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Verfahren zur Herstellung einer Elektrode mit aktiver Masse für
Bleiakkumulatoren
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;Elektrolyten möglichst rasch auszugleichen.
Es stellte sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode mit aktiver Masse zu finden, durch das die erhaltene aktive Masse - wie schon erwähnt-sowohl eine genügend hohe Festigkeit als auch eine möglichst grosse innere Oberfläche aufweist. i Die Lösung dieser Aufgabe erreicht man nach der Erfindung dadurch, dass als Ausgangsmaterial die
Verbindung 5 PbO. 2 H2O verwendet wird, und die Elektroden nach dem Einpastieren der Masse einer
Wärmebehandlung mit Wasserdampf von 50 bis 1400C während 20 min bis 3h, je nach der Stärke der
Elektroden unterworfen werden.-
Die hydrothermische'Behandlung der pastierten Gitter- bzw. mit trockenem Pulver gefüllten Röhr- I chenplatten führt zur Bildung von Bleioxyd, u. zw.
vorwiegend von rhombischem Bleioxyd, dessen Kri- stalle sich dabei gleichzeitig derart innig miteinander verfilzen, dass sich ein fester selbsttragender und rissfreier Massekuchen bildet. Das entstandene fest vernetzte Massegerüstbesitzt eine grosse mechanische
Festigkeit und nach der Formation eine besonders grosse innere Oberfläche von z. B. über 5 m/g. Diese
Eigenschaften sind sowohl unmittelbar nach der Formation als auch während einer sehr langen Betriebs - dauer des Akkumulators vorhanden und führen zu einer aktiven Masse mit bisher nicht zu vereinbarenden
Charakteristika.
Trotz der hohen mechanischen Stabilität ist nämlich der Ausnutzungsgrad dieses fest vernetzten Massegerüstes bis zu 500/0 höher als der bisher bekannten aktiven Massen, gleichzeitig wird eine spezifisch höhere Kapazität erreicht.--
Ein ganz wesentlicher Vorteil ist auch darin zu erblicken, dass die erfindungsgemässe Wasserdampf- behandlung zu einer erstaunlich grossen Zeiteinsparung führt. Bei der bisher üblichen Herstellung von Blei- akkumulatoren-Elektroden nimmt das Abstehen und Trocknen pastierter Platten je nach Plattentype einen
Zeitraum vor. 16 bis 40 h in Anspruch ; mit aktiver Masse gefüllte Röhrchenelektroden werden beispiels- weise vor dem Formieren etwa 4 - 18h sulfatiert, bevor man sie formiert.
Nach der Erfindung ist es da- gegen möglich, die Formierung sowohl der Gitterplatten als auch der Röhrchenelektroden sofort nach der höchstens 2 h dauernden Wasserdampfbehandlung anlaufen zu lassen.
Die erfindungsgemäss als Ausgangsverbindung verwendete Bleiverbindung 5 PbO. 2H, 0 ist eine weisse
Substanz, die in Gegenwart von Feuchtigkeit bis zu etwa 500C stabil ist. Erwärmt man sie jedoch über die eben angegebene Temperatur hinaus, so setzt sie sich vorwiegend zu rhombischem PbO um. Man erhält aus 5 PbO. 2H 20 eine schmierfähige Paste, wenn man dem trockenen Pulver etwa 10 Gew. % Wasser zu- setzt oder wenn man bei der Herstellung des Bleioxydhydroxyds die Trocknung im geeigneten Augenblick unterbricht.
Die Wasserdampfbehandlung der mit aktiver Masse versehenen Elektroden ist, wie die folgenden Bei- spiele zeigen, sehr einfach.
Beispiel l ; Nach dem Füllen der Elektroden mit einer Paste aus 5 PbO. 2 HO bleibt diese an der
Luft etwa 30 - 100 min lang stehen, ehe man sie mit Wasserdampf von 120 bis 1400C behandelt. Nach
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netzten rhombischen PbO-Kristallen umgesetzt.
Beispiel 2s Übliche Röhrchenelektroden werden mit trockenem 5 PbO. 2 H O gefüllt und anschliessend 2 fi mit Wasserdampf von etwa 95 bis 100 C erwärmt. Nach dieser Behandlung besteht das aktive Material vorwiegend aus rhombischem PbO.
Derart gewonnene Elektroden werden unmittelbar nach dem Abkühlen auf übliche Weise formiert, wobei der Übergang von PbO zu einem sehr harten und festen Pub02 sehr leicht erfolgt. Wie Versuche mit positiven Platten gezeigt haben, werden bei der Verwendung einer aktiven Masse gemäss der Erfindung im Hinblick auf Festigkeit, Härte scwie Porosität und innere Oberfläche Werte erreicht, die schon lange gefordert, bisher jedoch noch nicht erzielt wurden. Zwar gibt es schon Platten mit sehr harter Masse, doch liegt-wie schon erwähnt-ihre Kapazität und ihr Ausnutzungsgrad so niedrig, dass mit dieser Masse versehene Elektroden praktisch keine Verwendung finden können.
Im Gegensatz zu üblichen weichen Elektroden, deren innere Oberfläche sich auf etwa 2 bis max.
5 m/g belauft, erreicht die innere Oberfläche der aktiven Masse der erfindungsgemässen Elektroden eine um 50-400% höhere innere Oberfläche, u. zw. sowohl bei Platten vom Faure-Typ als auch bei Röhrchenelektroden.
Es ist vorteilhaft, auch die negativen Elektroden gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren mit der aktiven Masse zu versehen.
Bei den erfindungsgemässen pastierten Platten ist es völlig überflüssig, die aktive Masse mit abstützenden Mitteln zu umgeben. Es ist selbst bei den Röhrchenplatten möglich, die äussere Umhüllung, seien es geschlitzte Hartgummiröhrchen, Röhrchen aus performiertem Kunststoff mit Glasfasergewebeeinlage
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in die Form, in die das Ableitergitter vorher eingelegt wurde, einpastiert oder als trockenes Pulver eingepresst und danach einer hydrothermalen Behandlung, wie sie in den Beispielen 1 und 2 aufgezeigt worden ist, unterworfen wird. Dadurch erhält man Elektroden, die sich äusserlich nur insofern von den üblichen Röhrchenelektroden unterscheiden, dass die Röhrchenumhüllung fortgelassen ist.
Trotzdem erzielt man durch diese Herstellung Elektroden von einer Lebensdauer, die der der üblichen Röhrchenelektroden mindestens gleichgesetzt werden kann.
Da bei gleichem äusseren Durchmesser der Elektrodenstäbe, entsprechend dem zur Verfügung stehenden Volumen, eine grössere Menge aktiver Masse untergebracht ist und die Masse - wie vorher beschrie- ben-einen höheren Ausnutzungsgrad besitzt, gelingt es, auf diese Art mechanisch äusserst stabile Elektro- den zu erhalten, deren Ausnutzungsgrad um mehr als 501o gesteigert ist.
Das Weglassen der Umhüllung bringt eine wesentliche Kostenersparnis mit sich. Auch weisen derarti- ge Stabelektroden als weiteren Vorteil einen schnelleren Konzentrationsausgleich des Elektrolyten auf, so dass bei Hochstromentladungen und bei Schnelladung viel günstigere Werte erreicht werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode mit aktiver Masse für Bleiakkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial die Verbindung 5 PbO. 2 H. p verwendet wird, und die Elektroden nach dem Einpastieren der Masse einer Wärmebehandlung mit Wasserdampf von 50 bis 1400C während 20 min bis 3 h, je nach der Stärke der Elektroden, unterworfen werden.