UA78061C2

UA78061C2 - Lead-acid accumulator battery

Info

Publication number: UA78061C2
Application number: UAA200500013A
Authority: UA
Inventors: Viktor Oleksandrov Dzenzerskyi; Denys Viktorovych Dzenzerskyi; Vasyl Ivanovych Pidlubnyi; Sergii Volodymyrovych Vasyliev; Sergii Grygorovych Kasian
Original assignee: Viktor Oleksandrov Dzenzerskyi; Denys Viktorovych Dzenzerskyi; Vasyl Ivanovych Pidlubnyi; Sergii Volodymyrovych Vasyliev; Sergii Grygorovych Kasian
Priority date: 2005-01-04
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2007-02-15
Also published as: RU2298263C1

Abstract

The proposed lead-acid accumulator battery contains accumulator elements, which are connected in series by jumpers. Each accumulator element contains positive and negative electrodes with terminals, separators, and electrolyte. The terminal of the negative electrode contains a frame with a wire grid and a clamp, which is attached to the upper part of the frame. The terminal is made of alloy that contains, in percent by weight, 0.20 ... 0.35 % of tin, 0.07 ... 0.11 % of calcium, 0.0003 à 0.02 % of silver, 0.01 ... 0.025 % of aluminium, 0.0002 à 0.03 % of bismuth, 0 à 0.01 % of other additives, and lead as the remainder. The terminal of the positive electrode contains a frame with a wire grid and a clamp, which is attached to the upper part of the frame. The number of the vertical wire elements of the grid exceeds the number of the horizontal wire elements by 1.6 à 2.4 times. Within the section of the grid with an area that no less than 2/3 total area of the grid, the density of the horizontal wire elements increases in the direction of the lower part of the grid. The terminal is made of alloy that contains, in percent by weight, 0.7 ... 1.2 % of tin, 0.03 ... 0.05 % of calcium, 0.0003 à 0.02 % of silver, 0.01 ... 0.025 % of aluminium, 0.0002 à 0.03 % of bismuth, 0 à 0.01 % of other additives, and lead as the remainder. The ratio between the content of tin to the content of calcium in the alloy is 23 à 40.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до електротехніки і може бути використаний у виробництві свинцево-кислотних 2 акумуляторних батарей.The invention relates to electrical engineering and can be used in the production of lead-acid 2 storage batteries.

Розвиток виробництва свинцево-кислотних батарей показав основні технічні протиріччя, які доводиться переборювати при удосконаленні конструкції батарей і технології їхнього виготовлення. До таких суперечливих вимог насамперед відносяться: висока питома енергія (високі стартерні характеристики, струм холодного прокручування й ємність, знижена маса), висока надійність (безвідмовність, довговічність), а також низький 70 рівень експлуатаційних витрат (не обслуговуваність за рахунок малого саморозряду, зниженого газовиділення і витрати води). Значний прогрес у цьому напрямку досягається при удосконаленні електродів акумуляторних батарей, зокрема - при поліпшенні характеристик струмовідводів. Як відомо, в акумуляторах струмовідвід виконує дві найважливіші функції: струмознімача і несучої основи для активної маси електрода, причому умови експлуатації струмовідводів у позитивних і негативних електродах помітно відрізняються. Вимоги до 12 струмовідвода в негативних електродах, хоча і містять технічні протиріччя, значно простіші: маса струмовідвода повинна бути мінімальною, щоб збільшити питому енергію батареї; конструкція, кількість матеріалу і склад сплаву струмовідвода повинні забезпечити його високі електричні і механічні властивості, щоб досягти мінімальних омічних утрат, високої міцності електродів при виготовленні й експлуатації, надійного утримання активної маси електродів протягом усього терміну служби батареї. Вимоги до струмовідвода в позитивних електродах помітно складніше і зв'язані з особливостями складу й умовами роботи позитивних електродів. Істотними тут є наступні обставини: електропровідність активної маси позитивних електродів (діоксиду свинцю) значно менше електропровідності активної маси негативних електродів (губчатого свинцю), що підсилює нерівномірність розподілу в електроді щільності струму і потенціалу і загострює технічне протиріччя між вимогою високої питомої енергії і високої надійності; між активною масою і струмовідводом може утворитися с 22 пасивуючий діеєлектричний шар, що знижує технічні характеристики акумуляторів, що накладає певні обмеження о на склад сплаву струмовідводів і може призвести до технічного протиріччя між вимогами високої питомої енергії і надійності і вимогою по низькому рівню експлуатаційних витрат; аналогічну проблему створює діючий у процесі експлуатації акумуляторних батарей механізм переносу іонів деяких легуючих домішок (у першу чергу, сурми) з позитивних струмовідводів на негативні електроди; позитивні електроди в більшому ступені піддаються - руйнуванню, ніж негативні, зокрема позитивні електроди піддаються корозії струмовідводів (в умовах неминучого «о перезаряду і підвищених робочих температур), опливанню активної маси, що також підсилює технічне протиріччя між вимогою високої питомої енергії і високої надійності. Тому вимоги до струмовідвода в позитивних о електродах, крім перерахованих вище умов, містять ряд додаткових пунктів: конструкція і склад сплаву Ге) струмовідводів повинні забезпечити високу їхню корозійну стійкість і опір корозійній деформації, надійне зчеплення з активною масою і запобігання утворенню в електродах пасивуючого шару; крім того, склад сплаву - струмовідводів повинен забезпечити малий саморозряд і знижене газовиділення (витрату води) в акумуляторах.The development of the production of lead-acid batteries showed the main technical contradictions that have to be overcome when improving the design of batteries and their manufacturing technology. Such conflicting requirements primarily include: high specific energy (high starter characteristics, cold cranking current and capacity, reduced mass), high reliability (failure, durability), as well as low 70 level of operating costs (no maintenance due to low self-discharge, reduced gas release and water consumption). Significant progress in this direction is achieved by improving the electrodes of storage batteries, in particular, by improving the characteristics of current outlets. As you know, in batteries, the current collector performs two most important functions: a current collector and a supporting base for the active mass of the electrode, and the conditions of operation of current collectors in positive and negative electrodes are significantly different. The requirements for 12 current collectors in the negative electrodes, although they contain technical contradictions, are much simpler: the mass of the current collector must be minimal in order to increase the specific energy of the battery; the design, amount of material and alloy composition of the current collector must ensure its high electrical and mechanical properties in order to achieve minimal ohmic losses, high strength of the electrodes during manufacture and operation, reliable retention of the active mass of the electrodes throughout the battery's service life. The requirements for current discharge in positive electrodes are noticeably more complicated and are related to the features of the composition and operating conditions of positive electrodes. The following circumstances are important here: the electrical conductivity of the active mass of the positive electrodes (lead dioxide) is significantly less than the electrical conductivity of the active mass of the negative electrodes (spongy lead), which increases the uneven distribution of current and potential density in the electrode and exacerbates the technical contradiction between the requirement of high specific energy and high reliability; between the active mass and the current outlet, a passivating dielectric layer can form with 22, which reduces the technical characteristics of the batteries, which imposes certain restrictions on the alloy composition of the current outlets and can lead to a technical contradiction between the requirements for high specific energy and reliability and the requirement for a low level of operating costs; a similar problem is created by the mechanism of transfer of ions of some alloying impurities (primarily, antimony) from the positive current leads to the negative electrodes, which is active during the operation of storage batteries; positive electrodes are more susceptible to destruction than negative ones, in particular, positive electrodes are susceptible to corrosion of current drains (in conditions of inevitable overcharging and elevated operating temperatures), sputtering of the active mass, which also strengthens the technical contradiction between the requirement of high specific energy and high reliability. Therefore, the requirements for the current collector in positive electrodes, in addition to the conditions listed above, include a number of additional points: the design and composition of the He alloy) current collectors must ensure their high corrosion resistance and resistance to corrosion deformation, reliable adhesion to the active mass and prevention of the formation of a passivating layer in the electrodes; in addition, the composition of the alloy - current collectors should ensure low self-discharge and reduced gas release (water consumption) in batteries.

Відомий свинцево-кислотний акумулятор, що складається з блока різнополярних електродів, розділених сепараторами й електролітом, кожен електрод складається з активної маси і просічного (перфорованого) « струмовідвода, що має гратчасту сітку і верхню рамку, на якій знаходиться вушко, що служить для з'єднання електродів в електродний блок, виготовленого зі свинцево-сурм'янистого сплаву, що містить 0,5-2,595 56, З с 0,05-0,4095 Ав, 0,01-0,0695 Зе, 0,02-0,0895 Те, залишок свинець (Заявка Мо5057710 Японія, НОТ М4/68, 24.08.93р.|.A well-known lead-acid battery consisting of a block of multipolar electrodes separated by separators and an electrolyte, each electrode consists of an active mass and an average (perforated) "current drain, which has a grid and an upper frame on which there is an eye that serves for connection of electrodes into an electrode block made of a lead-antimony alloy containing 0.5-2.595 56, Z s 0.05-0.4095 Av, 0.01-0.0695 Ze, 0.02-0, 0895 Te, lead residue (Application Mo5057710 Japan, NOT M4/68, 24.08.93 |.

І» Перевагою такого акумулятора є висока питома енергія за рахунок використання просіяних (перфорованих) струмовідводів, що передбачають знижену витрату матеріалу. Недоліками такого акумулятора є: знижена надійність і недостатньо низький рівень експлуатаційних витрат. Знижена надійність акумулятора визначається 49 низькою корозійною стійкістю і низьким опором корозійної деформації позитивних струмовідводів, обумовленими і їхніми конструктивними особливостями і технологією виготовлення. Конструкція перфорованих струмовідводів маєI» The advantage of such a battery is a high specific energy due to the use of screened (perforated) current drains, which provide for reduced material consumption. The disadvantages of such a battery are: reduced reliability and insufficiently low operating costs. The reduced reliability of the battery is determined by the low corrosion resistance and low resistance to corrosion deformation of the positive current leads, due to their design features and manufacturing technology. The design of perforated current outlets has

Ге | знижену механічну міцність й опір деформації через відсутність вертикальних жилок і рамок. Крім того, у процесі виготовлення перфорованих струмовідводів у місцях виходу просічного інструменту й у точках сполучення о жилок при розтягуванні гратчастої сітки утворюються дефекти, що підсилюють корозію. Рівень експлуатаційнихGe | reduced mechanical strength and resistance to deformation due to the absence of vertical veins and frames. In addition, in the process of manufacturing perforated current collectors, defects that increase corrosion are formed at the points of exit of the average tool and at the points of connection with the cores when the lattice mesh is stretched. Operational level

Ге»! 20 витрат диктується величиною саморозряду і газовиділення в процесі експлуатації, пов'язаних зі складом сплаву струмовідводів. (они сурми, що міститься у сплаві струмовідводів, у процесі експлуатації переносяться на ть негативні електроди і призводять до підвищення саморозряду і газовиділення, що тягне за собою необхідність регулярного контролю рівня електроліту і ступеня зарядженості батареї. Підвівши підсумок сказаному, можна стверджувати, що основна причина недоліків акумулятора-аналога полягає в тому, що в його конструкції не 29 врахована одна з найважливіших особливостей його експлуатації - істотна відмінність в умовах роботиGee! 20 costs are dictated by the amount of self-discharge and gas evolution during operation, related to the composition of the alloy of current collectors. (the antimony contained in the alloy of current collectors is transferred to the negative electrodes during operation and leads to an increase in self-discharge and gas evolution, which entails the need for regular control of the electrolyte level and the degree of charge of the battery. Summarizing what has been said, it can be stated that the main reason one of the disadvantages of the analog battery is that its design does not take into account one of the most important features of its operation - a significant difference in operating conditions

ГФ) струмовідводів у позитивних і негативних електродах.HF) current drains in the positive and negative electrodes.

Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є свинцево-кислотна батарея, що складається о з акумуляторів, з'єднаних послідовно за допомогою між елементних з'єднань, кожен акумулятор складається з блока різнополярних електродів, розділених сепараторами й електролітом, кожен електрод складається з активної 60 маси, вкритої фіксуючими шарами з пористого матеріалу, і перфорованого (просічного) струмовідвода, що має гратчасту сітку і верхню рамку, на якій знаходиться вушко, що служить для з'єднання електродів в електродний блок, причому струмовідводи позитивних електродів виготовлені зі свинцево-олов'яно-кальцієвого сплаву, що містить 0,5-1,5мас.бо Зп, 0,04-0,О0бмас.бо Са, 0,001-0,05мас.бо Ад, 0,01-0,05мас.бо АЇ, залишок свинець (ПатентThe closest technical solution, chosen as a prototype, is a lead-acid battery consisting of batteries connected in series with the help of inter-element connections, each battery consists of a block of polar electrodes separated by separators and an electrolyte, each electrode consists of active mass 60, covered with fixing layers of porous material, and a perforated (through) current collector, which has a lattice grid and an upper frame on which there is an eye that serves to connect the electrodes to the electrode block, and the current collectors of the positive electrodes are made of lead tin-calcium alloy containing 0.5-1.5 wt.bo Zp, 0.04-0.00 wt.bo Ca, 0.001-0.05 wt.bo Ad, 0.01-0.05 wt.bo AI , lead residue (Patent

Мо47915 Україна, НОТМА/14, 15.07.2004р., бюл. Мо7|. бо Така акумуляторна батарея має ряд переваг: у неї висока питома енергія за рахунок використання перфорованих струмовідводів, конструкція яких забезпечує знижену витрату матеріалу; трохи підвищена, у порівнянні з акумулятором-аналогом, надійність через використання фіксуючих шарів з пористого матеріалу, що вкривають і утримують активну масу; низький рівень експлуатаційних витрат, досягнутий завдяки застосуванню в позитивних струмовідводах безсурьм'янистого свинцево-олов'яно-кальцієвого сплаву. Застосування зазначеного сплаву дозволяє забезпечити низький саморозряд (до 0,195 номінальної ємності за добу), малі втрати води в процесі експлуатації. Усе це спрощує технічне обслуговування батареї.Mo47915 Ukraine, NOTMA/14, July 15, 2004, bull. Mo7|. because such a battery has a number of advantages: it has a high specific energy due to the use of perforated current drains, the design of which ensures reduced material consumption; slightly increased reliability compared to the analog battery due to the use of fixing layers made of porous material that cover and hold the active mass; low level of operating costs, achieved due to the use of antimony-free lead-tin-calcium alloy in positive current dischargers. The use of the specified alloy allows for low self-discharge (up to 0.195 nominal capacity per day), small water losses during operation. All this simplifies battery maintenance.

Переваги батареї-прототипу викликані тією обставиною, що в ній частково враховані відмінності в умовах експлуатації струмовідводів у позитивних і негативних електродах. Однак, у зв'язку з тим, що зазначені 7/о Відмінності враховані не повною мірою, батареї-прототипові притаманні певні недоліки.The advantages of the prototype battery are caused by the fact that it partially takes into account the differences in the operating conditions of the current drains in the positive and negative electrodes. However, due to the fact that the specified 7/o Differences are not fully taken into account, prototype batteries have certain disadvantages.

Недоліком такої акумуляторної батареї є невисока надійність унаслідок недостатньої корозійної стійкості струмовідводів позитивних електродів, а також їхнього низького опору корозійній деформації. Як уже відзначалося, зазначені якості позитивних струмовідводів обумовлені їхніми конструктивними особливостями і технологією виготовлення: відсутністю вертикальних жилок і рамок; невисокою механічною міцністю розтягнутої /5 "ратчастої сітки; наявністю безлічі дефектів жилок і мікродефектів структури сплаву, що призводять до прискорення корозійних процесів. Крім того, існує ще одна причина, що відповідає за рівень корозійної стійкості і механічної міцності струмовідводів зі свинцево-олов'яно-кальцієвих сплавів - співвідношення (К «п/са) масового вмісту олова до масового вмісту кальцію в сплаві (відношення маси олова до маси кальцію).The disadvantage of such a battery is its low reliability due to the insufficient corrosion resistance of the positive electrode current outlets, as well as their low resistance to corrosion deformation. As already noted, the specified qualities of positive current collectors are determined by their design features and manufacturing technology: the absence of vertical veins and frames; the low mechanical strength of the stretched /5 "ratchet mesh; the presence of many vein defects and microdefects in the alloy structure, which lead to the acceleration of corrosion processes. In addition, there is another reason responsible for the level of corrosion resistance and mechanical strength of lead-tin current collectors -calcium alloys - the ratio (K «p/sa) of the mass content of tin to the mass content of calcium in the alloy (the ratio of the mass of tin to the mass of calcium).

Стабільність сплавів у часі досягається при Кеп/са рівному 23-40. У батареї-прототипі в цілому витримані досить задовільні діапазони концентрації зазначених легуючих домішок (0,5-1,5мас.бо Зп, 0,04-0О,0бмас.бо Са), однак у багатьох випадках співвідношення їхнього масового вмісту (К єп/уса) не забезпечує стабільність сплавів, що призводить до поступової втрати механічної міцності, а також до зниження корозійної стійкості внаслідок змін у структурі сплавів. Наприклад, при вмісті олова 1,1мас.бо і кальцію 0,044мас.бо співвідношення Каеп/са складає 25, що забезпечує стабільність сплавів; при вмісті олова 0,Умас.9о і кальцію 0О,0бмас.9о співвідношення К в/са с ов складає 15, і такий сплав уже є нестабільним.Stability of alloys over time is achieved at Kep/sa equal to 23-40. In the prototype battery, in general, quite satisfactory concentration ranges of the specified alloying impurities are maintained (0.5-1.5 wt.bo Zp, 0.04-0O.0b wt.bo Ca), however, in many cases, the ratio of their mass content (К еп/ usa) does not ensure the stability of alloys, which leads to a gradual loss of mechanical strength, as well as to a decrease in corrosion resistance due to changes in the structure of alloys. For example, with a tin content of 1.1 wt.bo and calcium 0.044 wt.bo, the Kaep/sa ratio is 25, which ensures the stability of the alloys; with a tin content of 0.Uws.9o and calcium 0O.0bws.9o, the ratio K v/sa c ov is 15, and such an alloy is already unstable.

В основу винаходу поставлена задача підвищення надійності акумуляторної батареї за умови збереження її о); високої питомої енергії і низького рівня експлуатаційних витрат за рахунок підвищення механічних і електричних властивостей електродів, збільшення корозійної стійкості позитивних струмовідводів, з урахуванням відмінностей в умовах роботи струмовідводів у позитивних і негативних електродах. «- зо Поставлена задача вирішується тим, що у свинцево-кислотній батареї, що складається з акумуляторів, з'єднаних послідовно за допомогою міжелементних з'єднань, кожен акумулятор складається з блока ікс, різнополярних електродів, розділених сепараторами й електролітом, кожен електрод складається зактивної маси (су і струмовідвода, причому негативні електроди містять перфоровані струмовідводи, що мають гратчасту сітку і верхню рамку, на якій знаходиться вушко, що служить для з'єднання електродів в електродний блок, відповідно соThe basis of the invention is the task of increasing the reliability of the battery under the condition of its preservation o); high specific energy and low level of operating costs due to the improvement of the mechanical and electrical properties of the electrodes, the increase in the corrosion resistance of the positive current leads, taking into account the differences in the operating conditions of the current leads in the positive and negative electrodes. "- z The problem is solved by the fact that in a lead-acid battery consisting of accumulators connected in series using inter-element connections, each accumulator consists of a block x, multipolar electrodes separated by separators and an electrolyte, each electrode consists of an active masses (su and current drain, and the negative electrodes contain perforated current drains that have a grid and an upper frame on which there is an eye that serves to connect the electrodes into an electrode block, respectively

Зв до винаходу, струмовідвід для ї- позитивного електрода являє собою гратчасту сітку з горизонтальних і вертикальних жилок постійного перерізу, розташованих усередині рамки, у верхній частині якої знаходиться вушко, що служить для з'єднання електродів в електродний блок, кількість вертикальних жилок у 1,6-2,4 рази більше кількості горизонтальних жилок, у верхній частині гратчастої сітки, що складає не менш 2/3 від загальної площі гратчастої сітки, « розподіл горизонтальних жилок характеризується ущільненням у бік нижньої частини гратчастої сітки, у вузлах шв с сполучення горизонтальних жилок з вертикальними маються закруглення радіусом 0,40-2,00мм, до складу сплаву струмовідвода для позитивного електрода включені 0,70-1,20мас.бо Зп, 0,03-0,05мас.бо Са, 0,0003-0,02мас.9о Ад, )» 0,01-0,025мас.оо А, 0,0002-0,0Змас.оо Ві, сумарний вміст інших домішок не більш 0,01мас.95 при максимальному вмісті будь-якого доданку домішкового елемента 0,002мас.9о, при співвідношенні масового вмісту олова до масового вмісту кальцію в сплаві Келу/уса рівному 23-40; до складу сплаву струмовідвода для негативного -і електрода включені 0,20-0,35мас.уо Зп, 0,07-0,11мас.бю Са, 0,0003-0,02мас.бо Ад, 0,01-0,025мас.ю АЇ, 0,0002-0,0Змас.оо Ві, сумарний вміст інших домішок не більш О,01мас.9о при максимальному вмісті будь-якого бо доданку домішкового елемента 0,002мас.9о. о Розкриємо суть заявленого технічного рішення.According to the invention, the current collector for the positive electrode is a grid of horizontal and vertical wires of constant cross-section, located inside the frame, in the upper part of which there is an eye that serves to connect the electrodes into an electrode block, the number of vertical wires is 1, 6-2.4 times the number of horizontal veins, in the upper part of the lattice mesh, which is at least 2/3 of the total area of the lattice mesh, "the distribution of horizontal veins is characterized by compaction towards the lower part of the lattice mesh, in the nodes of the seam with the connection of horizontal veins with vertical ones, there are roundings with a radius of 0.40-2.00 mm, the composition of the current collector alloy for the positive electrode includes 0.70-1.20 mass.bo Zp, 0.03-0.05 mass.bo Ca, 0.0003-0.02 mass .9o Ad, )» 0.01-0.025mass.oo A, 0.0002-0.0Zmass.oo Vi, the total content of other impurities is no more than 0.01mass.95 with a maximum content of any addition of an impurity element of 0.002mass. 9o, with the ratio of mass content of tin d about the mass content of calcium in the Kelu/us alloy equal to 23-40; 0.20-0.35 mass.uo Zp, 0.07-0.11 mass.by Ca, 0.0003-0.02 mass.bo Ad, 0.01-0.025 mass. у AI, 0.0002-0.0Zmas.oo Vi, the total content of other impurities is no more than 0.01wt.9o with the maximum content of any addition of an impurity element of 0.002wt.9o. o We will reveal the essence of the declared technical solution.

Оскільки конструкція струмовідвода для позитивного електрода досить проста у виготовленні, а саме - являєSince the design of the current collector for the positive electrode is quite simple to manufacture, namely, it shows

Ме. собою гратчасту сітку з горизонтальних і вертикальних жилок постійного перерізу, розташованих усередині як рамки, у верхній частині якої знаходиться вушко (що служить для з'єднання електродів в електродний блок), то зменшується імовірність виробничого браку й утворення різних дефектів, що сприяють зниженню механічної міцності і корозійної стійкості струмовідвода. Крім того, наявність вертикальних жилок і рамки істотно ов Зміцнює конструкцію і запобігає корозійній деформації струмовідвода. За рахунок того, що в позитивному струмовідводі кількість вертикальних жилок у 1,6-2,4 рази більше кількості горизонтальних жилок, досягається іФ, збільшення рівномірності розподілу струму і потенціалу по висоті електрода, збільшення струмознімання. Крім ка того, таке співвідношення жилок призводить до збільшення механічних властивостей струмовідвода, зниження деформаційного росту позитивних електродів у період експлуатації, збільшення терміну служби акумуляторної во батареї. Якщо співвідношення числа вертикальних жилок до числа горизонтальних менше 1,6, то зникає корисний ефект; якщо зазначене співвідношення більше 2,4, то виникає перевитрата матеріалу, що веде до зниження питомої енергії електрода. Наявність у верхній частині гратчастої сітки ущільнення розподілу горизонтальних жилок убік нижньої частини гратчастої сітки струмовідвода дозволяє знизити омічні втрати при струмозніманні.Me. is a grid of horizontal and vertical veins of constant cross-section, located inside as a frame, in the upper part of which there is an eyelet (which serves to connect the electrodes into the electrode block), then the probability of production defects and the formation of various defects that contribute to a decrease in mechanical strength is reduced and corrosion resistance of the current collector. In addition, the presence of vertical veins and a frame significantly strengthens the structure and prevents corrosion deformation of the current collector. Due to the fact that in the positive current outlet the number of vertical veins is 1.6-2.4 times more than the number of horizontal veins, iF is achieved, an increase in the uniformity of the distribution of current and potential along the height of the electrode, and an increase in current collection. In addition, such a ratio of cores leads to an increase in the mechanical properties of the current collector, a decrease in the deformation growth of the positive electrodes during operation, and an increase in the service life of the battery. If the ratio of the number of vertical veins to the number of horizontal veins is less than 1.6, then the beneficial effect disappears; if the specified ratio is greater than 2.4, then there is an overconsumption of material, which leads to a decrease in the specific energy of the electrode. The presence in the upper part of the lattice mesh of the distribution of horizontal veins to the side of the lower part of the lattice mesh of the current collector allows to reduce ohmic losses during current collection.

Це досягається за рахунок більш рівномірного струмознімання практично по всій поверхні електрода, а також за 65 Вахунок збільшення рівномірності розподілу струму і потенціалу по висоті електрода. Причому зазначена рівномірність досягається, якщо ущільнення розподілу горизонтальних жилок виконується в найбільш відповідальній верхній частині гратчастої сітки - хоча б у верхніх двох третинах по площі. Усе це разом призводить до підвищення коефіцієнта використання активної маси, збільшення потужності акумуляторної батареї при ємнісних і стартерних розрядах, перешкоджає процесу опливання активної маси в нижній частині електрода при експлуатації акумуляторної батареї. Досягнутий рівномірний розподіл струму і потенціалу по висоті електрода призводить до зниження швидкості корозії. Підвищенню корозійної стійкості струмовідвода сприяє і наявність закруглень радіусом 0,40-2,00мм у вузлах сполучення горизонтальних жилок з вертикальними на всій території гратчастого поля (сітки). Якщо радіус закруглень менше 0,40мм, то велика кривизна поверхні металу сприяє збільшенню швидкості корозії за рахунок локальної нерівномірності розподілу електричного струму і /о потенціалу у вузлах гратчастої сітки, підвищеній концентрації механічних напруг і дефектів структури свинцевого сплаву. При радіусі закругллень більше 2,00мм помітного збільшення корисного ефекту не спостерігається, зате починає збільшуватися витрата матеріалу, що тягне за собою зниження питомої енергії електрода.This is achieved due to a more uniform current collection over almost the entire surface of the electrode, as well as an increase in the uniformity of the distribution of current and potential over the height of the electrode. Moreover, the specified uniformity is achieved if the compaction of the distribution of horizontal veins is performed in the most responsible upper part of the grid - at least in the upper two-thirds of the area. All this together leads to an increase in the utilization rate of the active mass, an increase in the capacity of the battery during capacitive and starter discharges, and prevents the process of sprinkling of the active mass in the lower part of the electrode during operation of the battery. The achieved uniform distribution of current and potential over the height of the electrode leads to a decrease in the rate of corrosion. The presence of roundings with a radius of 0.40-2.00 mm in the nodes of connection of horizontal veins with vertical ones on the entire territory of the lattice field (grid) contributes to the increase in corrosion resistance of the current collector. If the radius of the rounding is less than 0.40 mm, then the large curvature of the metal surface contributes to the increase in the corrosion rate due to the local unevenness of the distribution of electric current and/or potential in the grid nodes, the increased concentration of mechanical stresses and structural defects of the lead alloy. When the radius of rounding is more than 2.00 mm, a noticeable increase in the useful effect is not observed, but the material consumption begins to increase, which entails a decrease in the specific energy of the electrode.

Досягненню необхідного технічного результату сприяє також склад сплаву позитивного струмовідвода. Олово /5 В сплаві знижує "гаряче" тріщиноутворення струмовідводів, поліпшує ливарні властивості сплаву, підвищує механічну міцність і корозійну стійкість струмовідводів. Крім того, олово перешкоджає пасивації електродів при експлуатації, підсилюючи електричний контакт між струмовідводом і позитивною активною масою за рахунок утворення в цій зоні кристалів напівпровідника п-типу з високою електропровідністю. Усе це разом збільшує довговічність, віброміцність і електричні характеристики батареї. При вмісті олова менше 0,7Омас.9о збільшується імовірність утворення шару, що пасивує, між струмовідводами і позитивною активною масою, при вмісті олова більш 1,20мас.9о починає збільшуватися час природного "старіння" і затвердіння стрічки з такого сплаву, що веде до збільшення тривалості технологічного процесу виготовлення електродів. Наявність у сплаві позитивних струмовідводів кальцію забезпечує високу механічну міцність струмовідводів, достатню корозійну стійкість їх в умовах високих робочих температур, а також опір корозійній деформації. Зниження кількості сч ов кальцію в сплаві менше 0,0Змас.7о, збільшуючи корозійну стійкість, призводить до погіршення механічних властивостей струмовідводів і погіршення зчеплення з активною масою, що тягне за собою скорочення терміну іо) служби акумуляторної батареї. Збільшення кількості кальцію в сплаві більше 0,05мас.бо трохи знижує корозійну стійкість позитивних струмовідводів. Важливо відзначити, що вміст олова 0,70-1,2О0мас.95 і кальцію 0,03-0,05мас.У5 взаємообумовлено, причому одночасно повинна виконуватися умова, що співвідношення масового «- зо Вмісту олова до масового вмісту кальцію в сплаві Кеп/уса складає 23-40. Виконання цієї умови необхідно для забезпечення стабільності свинцевих сплавів у часі, що гарантувало б стабільність їхніх механічних ісе) властивостей, високий рівень корозійної стійкості і надійну адгезію позитивної пасти й активної маси до о струмовідвода. Зазначена умова пов'язана з утворенням зміцнюючої сплав інтерметалевої сполуки Зп зСа, а також з характером ліквації (сегрегації) олова і кальцію усередині кристалічних зерен свинцевого сплаву: со з5 Кальцій прагне розташуватися переважно в середині зерна, а олово - переважно на границях зерен, тобто в ча найбільш відповідальних місцях з погляду корозії сплаву й адгезії активної маси. Продемонструємо можливість одночасного виконання перерахованих умов по олову і кальцію: при вмісті олова 0,7Омас.9о вміст кальцію повинен бути в межах 0,03-0,0304мас.оо; при вмісті олова О,9Омас.9о вміст кальцію повинен бути 0,03-0,0391мас.оо, а при вмісті олова 1,20мас.бо вміст кальцію повинен бути 0,03-0,05мас.956, щоб одночасно виконувалася умова «The composition of the alloy of the positive current collector also contributes to the achievement of the required technical result. Tin /5 in the alloy reduces the "hot" cracking of current leads, improves the casting properties of the alloy, increases the mechanical strength and corrosion resistance of current leads. In addition, tin prevents the passivation of the electrodes during operation, strengthening the electrical contact between the current outlet and the positive active mass due to the formation of n-type semiconductor crystals with high electrical conductivity in this area. All this together increases the durability, vibration resistance and electrical characteristics of the battery. With a tin content of less than 0.7Omas.9o, the probability of the formation of a passivating layer between the current conductors and the positive active mass increases, with a tin content of more than 1.20oMas.9o, the time of natural "aging" and hardening of the tape from such an alloy begins to increase, which leads to increasing the duration of the technological process of manufacturing electrodes. The presence of positive calcium current collectors in the alloy ensures high mechanical strength of the current collectors, their sufficient corrosion resistance in conditions of high operating temperatures, as well as resistance to corrosion deformation. A decrease in the amount of calcium particles in the alloy is less than 0.0Zws.7o, increasing corrosion resistance, leading to deterioration of the mechanical properties of current collectors and deterioration of adhesion to the active mass, which entails a reduction in the service life of the battery. An increase in the amount of calcium in the alloy by more than 0.05% by weight slightly reduces the corrosion resistance of the positive current leads. It is important to note that the content of tin 0.70-1.2O0wt.95 and calcium 0.03-0.05wt.U5 are mutually dependent, and at the same time the condition must be fulfilled that the ratio of the mass "- of the tin content to the mass content of calcium in the alloy Kep/ mustache is 23-40. Fulfillment of this condition is necessary to ensure the stability of lead alloys over time, which would guarantee the stability of their mechanical properties, a high level of corrosion resistance and reliable adhesion of the positive paste and active mass to the current collector. The specified condition is related to the formation of the alloy-strengthening intermetallic compound Zp zCa, as well as the nature of liquation (segregation) of tin and calcium inside the crystalline grains of the lead alloy: so z5 Calcium tends to be located mainly in the middle of the grain, and tin - mainly on the grain boundaries, i.e. in the most responsible places from the point of view of corrosion of the alloy and adhesion of the active mass. We will demonstrate the possibility of simultaneous fulfillment of the listed conditions for tin and calcium: with a tin content of 0.7Omas.9o, the calcium content should be within the range of 0.03-0.0304oM; with a tin content of 0.9% by weight, the calcium content should be 0.03-0.0391% by weight, and with a tin content of 1.20% by weight, the calcium content should be 0.03-0.05% by weight, so that the condition "

Квпіса- 23-40. -Kvpisa - 23-40. -

Гаші Срібло в сплаві підвищує механічну міцність і корозійну стійкість за рахунок диспергування структури сплаву і збільшення щільності анодної окісної плівки, а також підвищує електропровідність, що дає виграш у )» довговічності, віброміцності й електричних характеристиках. При концентрації срібла менше 0,000Змас.о його вплив невідчутний, при концентрації більше 0,02мас.бо срібло призводить до помітного зниження кисневої перенапруги, що підсилює газовиділення і саморозряд батареї. Концентрація срібла підібрана відповідно до -і концентрацій олова і кальцію і визначається специфічним характером ліквації усередині кристалічних зерен свинцевого сплаву - срібло, як і олово, концентрується в основному на границях зерен. Алюміній у кількостіHashi Silver in the alloy increases mechanical strength and corrosion resistance due to dispersing the alloy structure and increasing the density of the anodic oxide film, and also increases electrical conductivity, which gives a gain in durability, vibration resistance and electrical characteristics. If the concentration of silver is less than 0.000Zmas.o, its effect is imperceptible, if the concentration is more than 0.02Zmas.o, silver leads to a noticeable decrease in oxygen overvoltage, which increases gas release and self-discharge of the battery. The concentration of silver is selected in accordance with the concentrations of tin and calcium and is determined by the specific nature of liquation inside the crystalline grains of the lead alloy - silver, like tin, is concentrated mainly on the grain boundaries. Aluminum in quantity

Со 0,01-0,025мас.до дозволяє скоротити втрати (вигоряння) кальцію при плавленні сплаву, утворюючи захисний о поверхневий шар у розплаві. Наявність алюмінію дає можливість вірогідно контролювати кількість кальцію, що 5р задається, у сплаві, забезпечуючи властивості, обумовлені кальцієм. Вміст алюмінію підібраний з урахуваннямCo 0.01-0.025wt allows to reduce the loss (burning) of calcium during melting of the alloy, forming a protective surface layer in the melt. The presence of aluminum makes it possible to reliably control the amount of calcium that is specified in the alloy, providing the properties due to calcium. The aluminum content is selected with consideration

Ме. вмісту кальцію й олова, що також сприяє захисту кальцію від вигоряння шляхом утворення інтерметалевої сполуки -М ЗпзСа, а також з урахуванням технології виготовлення струмовідводів, що передбачає багаторазове переплавляння сплаву. При концентрації алюмінію менше 0,01мас.95 можливі втрати кальцію при багаторазовому переплавлянні сплаву. Концентрація алюмінію більше 0,025мас.9о недоцільна, оскільки створює додаткові витрати ов на легування сплаву. Вісмут у сплаві відіграє суперечливу роль: з одного боку, вісмут підвищує водневу перенапругу і трохи підвищує кисневу перенапругу за рахунок попадання іонів Ві 9" в електроліт; крім того, о вісмут позитивно впливає на адгезію позитивної активної маси до струмовідвода; з іншого боку, починаючи з ко деяких концентрацій, вісмут зменшує корозійну стійкість сплаву. Таким чином, вісмут у сплаві трохи знижує газовиділення і саморозряд. Крім того, у зазначених концентраціях вісмут підвищує довговічність, бо віброміцність і електричні характеристики батареї за рахунок поліпшення адгезії позитивної активної маси до струмовідвода. При меншому (менше 0,0002мас.9о) вмісті ефект вісмуту не виявляється. При більшому (більшеMe. content of calcium and tin, which also contributes to the protection of calcium from burning through the formation of an intermetallic compound -M ЗпзСа, as well as taking into account the technology of manufacturing current collectors, which involves multiple remelting of the alloy. When the concentration of aluminum is less than 0.01 wt.95, calcium losses are possible during repeated remelting of the alloy. A concentration of aluminum greater than 0.025wt.9o is impractical, as it creates additional costs for alloying the alloy. Bismuth in the alloy plays a contradictory role: on the one hand, bismuth increases the hydrogen overvoltage and slightly increases the oxygen overvoltage due to the entry of Bi9" ions into the electrolyte; in addition, bismuth has a positive effect on the adhesion of the positive active mass to the current collector; on the other hand, starting at certain concentrations, bismuth reduces the corrosion resistance of the alloy. Thus, bismuth in the alloy slightly reduces gas evolution and self-discharge. In addition, at the specified concentrations, bismuth increases the durability, as well as the vibration resistance and electrical characteristics of the battery by improving the adhesion of the positive active mass to the current drain. with a smaller (less than 0.0002wt.9o) content, the effect of bismuth is not detected.

О,ОЗмас.бо) вмісті вісмут призводить до зменшення корозійної стійкості струмовідводів, що, навпаки знижує віброміцність і довговічність батареї. Як видно з представленого опису, вміст усіх перерахованих легуючих елементів взаємозалежний і взаємообумовлений синергічними ефектами, і повинен розглядатися як єдина ознака, 65 що характеризує свинцевий сплав у цілому, і що дозволяє досягти необхідного технічного результату.O,OZmas.bo) content of bismuth leads to a decrease in the corrosion resistance of the current drains, which, on the contrary, reduces the vibration resistance and durability of the battery. As can be seen from the presented description, the content of all listed alloying elements is interdependent and mutually determined by synergistic effects, and should be considered as a single feature that characterizes the lead alloy as a whole, and that allows to achieve the required technical result.

За рахунок того, що струмовідвід для негативного електрода має перфоровану (просічну) конструкцію,Due to the fact that the current collector for the negative electrode has a perforated (through-hole) design,

досягається мінімальна витрата матеріалу і максимальна питома енергія електрода. При цьому міцність такого струмовідвода достатня в умовах роботи негативного електрода, де не виникає корозії і корозійної деформації.the minimum consumption of material and the maximum specific energy of the electrode are achieved. At the same time, the strength of such a current collector is sufficient under the conditions of operation of the negative electrode, where corrosion and corrosion deformation do not occur.

Наявність верхньої рамки поліпшує струмознімання і забезпечує міцне з'єднання з вушком, що служить дляThe presence of the upper frame improves current collection and ensures a strong connection with the lug, which serves for

З'єднання електродів в електродний блок. Досягненню необхідного технічного результату сприяє також склад сплаву негативного струмовідвода, у якому знижено вміст олова і підвищений вміст кальцію в порівнянні з позитивним струмовідводом, що і забезпечує його механічні властивості. При вмісті олова менше 0,20мас.9о погіршуються ливарні властивості сплаву, посилюється трищиноутворення струмовідводів; вміст олова більшеConnection of electrodes in an electrode block. Achieving the required technical result is also facilitated by the alloy composition of the negative current collector, in which the tin content is reduced and the calcium content is increased compared to the positive current collector, which ensures its mechanical properties. When the tin content is less than 0.20wt.9o, the casting properties of the alloy deteriorate, the cracking of current leads increases; tin content is more

О,З5мас.о в умовах негативного струмовідвода економічно недоцільно, оскільки при цьому збільшується 70 собівартість сплаву, тоді як необхідна механічна міцність уже досягнута за рахунок високої концентрації кальцію. У першу чергу підвищений вміст кальцію забезпечує механічні властивості перфорованого струмовідвода. При вмісті кальцію менше 0,07мас.бо знижуються механічні властивості струмовідвода, при вмісті кальцію більше 0,11мас.бо збільшується крихкість струмовідвода. Проблема стабільності свинцевого сплаву для негативного струмовідвода не є актуальною, оскільки негативний струмовідвід не піддається корозії і корозійній деформації; це звільняє сплав від додаткових умов по співвідношенню олова і кальцію. Срібло в сплаві підвищує його механічну міцність і забезпечує пластичність в умовах підвищеного вмісту кальцію. При вмісті срібла менше 0,000Змас.9о зникає ефект його присутності, при вмісті більше 0,02мас.9о срібло призводить до помітного зниження водневої перенапруги, що посилює газовиділення і саморозряд. Як і в позитивному струмовідводі, у негативному струмовідводі концентрація срібла підібрана відповідно до концентрацій олова і 2о Кальцію по причині дії особливого механізму ліквації цих легуючих домішок у свинцевому сплаві. Концентрація алюмінію 0,01-0,025мас.95 у сплаві диктується необхідністю захистити кальцій від вигоряння і підібрана з урахуванням концентрації кальцію й олова, а також з урахуванням технології виготовлення струмовідводів. У порівнянні зі сплавом позитивного струмовідвода в сплаві негативного струмовідвода міститься менше олова і більше кальцію. Тому, з однієї сторони потрібно більше алюмінію для захисту кальцію від утрат. Але, з іншого сч боку, технологія виготовлення перфорованих струмовідводів не припускає багаторазове переплавляння сплаву, а це знижує необхідну кількість алюмінію. При концентрації алюмінію менше 0,01мас.9о можливі втрати кальцію в іо) сплаві. Концентрація алюмінію більш 0,025мас.9о недоцільна, оскільки створює додаткові витрати на легування сплаву. Вміст вісмуту 0,0002-0,0Змас.бо у сплаві дозволяє знизити газовиділення і саморозряд за рахунок попадання іонів Ві?" в електроліт. При концентрації вісмуту менше 0,0002мас.Зо зникає ефект його присутності, же при вмісті більш О0,0Змас.9о починає знижуватися механічна міцність сплаву. Як і для позитивного струмовідвода, вміст усіх легуючих елементів у сплаві для негативного струмовідвода взаємозалежний і взаємообумовлений і-й синергічними ефектами, і повинен розглядатися як єдина ознака, що характеризує свинцевий сплав у цілому. авO,Z5mas.o in conditions of negative current drain is economically impractical, since the cost of the alloy increases by 70%, while the required mechanical strength is already achieved due to the high concentration of calcium. First of all, the increased calcium content ensures the mechanical properties of the perforated current collector. With a calcium content of less than 0.07 wt.m., the mechanical properties of the current collector decrease, with a calcium content of more than 0.11 wt.m., the fragility of the current collector increases. The problem of the stability of the lead alloy for the negative current collector is not relevant, since the negative current collector is not subject to corrosion and corrosion deformation; this frees the alloy from additional conditions regarding the ratio of tin and calcium. Silver in the alloy increases its mechanical strength and provides plasticity in conditions of increased calcium content. With a silver content of less than 0.000Zmas.9o, the effect of its presence disappears, with a content of more than 0.02Zmas.9o, silver leads to a noticeable decrease in hydrogen overvoltage, which increases gas evolution and self-discharge. As in the positive drain, in the negative drain the concentration of silver is selected in accordance with the concentrations of tin and 2o Calcium due to the effect of a special mechanism of liquation of these alloying impurities in the lead alloy. The concentration of aluminum 0.01-0.025wt.95 in the alloy is dictated by the need to protect calcium from burning and is selected taking into account the concentration of calcium and tin, as well as taking into account the technology of manufacturing current collectors. Compared to the alloy of the positive current collector, the alloy of the negative current collector contains less tin and more calcium. Therefore, on the one hand, more aluminum is needed to protect calcium from losses. But, on the other hand, the technology of manufacturing perforated current collectors does not allow multiple remelting of the alloy, and this reduces the required amount of aluminum. If the concentration of aluminum is less than 0.01wt.9o, losses of calcium in the alloy are possible. An aluminum concentration of more than 0.025wt.9o is impractical, as it creates additional costs for alloying the alloy. The bismuth content of 0.0002-0.0Z by mass in the alloy allows to reduce gas evolution and self-discharge due to the entry of Bi ions into the electrolyte. At a bismuth concentration of less than 0.0002 by mass, the effect of its presence disappears, while at a content of more than О0.0Z by mass. 9o, the mechanical strength of the alloy begins to decrease. As for the positive current collector, the content of all alloying elements in the alloy for the negative current collector is interdependent and mutually determined by and synergistic effects, and should be considered as a single feature characterizing the lead alloy as a whole.

Крім корисних легуючих добавок, у сплаві обох струмовідводів можуть міститися нейтральні чи шкідливі домішки 5Б, Ав, Зе, Си, Ре, Мі, 7п, З у сумарній кількості не більш 0,01мас.95. Однак, при такому малому со сумарному вмісті, з врахуванням того, що вміст будь-якого доданку домішкового елемента не більше 0,002мас.9о, рч- зазначені домішки практично не впливають на властивості струмовідводів.In addition to useful alloying additives, the alloy of both current collectors may contain neutral or harmful impurities 5B, Av, Ze, Si, Re, Mi, 7p, Z in a total amount of no more than 0.01 mass.95. However, with such a small total content, taking into account the fact that the content of any impurity element is no more than 0.002wt.9o, these impurities practically do not affect the properties of current collectors.

За наявними в авторів відомостями, запропоновані істотні ознаки, що характеризують суть винаходу, не відомі в даному розділі техніки. Запропоноване технічне рішення може бути використане на підприємствах по виробництву свинцево-кислотних акумуляторних батарей, зокрема - у виробництві герметизованих акумуляторних « 70 батарей, у яких використовуються низьколеговані свинцеві сплави і сучасні технології безперервного ше с виготовлення струмовідводів.According to the information available to the authors, the proposed essential features characterizing the essence of the invention are not known in this section of technology. The proposed technical solution can be used at enterprises for the production of lead-acid storage batteries, in particular - in the production of sealed storage batteries "70, which use low-alloyed lead alloys and modern technologies of continuous production of current drains.

На Фіг.1 приведено загальний вигляд акумуляторної батареї. і» На Фіг.2 приведено загальний вигляд поодинокого позитивного струмовідвода з указівкою його основних розмірів.Figure 1 shows a general view of the battery. and" Fig. 2 shows a general view of a single positive current collector with an indication of its main dimensions.

На Фіг.3 приведено фрагмент гратчастої сітки і бічної частини рамки позитивного струмовідвода з указівкою -І розмірів ячейок і товщини горизонтальних і вертикальних жилок.Fig. 3 shows a fragment of the grid and the side part of the frame of the positive current collector with the indication -I of the cell sizes and the thickness of the horizontal and vertical veins.

На Фіг.4 приведено загальний вигляд поодинокого негативного струмовідвода з указівкою його основних со розмірів. ав! Свинцево-кислотна акумуляторна батарея містить корпус (1), закритий у верхній частині кришкою (2), доFigure 4 shows a general view of a single negative current collector with an indication of its main dimensions. aw! The lead-acid battery contains a case (1), closed at the top with a cover (2), to

Якої кріпиться ручка (3) для перенесення. У кришці пророблені заливальні отвори, що загвинчуються пробками б (4), що одночасно можуть служити клапанами. Клапани встановлюються тільки в герметизованому варіанті - М виконання акумуляторної батареї. Усередині кришки (2) розташований центральний газовідвідний канал (на Фіг.1 не показаний), що з'єднує заливальні отвори і служить для відводу газів, що виділяються при заряді батареї.To which the handle (3) is attached for carrying. In the lid, filling holes are made, which are screwed with plugs b (4), which can simultaneously serve as valves. Valves are installed only in the sealed version - M version of the battery. Inside the cover (2) there is a central gas discharge channel (not shown in Fig. 1), which connects the filling holes and serves for the discharge of gases released during battery charging.

Вихід газовідвідного каналу може бути в будь-якому заливальним отворі, де буде здійснюватися вихід газівThe exit of the gas outlet channel can be in any filling hole, where the exit of gases will be carried out

Через відповідну пробку (чи клапан) (4), що затримує краплі й аерозолі електроліту і перешкоджає проникненню усередину батареї полум'я й іскор, що можливо є присутніми у зовнішньому середовищі, а також виключає о попадання пилу. Зокрема, одним з найкращих варіантів відводу газів є відвід через дві пробки (клапана) - ко третю і четверту, розташовані в середині кришки, на максимальній відстані від полюсних відводів.Through the corresponding plug (or valve) (4), which traps drops and aerosols of the electrolyte and prevents the penetration of flames and sparks, which may be present in the external environment, into the battery, and also excludes the ingress of dust. In particular, one of the best options for the removal of gases is the removal through two plugs (valves) - the third and fourth, located in the middle of the cover, at the maximum distance from the pole outlets.

Струмоутворюючими елементами батареї є позитивні і негативні електроди (5). во Позитивний струмовідвід (струмовідвід для позитивного електрода) являє собою гратчасту сітку з горизонтальних і вертикальних жилок постійного перерізу, розташованих усередині рамки, у верхній частині якої знаходиться вушко, що служить для з'єднання електродів в електродний блок. Висота А і ширина УУ струмовідвода рівні: А-135,0-0,1мм, М/-144,0-0,1мм. Розміри, зв'язані з розташуванням вушка у верхній частині рамки рівні: 0-3,0-39,О0мм, Е-14,0-1б6,0мм. Крім того, у нашому прикладі зазначені розміри В 'ї С, що 65 характеризують висоту струмовідводів двох менших типорозмірів, що застосовуються в акумуляторному виробництві, відповідно до діючої нормативній документації. Зазначені розміри рівні: В-118,0-0,1мм,Current-generating elements of the battery are positive and negative electrodes (5). The positive current lead (current lead for the positive electrode) is a grid of horizontal and vertical wires of constant cross-section, located inside the frame, in the upper part of which there is an eye that serves to connect the electrodes to the electrode block. The height A and width UU of the current collector are equal: A-135.0-0.1mm, M/-144.0-0.1mm. The dimensions related to the location of the lug in the upper part of the frame are equal: 0-3.0-39.О0mm, E-14.0-1б6.0mm. In addition, in our example, the dimensions V and C are indicated, which 65 characterize the height of the current outlets of the two smaller standard sizes used in battery production, in accordance with the current regulatory documentation. The specified dimensions are equal: B-118.0-0.1mm,

С-103,0--0,1мм. Технологія виробництва позитивного струмовідвода допускає одержання кожного з трьох варіантів конструкцій шляхом нескладного переналагодження устаткування. Ущільнення розподілу горизонтальних жилок у бік нижньої частини гратчастої сітки струмовідвода суворо виконується у верхній частині гратчастої сітки, що складає не менше 2/3 від загальної площі гратчастої сітки, де відстані а; утворюють убутну послідовність чисел, що характеризується відношенням а ;.1/34-0,85-0,97. У нашому прикладі горизонтальні жилки, розташовані в зазначеній верхній частині, відстоять друг від друга на відстанях: аї/-14-0,05мм, а»-13-0,05мм, аз-12,5-00,05мм, а/-12-0,05мм, аб-11,5-0,05мм, ав-11-0,05мм, а;-9,5--0,05мМм.C-103.0--0.1mm. The production technology of the positive current collector allows obtaining each of the three construction options by means of simple reconfiguration of the equipment. The compaction of the distribution of horizontal veins towards the lower part of the lattice mesh of the current collector is strictly performed in the upper part of the lattice mesh, which is at least 2/3 of the total area of the lattice mesh, where the distances a; form a negative sequence of numbers, characterized by the ratio a ;.1/34-0.85-0.97. In our example, the horizontal veins, located in the specified upper part, stand apart from each other at the following distances: ai/-14-0.05mm, a»-13-0.05mm, az-12.5-00.05mm, a/- 12-0.05mm, ab-11.5-0.05mm, av-11-0.05mm, a;-9.5--0.05mm.

Інші розміри а; рівні: ая-9-0,05мм, ао-6-0,05мм, а10-6-0,05мм, а14-7-0,05мм, а12-7-0,05мм. Розмір 5 задає ширину ячейки гратчастої сітки і дорівнює: 0-4,9-0,05мм. Розміри ячейок у даній конструкції підібрані для ефективного намазування пастою, а також надійного утримання пасти й активної маси. Розміри а; і до показують ширину вертикальних жилок, причому 4:-0,83-0,05мм, 92-1,9--0,05мм. У нашому прикладі кожна 4-а вертикальна жилка має ширину до, тобто розширена. Наявність розширених "силових" жилок сприяє підвищенню жорсткості конструкції струмовідвода, успішному застосуванню низьколегованих свинцевих сплавів з дуже малою кількістю легуючих домішок. Розміри дз і 44 демонструють ширину горизонтальних жилок: 93-1-0,05мм, а/-2-0,05мм, причому в нашому прикладі 4 - ширина горизонтальних жилок у нижній частині сітки, що відповідають розташуванню нижньої частини рамки для струмовідводів менших типорозмірів. Товщина позитивного струмовідвода складає 0,75-0,90мм.Other sizes a; levels: aya-9-0.05mm, ao-6-0.05mm, a10-6-0.05mm, a14-7-0.05mm, a12-7-0.05mm. Size 5 sets the width of the grid cell and is equal to: 0-4.9-0.05mm. The dimensions of the cells in this design are selected for effective spreading of the paste, as well as reliable retention of the paste and active mass. Dimensions a; and to show the width of the vertical veins, and 4:-0.83-0.05mm, 92-1.9--0.05mm. In our example, every 4th vertical vein has a width of up to, i.e. expanded. The presence of extended "power" cores helps to increase the rigidity of the current collector design, the successful use of low-alloy lead alloys with a very small amount of alloying impurities. Dimensions dz and 44 demonstrate the width of the horizontal veins: 93-1-0.05mm, a/-2-0.05mm, and in our example 4 is the width of the horizontal veins in the lower part of the grid, which correspond to the location of the lower part of the frame for current outlets of smaller standard sizes . The thickness of the positive current collector is 0.75-0.90 mm.

Негативний струмовідвід (струмовідвід для негативного електрода) являє собою перфоровану гратчасту сітку | верхню рамку, на якій знаходиться вушко, що служить для з'єднання електродів в електродний блок. Висота струмовідвода, у залежності від типорозміру, складає: Н-135,0-1,5 або 118,0-1,5 або 103,0-1,5мм. Ширина струмовідвода 72-144,0-1,5мм. Розміри, пов'язані з розташуванням вушка у верхній частині рамки рівні:The negative current sink (current sink for the negative electrode) is a perforated grid | the upper frame, on which there is an eye that serves to connect the electrodes in the electrode block. The height of the current collector, depending on the standard size, is: H-135.0-1.5 or 118.0-1.5 or 103.0-1.5 mm. The width of the current collector is 72-144.0-1.5 mm. The dimensions related to the location of the lug in the upper part of the frame are equal:

Е-39,0-0,1тт, 5-14,0-0,1мм. Радіус закруглення Кб -6,0-0,05мм. Висота рамки Н1-5,0--0,05мм. Ширина і висота й нище й . шо, с ячейок рівні: х-12,0--0,05мм, у-6,95-8,35мм. Ширина жилок дорівнює 1,0-0,05мм. Розміри ячейок і ширина жилок у даній конструкції підібрані для ефективного намазування пастою, а також надійного утримання пасти й активної о); маси. Товщина негативного струмовідвода складає 0,75-0,90мм.E-39.0-0.1tt, 5-14.0-0.1mm. Rounding radius Kb -6.0-0.05mm. Frame height H1-5.0--0.05mm. Width and height and bottom and . so, c cells are equal: x-12.0--0.05mm, y-6.95-8.35mm. The width of the veins is 1.0-0.05 mm. The dimensions of the cells and the width of the veins in this design are selected for effective spreading with the paste, as well as reliable retention of the paste and active o); masses The thickness of the negative current collector is 0.75-0.90 mm.

Виготовлення свинцево-кислотної акумуляторної батареї, що заявляється, провадиться в такий спосіб.The production of the claimed lead-acid battery is carried out in the following way.

Одержання низьколегованих свинцево-олов'яно-кальцієвих сплавів (з домішками) для струмовідводів «- зо Здійснюється по відомих технологіях безпосередньо в ливарному цеху акумуляторного підприємства. Склад сплавів задається відповідно до формули винаходу. Позитивні струмовідводи виробляються за допомогою со новітньої технології безперервного виготовлення, що включає, загалом, наступну послідовність операцій. оProduction of low-alloyed lead-tin-calcium alloys (with impurities) for current collectors "- zo It is carried out according to known technologies directly in the foundry of the battery enterprise. The composition of the alloys is specified in accordance with the formula of the invention. Positive current arresters are manufactured using the latest continuous manufacturing technology, which includes, in general, the following sequence of operations. at

Спочатку відливають смугу необхідної ширини (як правило, рівній висоті здвоєного струмовідвода) зі свинцевого сплаву для позитивних струмовідводів, при цьому кристалізація смуги здійснюється між двома ливарними со барабанами, до яких підведене примусове охолодження з однаковою інтенсивністю тепловідводу. Після цього ча смугу піддають прокатці за певних умов (у визначеному температурному інтервалі поблизу точки рекристалізації, при визначеному ступені деформації) з метою зміцнення сплаву й одержання свинцевої стрічки необхідної товщини. При цьому, як правило, ширина отриманої стрічки дорівнює ширині початкової смуги, а довжина більше за рахунок зменшення товщини. Потім стрічку зі свинцевого сплаву піддають штампуванню з метою одержання « ячейок (гратчастої сітки). Після зазначеної операції позитивні струмовідводи являють собою цільну безперервну шв с стрічку з'єднаних один з одним здвоєних струмовідводів. У результаті штампування утворюється велика кількість матеріалу стрічки, у вигляді шматочків металу (висічки), що потім піддається переплавлянню і повторному )» використанню. (Оскільки кількість висічки досить велика, то значна частка сплаву бере участь у багаторазових переплавляннях, що і посилює актуальність захисту кальцію від вигоряння в позитивних струмовідводах.) -І Негативні струмовідводи виробляються за допомогою відомої технології безперервного виготовлення, що включає, загалом, наступну послідовність операцій. Спочатку відливають смугу зі свинцевого сплаву для со негативних струмовідводів, потім смугу піддають прокатці з метою зміцнення сплаву й одержання свинцевої о стрічки необхідної товщини. Після цього стрічку зі свинцевого сплаву піддають перфоруванню (просічці) і 5ор одночасному розтягуванню з метою одержання гратчастої сітки. У результаті негативні струмовідводи такожFirst, a strip of the required width (as a rule, equal to the height of the double current drain) is cast from a lead alloy for positive current drains, while the crystallization of the strip is carried out between two casting drums, to which forced cooling is applied with the same intensity of heat removal. After that, the strip is subjected to rolling under certain conditions (in a certain temperature range near the recrystallization point, at a certain degree of deformation) in order to strengthen the alloy and obtain a lead strip of the required thickness. At the same time, as a rule, the width of the resulting tape is equal to the width of the original strip, and the length is greater due to the decrease in thickness. Then the lead alloy tape is subjected to stamping in order to obtain "cells (lattice). After the indicated operation, the positive current outlets are a single continuous seam with a tape of double current outlets connected to each other. As a result of stamping, a large amount of tape material is formed in the form of pieces of metal (cuts), which can then be remelted and reused. (Since the amount of punching is quite large, a significant part of the alloy is involved in multiple remelting, which increases the relevance of protecting calcium from burning in positive current leads.) -I Negative current leads are produced using the well-known technology of continuous manufacturing, which includes, in general, the following sequence of operations . First, a strip of lead alloy is cast for negative current drains, then the strip is subjected to rolling in order to strengthen the alloy and obtain a lead strip of the required thickness. After that, the lead alloy tape is subjected to perforation (perforation) and simultaneous stretching in order to obtain a grid. As a result, negative current drains as well

Ме, являють собою цільну безперервну стрічку з'єднаних один з одним здвоєних струмовідводів. Однак, на відміну як від позитивних струмовідводів, при технології перфорування утворюється мінімальна кількість висічки, що вимагає переплавляння і повторного використання. Одночасно з виробництвом струмовідводів у цеху пастовиготовлення і пастонамазування готується свинцева паста для формування позитивної і негативний ов активних мас. Потім стрічки здвоєних позитивних і негативних струмовідводів піддаються намазуванню позитивною і негативною пастою, відповідно, після чого виконується поділ намазаних електродних пластин на іФ, одиничні. Намазані позитивні і негативні електродні пластини піддаються термогідростатуванню (сушінню і ка дозріванню) у спеціальних камерах, після чого збираються акумуляторні батареї в складальному цеху.Me, are a single continuous tape of double current outlets connected to each other. However, in contrast to positive current drains, the punching technology produces a minimal amount of punch, which requires remelting and reuse. Simultaneously with the production of current collectors, lead paste is prepared for the formation of positive and negative active masses in the workshop of paste production and paste coating. Then the tapes of the double positive and negative current leads are smeared with positive and negative paste, respectively, after which the smeared electrode plates are divided into iF, single ones. Smeared positive and negative electrode plates are subjected to thermal hydrostating (drying and ripening) in special chambers, after which the batteries are assembled in the assembly shop.

Акумуляторні батареї, які пройшли зборку піддаються формуванню (першому заряду) у цеху батарейного бо формування, у результаті чого формується активна маса позитивних і негативних електродів. Після формування батареї надходять на склад готової продукції.Accumulator batteries that have been assembled are subjected to forming (first charge) in the battery forming workshop, as a result of which an active mass of positive and negative electrodes is formed. After the batteries are formed, they enter the warehouse of finished products.

Лабораторні випробування дослідних партій акумуляторних батарей, що заявляються, підтвердили їхню високу безвідмовність, довговічність, а також низький рівень газовиділення і саморозряду. Електричні характеристики батарей із запасом задовольняють вимогам стандарту. б5Laboratory tests of experimental batches of rechargeable batteries confirmed their high reliability, durability, as well as a low level of gas release and self-discharge. The electrical characteristics of batteries with a reserve meet the requirements of the standard. b5

Claims

The formula of the invention is a lead-acid battery consisting of batteries connected in series by means of 2 inter-element connections, each battery consists of a block of polar electrodes separated by separators and an electrolyte, each electrode consists of an active mass and a current collector, and the positive electrodes contain current drains made of a lead-tin-calcium-silver alloy with impurities, the negative electrodes contain perforated current drains made as a lattice grid with an upper frame on which there is an eye that serves to connect the electrodes into an electrode block, which differs by the fact that the current collector for the positive electrode is made as a grid of horizontal and vertical veins of constant cross-section, located inside the frame, in the upper part of which there is an eye that serves to connect the electrodes into the electrode block, the number of vertical veins is 1.6-2 , 4 times the number of horizontal veins, in the upper parts and the lattice grid, which is at least 2/3 of the total area of the lattice grid, the distribution of horizontal veins is characterized by compaction towards the lower part of the lattice grid, the composition of the alloy of the current collector of the positive electrode contains, wt.

Zo: 0.7-12 Zp, 0.03-005 Ca, 0.0003-0.02 Ad, 0.01-0.025 Ai, 0.0002-0.03 Vi, the total content of other impurity elements is no more than 0, 01 with a maximum content of any impurity element of 0.002, the rest - lead, with a ratio of the mass content of tin and the mass content of calcium in the Kepu/usa alloy equal to 23-40; the composition of the alloy of the current collector of the negative electrode contains, wt. 95: 0.2-0.35 p, 0.07-0.11 Ca, 0.0003-0.02 Ad, 0.01-0.025 AI, 0.0002-0.03 Vi, the total content of other impurity elements no more than 0.01 with a maximum content of any impurity element of 0.002, the rest - lead. with shchi ) "-

(Se) "c) (ee) and - - and"

-i (ee) («in)

(about) -

name) 60 b5