AT141633B - Mittel zur Herstellung einer Formationsflüssigkeit bzw. Elektrolyten für Bleiakkumulatoren und mit diesen Elektrolyten gefüllte Akkumulatoren. - Google Patents

Description

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  Mittel zur   Herstellung einer Formationsflüssigkeit   bzw. eines Elektrolyten für Bleiakkumulatoren und mit diesen Elektrolyten   gefiillte   Akkumulatoren. 



   Bekanntlich besteht der meist verwendete Elektrolyt für Bleiakkumulatoren aus verdünnter
Schwefelsäure in einer Konzentration, die je nach dem Fabrikat des Akkumulators etwas wechselt. 



   Es ist ebenfalls bekannt, dass diesem Elektrolyten Nachteile anhaften und dass viele Versuche gemacht worden sind, ihn zu verbessern bzw. durch einen andern zu ersetzen. Einige hierauf bezügliche Versuche, die dem Gegenstand der Erfindung näherkommen, seien hier erwähnt. 



   So verwendet man z.   B.   als Elektrolyten die Lösung des sauren oder neutralen Salzes eines Metalls der ersten Gruppe des periodischen Systems, so z. B. des Natriums, gegebenenfalls zusammen mit
Schwefelsäure. 



   Es ist auch empfohlen worden, den Elektrolyten mit Ammoniakalaun und Schwefelsäure in der für Akkumulatoren üblichen Stärke herzustellen. 



   Ein anderer Elektrolyt besteht aus destilliertem Wasser, Schwefelsäure, Magnesiumsulfat, Alaun und Glyzerin. Gegebenenfalls können noch   Natrium-oder Kaliumsulfat und   ein Farbstoff, z. B. ein
Anilinfarbstoff, vorhanden sein. 



   Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf einen verbesserten Elektrolyten für die Verwendung in Bleiakkumulatoren sowie auf ein Präparat zum Formieren der Platten derartiger Akkumulatoren. 



  Aus eingehenden Versuchen hat sich ergeben, dass weder die übliche Schwefelsäurefüllung noch die in der Literatur vorgeschlagenen verbesserten Füllungen ideal sind. Neben der immer noch geringen
Kapazität zeigen z. B. die meisten, wenn nicht alle Akkumulatoren und gewiss jene, welche die obengenannten Füllungen besitzen, eine grosse Neigung zur Selbstentladung. 



   Es wurde nun gefunden, dass man durch eine Kombination von verschiedenen, bestimmten Ionen im Elektrolyten die vorstehend genannten Nachteile weitgehend beseitigen kann. Die Verwendung gewisser dieser Ionen, gesondert oder in Kombination, ist in der Literatur schon beschrieben worden ; der gewünschte Effekt wird aber erst durch die Kombination aller im folgenden genannten Bestandteile erzielt ; die sämtlich notwendigen Kombinationselemente   sind :  
1. Alkalisalze,
2. Salze des Mg, Be, Zn oder Cd,
3. Aluminiumsalze und
4. Verbindungen, die beim Lösen negative organische Ionen liefern. 



   Der neue Elektrolyt, als funktioneller Teil des Akkumulators, enthält also ausser Sulfat-und Wasserstoffionen und gegebenenfalls Bleiionen noch eine oder mehrere der Alkalimetallionen, eine oder mehrere der zweiwertigen Ionen Magnesium, Beryllium, Zink, Cadmium, weiter Aluminiumionen und eine oder mehrere der negativen organischen Ionen, von denen die letzteren mit den verwendeten Metallionen keine in diesem Medium unlöslichen Verbindungen geben diirfen. Solche sind z. B. das Anilin-   sulfonsäureradikal,   das negative Ion des türkischen Rot, das negative Ion der natürlichen Cochenillelösung, das Tartration usw. Ausserdem können mehrwertige Alkohole, z. B. Glyzerin, weiterhin Pseudokatalysatoren, z. B. Farbstoffe wie Cochenille, organische Nitroverbindungen, wie Nitrobenzol, zugefügt werden.

   Unter dem   Ausdruck Pseudokatalysator"werden   Stoffe verstanden, wie Farbstoffe, welche in kleinen Mengen die   Desulfatierungs-und die Dehalogenierungsreaktionen vollständiger verlaufenlassen   ; sie unterscheiden sich von den echten Katalysatoren dadurch, dass sie sich bei den erwähnten Reaktionen 

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 zersetzen. Derartige Stoffe sind z. B. Azofarbstoffe, welche schon an sich eine reduzierende Wirkung ausüben, Nitrobenzol, aus dem während der Elektrolyse ein reduzierender Körper entsteht, andere stickstoffhaltige organische Verbindungen, wie   Anilinsulfonsäuren,   weiter Türkisehrot,   natürliches  
Cochenille usw.

   Wo die Desulfatierung und die Dehalogenierung wohl definierte Reaktionen sind, kann man durch einen einfachen Versuch bestimmen, ob ein bestimmter Stoff einen   Fseudokatalysator   im
Sinne des Obenstehenden darstellt. Der erste Vorteil ist der, dass sich mit diesem Elektrolyten ein Zustand erreichen lässt, in welchem während der Zeit, in der der Akkumulator nicht geladen oder entladen wird. ein Gleichgewicht herrscht oder wenigstens annähernd erreicht wird ; den organischen Ionen kommt wahrscheinlich eine   Pufferwirkung zu.   Die Selbstentladung des   Akkumulators   wird dadurch auf ein   Minimum beschränkt.

   Ein mit   diesem Elektrolyten gefüllter Akkumulator besitzt, im Vergleich mit einem normalen Bleiakkumulator vom absolut gleichen Typus, welcher mit   Schwefelsäure   in der vom Fabrikanten vorgeschriebenen   Verdünnung gefüllt   ist, die folgenden Vorteile :

     Höhere EMK   und   Klemmspannung, grössere   Kapazität bei gleichem Gewicht und gleichen Abmessungen, kleinerer Innenwiderstand, höhere Ausbeute, schnellere Wiederherstellung der   Akkumulier-   fähigkeit, grössere, maximal mögliche Energieabgabe, grössere Lebensdauer weil :
1. die Batterie widerstandsfähiger ist gegen elektrische Misshandlung, wie Überladung. zu tiefe Entladung,   Kurzschluss u. dgl.,  
2. der Gehalt des Elektrolyten an freier Schwefelsäure bedeutend geringer zu sein braucht als sonst bei Akkumulatoren des   angegebenen Typus.

   Ausserdem   zeigen die betreffenden Akkumulatoren die   Eigentümlichkeit,   dass sich auf den Platten kein Bleisulfat in einer solchen Modifikation bildet, die während der Ladung nicht mehr umgesetzt wird, was bei einer   ausschliesslich   aus verdünnter Schwefelsäure bestehenden Füllung immer mehr oder weniger der Fall ist. Dies ist denn auch gleichfalls eine der Ursachen, welche die   allmähliche   Abnahme der Kapazität eines normalen Akkumulators bedingen. 



   Der neue Elektrolyt besitzt ein grösseres   Leitvermögen,   während die in ihm enthaltenen Ionen eine bemerkenswert grössere Diffusionsgeschwindigkeit besitzen. Demzufolge treten die vorstehend aufgezählten Vorteile noch besser hervor in   Akkumulatoren   mit gehinderter Diffusion wie im allgemeinen Starter-und andere Batterien, bei denen die Platten durch besondere Isolatoren (Separatoren) voneinander getrennt sind. 



   Ein weiterer Vorteil ist, dass der Elektrolyt keine Entmischungserscheinungen zeigt, was sonst bei jeder Schwefelsäurelösung der Fall ist. Die Flüssigkeit bleibt homogen, was dem Inneren des Akkumulators sehr zugute kommt, weil hiebei sich keine Zonen bilden, in denen (in der oberen Zone) sehr wenig Säure vorhanden ist, während andere Zonen eine viel zu hohe Säurekonzentration aufweisen. Ausserdem muss die Temperatur viel tiefer sinken, ehe Gefriererscheinungen auftreten (bei verdünnter Schwefelsäure die sogenannten   Sehiesskristalle   in den oberen Zonen). 



   Die genannten Ionen des Elektrolyten können in Form ihrer Verbindungen in verschiedenen gegenseitigen Verhältnissen angewendet werden. Das folgende Mengenverhältnis ist z. B. sehr geeignet :
63'5 Gew. Teile Magnesiumsulfat, 5'6 Gew. Teile Natriumsulfat,   3'7   Gew. Teile   Ammoniakalaun.   



  0'6 Gew. Teile Kaliumnatriumbitartrat, 0'8 Gew. Teile   Magnesiumkarbonat. O'l   Gew. Teile Glyzerin,   0'3   Gew. Teile Cochenille und   0'1   Gew. Teile NitrobenzoL 
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   a2S04 durch   die äquivalente Menge   Li ; SO4   ersetzen usw. Anstatt Cochenille kann man auch andere, als Pseudokatalysator wirkende Farbstoffe   zufÜgen.   wie z. B.   Tiirkischrot,   verschiedene Anilinsulfonsäuren oder ihre Salze usw. 



   Es sei   ausdrücklich   erwähnt, dass nicht nur die Mengen nur beispielsmässige sind, sondern dass auch die Bestandteile selbst andere Zusammensetzung haben können ; so erhält man praktisch das gleiche Resultat wie im angegebenen Beispiel. wenn man die verschiedenen Säurereste und Metalle anders kombiniert, jedoch die Gesamtmenge der verschiedenen Ionen unverändert lässt. 



   Die Frage, ob man zum Lösen des Gemisches Schwefelsäure oder Wasser verwenden soll, ist vom Verwendungszweck der Lösung abhängig. Will man die Lösung für das Formieren von Akkumulatorplatten verwenden, so löst man vorzugsweise von dem Gemisch des Beispiels   1 kg in 20l destilliertem   Wasser. Nach dem Formieren kann man die Flüssigkeit entfernen und durch eine geeignete andere Zusammensetzung ersetzen. Diese erhält man z. B. von den im Beispiel genannten Verhältnissen ausgehend, indem man etwa 1360 g des Gemisches in etwa 16   ?.   destilliertem Wasser löst und dieser   Lösung   soviel reine Schwefelsäure (z.

   B. vom spezifischen Gewicht 1-84) zufügt, dass das spezifische Gewicht der erhaltenen Flüssigkeit etwa 0'03 weniger beträgt als das spezifische Gewicht der Schwefelsäure, welches vom Fabrikanten für den betreffenden   Akkumulator vorgesehrieben   ist. Selbstverständlich kann man das feste Gemisch auch direkt in Schwefelsäure der erforderlichen Konzentration lösen. 



   Nach der Aufladung wird das spezifische Gewicht der Flüssigkeit für Akkumulatoren als Starter-,   Bahnwagen-u.   dgl. Batterien dem spezifischen Gewicht der für die betreffenden Akkumulatoren vorgeschriebenen Füllung meistens gleich sein und für Akkumulatoren vom stationären Typus etwa 0'025 mehr betragen als das jener   Füllung. Auch im   letzteren Fall ist der Gehalt des Elektrolyten an freier Schwefelsäure jedoch geringer als der der   üblichen Akkumulatorsäure.   

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   Auch wenn es sich um Platten handelt, welche zwar schon stark sulfatiert. jedoch noch nicht ganz unbrauchbar geworden sind, erzielt man bei der Verwendung des   erfindungsgemässen   Elektrolyten noch gute Resultate. 



   Die Akkumulatoren, welche den oben beschriebenen Elektrolyten als funktionellen Bestandteil enthalten, können auf verschiedene Weise zusammengesetzt werden :
1. durch Verarbeitung von positiven Platten, die ausser der üblichen Paste noch Sulfate der vorstehend genannten Metallionen enthalten sowie auch ein wenig der angegebenen organischen Ionen, denen gegebenenfalls eine oder mehrere Substanzen zugegeben sind, welche bezwecken, die auftretenden Reaktionen vollständiger verlaufen zu lassen (Pseudokatalysatoren). Die als solche verwendeten Farbstoffe haben auch noch den Vorteil. dass sie dehalogenierend auf den Elektrolyten und die Platten einwirken. 



     Ausserdem   ist es empfehlenswert, einen mehrwertigen Alkohol, wie z. B. Glyzerin, zuzufügen, um einer   Schädigung   der Platten während der Reaktion vorzubeugen,
2. indem man ausgeht von Zellen, welche die üblichen Platten enthalten und diese mit dem erfindungsgemässen Elektrolyten füllt. 



   Hiebei lassen sich die folgenden Fälle unterscheiden : a) Zellen mit trockenen neuen Platten und Zellen mit neuen positiven und alten negativen Platten. in welchem Fall ein einleitender Formationsvorgang mit einer vorstehend angegebenen Formationsflüssigkeit angewendet werden soll,   b) Zellen, welche schon gebraucht wurden und die normale Schwefelsäurefüllung enthielten und deren Füllung nach der Entladung durch einen Elektrolyten gemäss vorliegender Erfindung ersetzt wird.   PATENT-ANSPRÜCHE :

   
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Herstellung eines Elektrolyten für derartige Akkumulatoren, bestehend aus einer   Mischung,   die beim Lösen in Wasser bzw. in Schwefelsäure ein oder mehrere Alkalimetallionen, ein oder mehrere der zweiwertigen Ionen   Magnesium, Beryllium, Zink oder Cadmium,   ferner Aluminiumionen und ein oder mehrere negative organische Ionen liefert, die mit den angewendeten Metallionen in dem betreffenden Medium keine unlöslichen Verbindungen geben, und gegebenenfalls aus einem mehrwertigen Alkohol, wie Glyzerin,   und   einem Pseudokatalysator, so z. B. einem Farbstoff, wie Cochenille, oder einer organischen Nitroverbindung, so z. B. Nitrobenzol.

Claims (1)

1. 2. Lösung, geeignet zum Formieren von Platten eines Bleiakkumulators bzw. als Elektrolyt für einen derartigen Akkumulator, dadurchgekennzeichnet, dass sie besteht aus einer Lösung des im Anspruch 1 angegebenen Präparates in Wasser oder Schwefelsäure.

   3. Bleiakkumulator, gekennzeichnet durch eine Flüssigkeitsfüllung als funktionellen Bestandteil, welche ausser Sulfat-und Wasserstoffionen und gegebenenfalls Bleiionen wenigstens ein Alkalimetallion, ein oder mehrere der zweiwertigen Ionen Magnesium, Beryllium, Zink oder Cadmium, weiter Aluminiumionen und ein oder mehrere negative organische Ionen enthält, von denen die letzteren mit den angewendeten Metallionen keine in diesem Medium unlösliche Verbindungen geben dürfen.