BR0312998B1

BR0312998B1 - grade para bateria de chumbo e ácido e bateria de chumbo e ácido.

Info

Publication number: BR0312998B1
Application number: BRPI0312998-5A
Authority: BR
Inventors: Jun Furukawa; Yasuyuki Nehyo; Masanori Ozaki
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2011-07-12
Also published as: WO2004104244A1; CA2493792A1; JP2004349197A; AU2003292555B2; CN1332051C; CA2493792C; JP4160856B2; KR20050026000A; AU2003292555A1; CN1692170A; KR100655020B1; EP1629132A1; EP1629132B1; MXPA05000736A; BR0312998A

Description

Relatório Descritivo da Patente de invenção para "GRADE PA-RA BATERIA DE CHUMBO E ÁCIDO E BATERIA DE CHUMBO E ÁCI-DO".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a uma liga com base em chumbopara uma bateria de chumbo e ácido, uma grade para uma bateria de chum-bo e ácido, e uma bateria de chumbo e ácido, particularmente, a uma ligacom base em chumbo para uma bateria de chumbo e ácido, uma grade parauma bateria de chumbo e ácido, e uma bateria de chumbo e ácido, que exi-be excelente resistência à corrosão e excelente intensidade mecânica quan-do usada para uma grade e que são adaptados para fundição por gravidade,fundição contínua e um processo de laminação.Antecedentes da Invenção

Em anos recentes, a temperatura no compartimento do motor deum veículo é notavelmente elevada por causa do aumento nas facilidades eno projeto que elimina o espaço extra. Portanto, a bateria de chumbo e ácidomontada no veículo é mantida sobrecarregada e operada sob condições se-veras. Como resultado, a corrosão da grade e a deformação pelo alonga-mento da grade, que é chamado crescimento, são geradas na placa positivaincluída na bateria de chumbo e ácido de modo a diminuir a duração da ba-teria de chumbo e ácido. Naturalmente, é de grande importância superaresses problemas.

Para ser mais específico, é necessário que a grade da bateria dechumbo e ácido tenha uma intensidade mecânica razoável de modo a evitara deformação durante o processo de fabricação da bateria de chumbo e áci-do. Deve ser observado nesse contexto que a deformação pelo alongamen-to, isto é, a geração do assim chamado "crescimento", é derivada da tensãode alongamento gerada pelo material corroído formado durante o uso dabateria. A geração do crescimento é um problema que é mais sério do que oproblema gerado pela intensidade mecânica insuficiente. O crescimento ten-de a prejudicar a ligação elétrica entre a grade e o material ativo de modo afazer surgir certos defeitos tais como uma diminuição na capacidade da ba-teria e curto-circuito causado pela deformação da placa.

É possível diminuir o crescimento em grande parte melhorando aintensidade mecânica da grade. Entretanto, o crescimento é um fenômenoque acontece como resultado da função mútua entre a intensidade mecânicada grade e a corrosão da grade. Portanto, o efeito da melhora da intensidademecânica da grade fica limitado a menos que a corrosão seja diminuída.

Também deve ser observado que a bateria de chumbo e ácidoprecisa muito ser isenta de manutenção em vista da conveniência na mani-pulação. Era costumeiro que a grade constituindo o eletrodo positivo da ba-teria de chumbo e ácido fosse formada de uma liga com base em chumbocompreendendo 0,06 a 0,10% em peso de Ca, 1,0 a 2,0% em peso de Sn,0,005 a 0,04 em peso de Al e o equilíbrio de Pb. Entretanto, era impossível,até mesmo para a grade feita da liga com base em chumbo da composiçãoparticular, produzir um efeito suficiente de melhora da resistência à corrosãoe da supressão do crescimento, resultando na falha em superar o problemaem termos da duração da bateria de chumbo e ácido.

Várias idéias já foram propostas em uma tentativa para superara dificuldade. Por exemplo, é proposta em WO-97/30183 uma grade parauma bateria de chumbo e ácido feita de uma liga com base em chumbocompreendendo 0,05 a 0,12 em peso de Ca, não mais do que 3% em pesode Sn, 0,002 a 0,04% em peso de Al, e não mais do que 0,02 em peso deBa. É relatado que a grade para a bateria de chumbo e ácido da composiçãoparticular é capaz de manter uma intensidade mecânica razoável por toda aduração da bateria. É proposta em USP 4.233.070 uma grade para uma ba-teria de chumbo e ácido. É relatado que a intensidade mecânica da gradepara a bateria de chumbo e ácido pode ser melhorada sem prejudicar a re-sistência à corrosão adicionando 0,005 a 0,05% em peso de Mg em uma ligacom base em chumbo compreendendo metais alcalino-terrosos tais comoCa, Sr e Ba, bem como Sn e Al. É proposta em USP 4.358.518 uma gradepara uma bateria de chumbo e ácido feita de uma liga compreendendo 0,03a 0,04% em peso de Ca, 0,15 a 0,4% em peso de Sr, 0,15 a 0,9% em pesode Sn, e 0,025 a 0,07% em peso de Ba. É relatado que a grade para a bate-ria de chumbo e ácido feita da liga da composição particular permite melho-rar ambas a intensidade mecânica e a resistência à corrosão da grade.Ademais, é proposta em USP 5.298.350 uma liga de chumbo, que exibeuma longa duração sob altas temperaturas, compreendendo 0,025 a 0,06%em peso de Ca, 0,3 a 0,7% em peso de Sn e 0,015 a 0,045% em peso de Ag.

Como evidenciado acima, as Patentes U.S. citadas acima ensi-nam que Ba contido na liga com base em chumbo para a bateria de chumboe ácido é efetivo na melhora da intensidade mecânica da liga. Também, WO-97/30183 citada acima ensina que quantidades prescritas de Ca e Ba sãoefetivas para alcançar a intensidade mecânica exigida para a grade do ele-trodo positivo incluído na bateria.

Entretanto, qualquer uma das técnicas anteriores citadas acima,que são direcionadas para a liga contendo Ba, é insuficiente para melhorarambas a intensidade mecânica e a resistência à corrosão da grade. Essetambém é o caso com USP 5.298.350 citada acima, que ensina a adição deAg. Para ser mais específico, o crescimento é certamente suprimido nessatécnica anterior de acordo com algum aperfeiçoamento na resistência à cor-rosão e na intensidade mecânica. Entretanto, a fragilidade é também au-mentada nessa técnica anterior de modo a dar origem a um efeito decisivotal como o rompimento da grade em alguns casos. Tal sendo a situação, foidifícil obter uma bateria de chumbo e ácido de longa duração.

Como descrito acima, a liga com base em chumbo convencionalusada para a fabricação da grade para uma bateria de chumbo e ácido foiincapaz de suportar operação suficientemente estável por um longo temposob alta temperatura.

Por outro lado, é muito exigido que a bateria para um veículoseja leve em vista do consumo de combustível e economia de recursos natu-rais. De modo a diminuir a espessura da grade em uma tentativa para satis-fazer a exigência particular, é necessário melhorar ambas a resistência àcorrosão e a intensidade mecânica da grade em um alto nível.

Ademais, de acordo com o aumento na voltagem da bateria paraum veículo de 12 V a 36 V e com a popularização do veículo híbrido (HEV),é imprescindível também estimular o aperfeiçoamento ambiental e o aperfei-çoamento no consumo do combustível. Sob tal nova aplicação, é necessárioatingir uma carga e descarga de alta corrente sob altas temperaturas, e alonga duração atingida pelo aperfeiçoamento na resistência à corrosão étambém exigida. Para diminuir a espessura da placa para aumentar a áreade superfície específica da placa é efetivo melhorar as características decarga-descarga de alta correntes. Entretanto, os problemas em relação àresistência à corrosão e a geração do crescimento ficam mais proeminentesse a espessura da placa é diminuída.

Incidentemente, os problemas e as matérias expostas descritosaqui acima não são limitados à bateria para um veículo. Os problemas e asmatérias expostas substancialmente iguais a esses descritos acima sãotambém inerentes na bateria para uma fonte de potência sobressalente e abateria para armazenamento de energia, que são amplamente usadas, porexemplo, em IT.Descrição da Invenção

Um objetivo da presente invenção é proporcionar uma liga combase em chumbo para uma bateria de chumbo e ácido, a liga contendoquantidades prescritas de Ca e Ba e exibindo excelente resistência à corro-são e excelente intensidade mecânica.

Um outro objetivo da presente invenção é proporcionar uma gra-de para uma bateria de chumbo e ácido, que é feita da liga com base emchumbo mencionada acima e que pode ser usada de modo estável por umlongo tempo mesmo sob alta temperatura, e uma bateria de chumbo e ácidocompreendendo um eletrodo positivo incluindo a grade mencionada acima.

De acordo com uma primeira modalidade da presente invenção,é proporcionada uma liga com base em chumbo para uma bateria de chum-bo e ácido, compreendendo não menos do que 0,02% e menos do que0,05% em peso de cálcio, não menos do que 0,4% e não mais do que 4,0%em peso de estanho, não menos do que 0,002% e não mais do que 0,014%em peso de bário, e o equilíbrio de chumbo e impurezas inevitáveis.De acordo com uma segunda modalidade da presente invenção,é proporcionada uma grade para uma bateria de chumbo e ácido feita deuma liga com base em chumbo compreendendo não menos do que 0,02% emenos do que 0,05% em peso de cálcio, não menos do que 0,4% e nãomais do que 4,0% em peso de estanho, não menos do que 0,002% e nãomais do que 0,014% em peso de bário, e o equilíbrio de chumbo e impure-zas inevitáveis.

Ademais, de acordo com uma terceira modalidade da presenteinvenção, é proporcionada uma bateria de chumbo e ácido compreendendoum eletrodo positivo incluindo uma grade, que é feita de uma liga com baseem chumbo compreendendo não menos do que 0,02% e menos do que0,05% em peso de cálcio, não menos do que 0,4% e não mais do que 4,0%em peso de estanho, não menos do que 0,002% e não mais do que 0,014%em peso de bário, e o equilíbrio de chumbo e impurezas inevitáveis.

Ademais, de acordo com uma quarta modalidade da presenteinvenção, é proporcionada uma liga com base em chumbo, compreendendonão menos do que 0,02% e menos do que 0,05% em peso de cálcio, nãomenos do que 0,4% e não mais do que 4,0% em peso de estanho, não me-nos do que 0,002% e não mais do que 0,014% em peso de bário, e o equilí-brio de chumbo e impurezas inevitáveis.

Objetivos e vantagens adicionais da invenção serão demonstra-dos na descrição que segue, e em parte serão óbvios a partir da descrição,ou podem ser aprendidos pela prática da invenção. Os objetivos e as vanta-gens da invenção podem ser realizados e obtidos por meio dos instrumentose combinações particularmente evidenciados a seguir.Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista plana mostrando a construção de umagrade para uma bateria de chumbo e ácido de acordo com uma modalidadeda presente invenção;

A Figura 2 é uma vista transversal mostrando a construção deuma bateria de chumbo e ácido de acordo com uma modalidade da presenteinvenção;A Figura 3 é um gráfico mostrando a relação entre o conteúdode Ca de uma liga com base em chumbo e a quantidade de corrosão da liga;

A Figura 4 é um gráfico mostrando a relação entre o conteúdode Sn de uma liga com base em chumbo e a quantidade de corrosão da liga;

A Figura 5 é um gráfico mostrando a relação entre o conteúdode Ba de uma liga com base em chumbo e a quantidade de corrosão da liga;

A Figura 6 é um gráfico mostrando a relação entre o conteúdode Ba de uma liga com base em chumbo e o tempo de ruptura por deforma-ção da liga;

A Figura 7 é um gráfico mostrando a relação entre o conteúdode Ca de uma liga com base em chumbo e o tempo de ruptura por deforma-ção da liga;

A Figura 8 é um gráfico mostrando a relação entre o conteúdode Ag de uma liga com base em chumbo e o tempo de ruptura por deforma-ção da liga;

A Figura 9 é um gráfico mostrando a relação entre o conteúdode Bi de uma liga com base em chumbo e o tempo de ruptura por deforma-ção da liga;

A Figura 10 é um gráfico mostrando a relação entre o conteúdode Sn de uma liga com base em chumbo e o tempo de ruptura por deforma-ção da liga;

A Figura 11 é um gráfico mostrando a relação entre o conteúdode Tl de uma liga com base em chumbo e o tempo de ruptura por deforma-ção da liga; e

A Figura 12 é um gráfico mostrando a quantidade de corrosãodas amostras A1, A3, A6 e A6 no Exemplo 10 da presente invenção.

Melhor Modo para Realização da Invenção

Uma liga com base em chumbo para uma bateria de chumbo eácido, uma grade para uma bateria de chumbo e ácido, e uma bateria dechumbo e ácido da presente invenção serão agora descritos em detalhes.(Liga com base em chumbo para a bateria de chumbo e ácido)

A liga com base em chumbo para uma bateria de chumbo e áci-do de acordo com a presente invenção compreende cálcio (Ca) em umaquantidade não maior do que 0,02% em peso e menor do que 0,05% empeso, estanho (Sn) em uma quantidade não menor do que 0,4% em peso enão maior do que 2,5% em peso, bário (Ba) em uma quantidade não menordo que 0,002% em peso e não maior do que 0,014% em peso, e o equilíbriode chumbo (Pb) e impurezas inevitáveis.

São descritas no seguinte as funções executadas por cada umdos elementos componentes contidos na liga com base em chumbo parauma bateria de chumbo e ácido da presente invenção e as razões para defi-nir os conteúdos desses elementos componentes.

1) Ca:

O cálcio (Ca) produz a função de aumentar a intensidade mecâ-nica da liga com base em chumbo. Se o conteúdo de Ca da liga é menor doque 0,02% em peso, é impossível melhorar suficientemente a intensidademecânica da liga. Por outro lado, se o conteúdo de Ca da liga não é menordo que 0,05% em peso, a resistência à corrosão da liga tende a ser diminuí-da. É mais desejável que o conteúdo de Ca da liga fique dentro de uma faixaentre 0,03% em peso e 0,045% em peso.

2) Ba:

O bário (Ba) produz a função de melhorar a intensidade mecâni-ca da liga com base em chumbo. Se a liga com base em chumbo contém Baem uma quantidade de 0,002 a 0,014% em peso bem como Ca em umaquantidade não menor do que 0,02% em peso e menor do que 0,05% empeso, é possível melhorar a resistência à corrosão da liga enquanto aumen-tando a intensidade mecânica da liga.

Se o conteúdo de Ba é menor do que 0,002% em peso, é difícilmelhorar suficientemente a intensidade mecânica da liga. Por outro lado, seo conteúdo de Ba excede 0,014% em peso, a resistência à corrosão da ligaé rapidamente diminuída. É mais desejável que o conteúdo de Ba da ligafique dentro da faixa entre 0,002% em peso e 0,010% em peso.

A liga com base em chumbo da presente invenção tendo o con-teúdo de Ca e o conteúdo de Ba definidos como acima permite melhorarambas a resistência à corrosão e a intensidade mecânica da liga com baseem chumbo. Como resultado, se a liga com base em chumbo da presenteinvenção é usada para preparar uma grade para uma bateria de chumbo eácido, é possível atingir uma longa duração da bateria de chumbo e ácido.

Deve ser observado sob esse aspecto que a interface entre a grade da ligacom base em chumbo e o material ativo é adensada sem contar com asmelhoras na resistência à corrosão e na intensidade mecânica da liga combase em chumbo de modo a desenvolver um novo efeito que, por exemplo,a condutividade elétrica entre a grade e o material ativo com uma camadacorroída interposta entre eles pode ser mantida por um longo tempo. Comoresultado, é possível que a duração da bateria seja prolongada para excedera avaliação com base na resistência à corrosão e na intensidade mecânicada bateria.

3) Sn:

O estanho (Sn) produz a função de melhorar a capacidade defluência da liga com base em chumbo derretido e a intensidade mecânica daliga com base em chumbo. Também, onde a liga com base em chumbo dapresente invenção é usada para formar uma grade para uma bateria dechumbo e ácido a camada corroída é dopada com Sn eludido sobre a inter-face da grade de modo a produzir o efeito de melhorar a condutividade elé-trica por causa do efeito semicondutor.

Se o conteúdo de Sn é menor do que 0,4% em peso, é difícilobter suficientemente o efeito mencionado acima. Além do que, a resistênciaà corrosão da liga tende a ser diminuída. Por outro lado, se o conteúdo deSn excede 4,0% em peso, o tamanho do grão da liga com base em chumbofica grosso, com resultado que é possível que a corrosão do limite do grãoprossiga excedendo a corrosão aparente. É mais desejável que o conteúdode Sn da liga com base em chumbo fique dentro de uma faixa entre 0,6%em peso e 2,5% em peso.

É desejável que as impurezas inevitáveis incluam, por exemplo,cobre (Cu) em uma quantidade não maior do que 0,002% em peso, arsênico(As) em uma quantidade não maior do que 0,003% em peso, antimônio (Sb)em uma quantidade não maior do que 0,003% em peso, zinco (Zn) em umaquantidade não maior do que 0,005% em peso, ferro (Fe) não maior do que0,004% em peso, cádmio (Cd) em uma quantidade não maior do que0,003% em peso, níquel (Ni) em uma quantidade não maior do que 0,002%em peso, zircônio (Zr) em uma quantidade não maior do que 0,01% empeso, telúrio (Te) em uma quantidade não maior do que 0,001% em peso ealumínio (Al) em uma quantidade não maior do que 0,005% em peso.

É desejável que a liga com base em chumbo para uma bateriade chumbo e ácido da presente invenção compreenda também prata (Ag)em uma quantidade não menor do que 0,005% em peso e não maior do que0,07% em peso, bismuto (Bi) em uma quantidade não menor do que 0,01%em peso e não maior do que 0,10% em peso, e tálio (TI) em uma quantidadenão menor do que 0,01% em peso e não maior do que 0,05% em peso. Es-ses elementos contidos na liga com base em chumbo permitem melhorarmais a intensidade mecânica da liga. Também, Ag, Bi e Tl contidos na ligacom base em chumbo da presente invenção produzem o efeito de melhorara resistência à ruptura por deformação da liga sob altas temperaturas comodescrito aqui posteriormente.

4) Ag:

A prata (Ag) produz a função de melhorar notavelmente a inten-sidade mecânica, particularmente, a resistência à deformação sob altastemperaturas, da liga. Se o conteúdo de Ag da liga é menor do que 0,005%em peso, a liga é incapaz de exibir suficientemente seu efeito. Por outrolado, se o conteúdo de Ag da liga excede 0,07% em peso, fissuras por calortendem a ser geradas na liga na etapa de fundição durante a fabricação deuma grade para uma bateria de chumbo e ácido. É mais desejável que oconteúdo de Ag da liga fique dentro de uma faixa entre 0,01% em peso e0,05% em peso.

5) Bi:

O bismuto (Bi) também produz a função de melhorar a intensi-dade mecânica da liga. O efeito produzido pelo Bi é menor do que esse pro-duzido pela Ag. Entretanto, desde que o Bi é mais barato do que a Ag, éeconomicamente vantajoso usar Bi. Se o conteúdo de Bi da liga é menor doque 0,01% em peso, é difícil que a liga produza um efeito suficiente de me-lhora da intensidade mecânica. Por outro lado, se o conteúdo de Bi excede0,10% em peso, a resistência à corrosão da liga tende a ser prejudicada. Émais desejável que o conteúdo de Bi fique dentro de uma faixa entre 0,03%em peso e 0,05% em peso.

6) TI:

Tálio (TI) também produz a função de melhorar a intensidademecânica da liga. Também, Tl é econômico e, assim, é de vantagem eco-nômica usar Tl. Se o conteúdo do Tl é menor do que 0,001% em peso, oefeito produzido por Tl falha ao não ser exibido suficientemente na liga. Poroutro lado, se o conteúdo de Tl excede 0,05% em peso, a resistência à cor-rosão da liga tende a ser prejudicada. É mais desejável que o conteúdo de Tlfique dentro de uma faixa entre 0,005% em peso e 0,05% em peso.

A liga com base em chumbo para uma bateria de chumbo e áci-do de acordo com a presente invenção tem um conteúdo de Ca menor doque esse da liga de chumbo convencional. Como resultado, a liga com baseem chumbo da presente invenção imediatamente depois da fundição de umaparte da bateria de chumbo e ácido tal como uma grade de um eletrodo ficamole e, assim, tende a ser deformada. A tendência de ser deformada podeser facilmente melhorada resfriando rapidamente a grade da bateria dechumbo e ácido depois da etapa de fundição por um resfriamento com águaou um resfriamento com ar. Como resultado, é possível evitar que parte dabateria de chumbo e ácido seja deformada quando a parte é manipulada.

É também possível aplicar um tratamento térmico na grade dabateria de chumbo e ácido depois da etapa de fundição, de modo a permitirque a grade seja submetida a um endurecimento pelo envelhecimento.

Como resultado, a resistência à corrosão da grade pode ser melhoradamais. Também, quando uma pasta contendo um material ativo é carregadana grade, que é uma das partes da bateria de chumbo e ácido, uma fortetensão de cisalhamento é aplicada na grade. Entretanto, onde a grade ésubmetida ao endurecimento com envelhecimento, a grade é impedida deser deformada pela aplicação da tensão de cisalhamento.

O tratamento térmico mencionado acima é aplicado em 80 a150°C por 0,5 a 10 horas. Em outras palavras, uma intensidade mecânicaapropriada e dureza podem ser concedidas para a parte da bateria de chumbo e ácido em um curto tempo pelo tratamento térmico. É mais desejá-vel executar o tratamento térmico em 100 a 130°C por 1 a 5 horas.(Grade para a bateria de chumbo e ácido)

A grade para uma bateria de chumbo e ácido da presente inven-ção é formada de uma liga com base em chumbo compreendendo não me-nos do que 0,02% e menos do que 0,05% em peso de cálcio, não menos doque 0,4% e não mais do que 4,0% em peso de estanho, não menos do que0,002% e não mais do que 0,014% em peso de bário, e o equilíbrio dechumbo e impurezas inevitáveis.

A função executada por cada um dos componentes da liga com base em chumbo e as razões para a definição dos conteúdos desses ele-mentos componentes são iguais a essas descritas acima em conjunto com aliga com base em chumbo para uma bateria de chumbo e ácido.

Como descrito previamente, é desejável que a liga com base emchumbo também contenha pelo menos um elemento adicional selecionado do grupo consistindo em prata (Ag) em uma quantidade de 0,005 a 0,07%em peso, bismuto (Bi) em uma quantidade de 0,01 a 0,10% em peso e tálio(TI) em uma quantidade de 0,001 a 0,05% em peso.

Como mostrado na Figura 1, a grade para uma bateria de chum-bo e ácido da presente invenção é construída tal ,que uma pluralidade de elementos de treliça verticais 1 e uma pluralidade de elementos de treliçalaterais 2 são dispostas de modo a se cruzarem em ângulos retos, e a es-trutura de treliça resultante é circundada por elementos de treliça de quadro3. Também, uma orelha 4 integralmente se projeta para fora de uma dasporções de canto dos elementos da treliça do quadro 3.Incidentemente, a construção da grade não é limitada a essamostrada na Figura 1. Por exemplo, é possível que os elementos de treliçaverticais sejam radialmente dispostos da estrutura do quadro tendo a orelhamontada nele nos elementos de treliça laterais.

É possível fabricar diretamente a grade para uma bateria dechumbo e ácido da presente invenção por um método de fundição tal como ométodo de fundição por gravidade ou um método de fundição contínua daliga com base em chumbo. É também possível fabricar a grade para a bate-ria de chumbo e ácido trabalhando a liga com base em chumbo em uma tirapelo processamento tal como uma laminação ou extrusão, seguido pela ex-pansão da tira de modo a formar uma grade em formato semelhante a umatreliça.

Como descrito previamente, a liga com base em chumbo usadana presente invenção tem um conteúdo de Ca menor do que esse da ligacom base em chumbo convencional. Portanto, na fabricação da grade para abateria de chumbo e ácido, a grade formada diretamente pelo método defundição fica mole e, assim, é provável de ser deformada imediatamente de-pois da fabricação. A tendência de ser deformada facilmente pode ser me-lhorada resfriando rapidamente a grade depois da etapa de fundição por umresfriamento com água ou um resfriamento com ar. Como resultado, é pos-sível impedir que a grade seja deformada quando a grade é manipulada.

Na fabricação da grade pela fundição de uma liga com base emchumbo contendo Sn em uma quantidade pelo menos 12 vezes tão grandequanto essa do Ca (Sn/Ca = 12 ou mais) dentro da faixa da composiçãodescrita acima, é desejável aplicar um tratamento térmico em 80 a 150°C por1 a 10 horas. É desejável realizar o tratamento térmico em 1.000 horas de-pois da fabricação da grade pela fundição da liga com base em chumbo.

Se a temperatura para o tratamento térmico é menor do que80°C, é difícil obter suficientemente o efeito produzido pelo tratamento térmi-co. Por outro lado, se a temperatura para o tratamento térmico excede150°C, o envelhecimento tende a prosseguir excessivamente de modo a di-minuir a intensidade mecânica da liga. É mais desejável que a temperaturapara o tratamento térmico fique dentro de uma faixa entre 90°C e 140°C,ainda mais desejavelmente, entre 100°C e 130°C. Se o tempo para o trata-mento térmico é mais curto do que uma hora, é difícil obter um efeito sufici-ente produzido pelo tratamento térmico. Por outro lado, o efeito produzidopelo tratamento térmico não é aumentado mesmo se o tempo para o trata-mento térmico excede 10 horas. Inversamente, o tempo de tratamento térmi-co excessivamente longo faz surgir um maior custo de fabricação. É maisdesejável que o tempo para o tratamento térmico fique dentro de uma faixaentre 1 hora e 5 horas.

É desejável que a grade para a bateria de chumbo e ácido dapresente invenção tenha uma razão do conteúdo de Sn dentro do grão emrelação ao conteúdo de Sn nos limites do grau (conteúdo de Sn nogrão/conteúdo de Sn no limite do grão) de 0,3 a 0,8. Essa grade tem umadureza apropriada. A grade que tem uma tal razão de conteúdo de Sn quefica na faixa acima pode ser obtida pela fundição da liga com base emchumbo tendo a composição acima e a seguir submetendo o resultante a umprocesso térmico, por exemplo, em uma temperatura de 80 a 150°C por 0,5a 10 horas, mais preferencialmente, 100 a 130°C por 1 a 5 horas.

É desejável que a grade para a bateria de chumbo e ácido dapresente invenção tenha uma aspereza de superfície não menor do que 15μm. Incidentemente, a aspereza de superfície (Rz) mencionada acima impli-ca em uma aspereza média de dez pontos especificada em JIS B0601. Deveser verificado sob esse aspecto que a aspereza da superfície está profun-damente relacionada com a adesão do material ativo na grade. Se a aspere-za da superfície da grade é menor do que 15 μm, é difícil atingir uma melho-ra suficiente na adesão do material ativo na grade. É mais desejável que aaspereza de superfície da grade fique dentro de uma faixa entre 15 μm e 45 μm.

É possível fabricar uma grade para uma bateria com base emchumbo tendo uma aspereza de superfície prescrita, por exemplo, revestin-do um molde usado na etapa de fundição com um agente de liberação for-mado de uma dispersão preparada dispersando um pó de cortiça em água.

Também, é possível conceder uma aspereza de superfície prescrita na gra-de soprando um jato de areia contra a grade para uma bateria de chumbo eácido preparada antecipadamente.Na grade para uma bateria de chumbo e ácido da presente in-venção, é desejável que o diâmetro efetivo da malha da treliça não seja me-nor do que duas vezes a espessura da grade, mais desejavelmente, nãoseja menor do que duas vezes a espessura da grade e não seja maior doque 10 vezes a espessura da grade. Incidentemente, o termo "diâmetro efe-tivo" mencionado acima implica no valor obtido dividindo um valor, que équatro vezes a área do polígono, pelo comprimento circunferencial do polí-gono. Se o diâmetro efetivo da grade usada na presente invenção é menordo que duas vezes a espessura da grade, é difícil obter suficientemente osefeitos produzidos definindo o diâmetro efetivo, isto é, os efeitos de diminuiro peso da grade e de suprimir a deformação de alongamento (crescimento)no estágio de carga-descarga quando a grade é incorporada na bateria.

É apropriado usar a grade para uma bateria de chumbo e ácidoda presente invenção como uma grade do eletrodo positivo. Entretanto, tam-bém é possível usar a grade para uma bateria de chumbo e ácido da pre-sente invenção como uma grade de um eletrodo negativo.

(Bateria de chumbo e ácido)

A bateria de chumbo e ácido da presente invenção é construídapara compreender um eletrodo positivo incluindo uma grade feita de umaliga com base em chumbo compreendendo não menos do que 0,02% e me-nos do que 0,05% em peso de cálcio, não menos do que 0,4% e não maisdo que 2,5% em peso de estanho, não menos do que 0,002% e não mais doque 0,014% em peso de bário, e o equilíbrio de chumbo e impurezas inevitá-veis.

A função executada por cada um dos componentes da liga combase em chumbo e as razões para a definição dos conteúdos desses ele-mentos componentes são iguais a essas descritas acima em conjunto com aliga com base em chumbo para uma bateria de chumbo e ácido.

Como descrito previamente, é desejável que a liga com base emchumbo mencionada acima compreenda também pelo menos um elementoadicional selecionado do grupo consistindo em prata (Ag) em uma quantida-de não menor do que 0,005% em peso e não maior do que 0,07% em peso,bismuto (Bi) em uma quantidade não menor do que 0,01 % em peso e nãomaior do que 0,10% em peso e tálio (TI) em uma quantidade não menor doque 0,01 % em peso e não maior do que 0,05% em peso.

Na fabricação da grade pela fundição de uma liga com base em chumbo contendo Sn em uma quantidade pelo menos 12 vezes tão grandequanto essa do Ca (Sn/Ca = 12 ou mais) dentro da faixa da composiçãodescrita acima, é desejável aplicar um tratamento térmico em 80 a 150°C por1 a 10 horas depois da etapa de fundição.

É desejável que a grade tenha uma razão de conteúdo de Sndentro do grão em relação ao conteúdo de Sn nos limites do grão (conteúdode Sn no grão/conteúdo de Sn no limite do grão) de 0,3 a 0,8. Essa gradetem uma dureza apropriada como descrito antes.

É desejável que a grade tenha uma aspereza de superfície depelo menos 15 μm.

É desejável que o diâmetro efetivo da malha da treliça na gradeseja pelo menos duas vezes a espessura da grade, mais desejavelmente,seja pelo menos duas vezes a espessura da grade e não seja maior do que10 vezes a espessura da grade.

O eletrodo positivo é preparado carregando um material ativo tal como PbÜ2 na grade.

A bateria de chumbo e ácido da presente invenção compreendeuma unidade de placa incluindo um eletrodo positivo, um eletrodo negativo eum separador interposto entre o eletrodo positivo e o eletrodo negativo. Aunidade de placa é incorporada em um invólucro de bateria junto com umeletrólito tal como uma solução aquosa de ácido sulfúrico.

A construção específica da bateria de chumbo e ácido será ago-ra descrita com referência à Figura 2.

Como mostrado no desenho, a bateria de chumbo e ácido dapresente invenção compreende um invólucro de bateria 11 feito de uma re- sina sintética tal como polipropileno. O espaço interno do invólucro da bate-ria 11 é dividido, por exemplo, em seis espaços por uma pluralidade de pla-cas de divisão 12 feitas de uma resina sintética. Os elementos de transmis-são do eletrodo negativo 13 se projetam para cima de uma pluralidade deelementos semelhantes à placa que são dispostos na superfície inferiordentro do invólucro da bateria 11. Uma pluralidade de unidades de placa 14,por exemplo seis unidades de placa 14, é alojada, respectivamente, dentrodos seis espaços divididos pelas placas de divisão 12 dentro do invólucro dabateria 11. A unidade da placa 14 compreende uma placa de eletrodo nega-tivo 15, um separador 16, uma esteira de vidro 17 e um eletrodo positivo 18,que são laminados um em cima do outro na ordem mencionada, e é alojadano invólucro da bateria 11, tal que a superfície da estrutura do laminado mencionado acima fica paralela à placa de divisão 13. A placa do eletrodonegativo 15 é preparada carregando um material ativo tal como Pb em umagrade feita de, por exemplo, Pd, uma liga de Pb-Sn ou uma liga de Pb-Ca-Sn-Al.

Uma pluralidade de lâminas 19, por exemplo, seis lâminas 19, cada uma incluindo uma seção elevada 19a na porção de borda, é dispostaacima do grupo das unidades de placa 14. Cada uma das lâminas 19 é feita,por exemplo, de uma liga de série de Pb-Sb ou uma liga de série de Pb-Sn.As lâminas 19 são dispostas para permitir que as seções elevadas 19a en-costem contra as placas de divisão 12, e as seções elevadas 19a das lâmi- nas 19, que são posicionadas adjacente uma a outra com a placa de divisão12 interposta entre elas, são conectadas e fixadas juntas por uma seção deconexão 20 feita, por exemplo, de Pb. Em outras palavras, as lâminas adja-centes 19 são unidas e conectadas entre si pela seção de conexão 20.

A borda superior do eletrodo negativo 15 incluído em cada uma das unidades de placa 14 é conectada na lâmina 19. Por outro lado, a bordainferior do eletrodo positivo 18 incluído em cada uma das unidades de placa14 se estende para baixo das bordas inferiores da placa do eletrodo negativo15, separador 16 e da esteira de vidro 17 de modo a ser conectada na seçãosemelhante à placa que se projeta para baixo do elemento de transmissãodo eletrodo negativo 13.

Um corpo de tampa 21 feito de uma resina sintética tal comopolipropileno é montado na seção aberta da borda superior do invólucro dabateria 11. Uma pluralidade de cilindros de injeção de eletrólito 22, porexemplo, seis cilindros de injeção 22, feitos de Pb podem ficar penduradosdentro do invólucro da bateria 11 tal que as bordas superiores dos cilindrosde injeção 22 sejam engatadas herméticas ao líquido com o corpo da tampa21. Um eletrólito, tal como uma solução aquosa de ácido sulfúrico, é injetadono invólucro da bateria 11 através de cada um dos cilindros de injeção 22.

Uma pluralidade de corpos tampões 23, por exemplo seis corpos tampões23, é montada por engate de parafuso nas porções de borda superiores doscilindros de injeção de eletrólito 22, respectivamente. Um terminal de ele-trodo negativo 24 feito, por exemplo, de uma liga de série de Pb-Sb é mon-tado no corpo da tampa 21 de modo a ser conectado na lâmina 19 atravésde um fio de chumbo (não mostrado). Também, um terminal do eletrodo po-sitivo 25 feito, por exemplo, de uma liga de série de Pb-Sb é também monta-do no corpo da tampa 21 de modo a ser conectado no elemento de trans-missão do eletrodo negativo 13 através de um fio de chumbo (não mostrado).

Incidentemente, é aceitável usar a liga com base em chumbodescrita previamente para fabricação de cada uma das partes da bateria dechumbo e ácido feitas das ligas de Pb descritas previamente.

Deve ser observado que a intensidade mecânica da liga combase em chumbo para uma bateria de chumbo e ácido da presente invençãopode ser melhorada adicionando Ba na liga com base em chumbo contendoCa e Sn. O efeito produzido pela adição do Ba já é conhecido para a técnica.

Entretanto, o efeito da melhora da resistência à corrosão não é reconhecidona adição do Ba. Ao contrário, a resistência à corrosão da liga é notavel-mente diminuída se Ba é adicionado em uma quantidade que exceda umcerto nível.

Sob as circunstâncias, é importante permitir que quantidades deSn constituindo os componentes da liga da presente invenção fiquem dentrode faixas prescritas e permitir que a quantidade de Ca não seja menor doque 0,02% em peso e seja menor do que 0,05% em peso e a quantidade deBa fique dentro de uma faixa entre 0,002% em peso e 0,014% em peso.Nesse caso, ambas a resistência à corrosão e a intensidade mecânica daliga podem ser melhoradas de modo sinérgico de modo a tornar possívelobter uma liga com base em chumbo para uma bateria de chumbo e ácidoexibindo uma resistência melhorada para a deformação por alongamento(resistência ao crescimento). É considerado razoável entender que, definin-do as quantidades de Ba e Ca em uma maneira para ficar dentro das faixasdescritas previamente, é permitido que o Ba aja no composto intermetálicotipicamente representado por (PbSn)3Ca na liga de série de Pb-Sn-Ca demodo a formar um composto quaternário fino tal como (Pb, Sn)3(Ca, Ba).Como resultado, a resistência à corrosão e a intensidade mecânica da ligasão consideradas como melhoradas simultaneamente pelo efeito da disper-são da deposição.

Na realidade, foi experimentalmente confirmado pelo teste des-crito abaixo que a liga com base em chumbo para uma bateria de chumbo eácido da presente invenção permite melhorar de modo sinérgico ambas aresistência à corrosão e a intensidade mecânica.

[Teste de composição em alta temperatura]

A aptidão de uma liga com base em chumbo para uma bateriade chumbo e ácido foi avaliada medindo a resistência à corrosão da liga combase em chumbo da presente invenção.

Cada uma das amostras testadas foi preparada removendo umaparte da grade fabricada como uma grade fundida para uma bateria dechumbo e ácido. A amostra assim preparada foi submetida a uma oxidaçãoanódica por 720 horas dentro de uma solução aquosa diluída de ácido sulfú-rico mantido em 60°C sob um potencial constante de 1350 mV (vs.Hg/Hg2S04). A seguir, a aptidão foi avaliada medindo a quantidade de corro-são por área unitária da amostra. As Figuras 3 a 5 mostram os resultados.

A Figura 3 é um gráfico mostrando a relação entre a quantidadeda adição de Ca e a quantidade de corrosão da liga com base em chumbo.A curva A mostrada na Figura 3 representa as características da liga combase em chumbo compreendendo 1,00% em peso de Sn, 0,008% em pesode Ba e o equilíbrio de Pb e Ca, no qual a quantidade de Ca foi alterada. Poroutro lado, a curva B na Figura 3 representa as características da liga combase em chumbo compreendendo 1,00% em peso de Sn, e o equilíbrio dePb e Ca, no qual a quantidade de Ca foi alterada. É claramente observadoda Figura 3 que a quantidade de corrosão da liga com base em chumbocontendo Ba, que é representada pela curva A, tende a ser maior do queessa da liga com base em chumbo que não continha Ba1 o que é represen-tado pela curva B. Deve ser observado, entretanto, que a adição de Ba éefetiva para melhorar a intensidade mecânica da liga com base em chumbo.

Nas ligas com base em chumbo contendo Ba, existe um grande ponto deinflexão na quantidade da corrosão entre o conteúdo de Ca de 0,06% empeso e o conteúdo de Ca de 0,04% em peso. A corrosão pode ser notavel-mente diminuída na liga com base em chumbo contendo Ca em uma quanti-dade não maior do que 0,048% em peso, que é menor do que 0,05% empeso. Particularmente, um efeito proeminentemente alto de supressão dacorrosão pode ser reconhecido na liga com base em chumbo contendo Caem uma quantidade não maior do que 0,045% em peso. Também, é reco-nhecido que a corrosão é moderadamente diminuída na liga com base emchumbo onde o conteúdo de Ca da liga é diminuído de 0,04% em peso para0,02% em peso. Esses são fenômenos singulares que não podem ser reco-nhecidos na liga com base em chumbo que não contém Ba.

A Figura 4 é um gráfico mostrando a relação entre a quantidadeda adição de Sn e a quantidade de corrosão da liga com base em chumbo.As ligas com base em chumbo usadas para o teste compreendiam 0,040%em peso de Ca, 0,008% em peso de Ba e o equilíbrio de Pb e Sn, no qual oconteúdo de Sn foi alterado. Como mostrado na Figura 4, a quantidade decorrosão é aumentada na liga com base em chumbo contendo Sn em umaquantidade menor do que 0,4% em peso.

A Figura 5 é um gráfico mostrando a relação entre a quantidadeda adição de Ba e a quantidade da corrosão da liga com base em chumbo.As ligas com base em chumbo usadas para o teste compreendiam Ca emuma quantidade de 0,040% em peso, Sn em uma quantidade de 1,00% empeso e o equilíbrio de Pb e Ba, no qual o conteúdo de Ba foi alterado. Comomostrado na Figura 5, a quantidade da corrosão é gradualmente aumentadacom o aumento no conteúdo de Ba no caso onde o conteúdo de Ba excede0,01% em peso. Onde o conteúdo de Ba excede 0,014% em peso, a quanti-dade de corrosão da liga com base em chumbo é rapidamente aumentada.

Incidentemente, o experimento cobriu os casos onde Ag, Bi e Tl foram tam-bém adicionados na liga com base em chumbo, embora esses casos nãosejam mostrados no gráfico da Figura 5. Onde a liga com base em chumbocontinha Ag em uma quantidade de 0,005 a 0,07% em peso, Bi em umaquantidade de 0,01 a 0,10% em peso e Tl em uma quantidade de 0,001 a 0,05% em peso, a quantidade de corrosão não foi apreciavelmente aumen-tada, comparado com o caso onde esses elementos não foram adicionadosna liga com base em chumbo. Esse também foi o caso com a situação quepelo menos duas espécies desses elementos foram usadas em combinação.

[Teste de deformação em alta temperatura]

As amostras para esse teste foram também preparadas remo-vendo uma parte da grade preparada como uma grade fundida para umabateria de chumbo e ácido como as amostras usadas para o teste de corro-são descrito acima. As amostras foram submetidas a um tratamento térmicoem 100°C por uma hora de modo a atingir um endurecimento com envelhe- cimento, seguido pelo resfriamento das amostras endurecidas com envelhe-cimento. A amostra assim preparada foi ajustada em um aparelho de teste e,depois que uma carga de 16,5 MPa foi aplicada na amostra, a amostra foiaquecida para 100°C de modo a medir o tempo exigido para a ruptura daamostra. As Figuras 6 a 11 mostram os resultados.

A Figura 6 é um gráfico mostrando a relação entre a mudançana quantidade de Ba e o tempo de ruptura por deformação da liga com baseem chumbo. A liga com base em chumbo usada para o teste compreendia0,040% em peso de Ca, 1,00% em peso de Sn, e o equilíbrio de Pb e Ba, noqual o conteúdo de Ba foi alterado. Como mostrado na Figura 6, nenhum fenômeno especial tal como uma melhora nas características mecânicas foireconhecido na liga com base em chumbo tendo um conteúdo de Ba nãomaior do que 0,02% em peso, o que foi citado previamente em conjunto coma técnica anterior. O tempo de ruptura da liga com base em chumbo é ligei-ramente diminuído de acordo com a diminuição da quantidade de adição deBa de 0,025% em peso para 0,002% em peso. Onde a quantidade da adiçãode Ba é diminuída para 0,002% em peso ou menos, o tempo de ruptura daliga com base em chumbo é rapidamente diminuído. Esse é o estado quepode ser estimado de forma geral.

A Figura 7 é um gráfico mostrando a relação entre a quantidadeda adição do Ca e o tempo de ruptura por deformação da liga com base emchumbo. A curva A mostrada na Figura 7 cobre a liga com base em chumbocompreendendo Sn em uma quantidade de 1,00% em peso, Ba em umaquantidade de 0,008% em peso, e o equilíbrio de Pb e Ca, no qual o conteú-do de Ca foi alterado. Por outro lado, a curva B na Figura 7 cobre as caracte-rísticas da liga com base em chumbo compreendendo Sn em uma quantida-de de 1,00% em peso, e o equilíbrio de Pb e Ca, no qual o conteúdo de Cafoi alterado. Como mostrado na Figura 7, o tempo de ruptura por deformaçãoda liga com base em chumbo que não contém Ba (curva B) é mais curtocomo um todo do que esse da liga com base em chumbo contendo Ba (cur-va A). Particularmente, se a quantidade da adição de Ca é menor do que0,06% em peso, o tempo de ruptura da liga com base em chumbo que nãocontém Ba é rapidamente diminuído. Por outro lado, uma diminuição apreci-ável no tempo de ruptura com a diminuição na quantidade da adição de Canão é reconhecida na liga com base em chumbo contendo Ba.

A Figura 8 é um gráfico mostrando a relação entre a quantidadeda adição de Ag e o tempo de ruptura por deformação da liga com base emchumbo. A curva A mostrada na Figura 8 representa as características daliga com base em chumbo compreendendo Ca em uma quantidade de0,040% em peso, Sn em uma quantidade de 0,60% em peso, Ba em umaquantidade de 0,008% em peso, e o equilíbrio de Pb e Ag, na qual a quanti-dade da adição de Ag foi alterada. A curva B na Figura 8 representa as ca-racterísticas da liga com base em chumbo compreendendo Ca em umaquantidade de 0,040% em peso, Sn em uma quantidade de 0,80% em peso,Ba em uma quantidade de 0,008% em peso, e o equilíbrio de Pb e Ag1 naqual a quantidade da adição de Ag foi alterada. Ademais, o ponto C na Figu-ra 8 representa as características da liga com base em chumbo compreen-dendo Ca em uma quantidade de 0,040% em peso, Sn em uma quantidadede 1,00% em peso, Ba em uma quantidade de 0,008% em peso, Ag em umaquantidade de 0,003% em peso, e o equilíbrio de Pb.

Como evidente a partir da Figura 8, a adição de Ag permite me-lhorar notavelmente as características de deformação da liga com base emchumbo. Essa tendência permaneceu inalterada mesmo se a quantidade daadição de Ca fosse ligeiramente alterada. Incidentemente, a quantidade dacorrosão da liga com base em chumbo não foi particularmente aumentadapela adição de Ag, comparado com o caso onde Ag não foi adicionado naliga, contanto que a quantidade da adição de Ag ficasse dentro da faixa dacomposição da liga com base em chumbo especificada na presente invenção.

A Figura 9 é um gráfico mostrando a relação entre a quantidadeda adição de Bi e o tempo de ruptura por deformação da liga com base emchumbo. A curva A mostrada na Figura 9 representa as características daliga com base em chumbo compreendendo Ca em uma quantidade de0,040% em peso, Sn em uma quantidade de 1,60% em peso, Ba em umaquantidade de 0,006% em peso, e o equilíbrio de Pb e Bi, na qual a quanti-dade da adição de Bi foi alterada. O ponto B na Figura 9 representa as ca-racterísticas da liga com base em chumbo compreendendo Ca em umaquantidade de 0,040% em peso, Sn em uma quantidade de 1,60% em peso,Ba em uma quantidade de 0,008% em peso, Bi em uma quantidade de0,05% em peso e o equilíbrio de Pb. Ademais, o ponto C na Figura 9 repre-senta as características da liga com base em chumbo compreendendo Caem uma quantidade de 0,040% em peso, Sn em uma quantidade de 1,60%em peso, Ba em uma quantidade de 0,010% em peso, Bi em uma quantida-de de 0,005% em peso, e o equilíbrio de Pb.

Como evidente a partir da Figura 9, a liga com base em chumbotendo Bi adicionado nela permite melhorar a resistência à ruptura por defor-mação, embora o grau de melhora atingido pela adição de Bi não seja tãoalto como esse atingido pela liga com base em chumbo tendo Ag adicionadanela. Deve ser observado sob esse aspecto que a liga com base em chumbotendo Bi adicionado a ela é mais barata do que a liga com base em chumbotendo Ag adicionada a ela.

A Figura 10 é um gráfico mostrando a relação entre a quantida-de da adição de Sn e o tempo de ruptura por deformação da liga com baseem chumbo tendo Bi adicionado nela. A liga com base em chumbo usadapara o teste compreendia Ca em uma quantidade de 0,040% em peso, Baem uma quantidade de 0,008% em peso, Bi em uma quantidade de 0,05% em peso, e o equilíbrio de Pb e Sn, na qual o conteúdo de Sn da liga foi alte-rado. Como mostrado na Figura 10, uma melhora na resistência à rupturapor deformação pode ser reconhecida mesmo na liga com base em chumbotendo Bi adicionado nela no caso onde o conteúdo de Sn da liga não é me-nor do que 0,4% em peso.

A Figura 11 é um gráfico mostrando a relação entre a quantida-de da adição de Tl e o tempo de ruptura por deformação da liga com baseem chumbo. A curva A mostrada na Figura 11 representa as característicasda liga com base em chumbo compreendendo Ca em uma quantidade de0,040% em peso, Sn em uma quantidade de 1,60% em peso, Ba em umaquantidade de 0,004% em peso, e o equilíbrio de Pb e TI, na qual a quanti-dade da adição de Tl foi alterada. O ponto B na Figura 11 representa as ca-racterísticas da liga com base em chumbo compreendendo Ca em umaquantidade de 0,040% em peso, Sn em uma quantidade de 1,60% em peso,Ba em uma quantidade de 0,006% em peso, Tl em uma quantidade de0,010% em peso e o equilíbrio de Pb. O ponto C na Figura 11 representa ascaracterísticas da liga com base em chumbo compreendendo Ca em umaquantidade de 0,040% em peso, Sn em uma quantidade de 1,60% em peso,Ba em uma quantidade de 0,008% em peso, Tl em uma quantidade de0,010% em peso, e o equilíbrio de Pb. Ademais, o ponto d na Figura 11 re-presenta as características da liga com base em chumbo compreendendoCa erri uma quantidade de 0,040% em peso, Sn em uma quantidade de1,60% em peso, Al em uma quantidade de 0,020% em peso, Ba em umaquantidade de 0,010% em peso, Tl em uma quantidade de 0,010% em peso,e o equilíbrio de Pb.

Como evidente a partir da Figura 11, a liga com base em chum-bo tendo Tl adicionado nela permite melhorar a resistência à ruptura por de-formação, embora o grau de melhora atingido pela adição de Tl não seja tãoalto como esse atingido pela liga com base em chumbo tendo Ag adicionadanela. Deve ser observado sob esse aspecto que o efeito de melhora da re-sistência para a ruptura por deformação pode ser reconhecido mesmo se aquantidade da adição de Tl é pequena, isto é, a quantidade da adição de Tlé cerca de 0,001 % em peso.

Como descrito acima, a liga com base em chumbo para umabateria de chumbo e ácido da presente invenção pode ser efetivamente usa-da para a preparação de uma grade de uma placa (particularmente, umaplaca do eletrodo positivo) incluída em uma bateria de chumbo e ácido des-crita aqui posteriormente. Ademais, a liga com base em chumbo mencionadaacima pode também ser usada para a preparação, por exemplo, da lâmina,do terminal do eletrodo positivo, do terminal do eletrodo negativo e do ele-mento de conexão incluído na bateria de chumbo e ácido.

A grade para uma bateria de chumbo e ácido da presente inven-ção é formada de uma liga com base em chumbo compreendendo quantida-des prescritas de Sn, Ca e Ba. Particularmente, a quantidade da adição deCa não é menor do que 0,02% em peso e menor do que 0,05% em peso, e aquantidade da adição de Ba não é menor do que 0,002% em peso e nãomaior do que 0,014% em peso. A composição particular da liga com baseem chumbo permite melhorar de modo sinérgico ambas a resistência à cor-rosão e a intensidade mecânica da grade para uma bateria de chumbo eácido da presente invenção. Como resultado, é possível melhorar a resistên-cia à deformação por alongamento (resistência ao crescimento) da gradedurante a operação de carga-descarga da bateria de chumbo e ácido tendoo eletrodo positivo incluindo a grade particular incorporada nele. Segue-seque é possível prolongar a duração da bateria de chumbo e ácido.

Particularmente, no caso onde o conteúdo de Sn da liga combase em chumbo usada para preparar uma grade pela fundição é pelo me-nos 12 vezes tão alto quanto esse do conteúdo de Ca, os átomos do Sn sãosegregados nos limites do grão de modo a corroer a grade. Na presente in-venção, entretanto, um tratamento térmico é aplicado na grade depois da etapa da fundição em 80°C a 150°C por 1 a 10 horas. Como resultado, épossível impedir a corrosão da grade causada pela segregação dos átomosde Sn nos limites do grão mencionado acima. O tratamento térmico mencio-nado acima também permite aumentar a dureza da grade de modo a melho-rar as propriedades de manipulação da grade.

Para ser mais específico, onde a razão de Sn/Ca na liga combase em chumbo que constitui a grade para uma bateria de chumbo e ácidonão é menor do que 12, um número excessivamente grande de átomos deestanho fica presente em relação aos compostos intermetálicos formados(principalmente Sn3Ca) de modo a ser segregado nos limites do grão. Comoresultado, a corrosão na forma da corrosão do limite do grão tende a ser re-alizada. Na presente invenção entretanto, mesmo no caso onde a liga combase em chumbo usada para preparar uma grade tem um conteúdo de Snrelativamente alto porque o conteúdo de Ca da liga é pequeno, o limite dogrão é pequeno na textura da liga, com o resultado que é possível suprimir a corrosão da grade. Deve ser observado, entretanto, que, no caso onde acorrosão do limite do grão prosseguiu em grande parte, é esperado que olimite do grão seja corroído e eliminado de modo a aumentar o valor do pHdentro da liga, dessa maneira estimulando a taxa de corrosão. Na grade sobo estado particular, a corrosão tende a prosseguir na forma do repouso da formiga ao longo dos limites do grão tendo os átomos de Sn segregadosnele.

Sob as circunstâncias, um tratamento térmico é aplicado na pre-sente invenção na grade fabricada da liga com base em chumbo de modo adifundir os átomos de estanho segregados e dispersar uniformemente os átomos de estanho. Como resultado, é possível impedir a corrosão da gradecausada pela segregação dos átomos de estanho nos limites do grão. Tam-bém, quando isso surge para as características mecânicas singulares da ligacoro base θγπ chumbo que constitui a grade usada na presente invenção, ocomposto intermetálico comum de Sn3Ca é disperso uniformemente e é dis-perso ns forma de partículas mais finas sob a função produzida por Ba. Se-gue-se que o tratamento térmico mencionado acima permite que a Iigs com base em chumbo da presente invenção exiba uma intensidade mecânicasuficientemente 3lt3 e uma resistência suficiente para a ruptura por deforma-ção a despeito da situação que a quantidade de adição de Ca é pequena naliga com base em chumbo da presente invenção.

Ns grade para a bateria de chumbo e ácido da presente inven- ção, a razão do conteúdo de Sn no grão em relação ao conteúdo de Sn noslimites do grão (conteúdo de Sn no grão/conteúdo de Sn no limite do grão) éajustada para 0,3 a 0,8. Com essa razão, uma dureza apropriada é concedi-ds para a grade. Portanto, torna-se possível aumentar a pressão a ser apli-cada na grade sem deformar ou danificá-la quando o material ativo da pasta é aplicado nela e carregado dentro dela. Como resultado, a densidade deenchimento do material ativo da pasta na grade pode ser aumentada.

A grade para uma bateria de chumbo e ácido da presente inven-ção tem uma aspereza de superfície não menor do que 15 μιτι. Como resul-tado, a intensidade da adesão da camada da pasta do material ativo forma- do sobre a superfície da grade na superfície da grade pode ser aumentada.

Para ser mais específico, na grade para uma bateria de chumboe ácido da presente invenção, a intensidade da adesão entre a camada dapasta do material ativo e a superfície da grade é produzida pela função mú-tua entre a composição da liga com base em chumbo e a aspereza de su- perfície da grade. A grade tendo uma grande aspereza de superfície permiteaumentar a intensidade da adesão entre a superfície da grade e a camadada pasta do material ativo por causa do acoplamento mecânico atingido porum efeito âncora. Deve ser observado, entretanto, que, de modo a melhorarsuficientemente a intensidade da adesão entre a camada da pasta do mate-rial ativo e a superfície da grade, é insuficiente definir simplesmente a aspe-reza de superfície da grade. Em outras palavras, um acoplamento químicotambém é necessário para melhorar suficientemente a intensidade da ade-sao em questao.

Na grade para uma bateria de chumbo e ácido da presente in-venção, o acoplamento químico da grade com o material ativo da grade, queé derivado da composição da liga com base em chumbo, exerce um papelimportante que é mais significativo do que esse exercido pelo efeito âncoraderivado da aspereza de superfície da grade. Em geral, na grade carregadacom uma pasta do material ativo, o valor do pH na superfície é aumentadono processo de cura durante o qual a grade é colocada sob um ambiente deuma alta temperatura e uma alta umidade, com o resultado que os íons dechumbo são gerados. Sob as circunstâncias, se a aspereza de superfície(Rz) é aumentada para exceder 15 μίτι, o valor do pH na porção de vale nacurva transversal na superfície da grade carregada com uma pasta do mate-rial ativo fica ainda maior do que o valor do pH na porção de crista. Comoresultado, a dissolução da superfície da grade é estimulada mais. É conside-rado razoável entender que, se a aspereza de superfície (Rz) é aumentadapara exceder 15 μm, o conteúdo de água na porção do vale fica maior doque esse na porção da crista de modo a aumentar o valor do pH na porçãodo vale como demonstrado acima. Como resultado, os íons de chumbo dis-solvidos e o material ativo servem para formar uma camada de corrosãoapropriada sobre a superfície da grade de modo a melhorar a intensidade daadesão em questão e as características de descarga sob uma grande cor-rente.

Por outro lado, onde a liga com base em chumbo usada paraformar a grade contém cálcio em uma quantidade não menor do que 0,05%em peso, a camada de corrosão formada entre a camada do material ativo ea superfície da grade fica porosa. Como resultado, a espessura da grade énotavelmente aumentada se a operação de carga-descarga é executadarepetidamente de modo a dar origem à geração da fissura. Segue-se que aresistência elétrica entre a grade e a camada do material ativo é aumentada.

Na presente invenção, entretanto, a liga com base em chumbo usada parapreparar a grade contém cálcio em uma quantidade menor do que 0,05% empeso. Desde que o conteúdo de cálcio da liga com base em chumbo é me-nor do que 0,05% em peso, é possível adensar a camada de corrosão napresente invenção de modo a impedir a deterioração da bateria causadapela repetição da operação de carga-descarga.

Como descrito acima, se a grade preparada de uma liga com base em chumbo contendo cálcio em uma quantidade não menor do que0,05% em peso tem uma aspereza de superfície (Rz) não menor do que 15μm, é desenvolvida uma camada de corrosão porosa. O desenvolvimento dacamada de corrosão porosa resulta na não obtenção da melhora da intensi-dade da adesão entre a camada da pasta do material ativo e a superfície da grade. Além do que, as características de descarga sob uma alta correntesão diminuídas. Na presente invenção, entretanto, a grade é formada deuma liga com base em chumbo tendo um conteúdo de cálcio menor do que0,05% em peso. Nesse caso, uma camada de corrosão densa pode ser for-mada entre a camada do material ativo e a superfície da grade permitindo que a grade tenha uma aspereza de superfície (Rz) não menor do que 15μm. Segue-se que uma intensidade de adesão satisfatória e uma pequenaresistência elétrica podem ser produzidas na presente invenção entre a gra-de e a camada do material ativo. Além do que, é possível melhorar as ca-racterísticas de descarga sob uma alta corrente.

Ademais, se o diâmetro efetivo da malha da grade para umabateria de chumbo e ácido da presente invenção é pelo menos duas vezestanto quanto a espessura da grade, é possível diminuir o peso e suprimir oalongamento da grade.

Para ser mais específico, é considerado razoável entender que oalongamento da placa incluída na bateria de chumbo e ácido surge pela mu-dança no volume do produto da corrosão na superfície da grade, isto é, amudança no volume que é gerada de acordo com o progresso da operaçãode carga-descarga, e que a própria grade é alongada pelo fenômeno da de-formação produzido pela tensão que acompanha a mudança no volume doproduto da corrosão mencionado acima de modo a levar para o alongamentoda placa incluída na bateria de chumbo e ácido. A resistência à corrosão daprópria grade é muito afetada pelas propriedades do produto da corrosãoformado na superfície da grade. Urn produto de corrosão poroso permite es-timular o fornecimento de um eletrólito líquido para a placa incluindo a grade,com o resultado que a carga-descarga é provável de acontecer facilmentede modo a dar origem a uma mudança proeminente no volume do produtoda corrosão. Segue-se que um círculo vicioso surge tal que uma superfícierecentemente formada aparece na superfície da grade de modo a estimularmais a corrosão.

Sob as circunstâncias, a liga com base em chumbo usada parapreparar uma grade para uma bateria de chumbo e ácido da presente inven-ção é preparada adicionando vários elementos tais como Ca, Sn e Ba aochumbo em razões prescritas. Na presente invenção, o produto da corrosãomencionado acima é adensado sob as funções produzidas pelos vários ele-mentos adicionados no chumbo de modo a suprimir a penetração do eletró-lito líquido na grade. Como resultado, a operação de carga-descarga podeser realizada apropriadamente, e o fenômeno da deformação é improvávelde acontecer de modo a suprimir o alongamento da própria grade. Segue-seque um estado estável pode ser mantido. O que deve ser observado é queuma grade para uma bateria de chumbo e ácido, que é improvável de seralongada e que pode ser feita mais leve, pode ser obtida engrossando a malha da treliça e fazendo a treliça fina.

A grade para o eletrodo positivo incluído em uma bateria dechumbo e ácido da presente invenção é formada de uma liga com base emchumbo compreendendo quantidades prescritas de Sn, Ca e Ba. Particular-mente, a quantidade da adição de Ca não é menor do que 0,02% em peso e menor do que 0,05% em peso, e a quantidade da adição de Ba não é menordo que 0,002% em peso e não maior do que 0,014% em peso. A composi-ção particular da liga com base em chumbo permite melhorar de modo si-nérgico ambas a resistência à corrosão e a intensidade mecânica da gradepara o eletrodo positivo incluído na bateria de chumbo e ácido da presente invenção. Como resultado, é possível melhorar a resistência à deformaçãopor alongamento (resistência ao crescimento) da grade durante a operaçãode carga-descarga da bateria de chumbo e ácido tendo o eletrodo positivoincluindo a grade particular incorporada nele. Segue-se que e possivel pro-longar a duração da bateria de chumbo e ácido.

Também deve ser observado que, no caso onde o conteúdo deSn da liga com base em chumbo usada para preparar uma grade pela fundi-ção é pelo menos 12 vezes tão alta quanto esse do conteúdo de Ca, osátomos de Sn são segregados nos limites do grão de modo a corroer a gra-de. Na presente invenção, entretanto, um tratamento térmico é aplicado nagrade depois da etapa da fundição em 80°C a 150°C por 1 a 10 horas.

Como resultado, é possível impedir a corrosão da grade causada pela se-gregação dos átomos de Sn nos limites do grão mencionado acima. Comoresultado, a bateria de chumbo e ácido tendo um eletrodo positivo incluindoa grade particular incorporada nele permite melhorar a resistência à defor-mação por alongamento (resistência ao crescimento) da grade durante aoperação de carga-descarga, de modo a prolongar mais a duração da bate-ria de chumbo e ácido.

Ademais, na grade para o eletro positivo incluído na bateria dechumbo e ácido da presente invenção, a razão do conteúdo de Sn no grãoem relação ao conteúdo de Sn nos limites do grão (conteúdo de Sn nogrão/conteúdo de Sn no limite do grão) é ajustada para 0,3 a 0,8. Com essarazão, uma dureza apropriada é concedida para a grade. Portanto, torna-sepossível aumentar a pressão a ser aplicada na grade sem deformar ou dani-ficá-la quando o material ativo da pasta é aplicado nela e carregado dentrodela. Como UM resultado, a densidade de enchimento do material ativo dapasta na grade pode ser aumentada, dessa maneira tornando possível obteruma bateria de chumbo e ácido de alta capacitância.

Ademais, a grade do eletrodo positivo incluído na bateria dechumbo e ácido da presente invenção é formada da liga com base emchumbo tendo um conteúdo de cálcio menor do que 0,05% em peso e temuma aspereza de superfície (Rz) não menor do que 15 μm. Como resultado,é possível atingir uma boa intensidade de adesão e uma pequena resistên-cia elétrica entre a camada de pasta do material ativo e a grade. Segue-seque a bateria de chumbo e ácido tendo o eletrodo positivo incluindo a graderticular incorporada nele permite melhorar as características de descargasob uma alta corrente.

Ainda adicionalmente, se o diâmetro efetivo da malha da treliçaé construído pelo menos como duas vezes a espessura da grade, é possíveldiminuir o peso e suprimir o alongamento da grade. Segue-se que a bateriade chumbo e ácido tendo o eletrodo positivo incluindo a grade particular in-corporada nele torna possível diminuir o peso e suprimir o alongamento dabateria de chumbo e ácido de modo a prolongar a duração da bateria.

A seguir, a liga com base em chumbo da presente invenção seráagora descrita.

A liga com base em chumbo compreende cálcio (Ca) em umaquantidade não maior do que 0,02% em peso e menor do que 0,05% empeso, estanho (Sn) em uma quantidade não menor do que 0,4% em peso enão maior do que 2,5% em peso, bário (Ba) em uma quantidade não menordo que 0,002% em peso e não maior do que 0,014% em peso, e o equilíbriode chumbo (Pb) e impurezas inevitáveis.

Como descrito previamente, é desejável que a liga com base emchumbo também contenha pelo menos um elemento adicional selecionadodo grupo consistindo de prata (Ag) em uma quantidade de 0,005 a 0,07% empeso, bismuto (Bi) em uma quantidade de 0,01 a 0,10% em peso e tálio (TI)em uma quantidade de 0,001 a 0,05% em peso.

A liga com base em chumbo tendo uma tal composição tem umaboa resistência à corrosão como descrito acima, e portanto ela pode seraplicada a vários tipos de materiais como agora será descrito.

(1) A liga com base em chumbo pode ser aplicada em um mate-rial de proteção eletromagnético que pode ser aderido a uma parede ou se-melhante, dessa maneira protegendo contra as ondas eletromagnéticas doexterior. Esse material de proteção eletromagnético pode ser fabricado peloprocessamento da üga com base em chumbo da composição acima descritaem uma forma de placa, que é também expandida para uma forma seme-lhante a uma malha.

(2) A liga com base em chumbo pode ser aplicada em um mate-rial de proteção de cabo, que pode ser fabricado pelo processamento da liga

com base em chumbo da composição acima descrita em uma forma de canopara cobrir um cabo.

(3) A liga com base em chumbo pode ser aplicada em um mate-rial de isolamento de som que pode interromper o som do exterior aderindo- o sobre uma parede ou semelhante.

(4) À parte do acima, a liga com base em chumbo pode ser apli-cada em um material de isolamento de vibração e material de proteção deradiação.

Exemplos da presente invenção serão agora descritos em deta-lhes. Desnecessário dizer, o escopo técnico da presente invenção não é li-mitado absolutamente pelos Exemplos seguintes.

(Exemplos 1 a 7 e Exemplos Comparativos 1 a 5)

Doze pares de grades, cada uma tendo uma porção de orelhaforam fabricadas por um método de fundição usando um molde de livro usando doze espécies de ligas com base em chumbo tendo as composiçõesmostradas na Tabela 1. Incidentemente, o componente diferente dos com-ponentes mostrados na Tabela 1 consistia essencialmente em Pb e impure-zas inevitáveis. A fundição foi executada em uma taxa de 15 grades por mi-nuto. A grade para cada um dos Exemplos 1 a 7 entre as grades em paresassim obtida era macia e fácil de ser deformada, comparada com a gradepara cada um dos Exemplos Comparativos 1, 2, 4 e 5, tendo um alto conte-údo de Ca. Portanto, a grade para cada um dos Exemplos 1 a 7 foi resfriadasoprando um ar frio imediatamente depois da fundição de modo a remover aporção indesejada. A seguir, a grade foi submetida a um tratamento térmico em 100°C por uma hora de modo a realizar o endurecimento com envelhe-cimento.

Na próxima etapa, as grades em pares foram carregadas pelométodo conhecido com uma pasta de eletrodo positivo preparada misturan-do uma mistura consistindo em um pó de PbO e uma solução aquosa deácido sulfúrico. Nessa etapa, deformação não foi observada na grade paracada um dos Exemplos 1 a 7 de modo a tornar possível executar o carrega-mento da pasta do eletrodo positivo como na grade para cada um dosExemplos Comparativos 1, 2, 4 e 5 tendo um alto conteúdo de Ca. A seguir,as grades em pares carregadas com a pasta do eletrodo positivo foramsubmetidas a um tratamento de cura por 24 horas sob uma atmosfera tendouma temperatura de 40°C e uma umidade de 95%, seguido pela secagemdas placas, corte das placas secas com um cortador e, a seguir, a separa-ção das placas em pares de modo a obter placas positivas curadas.

Na placa positiva curada assim obtida, foi verificada a formaçãode uma camada de corrosão densa na interface entre a grade e a camadado material ativo. Também, foi verificado que a camada de corrosão assimformada era mais fina do que a camada de corrosão formada na placa posi-tiva curada incluindo a grade para os Exemplos Comparativos 1, 2, 4 e 5tendo um alto conteúdo de Ca. Ademais, na placa positiva curada assim ob-tida, foi verificado que o material ativo tinha sido aderido fortemente na gradee, dessa forma, o material ativo não soltou durante a manipulação como naplaca positiva curada para os Exemplos Comparativos 1 a 5.

Na próxima etapa, uma unidade de placa foi preparada combi-nando a placa positiva curada assim obtida com uma placa negativa curadacom um separador de polietileno interposto entre elas. A placa negativa cu-rada mencionada acima foi preparada carregando pelo método conhecidouma grade feita de Pb-Ca-Sn com uma pasta de eletrodo negativo prepara-da misturando uma mistura consistindo de um pó de PbO, um aditivo talcomo Iignina e uma solução aquosa de ácido sulfúrico. A unidade de placaassim preparada foi alojada em um invólucro da bateria, e um corpo de tam-pa foi montado no invólucro da bateria. Ademais, uma solução aquosa diluí-da de ácido sulfúrico tendo uma gravidade específica de 1,25 foi derramadadentro do invólucro da bateria de modo a aplicar uma formação, dessa ma-neira fabricando 12 espécies de baterias de chumbo e ácido do tipo líquidade tamanho JIS D23, cada uma tendo uma capacidade de bateria de 5 horasde 40 Ah. A interface entre a grade e o material ativo da placa do eletrodopositivo depois da formação foi observada. Foi verificada a formação de umacamada de corrosão fina e densa em cada uma das grades feitas das ligascom base em chumbo para os Exemplos 1 a 7. Essa tendência permaneceuinalterada mesmo durante e depois do teste de duração.

A duração (o número de ciclos de carga-descarga) da bateria dechumbo e ácido obtida em cada um dos Exemplos 1 a 7 e Exemplos Compa-rativos 1 a 5 foi avaliada sob a condição de aceleração especificada em JISD 5301 que a temperatura para o teste de duração foi elevada de 40°C para75°C. A Tabela 1 também mostra os resultados.<table>table see original document page 36</column></row><table>Como evidente da Tabela 1, a bateria de chumbo e ácido com-preendendo a placa de eletrodo positivo incluindo a grade feita da liga combase em chumbo para cada um dos Exemplos 1 a 7 exibiu pelo menos 5000ciclos de carga-descarga, provando que a bateria particular de chumbo eácido exibe uma longa duração mesmo sob a situação sob a qual uma so-brecarga é repetida sob altas temperaturas. Por outro lado, o número de ci-clos de carga-descarga atingido pela bateria de chumbo e ácido compreen-dendo a placa de eletrodo positivo incluindo a grade feita da liga com baseem chumbo para cada um dos Exemplos Comparativos 1 a 5 foi verificadoser 3500 a 2000.

(Exemplos 8, 9 e Exemplos Comparativos 6. 7)

Quatro espécies de tiras de liga, cada uma tendo uma espessurade 0,9 mm foram preparadas aplicando laminação em um lingote feito dasquatro espécies das ligas com base em chumbo tendo as composiçõescomo mostrado na Tabela 2. Incidentemente, o componente da liga diferentedos componentes mostrados na Tabela 2 consistia em Pb e impurezas ine-vitáveis. Essas tiras de liga foram submetidas a um tratamento de expansãode modo a preparar grades expandidas. Cada uma dessas grades expandi-das foi carregada pelo método conhecido com uma pasta de eletrodo positi-vo preparada misturando uma mistura consistindo em um pó de PbO e umasolução aquosa de ácido sulfúrico, seguido pela submissão da grade a umtratamento de cura por 24 horas sob uma atmosfera tendo uma temperaturade 40°C e uma umidade de 95%. A seguir, a grade curada foi seca de modoa obter uma placa positiva curada. Naturalmente, quatro espécies das placaspositivas curadas foram preparadas.

Na próxima etapa, uma unidade de placa foi preparada combi-nando a placa positiva curada assim obtida com uma placa negativa curadacom um separador de esteira retentora feito de fibras de vidro finas inter-postas entre eles. A placa negativa curada mencionada acima foi preparadacarregando pelo método conhecido uma grade feita de Pb-Ca-Sn com umapasta de eletrodo negativo preparado misturando uma mistura consistindoem um pó de PbO, um aditivo tal como Iignina e uma solução aquosa deácido sulfúrico. A unidade de placa assim preparada foi alojada em um in-vólucro de bateria, e um corpo de tampa foi montado no invólucro da bateria.

Ademais, uma solução aquosa diluída de ácido sulfúrico tendo uma gravida-de específica de 1,200 foi derramada dentro do invólucro da bateria de modoa aplicar uma formação, dessa maneira fabricando quatro espécies de bate-rias de chumbo e ácido do tipo de vedação de 36V de tamanho JIS D26,cada uma tendo uma capacidade de bateria de 5 horas de 20 Ah.

A duração (o número de ciclos de carga-descarga) da bateria dechumbo e ácido obtida em cada um dos Exemplos 8, 9 e Exemplos Compa-rativos 6, 7 foi avaliada sob a condição de aceleração de 60°C em um testesimulando o padrão de uso em um veículo híbrido. A Tabela 2 também mos-tra os resultados. No padrão de uso mencionado acima, as operações decarga-descarga foram repetidas sob as condições que a descarga foi exe-cutada por 30 segundos com uma corrente de 3 CA sob 80% de SOC (esta-do de carga), seguido pela execução adicional da descarga por 1 segundocom uma corrente de 15 CA e, a seguir, o carregamento foi executado sobas condições de uma voltagem constante, uma corrente constante e a má-xima corrente de 3 CA. Incidentemente, a duração da bateria de chumbo eácido foi considerada como tendo expirado quando a voltagem da bateriadepois da descarga por um segundo com uma corrente de 15 CA foi reduzi-da para 7,2 V ou menos.<table>table see original document page 39</column></row><table>Oo mo evidente da Tabela 2, a bateria de chumbo e ácido com-preendendo a placa de eletrodo positivo incluindo a grade feita da liga combase em chumbo para cada um dos Exemplos 8 e 9 exibiu pelo menos80.000 ciclos de carga-descarga, provando que a bateria particular dechumbo e ácido exibe uma longa duração mesmo sob a situação sob a qualuma sobrecarga é repetida sob altas temperaturas. Por outro lado, o númerode ciclos de carga-descarga realizado pela bateria de chumbo e ácido com-preendendo a placa de eletrodo positivo incluindo a grade feita da liga combase em chumbo para cada um dos Exemplos Comparativos 6 e 7 foi verifi-cado ser 35.000 a 45.000.

(Exemplo 10)

Uma liga com base em chumbo consistindo em 0,04% em pesode Ca, 1,00% em peso de Sn, 0,08% em peso de Ba e o equilíbrio de Pbsubstancialmente, foi derretida por calor, e foi fundida usando um molde.Assim, uma longa placa fina tendo uma espessura de 1,5 mm e uma largurade 15 mm foi fabricada. A placa fina foi cortada em 8 pedaços de teste tendoum certo comprimento.

Desses oito pedaços de teste obtidos, uma amostra foi mantidaem temperatura ambiente por um certo período de tempo como mostrado naTabela 3 abaixo, e ela foi chamada Amostra A1. Os outros pedaços foramtratados em várias temperaturas e vários períodos do tempo de retençãocomo mostrado na Tabela 3, e elas foram chamadas Amostras A2 a A8. Es-sas amostras A1 a A8 foram submetidas ao teste de dureza de micro-Vickers com base em JIS Z 2244. Ademais, as amostras A1 a A8 foram me-didas em termos da distribuição de Sn com um microanalisador de raios X, eassim a razão do conteúdo de Sn dentro do grão em relação ao conteúdo deSn nos limites do grau (conteúdo de Sn no grão/conteúdo de Sn no limite dogrão) foi obtida para cada amostra. Os resultados foram resumidos tambémna Tabela 3 abaixo.<table>table see original document page 41</column></row><table>Como é evidente da Tabela 3 acirna, as Amostras A5 a A7, quetinham uma razão do conteúdo de Sn no grão/conteúdo de Sn no limite dogrão de 0,3 a 0,8, tinha um grau endurecido apropriado. Quando qualqueruma das Amostras A5 a A7, que têm um tal grau endurecido apropriado, éaplicada na grade para uma bateria de chumbo e ácido, torna-se possívelaumentar a força de pressurização sem deformar ou danificar a grade quan-do o material ativo da pasta é aplicado sobre e carregado nela, dessa manei-ra tornando possível melhorar a densidade de enchimento do material ativode pasta na grade.

Por outro lado, é entendido da tabela 3 que as amostras A1 a A4e A8, que caíram fora da faixa acima mencionada da razão do conteúdo deSn no grão/conteúdo de Sn no limite do grão, tinham um pequeno grau en-durecido ou um elevado grau endurecido. Quando qualquer uma das amos-tras A1 a A4 e A8, que tinham um pequeno grau endurecido ou um elevadograu endurecido, é aplicada na grade para uma bateria de chumbo e ácido, oprocesso de aplicação do material da pasta ativa nela e o seu carregamentona grade pode ser restrito devido à correlação com a densidade do enchi-mento.

Ademais, as amostras A1, A3, A6 e A8 foram submetidas aoteste de corrosão em alta temperatura em uma maneira similar a essas des-critas acima, e assim a quantidade de corrosão por área unitária da amostrafoi medida em cada amostra. Os resultados são resumidos na Figura 12.

Como é evidente da Figura 12, todas as amostras A1, A3, A6 eA8 exibiram boas resistências à corrosão, e em particular, a amostra A6, quetinha uma razão do conteúdo de Sn no grão/conteúdo de Sn no limite dogrão de 0,3 a 0,8, teve uma quantidade de corrosão menor quando compa-rado com essas das amostras Α1, A3 e A8, que caíram fora da faixa acimamencionada da razão do conteúdo de Sn. Dessa forma, é entendido que aresistência à corrosão é melhorada mais na amostra A6.

(Exemplo 11)

Uma liga com base em chumbo de uma composição similar aessa da amostra A6 do Exemplo 10 foi submetida ao tratamento térmico eassim uma grade foi preparada. A seguir, um par de tais grades foi carrega-do pelo método conhecido com uma pasta de eletrodo positivo preparadamisturando uma mistura consistindo em um pó de PbO e uma solução aquo-sa de ácido sulfúrico. As grades em pares foram carregadas com a pasta doeletrodo positivo e foram submetidas a um tratamento de cura por 24 horassob uma atmosfera tendo uma temperatura de 40°C e uma umidade de 95%,seguido pela secagem das placas, corte das placas secas com um cortadore, a seguir, separação das placas em pares quando as placas não estavamcompletamente curadas, de modo a obter placas positivas não completa-mente curadas. Exceto pelo uso das placas positivas não completamentecuradas, sob as mesmas condições que essas dos Exemplos 1 a 7, bateriasde chumbo e ácido do tipo líquida do tamanho JIS D23 tendo uma capacida-de de bateria de 5 horas de 40 Ah foi fabricada. A duração (o número de ci-clos de carga-descarga) da bateria de chumbo e ácido assim obtida foi ava-liada sob a condição de aceleração especificada em JIS D 5301 que a tem-peratura para o teste leve foi elevada de 40°C para 75°C. De acordo com osresultados obtidos, foi entendido que a bateria de chumbo e ácido exibiupelo menos 5000 ciclos de carga-descarga, provando que a bateria particu-lar de chumbo e ácido exibe uma longa duração mesmo sob a situação soba qual uma sobrecarga é repetida sob altas temperaturas.(Exemplo 12)

Uma liga com base em chumbo consistindo de 0,04% em pesode Ca, 1,00% em peso de Sn, 0,08% em peso de Ba e um equilíbrio de Pbsubstancialmente, foi derretida por calor em um forno de fundição. A seguir,a liga derretida foi fornecida para um forno de retenção em comunicaçãocom o forno de fundição. Do forno de retenção, a liga derretida foi fornecidapara uma extrusora de cano de chumbo que compreende um cilindro equi-pado com uma rosca interna, e uma cabeça consistia em um bocal roscadoe pequenos cubos em formato de anel. A liga derretida foi extrusada pelarosca do cilindro aquecido para 310°C e continuamente empurrada para forada cabeça para formar um cano com uma fenda, que tem uma espessura de5 mm e um diâmetro externo de 32 mm. O cano obtido pela extrusão contí-nua foi expandido da sua íenda, e depois laminado por uma máquina de Ia-minação. Depois disso, ele foi resfriado, assim fabricando uma placa finatendo uma espessura de 0,9 mm e uma largura de 100 mm. A laminação foiexecutada sob condições de uma taxa de tiragem total de 64%, uma tempe-ratura no início da laminação de 270°C e uma temperatura final de 220°C.Depois disso, a placa fina foi resfriada e submetida a um processo de ex-pansão, assim fabricando uma grade.

(Exemplo 13)

Uma grade foi fabricada pelo mesmo processo que esse doExemplo 12 exceto que um pequeno cubo em formato plano foi montado nolugar do pequeno cubo em formato de anel que constitui a extrusora do canode chumbo do Exemplo 12, e uma liga com base em chumbo similar a essado Exemplo 12 foi continuamente empurrada para fora da cabeça para for-mar uma placa tendo uma espessura de 2,5 mm e uma largura de 100 mm.

Como descrito acima em detalhes, a presente invenção propor-ciona uma liga com base em chumbo para uma bateria de chumbo e ácidona qual o conteúdo de Ca e o conteúdo de Ba da liga são definidos para ficardentro de faixas prescritas de modo a permitir que a liga seja excelente emambas a resistência à corrosão e a intensidade mecânica.

Também, a grade para uma bateria com base em chumbo dapresente invenção pode ser usada de modo estável por um longo tempo sobcondições de temperatura severas de modo a tornar possível produzir umabateria de chumbo e ácido de longa duração incorporando a grade mencio-nada acima na placa de eletrodo positivo incluída na bateria de chumbo eácido. Ademais, uma bateria de chumbo e ácido leve pode ser preparadadefinindo a malha da grade para uma bateria de chumbo e ácido da presenteinvenção. Como resultado, é possível melhorar notavelmente a bateria parauso nas indústrias tais como a indústria de veículo e indústria de IT.

Ademais, a bateria de chumbo e ácido da presente invenção écapaz de atingir características de carga-descarga com grande corrente, porexemplo, em uma elevação de voltagem da bateria para 36 V bem como nosveículos híbridos e UPS (sistemas de potência ininterruptíveis) de modo acontribuir muiio para a expansão do uso da bateria.

Vantagens e modificações adicionais facilmente ocorrerão paraesses versados na técnica. Portanto, a invenção nos seus aspectos maisamplos não é limitada aos detalhes específicos e às modalidades represen-tativas mostradas e descritas aqui. Dessa maneira, várias modificações po-dem ser feitas sem se afastar do espírito ou escopo do conceito inventivogeral como definido pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims

1. Grade para uma bateria de chumbo e ácido feita de uma ligacom base em chumbo caracterizada por compreender não menos do que-0,02% e menos do que 0,05% em peso de cálcio, não menos do que 0,4% e não mais do que 4,0% em peso de estanho, não menos do que 0,002% enão mais do que 0,008% em peso de bário, e o equilíbrio de chumbo e impu-rezas inevitáveis, com exceção de alumínio.

2. Grade para uma bateria de chumbo e ácido de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a liga com base em chumbo adicionalmente compreende pelo menos um elemento adicional selecionadodo grupo consistindo de prata em uma quantidade que fica dentro de umafaixa entre 0,005% em peso e 0,07% em peso, bismuto em uma quantidadeque fica dentro da faixa entre 0,01% em peso e 0,10% em peso, e tálio emuma quantidade que fica dentro de uma faixa entre 0,001% em peso e- 0,05% em peso.

3. Grade para uma bateria de chumbo e ácido de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é fabricada pela fundição outrabalho com pressão da liga com base em chumbo.

4. Grade para uma bateria de chumbo e ácido de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a liga com base emchumbo contém estanho em uma quantidade pelo menos de 12 vezes o pe-so do cálcio e, depois da fundição na forma da grade, um tratamento térmicoé aplicado na liga com base em chumbo em 80 a 150°C por 1 a 10 horas.

5. Grade para uma bateria de chumbo e ácido de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o tratamento térmico é apli-cado em 1000 horas depois da fundição na forma da grade.

6. Grade para uma bateria de chumbo e ácido de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a razão de conteúdo de Sndentro do grão em relação ao conteúdo de Sn nos limites do grão é 0,3 a -0,8.

7. Grade para uma bateria de chumbo e ácido de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a grade tem uma asperezade superfície não menor do que 15 μm.

8. Grade para uma bateria de chumbo e ácido de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o diâmetro efetivo da malhada treliça, que representa o valor obtido dividindo 4 vezes a área de um polí-gono pelo comprimento circunferencial do polígono, é pelo menos duas ve-zes a espessura da grade.

9. Grade para uma bateria de chumbo e ácido de acordo com areivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o diâmetro efetivo da malhada treliça fica dentro de uma faixa entre 2 vezes e 10 vezes a espessura dagrade.

10. Bateria de chumbo e ácido caracterizada por compreenderum eletrodo positivo incluindo uma grade, que é feita de uma liga com baseem chumbo compreendendo não menos do que 0,02% e menos do que-0,05% em peso de cálcio, não menos do que 0,4% e não mais do que 4,0%em peso de estanho, não menos do que 0,002% e não mais do que 0,008%em peso de bário, e o equilíbrio de chumbo e impurezas inevitáveis, comexceção de alumínio.

11. Bateria de chumbo e ácido de acordo com a reivindicação-10, caracterizada pelo fato de que a liga com base em chumbo adicional-mente compreende pelo menos um elemento adicional selecionado do grupoconsistindo de prata em uma quantidade que fica dentro de uma faixa entre-0,005% em peso e 0,07% em peso, bismuto em uma quantidade que ficadentro da faixa entre 0,01% em peso e 0,10% em peso, e tálio em umaquantidade que fica dentro de uma faixa entre 0,001% em peso e 0,05% empeso.

12. Bateria de chumbo e ácido de acordo com a reivindicação-10, caracterizada pelo fato de que a liga com base em chumbo contém esta-nho em uma quantidade pelo menos de 12 vezes o peso do cálcio e, depoisda fundição na forma da grade, um tratamento térmico é aplicado na ligacom base em chumbo em 80 a 150°C por 1 a 10 horas.

13. Bateria de chumbo e ácido de acordo com a reivindicação-10, caracterizada pelo fato de que a razão de conteúdo de Sn dentro do grãoem relação ao conteúdo de Sn nos limites do grão na grade é 0,3 a 0,8.

14. Bateria de chumbo e ácido de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a grade tem uma aspereza de superfícienão menor do que 15 μm.

15. Bateria de chumbo e ácido de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o diâmetro efetivo da malha da treliça nagrade, que representa o valor obtido dividindo 4 vezes a área de um polígo-no pelo comprimento circunferencial do polígono, é pelo menos duas vezesa espessura da grade.

16. Bateria de chumbo e ácido de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que o diâmetro efetivo da malha da treliça ficadentro de uma faixa entre 2 vezes e 10 vezes a espessura da grade.