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Die Erfindung bezieht sich auf geschützte Anoden für elektrische Bleisammlerbatterien. Be- kanntlich bestehen elektrische Sammlerbatterien aus einer Reihe von Elementen, die im allgemeinen die Form von Platten besitzen, u. zw. abwechselnd aus positiven (Anoden) und negativen (Kathoden)
Elementen. Die Anode besteht aus einem Netz oder einem Rahmen aus erforderlichenfalls gehärtetem
Blei, der den Träger für die aktive Paste aus Bleiperoxyd bildet, wogegen die Kathoden aus Platten aus porösem Blei bestehen. Der abwechselnd aus Anoden und Kathoden bestehende Satz, der in einen aus verdünnter Schwefelsäure bestehenden Elektrolyten eingesetzt ist, wird vor der Verwendung einer Behandlung, dem sogenannten "Formieren", unterworfen, die eine Reihe von Ladungen und Entladungen unter geeigneten Bedingungen beinhaltet.
Es ist bekannt, dass man bei solchen Sammlerbatterien Vorsorge dagegen treffen muss, dass sich die Anoden und Kathoden während des Gebrauches gegenseitig berühren, und ferner dagegen, dass die Paste der Anodenplatten in mehr oder weniger grossen Teilen herausbröckelt und auf diese Weise Kurzschlüsse in der Batterie verursacht. Um die gegenseitige Berührung der Platten zu verhindern, verwendet man im allgemeinen mehr oder weniger lose zwischen die Platten eingeschobene Trennstücke oder Trennplatten. Diese sind aber nicht imstande, das Ausbrockeln der Paste zu verhindern.
Es ist schon vorgeschlagen worden, die Anodenplatten unmittelbar mit einer Überzugsschicht aus porösem Gummi (Schwammgummi) zu versehen, welcher vor oder nach der Formierung auf die Platten aufgebracht werden kann. Die Überzugsschichte wird durch Aufbringen von Latex, dem wasserlösliche Salze zugesetzt sind, hergestellt, worauf durch Auswaschen der Salze eine schwammförmige oder zellförmige Struktur der Kautschukschicht erhalten wird. Nach einer andern Arbeitsweise kann dem Latex Wasser in solchen Mengen zugesetzt werden, dass bei der Koagulation durch Wärme-oder Säurewirkung die Haut oder Kautschukschicht porös wird. Die Porosität wird ferner nach dem bekannten Vorschlag vorzugsweise durch Verwendung eines gasentwiekelnden alkalischen Zusatzes erzielt, wobei der Grad der Porosität durch die Menge der Zusatzstoffe geregelt werden kann.
Dem Latex kann schliesslich bei diesem Verfahren auch ein Alkalisulfid zugefügt werden, wodurch der Schwammgummi beim Trocknen teilweise vulkanisiert wird.
Weiter ist empfohlen worden, sämtliche Zwischenräume zwischen den Platten einer Sammlerbatterie durch eine mikroporöse Gummimasse vollkommen auszufüllen. In diesem Falle wird die Füllmasse aus wässrigen, koagulierbaren Kautschukdispersionen gewonnen und gegebenenfalls einer nachfolgenden Vulkanisation unterworfen. Die gesamte Batterie einschliesslich der mikroporösen Füllmasse bildet sodann einen geschlossenen Block.
Beiden bekannten Verfahren ist gemeinsam, dass der Versuch gemacht wird, die der Gefahr des Ausbröckelns unterliegende Paste durch eine elektrisch nicht leitende Masse zu schützen, welche unmittelbar auf der Paste und dem Gitter oder sonstigen Teilen der Platten aufliegt, anderseits aber eine gewisse Porosität besitzt, welche den Stromfluss von Platte zu Platte und den Ablauf der damit verbundenen chemischen Vorgänge gestattet. In beiden Fällen liegen jedoch Nachteile vor, so dass das Bedürfnis nach einer besseren Lösung der vorliegenden Aufgabe besteht.
Die nach dem erstgeschilderten Verfahren erhaltenen unmittelbaren Überzüge bestehen aus einer weichen grobporigen Gummischicht, u. zw. auch dann, wenn eine teilweise Vulkanisierung vorgenommen wird, zumal eine gewisse Weichheit und Nachgiebigkeit schon dadurch verursacht ist, dass es sich um grobporigen Schwamm-
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gummi handelt. Die Verwendung solcher weicher Überzugsschichten beseitigt daher noch nicht das Bedürfnis nach Mitteln, wie Trennplatten, die erforderlich sind, um einen gewissen Abstand der Platten voneinander zu sichern.
Werden derartige Trennplatten angewendet oder werden die Platten derartig geformt, dass sie selbst rippenartige Vorsprünge aufweisen, mit welchen sie sich gegenseitig abstützen, so muss damit gerechnet werden, dass diese Abstützungen oder die Zwischenstücke, insbesondere bei nicht ortsfesten Batterien, die weiche Gummischicht der Anodenplatten sehr bald verletzen und somit deren Zweck zunichte machen. Man wäre also bei der Verwendung solcher weicher, grobporiger Gummi- überzüge mindestens in der Wahl der Form der Platten sehr gebunden. Bei Ausführung des an zweiter Stelle beschriebenen Verfahrens findet zwar eine sehr gute gegenseitige Abstützung statt, doch schliesst in diesem Falle die Blockform ein Auswechseln einzelner Platten sowie eine mitunter notwendige Veränderung der gegenseitigen Abstände völlig aus.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine geschützte Anode für elektrische Blei- akkumulatorenbatterien, bei welcher eine Blei-, Bleisup ? roxydplatte mit einer Überzugsschicht aus porösem vulkanisiertem Kautschuk versehen ist, der unmittelbar als Kautschukabscheidung aus einer wässrigen Kautschukdispersion erhalten ist, die Bleisupsroxydschieht einschliesst und mit ihr festhaftend verbunden ist und die dadurch gekennzeichnet ist, dass der aus Hartgummi bestehende Kaut- schuküberzug eine Mikroporenstruktur aufweist, wie sie das Ergebnis der Vulkanisation unter Verhinderung der Verdampfung des in den Poren vorhandenen Wassers ist.
Die Arbeitsweise, die zur Erzeugung der mikroporösen Struktur der Überzugsschichte auf den Anodenplatten gemäss der
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bekannte Verfahren, das die Vulkanisation einer koagulierten Kautschukschicht in feuchtem Zustand in gesättigtem Wasserdampf unter Druck oder in heissem Wasser vorsieht, um eine Verdampfung wesentlicher Wassermengen aus der wasserhaltigen Kautschukmasse und damit die Ausbildung grober Poren zu verhindern.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, Platten jeder beliebigen Form einzeln mit einer mikroporösen und gegen alle auftretenden Beanspruchungen widerstandsfähigen Überzugsschicht zu erzeugen, die einzeln eingebaut oder ausgewechselt werden können und deren Abstand zueinander gegebenenfalls geändert werden kann. Die Anoden gemäss der Erfindung sind mit einer dünnen Schutzschicht aus Hartgummi, die eine durchwegs gleichmässige mikroporöse Struktur besitzt, versehen, welche unmittelbar auf der Paste haftet und ohne Zerstörung nicht entfernt werden kann. Diese mikroporösen Hartgummischichten entsprechen allen Anforderungen, die an die mechanischen und elektrischen Eigenschaften einer solchen Schutzschicht zu stellen sind.
Zur Herstellung der Anoden gemäss der Erfindung kann man in verschiedener Weise verfahren, wobei jedoch in allen Fällen auf der Anodenplatte aus Blei-, Bleisuperoxyd eine wasserhaltige Kautschukschicht durch Koagulation einer wässrigen Kautschukdispersion abgeschieden und unter Vermeidung der Verdampfung des Wassers bei Temperaturen, die die elektrischen Eigenschaften der Anode nicht beeinträchtigen, vulkanisiert wird. Die verwendete Kautschukdispersion kann in bekannter Weise wärmeempfindlich gemacht sein, beispielsweise gemäss den Verfahren der österr. Patentschriften Nr. 12Im47, 122289 oder 132398 oder der britischen Patentschriften Nr. 292964,324104, 330520 oder 335621.
In diesem Falle wird zweckmässig die Anodenplatte in angewärmtem Zustande in die Dispersion eingetaucht, u. zw. während einer Zeitspanne, deren Länge von der gewünschten Dicke der Schutzschicht abhängt. Man kann die Anode auch in an sich bekannter Weise mit einer Koagulierungsflüssigkeit benetzen und dann in die Dispersion eintauchen, wodurch in günstiger Weise die Abscheidung einer wasserhaltigen koagulierten Kautschukschicht erzielt wird. Als Koagulierungsflüssigkeit kann vorteilhafterweise eine 10% ige Schwefelsäurelosung verwendet werden ; es könnnen aber auch andere Koagulienmgsflüssigkeiten, wie beispielsweise Essigsäure, Calciumchloridlösungen od. dgl. verwendet werden.
Gewünschtenfalls können die Dispersionen auch auf die Anodenplatten aufgespritzt, aufgestrichen oder auf diesen elektrophoretisch abgelagert werden.
Unter Platten werden im Sinne der Erfindung auch Anoden mit komplizierter, von der streng plattenförmigen Gestaltung abweichender Ausbildung verstanden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, die mehrere verschiedene Formen von geschützten Anodenplatten gemäss der Erfindung, die mit Kathoden zwecks Bildung einer Batterie gekuppelt sind, darstellt.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch mehrere gewellte Platten, Fig. 2 einen ähnlichen Schnitt durch Rippenplatten, Fig. 3 bezieht sich auf glatte Platten und Fig. 4 stellt einen teilweisen Schnitt durch eine Batterie mit Anoden und Kathoden in der Form von Stäben dar.
In Fig. 1 ist die gewellte Anode zwischen mit schmalen Abstandhaltern. 3 versehenen gewellten Kathoden gelagert. Der poröse Überzug der Anode ist mit 4 bezeichnet.
In Fig. 2 sind Anoden und Kathoden bei 5 gerippt, während die andern Teile ebenso wie in der vorhergehenden Figur bezeichnet sind. Die Batterie, von der ein Teilschnitt in Fig. 3 dargestellt ist, ist aus flachen Anodenplatten 10 und ebenfalls im wesentlichen flachen Kathodenplatten 12 zusammengesetzt, welche letztere mit Abstandhaltern 11 versehen sind. Die Anodenplatten 10 sind mit einem Schutzfilm 13 aus mikroporösem Hartkautschuk überzogen. In Fig. 4 besitzen die Anoden 15 und die
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Kathoden 16 die Form von glatten Stäben. Der mikroporöse Üb ? rzug 11 aus Hartkaut, chuk b2deckt die Anoden. Zum Überziehen der frischen Anodenplatten mit dem Schutzfilm aus mikroporösem Hartgummi kann irgendeines der im folgenden beschriebenen Verfahren verwendet werden.
Beispiel 1 : Zur Herstellung der Platten gemäss den Figuren 1, 3 und 4 kann z. B. wiefolgt verfahren werden.
Einer Mischung aus :
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<tb>
<tb> Schwefel <SEP> 6 <SEP> kg
<tb> Ultrabeschleuniger <SEP> 0-25 <SEP> kg
<tb> Zinkoxyd <SEP> 0-50 <SEP> kg
<tb> Calciumsulfat <SEP> ......................... <SEP> 0#10 <SEP> kg
<tb> Wasser <SEP> 5 <SEP> kg
<tb> 10% <SEP> ige <SEP> Losung <SEP> von <SEP> Gummi <SEP> arabieum <SEP> 1 <SEP> kg
<tb>
wird unter kräftigem Umrühren 30 kg gewöhnlicher Kautschuk-Latex mit 40% festen Bestandteile zugesetzt.
Die zu überziehenden, vorher erhitzten Platten werden in die auf diese Weise erhaltene Mischung bis zu der gewünschten Tiefe während eines Zeitraumes von zehn Sekunden eingetaucht. In dieser Weise wird auf den Platten ein Kautschukfilm von 1 mm Stärke abgelagert. Dann werden die mit dem frischen Kautschuküberzug versehenen Platten in einen Autoklav eingelegt und in diesem bei einer Temperatur von 170 C durch 30 Minuten hindurch in Frischdampf vulkanisiert, wodurch die Bildung der mikroporösen Struktur bewirkt wird.
Beispiel 2 : Zur Herstellung von Anodenplatten gemäss Fig. 2 kann das folgende Verfahren angewandt werden :
Einer Mischung aus :
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<tb>
<tb> Schwefel <SEP> 6 <SEP> kg
<tb> Ultrabeschleuniger <SEP> ............... <SEP> 0'30 <SEP> kg
<tb> Wasser <SEP> .................................... <SEP> 5 <SEP> kg
<tb> 10%ige <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> Gummi <SEP> arabikum <SEP> ka
<tb>
wird unter stetem Umrühren 30 kg gewöhnlicher Latex mit 40% festen Bestandteilen zugesetzt.
Die vorher mit einer 10%igen Schwefelsäurelösung benetzte, zu überziehende frische Anode wird in die erwähnte Mischung bis zu der gewünschten Tiefe eingetaucht und darin zehn Sekunden lang gehalten. Es kommt hiebei zur Ausbildung eines Kautschukfilms von etwa 1 mm Stärke. Die überzogene Anode wird dann vulkanisiert, indem sie für die Zeitdauer von 45 Minuten in einen Autoklav eingelegt wird, der von Frischdampf von 1700 C durchströmt wird.
Abgesehen von dem gewöhnlichen Latex können auch künstliche wässerige Kautschukdkp : rsionen oder natürliche oder künstliche Dispersionen aus andern Stoffen verwendet werden, die ein Verhalten zeigen, das dem von Kautschuk etwa gleichkommt. Die Auswahl a. us solchen Dbppssionen, die in der Kautschukindustrie bekannt sind, kann von dem Fachmann leicht nach den Bedingungen des Einzelfalles getroffen werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gasehützte Anode für elektrische Bleiakkumulatorenbatterien, bei welcher eine Blei-, Bleisuparoxydplatte mit einer überzugsschicht aus porösem vulkanisiertem Kautschuk versehen ist, der unmittelbar als Kautschukabscheidung aus einer wässrigen Kautschukdirsion erhalten ist, die Blei- sup ? roxydschicht einschliesst und mit ihr festhaftend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Hartgummi bestehende Kautschuküberzug eine Mikroporenstruktur aufweist, wie sie das Ergebnis der Vulkanisation unter Verhinderung der Verdampfung des in den Poren vorhandenen Wassers ist.