Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления отрицательного электрода поверхностного типа для свинцово-кислотного аккумулятора

Изобретение относится к химическим источникам тока и может быть использовано при производстве свинцово-кислотных аккумуляторов различного назначения.

Известен способ изготовления отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора, изложенный в патенте №1715157 от 20.04.1995 г., включающий формирование активной массы в виде губчатого свинца на токоотвод путем преобразования поверхностного слоя токоотвода в активную массу посредством электрохимической обработки в растворе серной кислоты. Способ осуществляют следующим образом. На токоотвод наносят активную массу в виде губчатого свинца путем преобразования поверхностного слоя токоотвода в активную массу посредством электрохимической обработки в растворе. Затем электрод пропитывают раствором соединений бария и обрабатывают раствором серной кислоты, содержащим дубитель "БНФ". Прямоугольные электродные пластины, выполненные из свинца, обрабатывают в качестве анода (положительного электрода) в электролизере, содержащем электролит следующего состава: раствор серной кислоты плотностью 1,08 г/см³, аммоний азотнокислый 10 г/л; хлорная кислота 8 г/л. Формирование ведут при плотности тока 3 А/дм² в течение 24 ч. Затем производят переполюсовку, т.е. подключают изготавливаемый электрод к отрицательному выводу источника тока и продолжают обработку до постоянства потенциала электрода, измеряемого при помощи кадмиевого электрода сравнения. После этого электрод промывают дистиллированной водой, сушат и погружают для пропитки в раствор гидроокиси бария. В этом растворе электрод выдерживают 30 мин, затем сушат и погружают для обработки в раствор серной кислоты плотностью 1,24 г/см³, содержащий дубитель "БНФ" (ОСТ 17-545-75) - продукт конденсации фенола и 2-нафтол-сульфокислоты с формальдегидом и выдерживают 30 мин. Принят за прототип.

Недостатком указанного способа изготовления являются низкая коррозионная стойкость, твердость и ресурс электрода.

Согласно изобретению на первом этапе электрохимическим способом получают положительный поверхностный электрод с активной массой, состоящей в основном из двуокиси свинца. Затем посредством электрохимической обработки в растворе восстанавливают двуокись свинца до губчатого свинца, тем самым получая отрицательный электрод.

Задача изобретения - повышение коррозионной стойкости, прочности и ресурса электрода. Технический результат: повышение коррозионной стойкости токоотводов, механической прочности и ресурса. Потребительские свойства: повышение долговечности электродов поверхностного типа и ресурса свинцово-кислотного аккумулятора.

Способ осуществляется следующим образом.

В процессе производства свинцовых пластин для изготовления токоотводов производят легирование расплава свинца теллуром в пропорции 0,05-0,10% от общего веса массы расплава, после чего производят его розлив, раскатку в листы требуемой толщины и вырубку токоотвода с помощью штампа. Коррозионная стойкость токоотвода, легированного теллуром, увеличивается более чем в десять раз при одновременном дополнительном увеличении твердости токоотвода за счет легирования и частично за счет нагартовывания при холодной обработке путем прокатки листа до нужной толщины. В результате толщина обработанного листа для изготовления заготовки может быть уменьшена до необходимой величины, что позволит увеличить удельную объемную емкость аккумулятора. Легированный теллуром токоотвод помещают в панцирь, после чего он подвергается электрохимической обработке (формированию) как положительный электрод с целью получения активной массы в растворе серной кислоты (плотность 1,08 г/см³) с добавками соединений хлорной (8 г/л) и азотной (1,5-2 г/л) кислот, плотность тока формирования 3 А/дм² суммарной площади пластины с двух сторон. Максимальное время электрохимической обработки составляет 24 ч при температуре 20-25°С. Величина активной массы электрода может регулироваться до получения нужных размеров путем изменения времени процесса. После чего отформированный положительный электрод погружают в электролизер с раствором H₂SO₄, плотность 1,08-1,09 г/см³ и выдерживают в течение 15-30 минут, затем электрод подключают с переполюсовкой к источнику постоянного тока и формируют в течение 8-10 часов при температуре 20-30°С до потенциала минус 0,2 вольта относительно кадмиевого электрода сравнения. В качестве вспомогательного положительного электрода используют свинцовую пластину. После промывки в дистиллированной воде в течение 15 минут и просушки в термостате в течение 30 минут при температуре +80°С электрод подвергают пропитке в растворе бария концентрацией 50-60 г/л в течение 15 минут. После чего электрод сушится и поступает на склад или сборку. Таким образом изготавливается отрицательный поверхностный электрод, имеющий равную с положительным электродом объемную удельную емкость и ресурс работы.

Технический результат достигается тем, что при изготовлении отрицательного электрода используется технология изготовления положительного электрода, токоотвод которого легирован теллуром в пропорции 0,05-0,10% от массы, затем отформированный положительный электрод подвергают переполюсовке и дополнительному формированию активной массы путем перевода двуокиси свинца в губчатый свинец. Сущность изобретения заключается в том, что положительный электрод под влиянием переполюсовки и погружении в раствор H₂SO₄ в электролизере сохраняет исходную коррозионную стойкость за счет легирования токоотвода теллуром и изменяет ряд своих параметров. В результате существенно повышаются его механические свойства (твердость) и ресурс.

Пример исполнения. На первом этапе изготавливают поверхностный положительный электрод свинцового аккумулятора, для чего основу токоотвода вырубают с помощью штампа из листа свинца, легированного теллуром в пропорции 0,05% от массы. После этого на заготовки токоотвода надевают панцирь из кислотостойкого материала и погружают в электрод в электролизер, содержащий раствор серной кислоты в дистиллированной воде плотностью 1,08 г/см³ с добавкой аммония азотнокислого 10 г/л и хлорной кислоты 8 г/л и подключают к источнику постоянного тока. Формирование ведут постоянным при плотности тока 3 А/дм² площади пластины с двух сторон в течение 24 часов при температуре +25°С. Полученный таким образом положительный электрод погружают в пропиточный раствор гидроокиси бария на 15 минут концентрацией 60 г/л, температура раствора +25°С. Затем электрод сушится без промывки при температуре 80°С в течение 30 минут, охлаждается на воздухе в течение 20 минут и погружается с переполюсовкой к источнику постоянного тока плотностью 1,08 г/см³. В качестве положительного противоэлектрода используют свинцовую пластину. Формирование ведут при плотности тока 3 А/дм² в течение 10 часов до постоянства потенциала минус 0,2 вольта относительно кадмиевого электрода сравнения. После этого электрод промывают дистиллированной водой, сушат при температуре 80°С в течение 30 минут и погружают на 15 минут в раствор расширителя (гидроокись бария концентрацией 60 г/л дистиллированной воды), температура раствора 25°С. Затем электрод без промывки сушат в течение 30 минут при температуре 60°С. Таким образом получают отрицательный электрод поверхностного типа.