[go: up one dir, main page]

UA45041C2 - Alloy for the current terminals of the lead-acid accumulators negative electrodes - Google Patents

Alloy for the current terminals of the lead-acid accumulators negative electrodes Download PDF

Info

Publication number
UA45041C2
UA45041C2 UA2001032034A UA200132034A UA45041C2 UA 45041 C2 UA45041 C2 UA 45041C2 UA 2001032034 A UA2001032034 A UA 2001032034A UA 200132034 A UA200132034 A UA 200132034A UA 45041 C2 UA45041 C2 UA 45041C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
alloy
lead
batteries
negative electrodes
current
Prior art date
Application number
UA2001032034A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Віктор Олександрович Дзензерський
Виктор Александрович Дзензерский
Сергій Володимирович Васильєв
Сергей Владимирович Васильев
Сергій Григорович Касян
Василь Іванович Підлубний
Володимир Миколайович Привалов
Владимир Николаевич Привалов
Original Assignee
Інститут Транспортних Систем І Технологій Національної Академії Наук України "Трансмаг"
Институт Транспортных Систем И Технологий Национальной Академии Наук Украины "Трансмаг"
Українсько-Угорське Закрите Акціонерне Товариство З Іноземними Інвестиціями "Веста-Дніпро"
Украинско-венгерское закрытое акционерное общество с иностранными инвестициями "Веста-Днепр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Інститут Транспортних Систем І Технологій Національної Академії Наук України "Трансмаг", Институт Транспортных Систем И Технологий Национальной Академии Наук Украины "Трансмаг", Українсько-Угорське Закрите Акціонерне Товариство З Іноземними Інвестиціями "Веста-Дніпро", Украинско-венгерское закрытое акционерное общество с иностранными инвестициями "Веста-Днепр" filed Critical Інститут Транспортних Систем І Технологій Національної Академії Наук України "Трансмаг"
Priority to UA2001032034A priority Critical patent/UA45041C2/en
Publication of UA45041C2 publication Critical patent/UA45041C2/en

Links

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

The proposed alloy for producing current terminals of the negative electrodes of lead-acid accumulators contains lead, antimony, tin, arsenic, copper, argentum, bismuth, nickel, zinc, and iron.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до виробництва свинцево-кислотних акумуляторних 2 батарей, і може бути використане у виробництві акумуляторних батарей нового покоління.The invention relates to electrical engineering, in particular to the production of lead-acid storage batteries 2, and can be used in the production of storage batteries of a new generation.

Відомий свинцево-сурм'янистий сплав, що містять, мас.9о, сурму 5-6; мідь 0,05-0,06; миш'як 0,08-0,2; олово 0,01-0,015; вісмут 0,03-0,04; цинк 0,001-0,0012: залізо 0,005-0,006; свинець - інше (ДСТ 1292-81 Сплави свинцево-сурм'янисті).A well-known lead-antimony alloy containing 5-6% antimony by weight; copper 0.05-0.06; arsenic 0.08-0.2; tin 0.01-0.015; bismuth 0.03-0.04; zinc 0.001-0.0012: iron 0.005-0.006; lead - other (DST 1292-81 Lead-antimony alloys).

Зазначений сплав володіє задовільними ливарними властивостями, однак дендритна структура сплаву, 710 недостатньо висока міцність на розтягання, високий темп газовиділення і значна витрата водя при використанні зазначеного сплаву для виготовлення струмовідводів свинцево-кислотних акумуляторів звужує область використання цього сплаву.The specified alloy has satisfactory casting properties, however, the dendritic structure of the alloy, 710 insufficiently high tensile strength, high rate of gas evolution and significant water consumption when using the specified alloy for the manufacture of current drains of lead-acid batteries narrows the area of use of this alloy.

Найбільш близької по технічній сутності Її по результату, що досягається, до сплаву, що заявляється, (прототипом) є композиція складу, мас.уо: сурма 0,5-1,8; олово 0,11-0,155 миш'як 0,14-0,20; мідь 0,05-0,07; срібло 0,005-0,007; вісмут 0,015-0,017;сірка 0,006-0,0068; нікель 0,0015-0,0017; залізо 0,003-0,005; свинець - інше (а.с. СРСР Мо1695790, 30.01.1994).The composition of the composition, wt.uo: antimony 0.5-1.8; tin 0.11-0.155 arsenic 0.14-0.20; copper 0.05-0.07; silver 0.005-0.007; bismuth 0.015-0.017; sulfur 0.006-0.0068; nickel 0.0015-0.0017; iron 0.003-0.005; lead - other (a.s. USSR Mo1695790, 30.01.1994).

Ливарні і механічні властивості цього сплаву задовільні, і з даний час сплав широко використовується в серійному виробництві широкого класу свинцево-кислотних акумуляторних батарей. Однак специфічні вимоги, пропоновані до батарей спеціального призначення (стартерні батареї для бронетехніки, тягові і стаціонарні для підвідних човнів, стаціонарні для аварійного висвітлення лікарень і готелів, енергоживлення залізничної сигналізації), не можуть бути задоволені з використанням традиційних сплавів, у тому числі сплаву-прототипу.Casting and mechanical properties of this alloy are satisfactory, and now the alloy is widely used in mass production of a wide class of lead-acid storage batteries. However, the specific requirements proposed for special-purpose batteries (starter batteries for armored vehicles, traction and stationary batteries for submarines, stationary batteries for emergency lighting of hospitals and hotels, power supply for railway signaling) cannot be satisfied using traditional alloys, including the prototype alloy .

Дослідження механізмів, що відбуваються з позитивному і негативному електродах свинцево-кислотних акумуляторів, експериментальні дослідження параметрів акумуляторів указують, що оптимальні склади сплаву для струмовідводів негативних і позитивних електродів істотно розрізняються. | хоча роль позитивного с 29 електрода у свинцево-кислотних акумуляторах є домінуючою, правильно підібраний сплав для струмовідводів Го) негативних електродів може істотно поліпшити енергетичні й експлуатаційні характеристики свинцево-кислотних акумуляторів.Studies of the mechanisms that occur with the positive and negative electrodes of lead-acid batteries, experimental studies of battery parameters indicate that the optimal alloy compositions for current outlets of negative and positive electrodes differ significantly. | although the role of the positive c 29 electrode in lead-acid batteries is dominant, a properly selected alloy for the current drains of the negative electrodes can significantly improve the energy and operational characteristics of lead-acid batteries.

В основу пропонованого винаходу поставлена задача створення сплаву для струмовідводів негативних електродів свинцево-кислотних акумуляторів, застосування якого приводить до зниження саморозряду, -- зменшенню газовиділення і витрати води, збільшенню термінів збереження і забезпеченню працездатності при «Її негативних температурах навколишнього середовища, до зниження токсичності.The basis of the proposed invention is the task of creating an alloy for the current outlets of the negative electrodes of lead-acid batteries, the use of which leads to a decrease in self-discharge, to a decrease in gas release and water consumption, to an increase in the shelf life and to ensure operability at negative environmental temperatures, to a decrease in toxicity.

Поставлене завдання вирішується тим, що сплав для струмовідводів негативних електродів о свинцево-кислотних акумуляторів, що містить свинець, сурму, олово, миш'як, мідь, вісмут, сірку, нікель, ою залізо, згідно винаходу додатково містить кальцій, алюміній, цинк і натрій при наступному співвідношенні компонентів, о мас.: сурма 0,0008-0,001; олово 0,02-0,03; миш'як 10 т. мідь 0,004-0,005; вісмут 0,025-0,03; т сірка 0,004-0,005; нікель 0,0015-0,002; кальцій 0,095-0,1; алюміній 0,02-0,026; цинк 0,0008-0,001; залізо 0,004-0,005; натрій 0,0007-0,001, інше - свинець.The task is solved by the fact that the alloy for current drains of negative electrodes of lead-acid batteries containing lead, antimony, tin, arsenic, copper, bismuth, sulfur, nickel, and iron, according to the invention, additionally contains calcium, aluminum, zinc and sodium at the following ratio of components, by mass: antimony 0.0008-0.001; tin 0.02-0.03; arsenic 10 t. copper 0.004-0.005; bismuth 0.025-0.03; t sulfur 0.004-0.005; nickel 0.0015-0.002; calcium 0.095-0.1; aluminum 0.02-0.026; zinc 0.0008-0.001; iron 0.004-0.005; sodium 0.0007-0.001, other - lead.

Заявлений сплав від сплаву-прототипу відрізняється зменшеним у 1000 разів вмістом сурми, дворазовим « 20 збільшенням частки олова і вісмуту, зменшеним у 105 разів вмістом миш'яку, зменшеним у 10 разів вмістом -о міді й у 2 рази сірки, відсутністю в сплаві срібла і додатковим уведенням кальцію, алюмінію і натрію і цинку. с Структура сплаву істотно відрізняється від сплаву-прототипу: частка евтектичної компоненти складає :з» 90-9596, у той час як структура сплаву-прототипу переважно дендритна, що тягне ряд труднощів при виготовленні струмовідводів методом прокатки і невідтворюваність механічних параметрів струмовідводів у 415 частині межі міцності на розтягання. Істотне зниження вмісту в сплаві сурми приводить до зниження корозії їз струмовідводів, зменшенню швидкості саморозряду і, відповідно, збільшенню термінів збереження при незначних утратах ємності акумуляторів, зниженню в них газовиділення і витрати води. Збільшення в сплаві о частки вісмуту підвищує пластичність сплаву, що зумовлено динамічною рекристалізацією, це з однієї сторони о спрощує технологічний процес виготовлення струмовідводів як методом гравітаційного лиття, так і прокаткою, а во З іншої сторони дозволяє зберегти незмінними лінійні розміри струмовідводів і ступінь їхнього зчеплення з т» активною масою при негативних температурах навколишнього середовища (при -182С и нижче). Введення сірки щкч і натрію підвищує мікротвердість сплаву, що залишається незмінною при литті, запобігає утворення мікротріщин.The proposed alloy differs from the prototype alloy by a 1000-fold reduction in antimony content, a 20-fold increase in the proportion of tin and bismuth, a 105-fold reduction in arsenic content, a 10-fold reduction in copper and 2-fold sulfur content, and the absence of silver in the alloy. and additional introduction of calcium, aluminum and sodium and zinc. c The structure of the alloy is significantly different from the prototype alloy: the proportion of the eutectic component is 90-9596, while the structure of the prototype alloy is mainly dendritic, which leads to a number of difficulties in the manufacture of current collectors by the rolling method and the non-reproducibility of the mechanical parameters of the current collectors in the 415th part of the limit tensile strength. A significant decrease in the content of antimony in the alloy leads to a decrease in corrosion of current outlets, a decrease in the rate of self-discharge and, accordingly, an increase in the storage period with minor losses of battery capacity, a decrease in their gas release and water consumption. The increase in bismuth particles in the alloy increases the plasticity of the alloy, which is due to dynamic recrystallization, on the one hand, it simplifies the technological process of manufacturing current collectors both by the method of gravity casting and rolling, and on the other hand, it allows you to keep the linear dimensions of the current collectors and the degree of their coupling with t" of active mass at negative ambient temperatures (at -182C and below). The introduction of sulfur and sodium increases the microhardness of the alloy, which remains unchanged during casting, and prevents the formation of microcracks.

Введення кальцію і алюмінію з зазначеною часткою їхнього вмісту в сплаві забезпечує сталість основних фізико-хімічних властивостей струмовідводів у процесі експлуатації акумуляторів, причому зазначені фізико-хімічні властивості відтворюються у великій парти струмовідводів, що забезпечує ідентичність вольтамперних і імпедансних характеристик акумуляторів. Відсутність у сплаві срібла і зменшення вмісту оловаThe introduction of calcium and aluminum with the specified proportion of their content in the alloy ensures the constancy of the main physico-chemical properties of current drains during battery operation, and the specified physico-chemical properties are reproduced in a large batch of current drains, which ensures the identity of the current-voltage and impedance characteristics of batteries. Absence of silver in the alloy and reduction of tin content

Ф) дозволяє знизити вартість продукції з зазначеного сплаву, а істотне зниження (у 10 5 разів) миш'яку практично ко виключає продукування арсину під час роботи і збереження акумуляторів, що робить експлуатацію акумуляторів екологічно безпечною. во Суть заявленого винаходу не випливає для фахівця явним чином з відомого рівня техніки і була встановлена експериментально методом послідовних наближень до оптимальних співвідношень компонентів. Сукупність ознак, що характеризують відомий сплав для струмовідводів негативних електродів свинцево-кислотних акумуляторів, не забезпечує досягнення нових властивостей і тільки наявність відмітних ознак дозволяє одержати новий технічний результат. Отже, пропонований винахід відповідає критерію "винахідницький рівень". 65 Пропоноване технічне рішення може бути використане при виробництві струмовідводів негативних електродів для герметизованих свинцево-кислотних акумуляторних батарей, для яких важливо звести до мінімуму саморозряд і газовиділення (військова сфера використання акумуляторів) і відповідно збільшити терміни зберігання при мінімальних втратах ємності, забезпечити працездатність при негативних температурах (електроживлення залізничної сигналізації), істотно підвищити екологічну безпеку обслуговування (аварійне висвітлення лікарень, дитячих установ, готелів). Завдяки забезпеченню ідентичності і відтворюваності характеристик акумуляторів зі струмовідводами, виготовленими з заявленого сплаву, можлива побудова каскаду акумуляторів (гігантських акумуляторних батарей) для згладжування пікових навантажень в електричних мережах.Ф) allows to reduce the cost of products from the specified alloy, and a significant reduction (by 10 5 times) of arsenic practically eliminates the production of arsine during the operation and preservation of batteries, which makes the operation of batteries environmentally safe. The essence of the claimed invention is not obvious to a specialist from the known state of the art and was established experimentally by the method of successive approximations to the optimal ratio of components. The set of features characterizing the known alloy for current outlets of negative electrodes of lead-acid batteries does not ensure the achievement of new properties, and only the presence of distinctive features allows obtaining a new technical result. Therefore, the proposed invention meets the "inventive level" criterion. 65 The proposed technical solution can be used in the production of current collectors of negative electrodes for sealed lead-acid storage batteries, for which it is important to minimize self-discharge and gas release (military field of use of batteries) and accordingly increase the storage period with minimal loss of capacity, to ensure operability at negative temperatures (power supply of railway signaling), significantly increase the environmental safety of service (emergency lighting of hospitals, children's institutions, hotels). Due to ensuring the identity and reproducibility of the characteristics of batteries with current arresters made of the declared alloy, it is possible to build a cascade of batteries (giant batteries) to smooth out peak loads in electrical networks.

Приклад. Виготовлено струмовідводи, з габаритами, типовими для струмовідводів серійних акумуляторних 70 батарей 6СТ-80, зі сплаву, що містить (мас,95): сурма - 0,001; олово - 0, 3, миш'як - 107; мідь - 0,0045; вісмут - 0,03; сірка - 0,004; нікель - 0,002; кальцій - 0,1; алюміній - 0,02; цинк - 0,001; залізо - 0,0045; натрій - 0,001; інше - свинець.Example. Current arresters were made, with dimensions typical for current arresters of serial 70 accumulator batteries 6ST-80, from an alloy containing (wt.95): antimony - 0.001; tin - 0.3, arsenic - 107; copper - 0.0045; bismuth - 0.03; sulfur - 0.004; nickel - 0.002; calcium - 0.1; aluminum - 0.02; zinc - 0.001; iron - 0.0045; sodium - 0.001; the other is lead.

Хімічний склад матеріалу струмовідводів, отриманих литтям, і вихідного сплаву цілком збігся. При нормативних іспитах на вигин тріщини не виникали (на відміну від серійних струмовідводів, у яких виникали 75 подовжні, поперечні тріщини і тріщини довільної орієнтації).The chemical composition of the material of current collectors obtained by casting and the original alloy completely coincided. No cracks occurred during the standard tests for bending (in contrast to serial current collectors, which had 75 longitudinal, transverse cracks and cracks of arbitrary orientation).

Характеристики експериментальних акумуляторів, що включають негативні електроди на основі струмовідводів зі сплаву, що заявляється, і позитивні електроди, струмовідводи яких виготовлені зі сплаву, склад якого в межах винаходу, що заявляється, є нау-хау, значно відрізнялись від характеристик серійних акумуляторів. Установлено, що 5095 ємності акумуляторів при температурі навколишнього середовища 20. (20-22уУ'С губилося (саморозряд): в експериментальних акумуляторах за 15 місяців 3 дні, що складає не більш 0,1195 у добу; у серійних акумуляторах такі утрати відбувалися за 3-4 місяця, тобто в добу втрати ємності складали 0,5-0,5696, причому розкид по втратах у цій партії батарей був значний. Настільки істотне зменшення саморозряду батарей з експериментальними струмовідводами супроводжувався зменшенням у 10-12 разів газовиділення. При циклюванні (10 циклів) утрати ємності в серійних акумуляторів склали 10965, у сі той час як в експериментальних акумуляторів ємність майже не змінювалася. Динаміка процесів втрати ємності о при-цдциклюванні в експериментальних акумуляторів при температурі навколишнього середовища -(18-20) С істотно відрізнялася від такої для серійних акумуляторів, а саме: зменшення ємності до 5095 зарядженості досягалося після 150 контрольно-тренувальних циклів в експериментальних акумуляторів і після 90-100 циклів у серійних акумуляторів. Тік холодного прокручування серійних акумуляторних батарей 6СТ-60 складав ЗбОА, для - експериментальних батарей був вище 400А. Випробування на вібростійкість та віброміцність (ГОСТ 20.57.406) « експериментальних батарей (9 зразків) не зафіксували жодного випадку виходу з ладу чи змін їх електричних характеристик після проведення зазначених випробувань. | «в)The characteristics of the experimental batteries, which include negative electrodes based on current collectors from the claimed alloy, and positive electrodes, the current collectors of which are made from an alloy, the composition of which within the scope of the claimed invention is know-how, were significantly different from the characteristics of serial batteries. It was established that 5095 of battery capacity was lost (self-discharge) at an ambient temperature of 20. (20-22 uC): in experimental batteries for 15 months, 3 days, which is no more than 0.1195 per day; in serial batteries, such losses occurred in 3 -4 months, that is, per day, the capacity loss was 0.5-0.5696, and the spread of losses in this batch of batteries was significant. Such a significant decrease in self-discharge of batteries with experimental current drains was accompanied by a 10-12 times decrease in gas evolution. When cycling (10 cycles) capacity loss in serial batteries amounted to 10965, while in experimental batteries the capacity almost did not change. The dynamics of capacity loss processes during cycling in experimental batteries at an ambient temperature of -(18-20) C was significantly different from that for serial batteries, namely: capacity reduction to 5095 charges was achieved after 150 control-training cycles in experimental batteries ulators and after 90-100 cycles in serial batteries. The current of cold cranking of serial storage batteries 6ST-60 was ZbOA, for - experimental batteries it was above 400A. Tests for vibration resistance and vibration strength (GOST 20.57.406) "experimental batteries (9 samples) did not record a single case of failure or changes in their electrical characteristics after conducting the specified tests. | "in)

Поліпшення основних параметрів акумуляторів, струмовідводи для позитивних електродів яких виготовлені зі ю сплаву, що, заявляється, дозволяє розширити область використання свинцево-кислотних акумуляторних батарей. «ІImprovement of the main parameters of batteries, the current drains for the positive electrodes of which are made of yu alloy, which, it is claimed, allows to expand the field of use of lead-acid storage batteries. "AND

Claims (1)

Формула винаходу « Сплав для струмовідводів негативних електродів свинцево-кислотних акумуляторів, що містить свинець, - с сурму, олово, миш'як, срібло, вісмут, нікель, цинк, залізо, який відрізняється тим, що, містить компоненти в ц наступних співвідношеннях, мас, 9о: и? Сурма 0,0008-0,001 Олово 0,02-0,03 «г» Миш'як 10-7 сл Мідь , 0,004-0,005 Вісмут 0,025-0,03 (ав) Сірка 0,004-0,005 їз 50 Нікель. 0,0015-0,002 Кальцій 0,095-0,1 - Алюміній 0,02-0,026 Цинк 0,0008-0,001 Залізо 0,004-0,005 Натрій /0,0007-0,001 ГФ) Свинець інше іме) Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних 60 мікросхем", 2004, М 4, 15.04.2004. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. б5The formula of the invention "Alloy for current drains of negative electrodes of lead-acid batteries containing lead, with antimony, tin, arsenic, silver, bismuth, nickel, zinc, iron, which differs in that it contains components in the following ratios, masses, 9 o: and? Antimony 0.0008-0.001 Tin 0.02-0.03 "g" Arsenic 10-7 sl Copper, 0.004-0.005 Bismuth 0.025-0.03 (av) Sulfur 0.004-0.005 iz 50 Nickel. . Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated 60 microcircuits", 2004, M 4, 15.04.2004. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. b5
UA2001032034A 2001-03-27 2001-03-27 Alloy for the current terminals of the lead-acid accumulators negative electrodes UA45041C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2001032034A UA45041C2 (en) 2001-03-27 2001-03-27 Alloy for the current terminals of the lead-acid accumulators negative electrodes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2001032034A UA45041C2 (en) 2001-03-27 2001-03-27 Alloy for the current terminals of the lead-acid accumulators negative electrodes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA45041C2 true UA45041C2 (en) 2004-04-15

Family

ID=74205390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2001032034A UA45041C2 (en) 2001-03-27 2001-03-27 Alloy for the current terminals of the lead-acid accumulators negative electrodes

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA45041C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4971758A (en) Copper-based alloy connector for electrical devices
CA2681563C (en) Lead-tin-silver-bismuth containing alloy for positive grid of lead acid batteries
KR100265137B1 (en) Ca-tin-silver alloy, battery and electrode using it
CZ302762B6 (en) Process for producing positive grid for use in lead acid batteries
JP3987370B2 (en) Positive electrode plate for lead acid battery and lead acid battery using the same
US4166155A (en) Maintenance-free battery
JP2918434B2 (en) Battery negative electrode zinc can
US2874079A (en) Primary cells
US2874204A (en) Primary cells
JPH06179936A (en) Negative electrode material for aluminum battery
JP2918446B2 (en) Battery negative electrode zinc can
JP2002175798A (en) Sealed lead-acid battery
UA45041C2 (en) Alloy for the current terminals of the lead-acid accumulators negative electrodes
CA1117794A (en) Lead alloys
JP3113895B2 (en) Lead alloy for storage battery
US4583285A (en) Method of making self-supporting electrode for sea-water batteries
US4007056A (en) Lead base cadmium-tin alloy useful for forming battery components
US5650242A (en) Antimony-arsenic-tin-selenium lead-based strap alloys for lead-acid batteries
JP4503358B2 (en) Lead acid battery
JPH01117272A (en) Lead-acid battery
US4184018A (en) Non-flashing electrolyte for use with calcium anode
JPS6127066A (en) Grid for lead-acid battery and its manufacture
UA44457C2 (en) Alloy for producing clips of positive electrodes of lead-acid accumulators
FR2011932A1 (en) Zinc pyrolusite based batteries with polyamide
CA1041166A (en) Maintenance-free battery with grids of lead-based ternary alloys