RU2299498C2

RU2299498C2 - Current lead for lead-acid battery electrode

Info

Publication number: RU2299498C2
Application number: RU2005125383/09A
Authority: RU
Inventors: Виктор Александрович Дзензерский (UA); Виктор Александрович Дзензерский; Денис Викторович Дзензерский (UA); Денис Викторович Дзензерский; Сергей Владимирович Васильев (RU); Сергей Владимирович Васильев; Юрий Иванович Скосарь (UA); Юрий Иванович Скосарь; Евгений Владимирович Аникеев (UA); Евгений Владимирович Аникеев; Сергей Владимирович Бурылов (UA); Сергей Владимирович Бурылов; Руслан Николаевич Пономаренко (UA); Руслан Николаевич Пономаренко; В чеслав Юрьевич Скосарь (UA); Вячеслав Юрьевич Скосарь
Original assignee: Виктор Александрович Дзензерский; Денис Викторович Дзензерский; Сергей Владимирович Васильев; Юрий Иванович Скосарь
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2007-05-20
Also published as: UA76861C2

Abstract

FIELD: electrical engineering; lead-acid battery manufacture.

SUBSTANCE: proposed current lead for lead-acid battery electrode characterized in enhanced performance characteristics and uniformity of current and voltage distribution through electrode height that affords high reliability and corrosion resistance of electrode at high specific power is essentially wire net made of permanent-section horizontal and vertical wires disposed within permanent-section frame. Top part of frame has lug that functions to assemble electrodes into block; number of vertical wires is greater by 1.6 - 2.4 times than that of horizontal wires. Distribution of horizontal wires is characterized by compaction toward bottom part of wire net; disposition of some horizontal wires in bottom part of net corresponds to that of bottom part of frame for smaller-size current leads and width of these horizontal wires is not less than that of bottom part of frame of respective current leads; junctions between horizontal and vertical wires are rounded of at angle of 0.40 - 2.00 mm.

EFFECT: enhanced productivity, reduced cost of current lead and battery, as well as enhanced their reliability and specific power capacity.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к производству свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторных батарей, и может найти использование при их изготовлении.The invention relates to electrical engineering, namely to the production of lead-acid batteries and rechargeable batteries, and may find use in their manufacture.

В аккумуляторах токоотвод выполняет две важнейшие функции: токосъемника и несущей основы для активной массы электрода. С одной стороны, материал токоотвода непосредственно не участвует в зарядно-разрядных процессах, происходящих в активной массе и электролите, поэтому уменьшение массы токоотвода ведет к увеличению удельной энергии аккумулятора и аккумуляторной батареи. С другой стороны, массу токоотвода нельзя неограниченно уменьшать, поскольку токоотвод должен обеспечивать достаточную механическую прочность электродов при изготовлении и эксплуатации, подвод и отвод электрического тока с минимальными омическими потерями, а также надежное удержание активной массы на протяжении всего срока службы аккумуляторной батареи в условиях действия факторов, постепенно разрушающих электроды. Таким образом, токоотвод создает техническое противоречие между требованием высокой удельной энергии и требованием высокой надежности электродов аккумуляторных батарей. Особенно это актуально для положительных токоотводов, поскольку электропроводность активной массы положительных электродов (диоксида свинца) значительно меньше электропроводности активной массы отрицательных (губчатого свинца), а также потому, что положительные электроды в большей степени подвержены разрушению, чем отрицательные. В частности, положительные токоотводы разрушаются от коррозии в условиях неизбежного перезаряда и повышенных рабочих температур.In batteries, the collector performs two important functions: the current collector and the carrier base for the active mass of the electrode. On the one hand, the collector material does not directly participate in the charge-discharge processes occurring in the active mass and electrolyte, therefore, a decrease in the collector mass leads to an increase in the specific energy of the battery and the battery. On the other hand, the mass of the collector cannot be infinitely reduced, since the collector must provide sufficient mechanical strength of the electrodes during manufacture and operation, supply and removal of electric current with minimal ohmic losses, as well as reliable retention of the active mass throughout the entire battery life under the influence of factors gradually destroying electrodes. Thus, the collector creates a technical contradiction between the requirement of high specific energy and the requirement of high reliability of the electrodes of the batteries. This is especially true for positive down conductors, since the conductivity of the active mass of the positive electrodes (lead dioxide) is much less than the conductivity of the active mass of the negative (sponge lead), and also because the positive electrodes are more susceptible to destruction than negative ones. In particular, positive down conductors are destroyed by corrosion under conditions of inevitable overcharging and elevated operating temperatures.

Другим техническим противоречием, которое приходится преодолевать, является противоречие между требованием низкой себестоимости токоотводов и требованиями по качеству, например высокой удельной энергии или повышенной надежности.Another technical contradiction that has to be overcome is the contradiction between the requirement of low cost of down conductors and quality requirements, for example, high specific energy or increased reliability.

В патентной литературе предложено множество конструкций токоотводов, предназначенных для применения в свинцово-кислотных аккумуляторах. Для разрешения технического противоречия между требованием высокой надежности, стойкости электрода к коррозии и требованием высокой удельной энергии такие конструкции предполагают наличие рамки и жилок переменного сечения и сложного узора решетчатого поля (сетки), например [Ягнятинский В.М., Лужин В.К., Львова В.И. Распределение падения напряжения и плотности тока по поверхности электрода свинцового аккумулятора. / Исследования в области электрических аккумуляторов. Сборник научн. трудов. Л.: Энергоатомиздат, 1988. - С.15-23; Патент №5582936 США, МПК⁶ Н01М 4/74, 1996 г.; Патент №2127930 РФ, МПК⁶ H01M 4/72, 10/12, 1999 г.]. Это позволяет достичь определенных преимуществ в технических характеристиках электродов, однако и приводит к недостаткам. К недостаткам таких токоотводов относится сложность в изготовлении соответствующих литейных форм, если токоотводы получают способом гравитационного литья в кокили, или сложность устройств механической обработки исходной свинцовой ленты, если токоотводы изготавливают путем отливки свинцовой ленты с последующей механической обработкой: просечкой или штамповкой. Другим недостатком является увеличение производственного брака вследствие трудностей при заполнении таких литейных форм жидким расплавом, особенно это относится к свинцово-кальциевым сплавам, обладающим пониженными литейными свойствами. К недостаткам относится и низкая производительность труда из-за необходимости менять литейную форму или устройство механической обработки исходной свинцовой ленты при переналадке литейного производства на выпуск токоотводов других типоразмеров, что приводит к повышению себестоимости токоотводов.The patent literature proposes many designs of down conductors intended for use in lead-acid batteries. To resolve the technical contradiction between the requirement of high reliability, the resistance of the electrode to corrosion and the requirement of high specific energy, such designs require the presence of a frame and veins of variable cross-section and a complex pattern of the lattice field (mesh), for example [Yagnyatinsky V.M., Luzhin V.K., Lvov V.I. Distribution of voltage drop and current density over the electrode surface of a lead battery. / Research in the field of electric batteries. Collection of scientific labor. L .: Energoatomizdat, 1988. - P.15-23; US Patent No. 5582936, IPC ⁶ H01M 4/74, 1996; Patent №2127930 of the Russian Federation, IPC ⁶ H01M 4/72, 10/12, 1999]. This allows you to achieve certain advantages in the technical characteristics of the electrodes, however, and leads to disadvantages. The disadvantages of such down conductors include the difficulty in manufacturing the corresponding casting molds if the down conductors are produced by gravity casting in a chill mold, or the complexity of the mechanical processing devices of the original lead tape, if the down conductors are made by casting a lead tape with subsequent mechanical processing: notching or stamping. Another disadvantage is the increase in production defects due to difficulties in filling such casting molds with liquid melt, this especially applies to lead-calcium alloys with reduced casting properties. The disadvantages include low labor productivity due to the need to change the casting mold or the mechanical processing device of the original lead tape when changing the foundry to the production of down conductors of other standard sizes, which leads to an increase in the cost of down conductors.

Наиболее близким техническим решением, взятым в качестве прототипа, является токоотвод для электрода свинцово-кислотного аккумулятора, представляющий собой решетчатую сетку из вертикальных и горизонтальных жилок постоянного сечения, расположенных внутри рамки постоянного сечения, причем распределение жилок решетчатой сетки равномерное, а количество вертикальных жилок меньше количества горизонтальных жилок; в верхней части рамки находится ушко, служащее для соединения электродов в электродный блок [Стартерные аккумуляторные батареи: Устройство, эксплуатация и ремонт / М.А.Дасоян, Н.И.Курзуков, О.С.Тютрюмов, В.М.Ягнятинский. - М.: Транспорт, 1991. - С.25-27].The closest technical solution, taken as a prototype, is the down conductor for the lead-acid battery electrode, which is a lattice grid of vertical and horizontal veins of constant cross section located inside the constant cross-section frame, the distribution of the veins of the lattice grid being uniform and the number of vertical veins less than the number horizontal veins; in the upper part of the frame is an eye that serves to connect the electrodes to the electrode block [Starter batteries: Device, operation and repair / M.A.Dasoyan, N.I. Kurzukov, O.S. Tyutyumov, V. M. Yagnyatinsky. - M .: Transport, 1991. - S.25-27].

К основным преимуществам токоотвода-прототипа относятся простота изготовления и малый процент производственного (технологического) брака. К недостаткам относится высокая себестоимость вследствие низкой производительности труда из-за регулярной переналадки литейного производства на выпуск токоотводов других типоразмеров. Другим недостатком такого токоотвода является нерациональное расположение жилок и неоптимальное соотношение количества вертикальных и горизонтальных жилок, что приводит к повышенным омическим потерям и повышенному падению напряжения, особенно при стартерных разрядах. Повышенные омические потери в токоотводе приводят к увеличению неоднородности распределения тока и потенциала по высоте электрода. А это, в свою очередь, создает условия для уменьшения коэффициента использования активной массы (особенно в нижней части электродов), ускорению коррозионных процессов. Низкой коррозионной стойкости токоотвода способствует и высокая кривизна поверхности (наличие углов) в узлах сопряжения горизонтальных жилок с вертикальными, где суммируются такие неблагоприятные факторы, как наибольшая неравномерность распределения электрического тока и потенциала, а также повышенная концентрация механических напряжений и дефектов структуры свинцового сплава. Все вместе это сокращает долговечность электродов. А добиться повышения долговечности в этих условиях можно лишь путем увеличения сечения жилок и рамок токоотвода, что неизбежно приведет к увеличению массы и уменьшению удельной энергии электродов.The main advantages of the down conductor prototype include ease of manufacture and a small percentage of industrial (technological) defects. The disadvantages include the high cost due to low labor productivity due to the regular readjustment of the foundry to the production of down conductors of other standard sizes. Another drawback of such a collector is the irrational arrangement of the veins and the non-optimal ratio of the number of vertical and horizontal veins, which leads to increased ohmic losses and an increased voltage drop, especially with starter discharges. Increased ohmic losses in the collector lead to an increase in the heterogeneity of the distribution of current and potential along the height of the electrode. And this, in turn, creates conditions for reducing the utilization of the active mass (especially in the lower part of the electrodes), accelerating corrosion processes. The low corrosion resistance of the down conductor is also promoted by the high surface curvature (the presence of angles) in the junction nodes of horizontal veins with vertical ones, where such unfavorable factors as the greatest uneven distribution of electric current and potential, as well as an increased concentration of mechanical stresses and structural defects of the lead alloy are summarized. Together, this reduces the durability of the electrodes. And to increase the durability in these conditions is possible only by increasing the cross section of the veins and the framework of the collector, which will inevitably lead to an increase in mass and a decrease in the specific energy of the electrodes.

В основу изобретения поставлена задача повышения надежности и коррозионной стойкости электрода при условии сохранения его высокой удельной энергии за счет повышения электрических свойств токоотвода, увеличения равномерности распределения тока и потенциала по высоте электрода, а также задача снижения себестоимости токоотвода за счет повышения производительности его изготовления.The basis of the invention is the task of improving the reliability and corrosion resistance of the electrode while maintaining its high specific energy by increasing the electrical properties of the collector, increasing the uniformity of the current distribution and potential along the height of the electrode, as well as the task of reducing the cost of the collector by increasing the productivity of its manufacture.

Поставленная задача решается тем, что в токоотводе для электрода свинцово-кислотного аккумулятора, представляющем собой решетчатую сетку из горизонтальных и вертикальных жилок постоянного сечения, расположенных внутри рамки постоянного сечения, в верхней части которой находится ушко, служащее для соединения электродов в электродный блок, согласно изобретению количество вертикальных жилок в 1,6-2,4 раза больше количества горизонтальных жилок, распределение горизонтальных жилок характеризуется уплотнением в сторону нижней части решетчатой сетки, причем расположение некоторых горизонтальных жилок в нижней части сетки соответствует расположению нижней части рамки для токоотводов меньших типоразмеров, а ширина этих горизонтальных жилок не меньше ширины нижней части рамки соответствующих токоотводов, в узлах сопряжения горизонтальных жилок с вертикальными имеются скругления радиусом 0,40-2,00 мм.The problem is solved in that in the down conductor for the lead-acid battery electrode, which is a lattice grid of horizontal and vertical veins of constant cross section located inside the frame of constant cross section, in the upper part of which there is an eye that serves to connect the electrodes to the electrode block, according to the invention the number of vertical veins is 1.6-2.4 times the number of horizontal veins, the distribution of horizontal veins is characterized by compaction towards the bottom of the gratings net of the grid, and the location of some horizontal veins in the lower part of the grid corresponds to the location of the lower part of the frame for down conductors of smaller sizes, and the width of these horizontal veins is not less than the width of the lower part of the frame of the corresponding down conductors, there are roundings with a radius of 0.40 2.00 mm.

Раскроем сущность заявленного технического решения. За счет того, что количество вертикальных жилок в 1,6-2,4 раза больше количества горизонтальных жилок, достигается увеличение равномерности распределения тока и потенциала по высоте электрода, увеличение токосъема. Кроме того, такое соотношение жилок приводит к увеличению механических свойств токоотвода, снижению деформационного роста положительных электродов в период эксплуатации, увеличению срока службы аккумуляторной батареи. Если соотношение числа вертикальных жилок к числу горизонтальных менее 1,6, то исчезает полезный эффект; если указанное соотношение более 2,4, то возникает перерасход материала, ведущий к снижению удельной энергии электрода. Наличие учащения (уплотнения распределения) горизонтальных жилок в сторону нижней части решетчатой сетки токоотвода позволяет снизить омические потери при токосъеме в нижней части электрода. Это достигается за счет более равномерного токосъема по всей поверхности электрода, а также за счет увеличения равномерности распределения тока и потенциала по высоте электрода. Все вместе это приводит к повышению коэффициента использования активной массы, увеличению мощности аккумуляторной батареи при емкостных и стартерных разрядах, препятствует процессу оплывания активной массы в нижней части электрода при эксплуатации аккумуляторной батареи. Достигнутое равномерное распределение тока и потенциала по высоте электрода приводит к снижению скорости коррозии. Повышению коррозионной стойкости токоотвода способствует и наличие скруглений радиусом 0,40-2,00 мм в узлах сопряжения горизонтальных жилок с вертикальными на всей территории решетчатого поля (сетки). Если радиус скруглений менее 0,40 мм, то большая кривизна поверхности металла способствует увеличению скорости коррозии за счет локальной неравномерности распределения электрического тока и потенциала в узлах решетчатой сетки, повышенной концентрации механических напряжений и дефектов структуры свинцового сплава. При радиусе скруглений более 2,00 мм заметного увеличения полезного эффекта не наблюдается, зато начинает увеличиваться расход материала, что влечет снижение удельной энергии электрода. В отличие от прототипа, где распределение жилок решетчатой сетки никак не привязано к размерам токоотводов меньших типов, что вынуждает применять большое количество оснастки для изготовления токоотводов разных типоразмеров (для каждого типоразмера - своя оснастка), в заявляемом токоотводе расположение некоторых горизонтальных жилок в нижней части сетки соответствует расположению нижней части рамки для токоотводов меньших типоразмеров. Преимущество заявляемой геометрии токоотводов состоит в том, что она позволяет изготавливать токоотводы меньших типоразмеров на одном комплекте оснастки: на одном устройстве механической обработки свинцовой ленты, изменяя только ширину этой исходной ленты; или на одной литейной форме или литейном барабане, удаляя лишнюю часть токоотвода путем разрезки вдоль указанных горизонтальных жилок. Это приводит к уменьшению себестоимости токоотвода, увеличению производительности за счет уменьшения времени на переналадку литейного производства при переходе с одного типоразмера на другой. А для того, чтобы нижняя рамка токоотвода меньшего типоразмера получилась качественной, ширина соответствующих горизонтальных жилок должна быть не меньше ширины указанной нижней части рамки меньших токоотводов. При изготовлении токоотводов меньших типоразмеров путем штамповки (или просечки) из исходной ленты нижняя часть рамки такого токоотвода естественно получается на краю исходной свинцовой ленты в результате операции штамповки (просечки), причем штамповочное устройство (устройство просечки) задает внутренний край рамки, а внешний край рамки задается естественным образом самой исходной лентой. При изготовлении токоотводов путем литья в кокили или непрерывного литья на барабане нижняя часть рамки токоотвода меньшего типа получается в результате разрезки одной из горизонтальных жилок, причем разрезка формирует внешний край рамки.We will reveal the essence of the claimed technical solution. Due to the fact that the number of vertical veins is 1.6-2.4 times greater than the number of horizontal veins, an increase in the uniformity of the distribution of current and potential along the height of the electrode, an increase in current collection. In addition, this ratio of veins leads to an increase in the mechanical properties of the collector, a decrease in the deformation growth of the positive electrodes during operation, and an increase in the service life of the battery. If the ratio of the number of vertical veins to the number of horizontal veins is less than 1.6, then the beneficial effect disappears; if the specified ratio is more than 2.4, then there is an overspending of the material, leading to a decrease in the specific energy of the electrode. The presence of an increase (seal of distribution) of horizontal veins towards the bottom of the trellis grid leads to reduce ohmic losses during current collection at the bottom of the electrode. This is achieved by more uniform current collection over the entire surface of the electrode, as well as by increasing the uniformity of the distribution of current and potential along the height of the electrode. All together, this leads to an increase in the utilization factor of the active mass, an increase in the power of the battery during capacitive and starter discharges, and hinders the process of washing off the active mass in the lower part of the electrode during operation of the battery. The achieved uniform distribution of current and potential along the height of the electrode leads to a decrease in the corrosion rate. The presence of fillets with a radius of 0.40-2.00 mm at the junctions of horizontal and vertical veins in the entire territory of the trellised field (grid) also contributes to the increase in the corrosion resistance of the collector. If the fillet radius is less than 0.40 mm, the large curvature of the metal surface increases the corrosion rate due to local uneven distribution of electric current and potential at the nodes of the lattice grid, an increased concentration of mechanical stresses and structural defects of the lead alloy. With a fillet radius of more than 2.00 mm, a noticeable increase in the useful effect is not observed, but the material consumption begins to increase, which entails a decrease in the specific energy of the electrode. Unlike the prototype, where the distribution of veins of the lattice grid is not tied to the size of down conductors of smaller types, which forces the use of a large number of accessories for the manufacture of down conductors of different sizes (each type has its own equipment), the claimed down conductor has some horizontal veins in the lower part of the grid corresponds to the location of the lower part of the frame for down conductors of smaller sizes. The advantage of the claimed geometry of down conductors is that it allows one to produce down conductors of smaller sizes on one set of equipment: on one device for machining lead tape, changing only the width of this source tape; or on one mold or casting drum, removing the excess part of the collector by cutting along the specified horizontal veins. This leads to a decrease in the cost of down conductors, an increase in productivity due to a decrease in the time required for readjustment of the foundry during the transition from one standard size to another. And in order for the lower frame of the down conductor of a smaller size to turn out to be of high quality, the width of the corresponding horizontal veins should be no less than the width of the indicated lower part of the frame of the smaller down conductors. In the manufacture of down conductors of smaller sizes by stamping (or notching) from the original tape, the lower part of the frame of such a collector is naturally obtained on the edge of the original lead tape as a result of the stamping (notching) operation, and the stamping device (notching device) defines the inner edge of the frame and the outer edge of the frame is set naturally by the original tape itself. In the manufacture of down conductors by casting in a chill mold or continuous casting on a drum, the lower part of the smaller collector frame is obtained by cutting one of the horizontal veins, and the cutting forms the outer edge of the frame.

По имеющимся у авторов сведениям, предложенные существенные признаки, характеризующие суть изобретения, не известны в данном разделе техники. Предложенное техническое решение может быть использовано на предприятиях по изготовлению свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторных батарей, особенно в производстве герметизированных (с рекомбинацией газов) аккумуляторных батарей, в которых используются низколегированные свинцовые сплавы и современные технологии непрерывного изготовления токоотводов.According to the information available to the authors, the proposed essential features characterizing the essence of the invention are not known in this section of the technology. The proposed technical solution can be used at enterprises producing lead-acid batteries and storage batteries, especially in the production of sealed (with recombination of gases) storage batteries, which use low-alloyed lead alloys and modern technologies for the continuous production of down conductors.

На фиг.1 приведен общий вид единичного токоотвода с указанием его основных размеров, а также размеров токоотводов меньших типоразмеров. На фиг.2 приведен фрагмент решетчатой сетки и боковой части рамки токоотвода с указанием размеров ячеек и толщины горизонтальных и вертикальных жилок.Figure 1 shows a General view of a single down conductor with an indication of its main dimensions, as well as the dimensions of down conductors of smaller sizes. Figure 2 shows a fragment of the lattice grid and the side of the frame of the collector indicating cell sizes and thicknesses of horizontal and vertical veins.

В нашем примере размеры А, В и С показывают высоту заявляемого токоотвода и токоотводов двух меньших типоразмеров, которые применяются в аккумуляторном производстве согласно действующей нормативной документации. Указанные размеры равны: А=135±0,1 мм, В=118±0,1 мм, С=103±0,1 мм; ширина токоотвода, одинаковая для исходного и всех меньших типоразмеров, W=144±0,1 мм. Размеры, связанные с расположением ушка в верхней части рамки, равны: D=3,0-39,0 мм, Е=14,0-16,0 мм. Представленный на фиг.1 токоотвод имеет лишь две горизонтальных жилки в нижней части сетки, соответствующие расположению нижней части рамки для токоотводов двух меньших типоразмеров. Однако заявляемое техническое решение не ограничивается только этим частным случаем, а позволяет изготавливать токоотводы с любым количеством типоразмеров, в пределах разумного. Для этого должно быть соответственно изменено количество указанных горизонтальных жилок. Ряд размеров а_iдемонстрирует уплотнение распределения горизонтальных жилок в сторону нижней части решетчатой сетки токоотвода; указанные размеры соответствуют длинам ячеек решетчатой сетки и равны: a₁=14±0,05 мм, а₂=13±0,05 мм, а₃=12,5±0,05 мм, a₄=12±0,05 мм, а₅=11,5±0,05 мм, a₆=11±0,05 мм, а₇=9,5±0,05 мм, a₈=9±0,05 мм, а₉=6±0,05 мм, а₁₀=6±0,05 мм, а₁₁=7±0,05 мм, a₁₂=7±0,05 мм, при этом незначительное отклонение размеров а₁₁ и a₁₂ от общей тенденции к уплотнению в данном примере обусловлено заданным фиксированным расположением одной горизонтальной жилки (между а₁₀ и а₁₁), соответствующей нижней части рамки меньшего токоотвода, и практически не влияет на электрические свойства заявляемого токоотвода. Размер b задает ширину ячейки решетчатой сетки и равен b=4,9±0,05 мм. Необходимо отметить, что таким образом линейные размеры ячеек решетчатой сетки, т.е. размеры пустых зон ячеек, ограничены в определенных пределах: 5,95-14,05 мм по длине и не менее 4,85 мм по ширине. При размерах больших, чем 14,05 мм, происходит повышенное выпадение пасты, а затем и выпадение активной массы из ячеек. Это уменьшает долговечность электродов и стойкость к вибрациям и ударам. При размерах меньших, чем 4,85 мм, может происходить непромазывание ячеек пастой, что также снижает долговечность и удельную энергию электродов. Размеры d₁ и d₂ показывают ширину вертикальных жилок, причем d₁=0,83±0,05 мм, d₂=1,9±0,05 мм. В нашем примере каждая 4-ая вертикальная жилка имеет ширину d₂, т.е. уширена. Наличие уширенных "силовых" жилок способствует повышению жесткости конструкции токоотвода, успешному применению низколегированных свинцовых сплавов с очень малым количеством легирующих примесей. Размеры d₃ и d₄ демонстрируют ширину горизонтальных жилок: d₃=1±0,05 мм, d₄=2±0,05 мм, причем в нашем примере d₄ - ширина тех самых горизонтальных жилок в нижней части сетки, которые соответствуют расположению нижней части рамки для токоотводов меньших типоразмеров.In our example, sizes A, B and C show the height of the claimed down conductor and down conductors of two smaller sizes that are used in battery production according to the current regulatory documentation. The indicated dimensions are equal: A = 135 ± 0.1 mm, B = 118 ± 0.1 mm, C = 103 ± 0.1 mm; the width of the collector, the same for the original and all smaller sizes, W = 144 ± 0.1 mm The dimensions associated with the location of the eyelet in the upper part of the frame are: D = 3.0-39.0 mm, E = 14.0-16.0 mm. Shown in figure 1, the down conductor has only two horizontal veins in the lower part of the grid, corresponding to the location of the lower part of the frame for down conductors of two smaller sizes. However, the claimed technical solution is not limited only to this particular case, but allows the manufacture of down conductors with any number of standard sizes, within reason. For this, the number of indicated horizontal veins must be accordingly changed. A number of sizes a _i demonstrate compaction of the distribution of horizontal veins towards the lower part of the trellis grid; these dimensions correspond to the lengths of the cells of the lattice grid and are equal to: a ₁ = 14 ± 0.05 mm, and ₂ = 13 ± 0.05 mm, and ₃ = 12.5 ± 0.05 mm, a ₄ = 12 ± 0.05 mm, and ₅ = 11.5 ± 0.05 mm, a ₆ = 11 ± 0.05 mm, and ₇ = 9.5 ± 0.05 mm, a ₈ = 9 ± 0.05 mm, and ₉ = 6 ± 0.05 mm, and ₁₀ = 6 ± 0.05 mm, and ₁₁ = 7 ± 0.05 mm, a ₁₂ = 7 ± 0.05 mm, with a slight deviation of sizes a ₁₁ and a ₁₂ from the general tendency to compaction in this example is due to a given fixed location of one horizontal vein (between a ₁₀ and a ₁₁ ), corresponding to the lower part of the frame of a smaller down conductor, and practically does not affect the electrical properties of the claimed down conductor. Size b defines the cell width of the lattice grid and is equal to b = 4.9 ± 0.05 mm. It should be noted that in this way the linear dimensions of the cells of the lattice grid, i.e. the sizes of the empty zones of the cells are limited within certain limits: 5.95-14.05 mm in length and at least 4.85 mm in width. With sizes larger than 14.05 mm, an increased loss of paste occurs, and then the active mass drops out of the cells. This reduces the durability of the electrodes and resistance to vibration and shock. For sizes smaller than 4.85 mm, the cells may not be smeared with paste, which also reduces the durability and specific energy of the electrodes. Dimensions d ₁ and d ₂ show the width of the vertical veins, with d ₁ = 0.83 ± 0.05 mm, d ₂ = 1.9 ± 0.05 mm. In our example, every 4th vertical vein has a width of d ₂ , i.e. broadened. The presence of broadened "power" veins helps to increase the stiffness of the design of the collector, the successful use of low-alloy lead alloys with a very small amount of dopants. The dimensions d ₃ and d ₄ show the width of the horizontal veins: d ₃ = 1 ± 0.05 mm, d ₄ = 2 ± 0.05 mm, and in our example, d ₄ is the width of the same horizontal veins in the lower part of the mesh that correspond to the location of the lower part of the frame for down conductors of smaller sizes.

Заявляемый токоотвод может быть изготовлен несколькими способами: во-первых, непрерывными технологиями, включающими отливку исходной свинцовой ленты с последующей ее механической обработкой - штамповкой ячеек или их просечкой; во-вторых, непрерывными технологиями, включающими отливку решетчатой ленты с последующей ее прокаткой и упрочнением; в-третьих, путем гравитационного литья в кокили. Преимуществом обладают современные технологии непрерывного изготовления токоотводов, поскольку они обеспечивают максимальную производительность труда. Опишем в общих чертах один из таких способов. Вначале отливают полосу необходимой ширины (как правило, равной высоте сдвоенного токоотвода) из заданного свинцового сплава, после чего полосу подвергают прокатке при определенных условиях (в определенном температурном интервале вблизи точки рекристаллизации, при определенной степени деформации) с целью упрочнения сплава и получения свинцовой ленты необходимой толщины. При этом, как правило, ширина полученной ленты равна ширине первоначальной полосы, а длина больше за счет уменьшения толщины. Затем ленту из свинцового сплава подвергают штамповке с целью получения ячеек (решетчатой сетки). После указанной операции токоотводы представляют собой цельную непрерывную ленту соединенных друг с другом сдвоенных токоотводов. Разделение токоотводов на единичные происходит уже в составе электродов после операции намазки пастой и сушки. По окончании технологического процесса изготовления электродов на выходе получаются единичные электродные пластины, токоотвод которых и является объектом изобретения. Электродные пластины, полученные на базе токоотвода предложенной конструкции, участвуют в сборке аккумуляторов, аккумуляторных батарей и электрохимическом формировании.The inventive down conductor can be made in several ways: firstly, by continuous technologies, including casting the original lead tape with its subsequent mechanical processing - stamping the cells or their notching; secondly, by continuous technologies, including casting of the lattice tape with its subsequent rolling and hardening; thirdly, by gravity die casting. The advantage of modern technology for the continuous manufacture of down conductors, as they provide maximum productivity. We describe in general terms one of these methods. First, a strip of the required width is cast (usually equal to the height of the double down conductor) from a given lead alloy, after which the strip is subjected to rolling under certain conditions (in a certain temperature range near the recrystallization point, with a certain degree of deformation) in order to strengthen the alloy and obtain the lead tape necessary thickness. In this case, as a rule, the width of the obtained tape is equal to the width of the original strip, and the length is greater due to a decrease in thickness. Then the lead alloy tape is stamped to obtain cells (wire mesh). After this operation, the down conductors are a single continuous tape connected to each other dual down conductors. Separation of down conductors into single ones occurs already in the composition of the electrodes after the paste spreading and drying operations. At the end of the technological process for the manufacture of electrodes at the output, single electrode plates are obtained, the collector of which is the subject of the invention. Electrode plates obtained on the basis of the current collector of the proposed design are involved in the assembly of batteries, rechargeable batteries and electrochemical formation.

Полученные таким образом аккумуляторные батареи были подвергнуты лабораторным испытаниям. Испытания аккумуляторных батарей с заявляемыми электродными токоотводами показали соответствие их требованиям ГОСТ 959 и EN 50342, 30%-ый прирост по стартерным характеристикам, а также увеличение долговечности в 2 раза.The batteries thus obtained were subjected to laboratory tests. Tests of batteries with the claimed electrode down conductors showed their compliance with the requirements of GOST 959 and EN 50342, a 30% increase in starter characteristics, as well as an increase in durability by 2 times.

Claims

The down conductor for the lead-acid battery electrode, which is a lattice grid of horizontal and vertical veins of constant cross section located inside the frame of constant cross section, in the upper part of which there is an eye that serves to connect the electrodes to the electrode block, characterized in that the number of vertical veins is 1 , 6-2.4 times the number of horizontal veins, the distribution of horizontal veins is characterized by compaction towards the lower part of the lattice mesh, and some x horizontal veins in the lower part of the grid corresponds to the location of the lower part of the frame for down conductors of smaller sizes, and the width of these horizontal veins is not less than the width of the lower part of the frame of the corresponding down conductors, there are fillets with a radius of 0.40-2.00 mm at the junctions of the horizontal veins with vertical ones.