Способ изготовления герметичной аккумуляторной батареи

юз Советских цналнстнческн Республик(33) ЯпонияОпубликовано 15.02.76. БюллетеньДата опубликования описания 15.04.76 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений) Авторы изобретения Иностранцы адасу фудзимото, Котофуза Куроа Ямамот 1) Заявитель Иностранная фирма Юаса Бэтери Компани ЛимитедЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОЙТОРНОЙ БАТАРЕИ 54) СПОСОБ ИЗГО АККУМИзвестен способ изготовления герметичной аккумуляторной батареи путем установки в корпус блока электродов с сепараторами, заполнения свободного пространства в корпусе силикагелем и заливки электролита, Недостатками такого способа являются утечка электролита из батареи и снижение пористости силикагеля, что отрицательно сказывается на характеристиках батареи.Предлагаемый способ позволяет повысить 1 О надежность и улучшить электрические характеристики батареи. Это достигается тем, что гидратированный силикагель до заливки электролита смешивают с порошкообразным термопластичным синтетическим материалом, 15 например полиэтиленом, в соотношении 2 - 4 вес. ч. гидратированного силикагеля на 1 вес. ч. синтетического материала, к которым может быть добавлен катализатор поглощения газа, например газовая сажа, в соотно шении 0,1 вес. ч. катализатора на 1 вес, ч. синтетического материала, и отверждают в атмосфере насыщенного пара с температурой выше 100 С.На фиг. 1 - 3 показана последовательность 25 сборки батареи по описываемому способу; на фиг. 4 - 6 - другие варианты сборки.Способ поясняется несколькими примерами его выполнения. П р им ер 1. На этом примере иллюстрируется способ соединения блока электродов и пористого, способного поглощать жидкость тела в форме. В качестве материала пористого тела используют композицию смеси, составленной из 1 вес. ч, порошка полиэтилена высокой плотности (50 - 300 меш) и 3 вес. ч. порошка гидратированного силикагеля (содержание воды 70%, 50 - 300 меш). Блок 1 электродов (см. фиг. 1), представляющий собой набор положительных электродов 2, выполненных из двуокиси свинца, и отрицательных свинцовых электродов 3, между которыми расположены кислотоупорные сепараторы 4, помещают в разборную металлическую форму 5, размер и форма которой соответствуют размеру и форме корпуса батареи, причем форма 5 выполнена из четырех пластин. Затем указанную порошкообразную композицию 6 засыпают между блоком 1 электродов и внутренними стенками формы 5. В этом случае заполнение промежутка между блоком электродов и внутренними стенками формы порошкообразной композицией осуществляется быстро, так как во время заполнения форма подвергается слабой вибрации, Далее форму 5, заполненную порошкообразной композицией 6, помещают в атмосферу насыщенного пара, имеющего давле 5035643ние 5 - 9 кг/см и температуру более 100 С и выдерживают в течение 0,5 - 2 ч, после чего форму вместе с содержимым переносят в нормальные условия и разбирают (см. фиг, 3).В результате получают монолит из блока электродов и пористого тела, имеющего пористость порядка 70 - 80% и не требующего никакой поверхностной обработки, Полученное пористое тело обладает хорошей поглотительной способностью и высокой механической прочностью. Монолит из блока электродов и указанного пористого тела высушивают горячим воздухом, имеющим температуру ниже 100 С, после чего погружают в электролит, например разбавленную серную кислоту, с удельным весом 1,240 для пропитки им пористого тела, После такой обработки пористое тело извлекают из ванны с электролитом и помещают в корпус 7, который закрывают крышкой 8 с пробкой 9, закрывающей наполнительное отверстие (см.фиг. 4),П р и м е р 2. На этом примере иллюстрируется способ соединения блока электродов и пористого, способного поглощать жидкость тела в корпусе батареи. Блок электродов предварительно помещают в корпус 7 батареи, выполненный из термопластичной смолы, термореактивной смолы или эбонита, выдерживающих атмосферу насыщенного пара, имеющего температуру выше 100 С, в которой его выдерживают в течение 0,5 - 2 ч, Композицию из смеси, составленной из 1 вес. ч. полиэтиленового порошка высокой плотности (50 - 300 меш) и 3 вес. ч. порошка гидратированного силикагеля (содержание воды 70%, плотность 50 - 300 меш), засыпают между электродами и в промежуток между блоком электродов и корпусом, после чего подвергают действию насыщенного пара с температурой выше 100 С, при которой осуществляется расплавление синтетической смолы, имеющейся в порошкообразном пористом теле. Таким образом получают монолит, состоящий из блока электродов, пористого, способного поглощать жидкость тела и корпуса батареи. При осуществлении этого способа нет необходимости использовать какую-либо форму, что удешевляет изготовление батареи.П р и м е р 3, На этом примере иллюстрируется способ изготовления батареи без применения пластинчатого сепаратора между электродами. Как показано на фиг. 5, блок электродов образован из нескольких секций, состоящих каждая из положительного электрода 2, выполненного из двуокиси свинца, отрицательного свинцового электрода 3 и расположенного между ними Г)-образного сепаратора 4. Такой блок помещают в форму так же, как описано в примере 1, и далее композйцию 6 из смеси 1 вес. ч. полиэтиленового порошка с 2 - 3 вес. ч. порошкообразного гидратированного силикагеля засыпают между элементами блока электродов и формой и между электродами, причем при заполнении 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бО 65 формы порошкообразной композицией форму подвергают вибрации. После заполнения композицией 6 форму вместе с содержимым нагревают, для чего ее подвергают в течение 0,5 - 2 ч действию насыщенного пара, имеющего температуру выше 100 С, отверждают пористое тело, а затем помещают в нормальные условия и извлекают монолит, состоящий из блока электродов и пористого тела. Батарея, изготовленная таким способом, имеет блок электродов, пространство между электродами которого заполнено пористым, способным поглощать жидкость телом, а не пластинчатым сепаратором, в связи с чем увеличивается обьем пористого тела, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества электролита, которым было пропитано пористое тело,Кроме ГЗ-образного сепаратора, могуг быть использованы сепараторы, имеющие гребенчатую форму, волнообразную перфорированную форму и другие сепараторы всевозможных видов и размеров. Кроме того, пространство между электродами блока может быть заполнено пластинами, боковые кромки которых покрыты оболочкой из термопластичной смолы.П р и м е р 4. На этом примере иллюстрируется способ покрытия монолита, состоящего из блока электродов и пористого, способного поглощать жидкость тела, оболочкой 10 (см. фиг. 6). Блок 1 электродов помещают в соответствующую форму или корпус и промежуток между электродами, а также периферию блока равномерно засыпают композицией 6 из смеси 1 вес. ч. полиэтиленового порошка с 3 вес. ч, порошкообразного гидратированного силикагеля, после чего форму или корпус с содержимым подвергают действию насыщенного пара, имеющего давление 4 - 5 кг/см и температуру выше 100 С. Далее порошкообразную композицию отверждают до получения монолита из блока электродов и пористого, способного к поглощению жидкости тела, Затем монолит сушат, после чего погружают в электролит, где его выдерживают под пониженным давлением в течение 0,5 - 2 ч, и извлекают изэлектролита. Далее покрывающую пластину 11, выполненную из кислотоупорной, стойкой к окислению резины или синтетической смолы помещают поверх блока электродов, причем пластину 11 выполняют с воздушным отверстием а и отверстиями б для вывода полюсов. Затем весь блок помещают в оболочку 10 из термоусадочной синтетической смолы, например винилхлорида, полиэтилена, кремнийорганической смолы, нагревают снаружи горячей водой или горячим воздухом для усадки оболочки при остывании с целью лучшего облегания монолита, На поверхность покрывающей пластины может быть нанесено адгезивное вещество для более эффективной адгезии между обо. лочкой и покрывающей пластиной, что пред. отвращает утечку жидкости.55 бо Я П р и м е р 5. На этом примере иллюстрируется способ образования на монолите, состоящем из блока электродов п пористого, способного к поглощению жидкости тела, герметизирующего слоя путем наложения пластмасс (термопластичных и термореактивных), обладающих текучестью и кислотостойкостью, на периферию пористого тела или путем погружения пористого тела в пластмассы. Блок электродов помещают в соответствующую форму или корпус, периферию блока электоодов и промежутки между электродами засыпают композицией из смеси 1 вес. ч. полиэтиленового порошка с 3 вес. ч, гидратированного силикагеля, нагревают, расплавляют в среде насыщенного пара, имеющего давление 4 - 5 кг/ем и температуру выше 100 С, и отверждатот до получения мо 1 юлита из пористого, способного к поглощению жидкости тела и блока электродов. Полученный монолит сушат, после чего пластмассу, например эпоксидную смолу, Фенольную смолу, меламиновую смолу, полиэтилен, стирол и т. п обладающую текучестью и стойкостью к кислотам, прикладывают к пепифепии пористого тела или весь монолит погружают в пластмассу, в тецение 3 ц обдувают горячим воздухом при 100 С и отвепждают до получения гепметизипуюц 1 его слоя, Затем монолит с образованным на нем герметизипующим слоем погружают в разбавленную серную кислоту для пропитки электролитом. Толщина герметизирующего слоя изменяется в зависимости от вязкости применяемь 1 х пластмасс. Для увеличения толщины герметизирующего слоя необходимо использовать пластмасс низкой вязкости. а для получения тонкого гепметизирующего слоя - пластмассу высокой вязкости. Для получения более надежного герметизиру 1 ощего слоя всю операцию наложения пластмассы и последующую обработку можно повторить. Между пористыми телами могут быть расположены промежуточные элементы, что ппедотвращает попадание пластмасс, с которыми взаимодействует пористое тело, на электролы. В качестве промежуточных элементов могут быть использованы тонкие листы из полиэтилена, полипропилена или поливинилхлорида или листы бумаги, поскольку эти материалы обл адаот низкой пористостью н ппедотвращают распространение жидкости,П р и м е р 6. На этом примере иллюстрируется способ изготовления монолита из блока электродов и пористого, способного к поглощению жидкости тела, предусматривающий использование третьего компонента. обладающего каталитическим действием. Блок электродов вставляют в соответствующую форму или корпус, смешанную композицию равномерно засыпают в промежутки между электродами и по периферии блока электро дов, причем композицию готовят путем смещивания 0,1 вес, ц, (не больше) активного 5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 угля (третья составляющая) с 1 вес, ч. по. рошкообразного полиэтилена, после чего первую смесь смешивают с 200 - 700 вес. ч, гилратированного силикагеля. Затем полученную окончательную смесь нагревают в атмосФере насыщенного пара (давление 5 - 8 кг/см) в течение 0,5 - 2 ч и отверждают до получения монолита из блока электродов и пористого, спосооного к поглощению жидкости тела, Монолит помещают на воздух, причем в этот момент полиэтилен композиции еще затвердевает, и сушат. Далее монолит погружают в разбавленную серную кислоту, где его выдерживают под пониженным давлением в течение 0,5 - 1 ч так, чтобы он первоначально зарядился. После окончания первоначального заряда форму или корпус переворачивают для удаления жидкости, затем на корпус надевают крышку. В качестве третьего компонента смеси, обладающего каталитическим действием, кроме активного угля, могут быть использованы газовая сажа, паллачий, платина, кислотоупорная ионообменная смола. Содержание в смеси более 1 вес. ч. третьего компонента затрудняет отверждение пористого тела, но даже если пористое тело удается получить, то оно облачает пониженными прочностью и поглощаемостью жидкости, что приводит к получению батареи плохого качества. Эффект введения в смесь третьего компонента позволяет осуществить регулирование количества газа, выделяемого при заряде, вследствие чего увеличивается срок службы батареи. Композицию из смеси гичратированного силикагеля с порошкообразной термопластичной смолой помещают между электродами и вокруг блока электродов, нагревают в атмосфере насыщенного пара до температуры выше температуры размягчения смолы и затем отверждают до получения пористого, способного к поглощению жидкости тела. Так как композицию нагревают до температуры выше температуры размягчения смолы, частицы смолы расплавляются и соединяются э цепочку, проходящую по винтовой линии вдоль точек контакта порошка силикагеля, в то время как вода из гидратированного силикагеля испаряется, но так как гндратированный силикагель нагревают в атмосфере насыщенного пара, тто по своей природе не похоже на сушку, осуществляемуо нормальным горячим воздухом, уменьшения объема гндратированного силикагеля (усадки) не наблюдается. Силнкагель препятствует превращению расплавленного полиэтилена в сплошную массу, вследствие чего расплавленные частицы полиэтилена соединяются в пепочку, проходящую по винтовой линии вдоль точек контакта между частипами снликагеля, образуя пористую массч без комков. Пористость полученного тела 70%, причем размер пор, равномерно пасположенных в силикагеле, состав. ляет 30 мкм.Пооистость и прочность пористого тела мо гут быть аыбраны путем изменения саотношения компонентов смеси, а именно гидратированного силикагеля и термопластичной смолы, т, е, на 1 вес. ч. термопластичной смолы может приходиться 1 - 7 вес, ч. гидратированного силикагеля. Условия нагрева могут меняться в зависимости от применяемой термопластичной смолы, но температура нагрева должна быть выше температуры размягчения соответствующей смолы, причем желательно, чтобы ее значение было близко к 10 температуре размягчения. Пористое, способное к поглощению жидкости тело обладает высокой пористостью и способностью удерживать большое количество электролита. Даже если электролит и выходит на поверхность 15 пористого тела в пузырьках газа, образующегося внутри батареи, пузырьки сразу разрушаются и электролит поглощается пористым телом, что исключает опасность лопания пузырьков в жидком электролите. Для исполь зования пористого тела нет необходимости изменения конструкции батареи, так как пористое тело может быть использовано в батарее обычного типа. Другое преимущество изобретения заключается в том, что блок пи тания замоноличивается в пористом теле,вследствие чего батарее не страшны вибрации и удары, а также предотвращается выпадение активного материала.Формула изобретения1. Способ изготовления герметичной аккумуляторной батареи путем установки в корпус блока электродов с сепараторами, заполнения свободного пространства в корпусе силикагелем и заливки электролита, о т л ич а ю щи й с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения электрических характеристик батареи, гидратированный силикагель до заливки электролита смешивают с порошкообразным термопластичным синтетическим материалом, например полиэтиленом, в соотношении 2 - 4 вес. ч. гидратированного силикагеля на 1 вес, ч. синтетического материала и отверждают в атмосфере насыщенного пара с температурой выше 100 С.2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что в указанную смесь до ее отверждения вводят добавку катализатора поглощения газа, например газовой сажи, в соотношении 0,1 вес, ч. катализатора на 1 вес, ч. синтетического материала,503564 пг. 5 Составитель Ю. Драгомироваедактор А, Пейсоченко Техред Т. Курилко Корректор 3. Тарасо Подписноов СССР аказ 713/17ЦНИ пография, пр. Сапунова, 2 Изд.1101 И Государственного к по делам изобр 13035, Москва, Ж