RU71034U1

RU71034U1 - ALKALINE BATTERY

Info

Publication number: RU71034U1
Application number: RU2006145087/22U
Authority: RU
Inventors: Руслан Иршатович Аблеев; Лидия Яковлевна Мищенко; Анатолий Ефимович Чернов; Сергей Александрович Кудинов
Original assignee: Башкирский государственный университет
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-02-20

Abstract

Щелочной аккумулятор относится к электротехнике и может быть использовано в производстве и эксплуатации аккумуляторов. Щелочной аккумулятор содержит электроды (3, 4), разделенные сепаратором (5) и корпус (1), заполненный электролитом (2), выполнен из термопластичной полиолефиновой не вулканизованной композиции. 1 ил.Alkaline battery refers to electrical engineering and can be used in the manufacture and operation of batteries. The alkaline battery contains electrodes (3, 4) separated by a separator (5) and the housing (1) filled with an electrolyte (2) is made of a thermoplastic polyolefin non-vulcanized composition. 1 ill.

Description

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике и может быть использовано в производстве и эксплуатации аккумуляторов.The inventive utility model relates to electrical engineering and can be used in the manufacture and operation of batteries.

При использовании щелочного аккумулятора в железнодорожных (вагонных), судовых и аналогичных им батареях, служащих для энергоснабжения систем освещения, кондиционирования, средств сигнализации и связи, заменяющих генераторы тока в период их бездействия и эксплуатирующихся в особо жестких условиях, необходимым условием надежной работы является высокая вибро- и ударопрочность внешней оболочки аккумулятора в широком диапазоне температур.When using an alkaline battery in railway (wagon), ship and similar batteries, which serve for power supply of lighting, air conditioning, signaling and communication systems, replacing current generators during their inactivity and operating in especially harsh conditions, a high condition for reliable operation is - and impact resistance of the outer shell of the battery in a wide temperature range.

Известен щелочной аккумулятор, конструкция которого включает электроды, разделенные сепаратором, пространство между которыми заполнено электролитом. Корпус аккумулятора выполнен из химически стойкого материала, имеющего высокую механическую прочность, минимальную массу и, как правило, высокое электрическое сопротивление (см. В.Н.Варыпаев, М.А.Дасоян, В.Л.Никольский. Химические источники тока. М.: Высшая школа, 1990, с.14). Обычно корпус аккумулятора изготовлен из стали и покрыт снаружи эпоксиэмалью, а изнутри слоем никеля толщиной 10-15 мкм или оксидирован. Для обеспечения электроизоляции щелочных аккумуляторов, собранных в батарею, увеличения срока их службы и обеспечения безопасной работы аккумуляторы снабжают электроизоляционным чехлом.Known alkaline battery, the design of which includes electrodes separated by a separator, the space between which is filled with electrolyte. The battery case is made of a chemically resistant material having high mechanical strength, minimum weight and, as a rule, high electrical resistance (see V.N. Varipaev, M. A. Dasoyan, V. L. Nikolsky. Chemical current sources. M. : Higher School, 1990, p.14). Typically, the battery case is made of steel and coated externally with epoxy enamel, and from the inside with a nickel layer 10-15 microns thick or oxidized. To ensure electrical insulation of alkaline batteries collected in the battery, increase their service life and ensure safe operation, the batteries are provided with an electrical insulating cover.

Известен аккумулятор (патент РФ №2188482), содержащий электроды, разделенные сепаратором, корпус которого выполнен в виде металлического бака со съемным изоляционным чехлом, выполненным методом литья под давлением из пластифицированного поливинилхлорида. Указанный аккумулятор является наиболее A known battery (RF patent No. 2188482) containing electrodes separated by a separator, the housing of which is made in the form of a metal tank with a removable insulating cover made by injection molding of plasticized polyvinyl chloride. The specified battery is the most

близким решением к заявляемому изобретению. Чехол обеспечивает электроизоляцию корпуса и служит амортизатором при вибрации и ударах.a close solution to the claimed invention. The cover provides electrical insulation of the case and serves as a shock absorber for vibration and shock.

Недостатками этого технического решения являются сравнительно невысокие эксплуатационные характеристики (диэлектрические параметрами, низкая ударная прочность при низких температурах, узкий интервалом рабочих температур, при сохранении стойкости к действию пламени) и сложность технологии изготовления корпуса аккумулятора, включающая в себя как минимум две стадии - изготовление металлического корпуса и полимерной оболочки, что предопределяет высокую стоимость аккумулятора.The disadvantages of this technical solution are the relatively low operational characteristics (dielectric parameters, low impact strength at low temperatures, a narrow range of operating temperatures, while maintaining flame resistance) and the complexity of the technology for manufacturing a battery case, which includes at least two stages - the manufacture of a metal case and a polymer shell, which determines the high cost of the battery.

Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик и упрощение технологии изготовления аккумулятора, что привет к снижению его стоимости.The technical result of the utility model is to increase operational characteristics and simplify the manufacturing technology of the battery, which is hello to reduce its cost.

Технический результат достигается тем, что в щелочном аккумуляторе, содержащем электроды, разделенные сепаратором, корпус, заполненный электролитом, выполнен из термопластичной полиолефиновой не вулканизованной композиции.The technical result is achieved in that in an alkaline battery containing electrodes separated by a separator, the housing filled with an electrolyte is made of a thermoplastic polyolefin non-vulcanized composition.

Термопластичные полиолефиновые не вулканизованные компаунды являются высокотехнологичными, с низким удельным весом материалами, с отличной ударопрочностью при низких температурах, хорошей химической стойкостью, широким температурным интервалом работоспособности (от -50 до +70°С). Трудновоспламеняемость материала корпуса аккумулятора делает более безопасными условия его эксплуатации, а практически полный рециклинг и экологически безвредный процесс утилизации предопределяет большие преимущества данного класса материалов перед аналогами из ПВХ-пластикатов и вулканизованных каучуков (резины).Thermoplastic polyolefin non-vulcanized compounds are high-tech materials with low specific gravity, excellent impact resistance at low temperatures, good chemical resistance, and a wide temperature range of operability (from -50 to + 70 ° С). The low flammability of the battery case material makes it safer to use, and the almost complete recycling and environmentally friendly recycling process determines the great advantages of this class of materials over analogues of PVC plastic compounds and vulcanized rubbers (rubber).

На фигуре представлен общий вид аккумулятора в разрезе. Щелочной аккумулятор состоит из корпуса (1), заполненного электролитом (раствор щелочи NaOH концентрации 30 мас.%.) (2), электродов (3, 4), разделенных сепаратором (5).The figure shows a General view of the battery in the context. The alkaline battery consists of a housing (1) filled with an electrolyte (alkali solution of NaOH concentration of 30 wt.%.) (2), electrodes (3, 4), separated by a separator (5).

Корпус аккумулятора выполнен из термопластичной полиолефиновой не вулканизованной композиции, обладающей следующими свойствами: электрическое сопротивление не менее 30 МОм, электрическая прочность не менее 25 кВ/мм, ударная вязкость по Шарпи при Т=-60°С не менее 50 кДж/м2 без надреза и более 10 кДж/м2 с надрезом. Толщина стенки корпуса не менее 3 мм. Корпус изготавливают методом литья под давлением на горизонтальной литьевой машине при температуре массы расплава не более 220°С, при давлении впрыска 100-120 МПа и температуре литьевой формы 30°С.The battery case is made of a thermoplastic polyolefin non-vulcanized composition having the following properties: electrical resistance of at least 30 MΩ, electrical strength of at least 25 kV / mm, Charpy impact strength at T = -60 ° C of at least 50 kJ / m2 without notching and more than 10 kJ / m2 with a notch. The wall thickness of the housing is at least 3 mm. The body is made by injection molding on a horizontal injection molding machine at a melt mass temperature of not more than 220 ° C, at an injection pressure of 100-120 MPa and a mold temperature of 30 ° C.

В Таблице приведены сравнительные характеристики корпусов щелочных аккумуляторов, выполненных из пластифицированного ПВХ и термопластичной полиолефиновой не вулканизованной композиции.The table shows the comparative characteristics of alkaline battery cases made of plasticized PVC and thermoplastic polyolefin non-vulcanized composition.

Таблица.Table. № п/пNo. p / p ХарактеристикиCharacteristics Корпус из пластифицированного ПВХPlasticized PVC Case Корпус из термопластичной полиолефиновой не вулканизованной композицииCase made of thermoplastic polyolefin non-vulcanized composition 1.one. Электрическое сопротивление, МомElectrical Resistance, Mom Не менее 20Not less than 20 Не менее 30Not less than 30 2.2. Электрическая прочность, кВ/ммElectric strength, kV / mm Не менее 14Not less than 14 Не менее 25Not less than 25 3.3. Ударная вязкость по Шарпи при -60°С, КДж/м²:
- для образцов без надреза
- для образцов с надрезомCharpy impact strength at -60 ° C, KJ / m ² :
- for samples without incision
- for notched specimens Не менее 40 Не менее 5Not less than 40 not less than 5 Не менее 50 Не менее 10Not less than 50 not less than 10 4.four. Стойкость к горению (кислородный индекс), %Resistance to burning (oxygen index),% Не менее 23Not less than 23 Не менее 25Not less than 25 5.5. Стойкость к воздействию пониженных температурResistance to low temperatures До минус 40Up to minus 40 До минус 50Up to minus 50 6.6. Стойкость к воздействию повышенных температурHigh temperature resistance До плюс 50Up to plus 50 До плюс 70Up to plus 70

Испытания проводились по следующим методикам:The tests were carried out according to the following methods:

1. Электрическая прочность - в соответствии с ГОСТ 6433.3-71 "Методы определения электрической прочности при переменном (частота 50 Гц) и постоянном напряжении".1. Electric strength - in accordance with GOST 6433.3-71 "Methods for determining the electric strength at alternating (frequency 50 Hz) and constant voltage".

2. Электрическое сопротивление - в соответствии с ГОСТ 6433.2-71 "Методы определения электрических сопротивлений при постоянном напряжении".2. Electrical resistance - in accordance with GOST 6433.2-71 "Methods for the determination of electrical resistance at constant voltage".

3. Ударная вязкость по Шарли - в соответствии с ГОСТ 4647.3. Charlie impact strength - in accordance with GOST 4647.

4. Стойкость к горению - по значению кислородного индекса - в соответствии с ГОСТ 12.1.044 п.4.14. или ASTM D 2863.4. Resistance to burning - according to the value of the oxygen index - in accordance with GOST 12.1.044 p. 4.14. or ASTM D 2863.

5. Стойкость к действию пониженных температур - в соответствии с ГОСТ 167835. Resistance to low temperatures - in accordance with GOST 16783

6. Стойкость к действию повышенных температур - эксплуатационная теплостойкость - в соответствии со стандартом UL 746 В.6. Resistance to high temperatures - operational heat resistance - in accordance with UL 746 V.

Из приведенных в таблице данных следует, что корпус аккумулятора из термопластичной полиолефиновой не вулканизованной композиции обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками по сравнению с корпусом аккумулятора с чехлом из пластифицированного ПВХ, в частности - повышенными диэлектрическими параметрами, высокой ударной прочностью при низких температурах, более широким интервалом рабочих температур, при сохранении стойкости к действию пламени.From the data given in the table it follows that the battery case of a thermoplastic polyolefin non-vulcanized composition has improved performance compared to a battery case with a plasticized PVC case, in particular, increased dielectric parameters, high impact strength at low temperatures, a wider range of operating temperatures , while maintaining flame resistance.

Испытания аккумуляторов, изготовленных согласно изобретению, показали, что аккумуляторы пригодны для эксплуатации в диапазоне температур -50-+70°С.Tests of the batteries manufactured according to the invention showed that the batteries are suitable for use in the temperature range -50- + 70 ° C.

Данное изобретение позволяет значительно упростить технологию изготовления аккумулятора и, соответственно, снизить его себестоимость. Кроме того, применение термопластичной полиолефиновой не вулканизованной композиции в качестве материала корпуса аккумулятора позволяет:This invention can significantly simplify the manufacturing technology of the battery and, accordingly, reduce its cost. In addition, the use of a thermoplastic polyolefin non-vulcanized composition as the material of the battery housing allows you to:

- сохранить ударопрочность корпуса аккумулятора;- save the shock resistance of the battery case;

- существенно уменьшить вес аккумулятора;- significantly reduce the weight of the battery;

- увеличить срок службы щелочного аккумулятора за счет повышения верхнего предела температуры эксплуатации корпуса до +70°С,- increase the service life of the alkaline battery by increasing the upper limit of the operating temperature of the housing up to + 70 ° C,

- улучшить диэлектрических свойства корпуса;- improve the dielectric properties of the housing;

- обеспечить пожаробезопасность аккумулятора;- ensure the fire safety of the battery;

- добиться полной утилизации отходов производства корпуса аккумулятора;- achieve complete disposal of waste from the production of the battery case;

- контролировать уровень электролита за счет полупрозрачного корпуса.- control the electrolyte level due to the translucent body.

Claims

An alkaline battery, including electrodes separated by a separator, placed in a housing filled with electrolyte, characterized in that the battery housing is made of a thermoplastic polyolefin unvulcanized composition.