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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Formierung von gepasteten Batterieplatten für Bleiakkumulatoren in einer wässerigen Lösung von Schwefelsäure.
Ziel der Erfindung ist es, ein solches vorbekanntes Verfahren derart zu verbessern, dass mit einem vergleichsweise geringen Zeitaufwand ein Endprodukt optimal hoher Lagerungsfähigkeit hergestellt werden kann.
Zur Erreichung dieses Zieles ist das erfindungsgemässe Verfahren gekennzeichnet durch a) die Durchführung eines ersten Formierungsvorganges an den in die wässerige Lösung von
Schwefelsäure eintauchenden gepasteten Gitterplatten durch Einspeisung eines diese Gitter durchfliessenden elektrischen Stromes, womit die Temperatur dieser Lösung auf 65 bis 820C erhöht wird, und wobei diese Formierung die auf den Gittern befindliche Paste in das aktive
Plattenmaterial umwandelt ; b) die Unterbrechung des elektrischen Stromdurchflusses, sobald eine für eine Beaufschlagung der
Platten mit einer Ladung von mindestens 50% eines vorbestimmten Endwertes ausreichende Menge der Paste umgewandelt wurde ;
c) das Belassen der Platten in dieser Lösung durch mindestens 30 min, und sodann d) die Durchführung eines zweiten Formierungsvorganges zur Erzeugung einer Ladung des vorbestimmten Endwertes auf diesen Platten.
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Gewicht1, 14 und 1,16 g/cm3.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Einspeisung des elektrischen Stromes unterbrochen, sobald die Platten mit einer Ladung von mindestens 60% des vorbestimmten Endwertes beaufschlagt sind.
Der Verfahrensschritt c) kann während einer Dauer von 45 min bis zu 3 h durchgeführt werden.
Nachstehend ist an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens erläutert. In diesen Zeichnungen ist Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht des Batteriekastens während des Einsetzens der aus Batterieplatten-Gittern und Separatoren gebildeten Blöcke in diesen Kasten und Fig. 2 ist ein Teilquerschnitt, teils eine Ansicht des Batteriekastens, welcher die Fertigstellung der Zellenverbindungen veranschaulicht.
Die Batterieplatten gemäss diesen Zeichnungen werden mittels der aus einer Bleilegierung bestehenden Gitter --11-- hergestellt, welche jene Bleiakkumulatorpaste tragen, die man benötigt, um-nach deren Umwandlung in aktives Plattenmaterial-positive oder negative Batterieplatten zu bilden. Die Zusammensetzung
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Paste zur Herstellung einer negativen bzw. positiven Batterieplatte.
Die Blöcke --12-- werden sodann in einen aus Polypropylen oder anderem geeigneten Material geformten Batteriekasten--14--eingesetzt, der durch zueinander parallele, voneinander distanzierte Scheidewände--16--in sechs Zellenkammern-15--unterteilt ist. Jede Zellenkammer--15--enthält einen zugehörigen Block--12--und in jedem der vier, in den inneren Kammern des Batteriekastens--14-untergebrachten Blöcke --12-- sind alle Gitter welche positive Batterieplatten bilden, mittels eines Plattenverbinders zu einem Plattensatz verbunden, der ein Anschlussohr --17-- trägt, und alle Gitter, welche negative Platten bilden, sind mit einem Plattenverbinder zu einem Plattensatz verbunden, der ein Anschlussohr --18-- trägt.
Die einzelnen Ohren--17, 18-erstrecken sich im wesentlichen parallel zu den Scheidewänden--16--und jedes der Ohren--17--ist mit einem einstückigen ausragenden Fortsatz --17a-- versehen. Jeder in einer Endkammer des Batteriekastens --14-- untergebrachte Block --12-umfasst einen Gittersatz, der mit einem Ohr-17 oder 18--verbunden ist, wogegen der jeweils andere Gittersatz mit einem Anschlusspol --19-- verbunden ist.
Wie in Fig. 2 dargestellt, weisen die Scheidewände - 16 gestanzte Löcher --16a-- auf und diese sind derart angeordnet, dass sich jeder Fortsatz--17a--eines in den Batteriekasten - 14-- eingesetzten Blockes --12-- durch ein solches Loch--16a--erstreckt und mit dem Ohr--18--eines Plattenverbinders in der benachbarten Kammer in Verbindung tritt.
Die Scheidewände --16-- müssen, um das Einsetzen der Blöcke
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in--17, 18--gegen die zugeordnete Scheidewand --16-- und lassen zwischen diesen Ohren soviel Strom durch den Fortsatz-17a-liessen, dass dieser Fortsatz schmilzt und die vom Loch --16a-- gebildete öffnung der Scheidewand --16-- ausfüllt. An jedem Ohr-17 bzw. 18-kann ein ringförmiger Wulst
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vorgesehen sein, um eine Abdichtung der in den Scheidewänden--16--vorgesehenen Löcher--16a- sicherzustellen. Selbstverständlich könnten aber im Rahmen der Erfindung auch andere als die oben beschriebene
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werden.
Sobald nun die Zellenverbindungen fertiggestellt sind, wird jede Zellenkammer --15-- mit einer wässerigen Lösung von Schwefelsäure mit einem spez. Gewicht zwischen 1, 05 und 1, 20 g/cm3 oder vorzugsweise 1, 10 und 1, 18g/cm3 gefüllt. Besonders bevorzugt beträgt das spez.
Gewicht der Schwefelsäurelösung zwischen 1, 14 und], 16 g/cm3. Die Anschlusspole --19-- werden dann an eine Stromquelle angeschlossen und an den Gittern--11--wird ein erster Formierungsvorgang durchgeführt, indem man zwischen den Anschlusspolen - Strom durch die Gitter fliessen lässt und solcherart die Paste an den Gittern --11-- in
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negative Batterieplatten bilden, in metallisches Blei, und die Paste auf jenen Gittern, die positive Platten bilden, in Bleidioxyd um.
Während dieses ersten Formierungsvorganges steigt die Temperatur der Schwefelsäurelösung
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Im Verlauf des Fortschreitens der Formierung steigt die Ladung auf den teilweise formierten Batterieplatten an und sobald diese Ladung mindestens 50% oder-noch besser-mindestens 60% der vorbestimmten Endladung der Batterieplatten erreicht, wird der elektrische Stromdurchgang zwischen den Anschlusspolen-19-- unterbrochen.
Sobald dieser erste Formierungsvorgang beendet worden ist, lässt man die teilformierten Batterieplatten in der heissen, wässerigen Schwefelsäurelösung auf eine Dauer von mindestens 30 min stehen. Normalerweise beträgt diese Standperiode zwischen 45 min und 3 h, die Dauer hängt von der Temperatur der Schwefelsäurelösung am
Ende des ersten Formierungsvorganges ab.
Nach dieser Standperiode wird ein zweiter Formierungsvorgang durchgeführt, indem man zwischen den Anschlusspolen --19-- wieder einen elektrischen Strom, vorzugsweise der gleichen Stärke wie vorher, durch die Batterieplatten fliessen lässt. Dieser zweite Formierungsvorgang wird so lange fortgesetzt, bis die Umwandlung der Paste in das aktive Material der herzustellenden Batterieplatten vervollständigt ist und die Ladung auf den
Platten den gewünschten vorbestimmten Endwert erreicht hat. Der Batteriekasten --14-- wird dann gekippt und auf eine Dauer von etwa 45 min umgedreht belassen, um die Schwefelsäurelösung aus dem Kasten ausrinnen zu lassen, wobei die völlige Entfernung der Schwefelsäurelösung durch ein Schütteln des Kastens oder-noch besser-durch Einblasen von Luft in den Kasten unterstützt werden kann.
Schliesslich wird der Batteriekasten durch Aufschweissen eines nicht dargestellten, aus thermoplastischem
Material bestehenden Deckels auf die offene Oberseite verschlossen, letzteres kann durch Anpressen des Deckels und des oberen Umfangsrandes des Kastens--14--gegen einander gegenüberliegende Flächen einer nicht dargestellten Heizplatte durchgeführt werden, wobei jene Teile des Deckels und des Kastens, die mit der
Heizplatte in Berührung treten, angeschmolzen werden. Die Heizplatte wird sodann entfernt und die angeschmolzenen Teile des Deckels und des Kastens werden zusammengepresst, so dass der Deckel solcherart mit dem Kasten--14--verbunden wird.
Das oben beschriebene Verfahren dient beispielsweise zur Herstellung einer sogenannten trocken geladenen Batterie als Endprodukt, d. i. eine Batterie, die ohne Elektrolyt-Füllung gelagert wird und deshalb zur Gebrauchnahme erst durch Hinzufügung des Elektrolyten aktiviert werden muss. Wenn also der Kasten mit einem Deckel verschlossen wird, muss sichergestellt werden, dass die im Gehäusedeckel für die spätere Aktivierung vorgesehenen Füllöffnungen gegen die Atmosphäre abgedichtet sind, so dass vor der Aktivierung der Batterie keine feuchte Luft zu den Batterieplatten gelangen kann.
Demnach muss man bei einer Batterie dieser Gattung sicherstellen, dass die Batterieplatten in der Batterie über lange Zeiträume ohne Elektrolyten gelagert werden können. Dies wird durch das oben beschriebene Verfahren gewährleistet, weil während der Standperiode das aktive Material der teilformierten Platte einer chemischen Reaktion unterliegt, deren Natur zwar exakt nicht bekannt ist, die jedoch in den fertiggestellten Platten bewirkt, dass sie bei der Lagerung kaum einer Beeinträchtigung unterliegen. Gleichwohl auch in der üblichen Herstellungstechnik schon ähnliche Resultate erzielt werden konnten, so benötigte man hiebei für die chemische Reaktion, die eine solche Beeinträchtigung der Batterieplatten durch längere Lagerung verhindert, doch eine Standperiode von mindestens 24 h.
Demgegenüber schreitet bei Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens die Reaktion in einem zunehmenden Ausmass fort, das von der Temperatur der Säurelösung am Ende des ersten Formierungsvorganges abhängig ist, wobei der für die Standperiode erforderliche Zeitaufwand erheblich verringert werden kann.
Selbstverständlich kann die oben beschriebene zweistufige Formierung an einer grossen Anzahl von Batterien, von denen jede Blöcke von Batterieplatten-Gittern --11-- enthält, derart durchgeführt werden. dass die herzustellenden Batterieplatten alle gleichzeitig formiert werden. Da der Batteriekasten --14-- während der Formierung unversiegelt bleibt, erweist es sich als zweckmässig, die Umwandlungsvorgänge in einer der
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Batterieplattenherstellung dienenden Fabrik ausserhalb der Werkstätten, etwa in einem belüfteten abgeschlossenen gesonderten Raum durchzuführen, um das Fabrikspersonal vor den säurehaltigen Dämpfen zu schützen, die sich während der Umwandlung bilden.
Begreiflicherweise kann also auch das Ausmass der Umwandlung, wenn man für die Umwandlung einen solchen isolierten Raum benutzt, gefahrlos erhöht werden.
Es sei hervorgehoben, dass sich die Säure während der Umwandlung der Gitter--11--in die herzustellenden positiven und negativen Batterieplatten und auch während der nachfolgenden Entfernung der Säure aus dem Kasten --14-- an der oberen Umfangskante dieses Kastens zu sammeln trachtet. Gleichwohl behindert diese Säure erfahrungsgemäss nicht das Aufschweissen des Deckels auf den Kasten. Im Gegensatz dazu fand man, dass bei Verwendung eines Klebers, wie etwa eines Epoxyharzes, zur Befestigung des Deckels am Kasten eine am oberen Umfangsrand des Kastens befindliche Säure die Herstellung einer einwandfreien Verbindung zwischen dem Deckel und dem Kasten verhindert.
Alternativ zum oben beschriebenen Verfahren kann der erfindungsgemässe zweistufige Formierungsvorgang auch ausgeführt werden, nachdem der Deckel am Kasten--14--befestigt wurde. Allerdings muss man in diesem Fall bei Entleeren des Kastens möglichst die gesamte Säure ausrinnen lassen und dafür sorgen, dass etwa eine Profilierung der Unterseite des Deckels kein Zurückbleiben von Säure im Deckel verursachen kann. Auch wird der für das Ausrinnenlassen der Säure erforderliche Zeitaufwand grösser und man benötigt hiefür bis zu drei Stunden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Formierung von gepasteten Batterieplatten für Bleiakkumulatoren in einer wässerigen Lösung von Schwefelsäure, gekennzeichnet durch a) die Durchführung eines ersten Formierungsvorganges an den in die wässerige Lösung von
Schwefelsäure eintauchenden gepasteten Gitterplatten durch Einspeisung eines diese Gitter durchfliessenden elektrischen Stromes, womit die Temperatur dieser Lösung auf 65-820C erhöht wird, und wobei diese Formierung die auf den Gittern befindliche Paste in das aktive
Plattenmaterial umwandelt ; b) die Unterbrechung des elektrischen Stromdurchflusses, sobald eine für eine Beaufschlagung der
Platten mit einer Ladung von mindestens 50% eines vorbestimmten Endwertes ausreichende Menge der Paste umgewandelt wurde ;
c) das Belassen der Platten in dieser Lösung durch mindestens 30 min, und sodann d) die Durchführung eines zweiten Formierungsvorganges zur Erzeugung einer Ladung des vorbestimmten Endwertes auf diesen Platten.
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