паста для положительного электрода свинцового аккумулятора

Формула изобретения

Паста для положительного электрода свинцового аккумулятора, содержащая свинцовый порошок, серную кислоту и наполнитель в виде органического полимерного материала, отличающаяся тем, что в качестве органического полимерного материала содержит полиэтиленовое волокно, модифицированное 5%-ным раствором алкилдихлорсилана общей формулы RSiHCl₂, где R - метил, этил, в органическом растворителе.

Описание изобретения к патенту

Предполагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве свинцовых аккумуляторов.

Паста для положительного электрода свинцовых аккумуляторов обычно состоит из свинцового порошка, представляющего собой смесь оксида свинца с элементным свинцом, серной кислоты и наполнителя. Роль наполнителя - связующее вещество и порообразователь. В качестве наполнителя чаще всего используются термопластичные полимерные волокна. Известна паста для положительного электрода свинцового аккумулятора, в которой в качестве наполнителя используются волокна, имеющие слоистую и разветвленную структуру, например полиэтиленовые или пропиленовые волокна (Patent DE 3038440, 1980 г.). Недостатком такой пасты является низкий коэффициент ее использования и небольшой срок службы. Это объясняется тем, что вышеупомянутые наполнители комкуются и неравномерно распределяются по всей массе пасты. Такое явление обусловлено комкованием наполнителя уже в момент его подготовки в силу большого электростатического притяжения частиц полимерного вещества друг к другу.

Наиболее близкой к предполагаемому изобретению является паста для положительного электрода свинцового аккумулятора, где в качестве наполнителя используется органический полимерный материал - фторопласт марки 4Д. Последний для избежания комкования вводится в виде водной суспензии (А.с. СССР 386460, БИ 26, 1973 г.). Водная суспензия фторопласта марки 4Д является продуктом капельной полимеризации тетрафторэтилена в водной среде в присутствии поверхностно- активных веществ (ПАВ) в качестве эмульгаторов. Необходимость подачи такой суспензии в свинцовый порошок по мере ее получения создает дополнительные технологические трудности. Кроме того, из имеющейся литературы не известно, каким образом использование пасты с таким наполнителем сказывается на других параметрах пасты: пористости, плотности, пенетрации, влажности и т.д.

Цель изобретения - создание пасты для положительного электрода свинцового аккумулятора, обладающей повышенными коэффициентом использования и сроком службы за счет уменьшения высыпания активной массы из отформированных электродов.

Поставленная цель достигается путем использования в пасте в качестве наполнителя полиэтиленовой нити, аппретированной кремнийорганическим соединением. Использование кремнийорганического соединения позволяет снять с волокна статическое электричество, являющееся причиной его комкования. Основой для такого решения поставленной задачи послужило широкое применение кремнийорганических соединений в качестве аппретов для самых различных материалов, в том числе и для синтетических волокон (Воронков М.Г., Макарская В.М. "Аппретирование текстильных материалов кремнийорганическими мономерами и олигомерами". Новосибирск, Наука, 1978 г., 78 стр.; Пащенко А.А., Воронков М. Г. и др. "Гидрофобизация". Киев, Наукова Думка, 1973 г., 240 стр.). Нужный эффект получили при использовании в качестве аппретирующих агентов алкилдихлорсиланов общей формулы RSiHCl₂, где R - метил, этил, являющихся товарными продуктами, в том числе и в России. Суть метода заключается в обработке вышеуказанного волокна 5%-ным раствором алкилдихлорсилана в органическом растворителе, с последующей сушкой волокна на воздухе. Механизм аппретирования основан на химической модификации волокон за счет реакции алкилдихлорсилана с поверхностной влагой, с образованием на поверхности волокна мономолекулярного слоя полиалкилсилоксана (схема):



Пример 1 (обработка волокна)

300 г полиэтиленового волокна помещали в открытую емкость с 6 л 5%-ного раствора метилдихлорсилана MeSiHC1₂ в органическом растворителе и выдерживали в этом растворе в течение 10-15 мин. Волокно отделяли от раствора декантацией и сушили на воздухе в течение 15-20 ч. Раствор использовали неоднократно.

Пример 2 (приготовление положительной пасты)

К 400 кг свинцового порошка вносили 300 г волокна, обработанного 5%-ным раствором MeSiHC1₂ в органическом растворителе, добавляли 48 кг Н₂О и 44,8 кг H₂SО₄ (=1,40,01 г/см³) при 20^oС. Пасту перемешивали не более 9 мин.

Пример 3 (контрольные характеристики пасты)

В соответствии с ГОСТ 959-91 проведено определение основных контрольных характеристик экспериментальной пасты с использованием волокна, обработанного 5%-ным раствором метилдихлорсилана. Результаты этих определений и сравнений с контрольным образцом пасты, содержащим немодифицированное волокно, представлены в табл.1.

Пример 4 (емкостные характеристики)

За счет увеличения контакта сцепления активной массы с токоотводом емкостные характеристики увеличились на 10% (с 55 до 60,5 А/ч).

На этапе разрубки электродов, где ведется отбраковка некачественных электродов, были получены следующие результаты: высыпание активной массы из контрольных электродов составило 30%. Высыпание активной массы, полученной на основе экспериментальной пасты, составило 0,5%. Уменьшилось количество (на 29,5%) недоформированных электродов в процессе беспайкового формирования электродов.

Таким образом, введение полиэтиленового волокна, модифицированного алкилдихлорсиланом RSiHCl₂, где R - метил, этил, в пасту для положительного электрода свинцового аккумулятора способствует существенному укреплению этой пасты в отформированных электродах, увеличивая коэффициент использования, повышает электрические характеристики аккумуляторных батарей, увеличивая их срок службы.