Что такое намазные пластины в аккумуляторе

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Намазные пластины имеют большую поверхность соприкосновения с электролитом и хорошо им пропитываются, что способствует уменьшению массы и размеров аккумулятора и позволяет получать при разряде большие токи.  [3]

Намазная пластина имеет каркас из сплава свинца с сурьмой, на который накладывается масса из окислов свинца и свинцового порошка, смешанного с разведенной кислотой.  [4]

Намазная пластина имеет каркас ( рис. 6 — 2) из сплава свинца с сурьмой, на который накладывают массу, состоящую из окислов свинца ( глета РЬО и сурика РЬзСХ) и свинцового порошка, смешанного с разведенной кислотой.  [6]

Сформированные намазные пластины после кратковременной промывки подвергаются сушке в туннельных сушилах непрерывного действия. В табл. 33 и 34 приведены режимы формирования некоторых типов пластин, а в табл. 35 — габаритные размеры и веса распространенных типов пластин.  [7]

Формовка намазных пластин состоит в электрохимическом окислении или восстановлении соединений свинца, входящих в состав пасты.  [8]

Разновидностью намазных пластин являются коробчатые отрицательные пластины. Они имеют каркас с относительно большими ячейками, заполненными активной массой и закрытыми с обеих сторон тонким перфорированным свинцом. Этим предупреждается выпадение массы из ячеек и вместе с тем не создается препятствие проникновению электролита внутрь активной массы.  [10]

Применение для намазных пластин формировочного электролита серной кислоты с плотностью более 1 15 г / см3 — нежелательно, так как при этом увеличивается газовыделение и заметно затрудняется перевод поверхностного слоя сульфата в двуокись свинца на положительном электроде и в губчатый свинец — на отрицательном.  [12]

Аккумуляторы с намазными пластинами типа СН имеют преимущества перед аккумуляторами типа С и СК: меньший вес и габариты при одинаковой емкости, лучшую работоспособность при коротких режимах и кратковременных разрядных импульсах большими токами, удобство использования на автоматических — установках без постоянного обслуживания, возможность установки в одном помещении с основным технологическим оборудованием.  [13]

Сосуды аккумуляторов с намазными пластинами ( типа СН) выполняют герметически закрытыми, благодаря чему их можно устанавливать в одном помещении с другим оборудованием.  [14]

Автомобильные аккумуляторы собираются из намазных пластин . Пластины припаиваются к соединительным полосам, образуя группы. Обычно число пластин в элементе не менее 13, из них шесть положительных и семь отрицательных.  [15]

Аккумуляторные батареи с трубчатыми и намазными пластинами. В чем разница?

Для начала попробуем рассмотреть основные отличия между характеристиками трубчатых и намазных пластин:

Почему технология трубчатых пластин выглядит лучше? Секрет заключается в многотрубчатом кожухе (перчатке) гребня и увеличенной площади поверхности положительной пластины. Усовершенствованные трубчатые кожухи изготовлены из 100% полиэфирного высокопрочного мультифиламентного волокна, пропитанного акриловой смолой и прикрепленного поперек трубок, в то время как волокна расположены продольно.

Характеристики трубчатого кожуха:

1. Высокая пористость и низкое электрическое сопротивление — низкое электрическое определяет размер пор, который позволяет легко перемещаться электролиту, но в то же время снижает осыпание активного материала до незначительного количества.
2. Хорошая механическая прочность и эластичность — перчатка выдерживает высокое давление, которое активный материал создает во время циклического расширения. Ткань удерживает пасту прижатой к проводящим штырям свинца, обеспечивая стабильную работу. Механическая стойкость к истиранию во время сборки ячеек снижает объем отходов и загрязнений
3. Сниженная скорость высвобождения сурьмы — волокно, удерживающее активный материал вокруг штырей, действует как фильтр для электролита, снижая скорость высвобождения сурьмы из положительных решеток. С другой стороны, в аккумулятоных батареях с плоскими пластинами свободное место между сетками и электролитом практически отсутствует.
4. Полужесткое тканое волокно придает перчатке стабильную форму, что позволяет легко и быстро заполнить ее пастой, порошком или суспензией.
5. Высокая стойкость к короткому замыканию — перчатки могут оборудоваться специальным защитным решением для двух смежных трубок, что приводит к значительному увеличению сопротивления пластины короткому замыканию. В частности, решение ISM (где половина внешних трубок полностью закрыта) обеспечивает лучшую защиту от коротких замыканий между положительными и отрицательными пластинами с незначительным увеличением электрического сопротивления.

Благодаря увеличенной площади поверхности положительной пластины трубчатые батареи имеют на 20% большую электрическую емкость, чем батареи с плоскими пластинами сопоставимого размера и веса. Благодаря меньшему отслаиванию положительной пластины трубчатые батареи также обеспечивают до 30% более длительный срок службы, чем батареи с плоскими пластинами. Кроме того, инженеры по аккумуляторным батареям подтверждают, что трубчатые элементы используются более широко, поскольку они обеспечивают более высокую скорость передачи энергии.

Сомневающиеся по поводу трубчатой ​​конструкции могут возразить, что плоские батареи из-за их более простой конструкции, как правило, дешевле в производстве и обслуживании. Однако было показано, что трубчатые батареи имеют как более длительный срок службы, так и более быструю подачу энергии при эквивалентном размере, но при этом производятся по конкурентоспособной цене.

Трубчатые пластины быстрее передают энергию благодаря:

1. Компактной структуре
2. Увеличенной массе и площади поверхности активного материала.
3. Легкости циркуляции кислоты по трубчатой ​​пластине.

Возможно, наиболее важным для стационарных применений является то, что трубчатая положительная решетка не требует горизонтальных стержней, что практически исключает положительный рост пластины и, следовательно, утечки после уплотнения и растрескивание яса. В результате в приложениях, требующих длительного срока службы,аккумуляторные батареи с трубчатыми пластинами обеспечивают лучшее и самое надежное электропитание за затраченные деньги.

Традиционно к аккумуляторам с трубчатыми пластинами отностятся аккумуляторы OPzS и аккумуляторы OPzV.

2.3. Конструкция и технология свинцовых аккумуляторов

В настоящее время выпускают аккумуляторы с разными типами электродов (пластин) в зависимости от назначения аккумулятора.

Поверхностные пластины (электроды Планте) в принципе не отличаются от электродов, использованных в первых образцах аккумуляторов. На поверхности свинца электрохимически формируется относительно тонкий активный слой из двуокиси свинца. Таким образом, в пластинах используется очень малая часть свинца; основная масса его служит, по сути дела, токоот-водом. При работе аккумулятора часть двуокиси свинца осыпается, но в процессе заряда прорабатываются более глубокие слои пластины. Этим обеспечивается большой срок службы поверхностных пластин — более 15 лет. В настоящее время в качестве основы поверхностной пластины используется лист чистого свинца толщиной 10—12 мм с большим количеством прорезей (рис. 9.2). Благодаря такому профилированию площадь развернутой поверхности пластины в 8—10 раз превышает площадь ее габаритной поверхности.

Поверхностные пластины используют только в качестве положительных электродов в стационарных аккумуляторах, где удельная энергия не играет решающей роли, но важны надежность и долговечность.

Рис. 9.2. Поверхностная пластина

Пастированные (решетчатые, намазные) пластины сос­тоят из профилиро-ванных решеток, в которые вмазана паста, образующая при формирова­нии пластины активную массу. Решетки отливают из свинцо­вых сплавов. Внешний вид и сечения двух вариантов решеток показаны на рис. 9.3.

Рис. 9.3. Однорядная (а) и двухрядная (б) решетки свинцового аккумуля­тора.

Решетки для положительных пластин,более подверженные коррозии, имеют более толстое сечение. Общая толщина пастированных пластин: тонких — 1—5 мм,толстых — более 5 мм.

Пастированные пластины обладают высокой удельной емкостью, но не очень большой стойкостью. При использованиитонких пластин могут быть реализованы высокие удельные мощности. Пастированные пластины имеют очень широкое распространение: они применяются во всех стартерных и многих других типах аккумуляторов.

Коробчатые пластины отличаются от решетчатых пластин тем, что имеют дополнительные стенки из тонких перфорированных листов свинца, препятствующих выпадению активной массы. Они имеют толщину около 8 мм. Коробчатые пластины обладают высокой удельной емкостью и одновременно большой прочностью. Они используются в качестве отрицательных электродов в комбинации с поверхностными или панцирными положительными электродами.

Рис. 9.4. Панцирная пластина свинцового ак­кумулятора.

1 — трубки; 2 — стеклово­локно; 3 — активная мас­са; 4 — штыри гребенки.

П анцирные пластины(рис. 9.4) имеют в качестве конструктивной основы гре­бенку, отлитую из свинцового сплава. На штыри этой гребенки надеваются перфо­рированные пластмассовые трубки (пан­цири) или общий фигурный футляр. Внутрь трубок набивается активная мас­са. Трубки изготавливаются из эбонита, винипласта, синтетических тканей и дру­гих материалов; часто используются под­кладки из стекловолокна. Панцирные

пластины хорошо выдерживают вибра­цию и имеют удельную емкость в 1,7— 2 раза большую, чем поверхностные пластины. Они имеют большой ресурс — свыше 1000 циклов — и используются в качестве положительных электродов в тяговых и стационарных аккумуляторах.

в) Конструкция аккумуляторов

Устройство почти всех свинцовых аккумуляторов одинаково и основано на принципе баночной конструкции (рис. 9.5). Лишь небольшое количество аккумуляторов выпускается цилиндрической формы или в виде батарей с биполярными электродами. Используемые конструкционные материалы должны быть стойки к длительному воздействию концентрированной серной кислоты. Одним из немногих стойких к такому воздействию металлов является свинец. Поэтому все токоведущие детали изготавливают из свинца или свинцовых сплавов. Использование нержавеющей стали недопустимо из-за вредного влияния даже следов железа в растворе.

Рис. 9.5. Свинцовый аккумулятор.

Электродный блок помещен в баке из изоляционного материала 1. Крайними всегда являются отрицательные электроды 2. Пластины в каждом полублоке приварены к баретке (перемычке) 6, имеющей вертикальный штырь-токовывод 9. Между отрицательными и положительными пластинами 4 расположены сепараторы 3. Пластины имеют в нижней части «ножки», которые опираются на специальные выступы на дне бака — донные призмы 5; в результате образуется шламовое пространство, в котором накапливается отвалившаяся от электродов активная масса. В больших стационарных аккумуляторах пластины подвешивают к выступам бака. Расстояние между верхними кромками пластин и крышкой 7 составляет не менее 20 мм. Это расстояние необходимо для компенсации колебания уровня электролита и для отделения капель электролита при сильном газовыделении («кипении») в конце заряда. В крышке имеются два отверстия для штырей-токовыводов. Еще одно отверстие в крышке предназначено для вентиляционной пробки 10, которая обеспечивает выход газов при саморазряде, небольшом перезаряде и одновременно обеспечивает невыливаемость электролита при небольших наклонах (например, на автомобилях). Отверстие для вентиляционной пробки служит также для доливки электролита, измерения его уровня и концентрации, а также для выхода газов при значительном перезаряде. Отдельные аккумуляторы в батарее соединяются свинцовыми перемычками (межэлементными соединениями) 8.

Стартерные и отдельные виды тяговых аккумуляторных батарей собирают в сосудах-моноблоках. Моноблок — это единый корпус батареи, разделенный перегородками на 3 или 6 ячеек (по количеству аккумуляторов, соответственно для 6- и 12-воль-товой батареи).

Аккумуляторные батареи — Свинцово-кислотные аккумуляторы

Свинец. Залогом высокого качества аккумуляторов является надежный выбор исходных материалов и совершенная технология изготовления. Характерной особенностью производства свинцово-кислотных батарей является применение в качестве основного сырья, используемого для изготовления деталей, дорогих и дефицитных цветных металлов — свинца, сурьмы и их сплавов.
Физические свойства свинца. Свинец (Рb) – химический элемент четвертой группы периодической системы Д.. И. Менделеева, порядковый номер 82, атомный вес 207,21, валентность 2 и 4. Свинец – синевато-серый металл, удельный вес его, в твердом виде составляющий 11,3 г/см 3 , уменьшается при расплавлении в зависимости от температуры.
Свинец очень жидкотекучий металл, его вязкость лишь в два раза превышает вязкость воды. Самый пластичный среди металлов, он хорошо прокатывается до тончайшего листа и легко куется. Свинец легко подвергается механической обработке, относится к числу легкоплавких металлов, при сравнительно низкой температуре обладает заметной летучестью, которая возрастает при ее повышении. Чистый свинец плавится при температуре 327,40C температура кипения 15250C, удельная теплоемкость 133 Дж/кг, теплота плавления 23,6 кДж/кг. При переходе из жидкого состояния в твердое свинец сокращается в объеме на 3,5 % и поэтому плохо заполняет форму. При температуре, близкой к точке плавления, свинец делается очень хрупким и легко крошится. Пары свинца, свинцовая пыль и оксиды его имеют сладковатый вкус и действуют на организм человека как медленный яд.
Важнейшие свойства этого элемента — весьма малые тепло- и электропроводимость, составляющие 7,5 и 10 % от аналогичных характеристик серебра, принимаемых за 100 %. По сравнению с медью тепло- и электропроводимость свинца меньше в 10 раз.
В свинце всегда находится некоторое количество примесей: медь, мышьяк, сурьма, олово, железо, висмут и натрий. Большинство этих примесей являются нежелательными, так как уменьшают срок службы и емкость аккумуляторных батарей. Поэтому свинец, применяемый для изготовления деталей аккумуляторных батарей, должен содержать как можно меньше загрязняющих примесей. В аккумуляторной промышленности применяют свинец марок С0, С1 и С2.
Химические свойства свинца. В сухом воздухе свинец не изменяет химические свойства и сохраняет металлический блеск. Во влажном и содержащем углекислый газ воздухе он тускнеет, покрываясь пленкой оксидов. Расплавленный свинец в присутствии воздуха медленно окисляется, превращаясь в РbО (глет). Известны и другие соединения свинца с кислородом, в частности Рb2Оз и РbзО4. Все оксиды, кроме РbО, при повышенных температурах разлагаются на оксид свинца и кислород. Свинец — химически стойкий элемент. Чистая вода, не содержащая кислород, не действует на свинец. Обычная вода, в составе которой находятся кислород и различные соли, образуют на его поверхности плотную корку нерастворимых осадков.
Соляная и серная кислоты воздействуют только на поверхность свинца, так как образующиеся РbСl2 и PbSO4 нерастворимы и предохраняют металл от дальнейшего разрушения.
Свинец очень стоек по отношению к серной кислоте, центрированная H2SO4 растворяет его лишь при температуре выше 200°С. Сернокислые соли калия, натрия, железа и меди не оказывают на него заметного действия. Не разрушается свинец также в растворах соды, цианистого калия, в минеральных маслах. Свинец весьма устойчив по отношению к сернистому газу (SO2). Лучшим растворителем его является азотная кислота, особенно разбавленная.
Сурьма. Сурьма представляет собой металл серебристо-белого цвета с сильным блеском, кристаллического строения. В противоположность свинцу — это твердый металл, но очень хрупкий и легко дробящийся на куски. Сурьма значительно легче свинца, ее удельный вес 6,7 г/см 3 . Температура плавления 630,5°С, теплота плавления 101,3 кДж/кг, а температура кипения 1440°С. При обычной температуре сурьма не окисляется на воздухе, если же нагреть ее выше точки плавления (630,5°С), то она горит синеватым пламенем, образуя белый дым, состоящий из оксидов сурьмы.
С кислородом сурьма образует несколько соединений, которые в зависимости от количества кислорода, связанного с одинаковым количеством сурьмы, называются: трехокись, четырехокись и пятиокись сурьмы. Вода и слабые кислоты на сурьму не действуют. Она медленно растворяется в крепкой соляной и серной кислотах. Важной особенностью сурьмы является ее способность образовывать сплавы с большинством металлов, особенно с тяжелыми металлами, например, свинцом. Сплавы сурьмы со свинцом имеют повышенную твердость, но при слишком высоком содержании сурьмы они становятся хрупкими. В аккумуляторных батареях в качестве добавки к сплаву токоотводов примет сурьму марок СуО, Cyl, Су2.
Сплавы для токоотводов свинцовых аккумуляторных батарей. Сплавы, предназначенные для изготовлю токоотводов свинцовых батарей, должны удовлетворять ряду требований: они должны прежде всего обеспечивать минимальное газовыделение при заряде и хранении аккумулятора, а также малую скорость саморазряда. Сплавы должны обладать достаточно высокими механическими характеристиками и высокой технологичностью, позволяющей осуществлять отливку токоотводов сложной конфигурации при сравнительно малой толщине. Сплавы, как и во всех других случаях, дол характеризоваться достаточной коррозионной стойкостью, отличаться низкой стоимостью, недефицитностью исходных материалов и достаточной электропроводностью. Чистый свинец не вполне отвечает этим требованиям, так как имеет низкие механические характеристики и литейные свойства.
Добавка сурьмы к свинцу существенно изменяет некоторые физические свойства сплава, а именно: повышает механическую прочность и коррозионную стойкость. Для отливки аккумуляторных токоотводов используют сплав, в котором сурьмы содержится от 5,0 до 7,0 %. Тонкие токоотводы отливают из сплава с большим содержанием сурьмы. Остальные детали аккумуляторных батарей (МЭС, баретки, выводные клеммы и так далее) отливают обычно из свинцово-сурьмянистого сплава с содержанием сурьмы от 3,0 до 5,0 %. Свинцово-сурьмянистый сплав меньше подвержен электрохимической коррозии. Он более тверд, чем чистый свинец, обладает лучшими литейными свойствами. Поэтому для отливки токоотводов и деталей применяют не чистый свинец, а сплав его с сурьмой.
Однако свинцово-сурьмянистый сплав не свободен от ряда существенных недостатков. Так, в процессе эксплуатации свинцовых аккумуляторных батарей имеет место повышенный саморазряд аккумуляторов, связанный с переносом сурьмы с положительного электрода на поверхность отрицательного и вызывающий некоторое повышение электрического сопротивления. Недостатки свинцово-сурьмянистого сплава, обусловленные влиянием сурьмы на поведение электродов (саморазряд), привели к разработке, созданию и внедрению в производство малосурьмянистых и бессурьмянистых свинцово-кальциевых сплавов.
В настоящее время для отливки токоотводов стартерных батарей в большинстве случаев вместо обычного свинцово-сурьмянистого сплава, содержащего 5,0 -7,0 % сурьмы, применяют малосурьмянистые сплавы, содержащие 3,0 — 5,0% сурьмы, легированные мышьяком. Эти сплавы изготавливают централизованным путем и поставляют на аккумуляторные заводы. Такие сплавы отличаются более высокой коррозионной стойкостью и применяются в аккумуляторах, где срок службы ограничивается преждевременным разрушением токоотводов положительного электрода. Свинцово-кальциевые сплавы, содержащие 0,06 — 0,1 % кальция, нашли применение, главным образом, в герметизированных конструкциях свинцово-кислотных батарей и стационарных аккумуляторах. Они имеют определенные преимущества в условиях, где требуется работа в режиме подзаряда с очень малым пределом допустимых колебаний напряжения. Саморазряд таких аккумуляторов очень низкий, и ток подзаряда, необходимый для поддержания полной заряженности батареи при нормальном подзаряде, должен быть около 2,5 мА на каждые 100 А·ч емкости батареи. В стартерных свинцово-кислотных батареях свинцово-кальциевый сплав нашел применение только при изготовлении токоотводов отрицательных электродов.
При создании необслуживаемых свинцово-кислотных батарей применяются низколегированные свинцово-сурьмянистые сплавы, содержащие 1,5—2,0 % сурьмы и добавки кадмия, селена, мышьяка, олова, меди и др. Однако следует иметь в виду, что компенсирование снижения сурьмы в сплаве путем введения значительных количеств остродефицитных металлов олова и кадмия для нас не приемлемо. Поэтому представляется целесообразным, наряду с использованием низколегированных свинцово-сурьмянистых сплавов, применять в необслуживаемых стартерных батареях сплав с содержанием только 1,5—2,0 % сурьмы, а сообщения материалу токоотводов необходимой механической прочности применять метод просечно-вытяжной технологии.

2.2. Основные детали свинцово-кислотных аккумуляторов

Свинцово-кислотные аккумуляторы состоят из следующих основных деталей:
а) положительных электродов (электрод-проводник с активным материалом, находящийся в контакте с электролитом, на котором происходят электрохимические реакции);
б) отрицательных электродов;
в) сепараторов, пористых прокладок из диэлектрического материала, отделяющих электроды друг от друга;
г) сосуда, в полость которого устанавливаются электроды, и заливается электролит;
д) токоведущих деталей: борнов, перемычек, втулок и т. д.;
е) деталей крепления: зажимов, наконечников и т. д.
Аккумуляторы отличаются друг от друга конструкцией применяемых в них электродов. Конструкция электродов определяется условиями эксплуатации аккумуляторов. Положительные электроды свинцово-кислотных аккумуляторов бывают трех типов: поверхностные, панцирные и намазные (пастированные).
Поверхностные электродыизготавливают из чистого свинца путем отливки. Панцирные электродысостоят из штыревой рамки, отливаемой из свинцово-сурьмяного сплава, окислов свинца и панциря, выполняемого из электроизоляционных материалов. Штыревая рамка помещается в панцирь, куда набивают окислы свинца, служащие в качестве активного материала. Намазные электроды,состоят из решеток, отлитых из свинцово-сурьмяного сплава, в которые вмазывается паста, изготовленная из свинцового порошка.
Решетки намазных электродов конструируют таким образом, чтобы помимо удовлетворения требований, предъявляемых со стороны эксплуатации аккумуляторов, они были удобны в отливке. В частности, необходимо предусматривать такой профиль жилок и ребер, который допускает легкое извлечение отлитой решетки из формы. Отрицательные электроды изготавливаются двух типов: коробчатые и намазные.
Коробчатые электроды отличаются от намазных конструкцией решетки, изготавливаемой из двух половин (по толщине), каждая из которых закрыта с одной стороны листом перфорированного свинца толщиной около 0,25 мм. Паста вмазывается внутрь решетки, после чего обе половины соединяются в электрод.