ru) | Мат из стеклянных волокон или полиолефиновых волокон, используемый в качестве сепаратора в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее | |
| EP1920491A2 (en) | Polyelectrolyte membranes as separator for battery and fuel cell applications | |
| US4263383A (en) | Zinc electrode | |
| KR101874159B1 (ko) | 리튬 이차전지용 전극의 제조방법 및 이로부터 제조된 리튬 이차전지용 전극 | |
| JP6279277B2 (ja) | 亜鉛負極用組成物及び亜鉛負極 | |
| WO2015079668A1 (ja) | 鉛蓄電池 | |
| RU2689408C1 (ru) | Абсорбирующий сепаратор для свинцово-кислотного аккумулятора | |
| JP2011086407A (ja) | 非水系二次電池用セパレータ | |
| WO2019225389A1 (ja) | 鉛蓄電池 | |
| KR20170111517A (ko) | 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| CN113793972B (zh) | 一种电池及其制备方法 | |
| CN111279543A (zh) | 铅蓄电池 | |
| CN111279541A (zh) | 铅蓄电池 | |
| KR101793907B1 (ko) | 공기-아연 이차전지 | |
| US20150221918A1 (en) | Separator for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| WO2019116704A1 (ja) | 制御弁式鉛蓄電池 | |
| KR20220009280A (ko) | 이차전지용 전극 및 이의 제조방법 | |
| CN101521115B (zh) | 储能装置 | |
| JPWO2019087679A1 (ja) | 鉛蓄電池 | |
| JP7217358B2 (ja) | 平行に並列配置された複数の集電体を含む負極及びそれを含む二次電池 | |
| US20180151861A1 (en) | Separator capable of selective ion migration, and secondary battery comprising same | |
| WO2024071058A1 (ja) | 鉛蓄電池 | |
| KR101198029B1 (ko) | 공기 아연 전지 |