CS214885B2 - Lead accumulator cell and method of making the said - Google Patents

Lead accumulator cell and method of making the said Download PDF

Info

Publication number
CS214885B2
CS214885B2 CS778311A CS831177A CS214885B2 CS 214885 B2 CS214885 B2 CS 214885B2 CS 778311 A CS778311 A CS 778311A CS 831177 A CS831177 A CS 831177A CS 214885 B2 CS214885 B2 CS 214885B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
lead
cadmium
layer
support plate
alloy
Prior art date
Application number
CS778311A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Rudolf Hradcovsky
Otto R Kozak
Original Assignee
Solargen Electronics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Solargen Electronics filed Critical Solargen Electronics
Publication of CS214885B2 publication Critical patent/CS214885B2/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14Electrodes for lead-acid accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14Electrodes for lead-acid accumulators
    • H01M4/16Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/56Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of lead
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

Podstata vynálezu olověného akumulátorového článku spočívá v tom, že · aktivní hmota nanesená na nosné desce je složena z krystalického a polykrystaiického kysličníku olovičitého, ve kterém má · olovo 'své nejvyšší mocenství rovné 4.The essence of the invention of the lead-acid accumulator cell is that the active substance deposited on the support plate is composed of crystalline and polycrystalline lead oxide in which lead has its highest valency 4.

Podstata způsobu· výroby ·· olověného akumulátorového článku podle vynálezu spočívá v tom, že se na nosné 'desce · z ·olova, ' slitiny olova s antimonem nebo z inertního nevodivého materiálu pokrytého olovem nebo slitinou olova s antimonem vytvoří souvislá a přilnavá vrstva z olova a kadmia, načež se tato nosná deska ponoří do nádoby obsahující zředěný roztok kyseliny sírové a olověnou desku a připojí se ke kladné svorce zdroje elektromotorické síly, přičemž olověná deska se připojí k Záporné svorce z tohoto zdroje elektromotorické síly, elektrickým proudem se vyvolá reakce kadmia v olovo-kadmiové vrstvě, s kyselinou sírovou, současně oxidace olova v této olovo-kadmiové vrstvě a vznik směsi krystalického a polykrystaiického kysličníku olovíčitého, ve kterém má olovo své nejvyšší mocenství rovné 4.The process according to the invention consists in forming a continuous and adherent layer of lead on a lead, antimony lead alloy or inert non-conductive material covered with lead or antimony lead alloy. and cadmium, whereupon the carrier plate is immersed in a vessel containing a dilute sulfuric acid solution and a lead plate and connected to the positive terminal of the source of electromotive force, the lead plate being connected to the negative terminal of this source of electromotive force. lead-cadmium layer, with sulfuric acid, at the same time oxidation of lead in this lead-cadmium layer and formation of a mixture of crystalline and polycrystalline lead oxide in which lead has its highest valency equal to 4.

Olověný akumulátorový · článek podle vynálezu je vhodný pro . všechny aplikace, které požaduji popsané nové vlastnosti.The lead-acid accumulator according to the invention is suitable for:. all applications that require the described new features.

Vynález se týká olověného akumulátorového článku a způsobu jeho výroby. Vynález je zaměřen zejména na aktivní hmotu použitou při výrobě elektrod těchto článků a na způsob výroby této aktivní hmoty.The invention relates to a lead-acid accumulator cell and to a process for its manufacture. In particular, the present invention is directed to the active mass used in the manufacture of the electrodes of these cells and to a method of making the active mass.

Konstrukce a činnost článku jsou všeobecně dobře známy. Článek, jak primární, tak i sekundární, je elektrochemické zařízení skládající se ze dvou desek z vodivého materiálu, které jsou ponořeny v elektrolytu. Primární článek je konstruován tak, že vyvíjí elektrické napětí a přeměňuje chemickou energii na elektrickou energii nevratným způsobem. Činnost sekundárního článku je však reversibilní, takže tento sekundární článek může přeměňovat chemickou energii na elektrickou a naopak. Sekundární články jsou všeobecně nazývány akumulátorové články.The construction and operation of the cell are well known. The cell, both primary and secondary, is an electrochemical device consisting of two plates of conductive material immersed in an electrolyte. The primary cell is designed to generate electrical voltage and convert chemical energy into electrical energy in an irreversible manner. However, the operation of the secondary cell is reversible, so that the secondary cell can convert chemical energy into electrical energy and vice versa. Secondary cells are commonly called battery cells.

Jestliže akumulátorový článek dodává elektrickou#· energii, hovoří se o vybíjení článku, při kterém se chemická energie přeměňuje na elektrickou energii. Jestliže je do akumulátorového článku elektrická energie dodávána, jde o proces opačný a hovoří se o nabíjení článku.If the accumulator cell delivers electrical energy, it is said to discharge the cell in which chemical energy is converted into electrical energy. If power is supplied to the accumulator cell, the process is reversed and the cell is being charged.

Dva nebo více článků spojených do série nebo paralelně vytváří baterii. Baterie vzniklá spojením více akumulátorových článků je známa pod názvem akumulátorová baterie. Existují dva hlavní druhy akumulátorových baterií: olověné kyselinové baterie nebo zkráceně olověné baterie a nikl-alkalické (Edisonovy) baterie, které jsou populárně nazývány alkalickými bateriemi. Vynález se týká prvního uvedeného druhu baterií.Two or more cells connected in series or in parallel form a battery. A battery formed by combining multiple battery cells is known as a rechargeable battery. There are two main types of accumulator batteries: lead acid batteries or abbreviated lead batteries and nickel-alkaline (Edison) batteries, which are popularly called alkaline batteries. The invention relates to a first type of battery.

Články olověné kyselinové baterie se skládají z kladné desky z kysličníku olovičitého a záporné desky z houbovitého olova, které jsou ponořeny ve zředěném roztoku kyseliny sírové (elektrolyt). Částí, ve které při průtoku elektrického proudu baterií probíhají chemické změny, je aktivní hmota nebo materiál každé desky. Tato aktivní hmota je uložena na rámečku nebo mřížce z čistého olova nebo slitiny olova, například slitiny olova s antimonem. Rámeček nebo mřížka slouží dvěma účelům, jednak nesou aktivní hmotu, jednak vedou elektrický proud. Vynález je zaměřen zejména na novou, zvláštní a zdokonalenou aktivní hmotu.Lead acid battery cells consist of a positive lead of lead oxide and a negative lead of sponge lead, which are immersed in a dilute solution of sulfuric acid (electrolyte). The part in which chemical changes occur as the battery current flows is the active matter or material of each plate. The active material is deposited on a frame or grid of pure lead or lead alloy, for example lead-antimony alloy. The frame or grid serves two purposes, both carrying active mass and conducting electric current. In particular, the invention is directed to a new, particular and improved active substance.

Proces nabíjení a vybíjení typické olověné kyselinové baterie popisuje následující reversibilní reakce:The following reversible reactions describe the charging and discharging process of a typical lead acid battery:

nabíjení vybíjenícharging discharging

PbO2+2H2SO4+Pb---- 2PbSO4+2H2O + deska — deska (anoda) (katoda)PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---- 2PbSO4 + 2H2O + plate - plate (anode) (cathode)

Aktivním materiálem kladné desky je hnědý porézní kysličník olovičitý, zatímco aktivní hmotou záporné desky je šedé, houbovité porézní olovo v čisté formě.The active material of the positive plate is brown porous lead oxide, while the active material of the negative plate is gray, spongy porous lead in pure form.

Olověné kyselinové baterie, které jsou obvykle dostupné na trhu, mají omezený výkon a kapacitu. Proto byl proveden velký počet pokusů a návrhů za účelem zdokonalení těchto baterií. Zdokonalení nabíjecí a vybíjecí charakteristiky těchto baterií, zvýšení rychlosti jejich proudového vybíjení a snížení vnitrního odporu akumulátorových článků jsou jen některé parametry, na které byla zaměřena pozornost odborníků pracujících v této oblasti. Někteří z nich zaměřili svoji pozornost na elektrody, jiní navrhli úpravy elektrolytů, čímž se snažili zdokonalit vlastnosti článků a zařízení obsahujících tyto články.Lead acid batteries, which are generally available on the market, have limited performance and capacity. Therefore, many attempts and suggestions have been made to improve these batteries. Improving the charging and discharging characteristics of these batteries, increasing the rate of current discharge, and reducing the internal resistance of the battery cells are just some of the parameters that have been the focus of attention to those skilled in the art. Some of them focused their attention on the electrodes, others designed electrolyte treatments to improve the performance of cells and devices containing these cells.

V US patentovém spisu č. 2 933 547 je popsána baterie sestavená ze suchých elektrických článků, které jsou tvořeny stříbrnými a zinkovými elektrodami a pevným elektrolytem. Mezi elektrodami je vložena propustná membrána z umělé hmoty, umožňující výměnu kationtů.U.S. Pat. No. 2,933,547 discloses a battery made up of dry electrical cells consisting of silver and zinc electrodes and a solid electrolyte. A permeable plastic membrane is inserted between the electrodes to allow cation exchange.

V US patentovém spisu č. 3 468 719 je popsán suchý iontový vodič vyrobený .z polykrystalického materiálu, jehož strukturní mřížka je složena z iontů hliníku a kyslíku, přičemž vlivem elektrického pole v této krystalové mřížce migrují ionty sodíku. Tento materiál je použit jako přepážka polovin článků v konstrukci baterií, což je podrobněji popsáno v příkladu 3 tohoto patentu. V US patentovém spisu č. 3 499 796 je popsána keramická vložka nacházející se mezi dvojicí elektrochemicky a kationtově vodivých krystalických těles, mezi nimiž dochází к výměně kationtů a která jsou oddělena kationtově vodivým, elektronově nevodivým krystalickým tělesem. V uvedeném patentovém spisu je rovněž popsán akumulátor složený z těchto součástí.U.S. Pat. No. 3,468,719 discloses a dry ion conductor made of a polycrystalline material whose structural lattice is composed of aluminum and oxygen ions, the sodium ion migrating due to the electric field in the crystal lattice. This material is used as a partition of cell halves in the battery construction, as described in more detail in Example 3 of this patent. U.S. Pat. No. 3,499,796 discloses a ceramic insert located between a pair of electrochemically and cationically conductive crystalline bodies between which cation exchange occurs and which are separated by a cationically conductive, electronically nonconductive crystalline body. The patent also discloses an accumulator composed of these components.

V US patentovém spisu č. 3 709 820 je popsán organický suchý elektrolyt, který je tvořen komplexem krystalického elektronového donoru-akceptoru a který obsahuje iontové krystaly 7,7,8,8-tetrakyanochinodimethanu, aromatický amin a kapalinu, kterou je napuštěna krystalová mřížka. Elektrolyt popsaný v tomto patentovém spisu se používá v kondezátorech pro snížení jejich odporu.US-A-3,709,820 discloses an organic dry electrolyte consisting of a crystalline electron donor-acceptor complex comprising ionic crystals of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane, an aromatic amine, and a crystal lattice impregnated liquid. The electrolyte described in this patent is used in capacitors to reduce their resistance.

V US patentovém spisu č. 3 765 915 je popsáno použití keramiky z beta-modifikace kysličníku hlinitého jako elektrolytu v článcích nebo bateriích typu sodík/síra.U.S. Pat. No. 3,765,915 discloses the use of a ceramics of beta-modification of alumina as an electrolyte in cells or batteries of the sodium / sulfur type.

Zmíněné patenty představují jen malou část řady patentů, které představují výzkumnou činnost a zájem věnovaný tomuto oboru. Základní konstrukce olověné kyselinové baterie a jejích článků však zůstala v podstatě nezměněna. Olověné kyselinové baterie se v současné době, stejně jako před několika desetiletími, skládají z většího počtu článků (obvykle 3 nebo 6). Aktivní hmotou kladné desky je porézní kysličník olovičitý, záporná deska je tvořena houbo214885 vitým porézním . olovem a elektrolytem je zředěná kyselina sírová.These patents represent only a small part of a series of patents that represent research activity and interest in this field. However, the basic design of the lead acid battery and its cells remained essentially unchanged. Lead acid batteries currently consist of a large number of cells (usually 3 or 6), as they were decades ago. The active mass of the positive plate is porous lead oxide, the negative plate consists of spongy porous oxide. the lead and electrolyte are dilute sulfuric acid.

Účelem tohoto vynálezu je zdokonalení akumulátorových článků a zařízení sestavených z těchto článků.The purpose of the present invention is to improve the accumulator cells and devices assembled therefrom.

Podstata olověného akumulátorového článku, který sestává z nejméně jedné nosné deskové elektrody z materiálu zvoleného . ze skupiny látek obsahujících olovo, slitinu olova s antimonem a inertní nevodivé látky pokryté vrstvou olova nebo slitinou .olova s kadmiem nebo antimonem, přičemž ' nosná deska je pokryta přilnavou a trvanlivou vrstvou aktivní hmoty, spočívá podle vynálezu v tom, že aktivní hmota je složena z krystalického a polykrystalického kysličníku olovičitého, ve kterém má olovo své nejvyšší mocenství rovné 4.The essence of a lead-acid accumulator cell comprising at least one support plate electrode of a material selected. from the group of lead, antimony lead and inert non-conductive substances coated with lead or cadmium or antimony lead alloy, the carrier plate being covered with an adhesive and durable active material layer according to the invention, characterized in that the active material is composed of of crystalline and polycrystalline lead oxide in which lead has its highest valency equal to 4.

Aktivní hmota přitom s výhodou obsahuje stopové množství kovového kadmia a je nanesena na kladné elektrodové desce.The active material preferably contains a trace amount of metallic cadmium and is deposited on the positive electrode plate.

Podstata způsobu výroby olověného akumulátorového článku spočívá podle vynálezu v tom, že na nosné desce z ' olova, slitiny olova s antimonem nebo z inertního nevodivého materiálu ·pokrytého olovem . nebo slitinou olova s antimonem se vytvoří souvislá a přilnavá vrstva z olova a kadmia, načež se tato nosná deska ponoří do nádoby obsahující zředěný roztok kyseliny sírové a olověnou desku a připojí se ke kladné svorce . . zdroje elektromotorické síly, přičemž olověná deska se připojí . k záporné svorce tohoto zdroje elektromotorické síly, elektrickým proudem se vyvolá reakce kadmia v olovo-kadmiové vrstvě s kyselinou sírovou, současně oxidace olova v této olovo-kadmiové vrstvě a vznik směsi krystalického a polykrystalického kysličníku olovičitého, . ve které má .olovo své nejvyšší mocenští rovné .. 4.According to the invention, the process according to the invention is based on a lead, antimony lead alloy or an inert, non-conductive lead-coated material. or a lead-antimony alloy forms a continuous and adherent layer of lead and cadmium, whereupon the support plate is immersed in a vessel containing a dilute sulfuric acid solution and a lead plate and connected to a positive clamp. . sources of electromotive force, the lead plate being connected. to the negative terminal of this source of electromotive force, the electric current induces the reaction of cadmium in the lead-cadmium layer with sulfuric acid, at the same time oxidation of lead in this lead-cadmium layer and formation of a mixture of crystalline and polycrystalline lead oxide. in which he has his highest power equals. 4.

Souvislá . a přilnavá vrstva olova a kadmia se na povrch nosné desky nanáší stříkáním horké roztavené .směsi olova a kadmia v redukční atmosféře a vsintruje se do . povrchu této nosné desky, aniž by došlo . k vytvoření slitiny olova s kadmiem.Continuous. and the adhesive layer of lead and cadmium is sprayed onto the surface of the support plate by spraying a hot molten mixture of lead and cadmium in a reducing atmosphere and sintered into the. the surface of the carrier plate without occurring. to form a lead-cadmium alloy.

Horká roztavená směs olova s kadmiem obsahuje 30 až 70 % hmotnosti olova. Výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že horká roztavená směs olova s kadmiem · obsahuje 45 až 55 ·% hmotnosti olova. Zvláště výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že hmotnostní poměr olova ke kadmiu je v horké roztavené směsi olova s kadmiem přibližně 1 : 1.The hot molten lead-cadmium mixture contains 30 to 70% lead by weight. A preferred embodiment of the process according to the invention is characterized in that the hot molten lead-cadmium mixture contains 45 to 55% by weight of lead. A particularly preferred embodiment of the process of the invention is that the weight ratio of lead to cadmium in the hot molten mixture of lead and cadmium is about 1: 1.

Jiné výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se souvislá přilnavá vrstva olova s kadmiem vytváří z poměrně řídké pasty, vzniklé smíšením olova a kadmia s redukční organickou kapalinou, přičemž tato pasta se nanese na nosnou desku a rozpouštědlo z pasty se odpaří. Uvedenou redukční organickou kapalinou může být methanol nebo ethanol.Another advantageous embodiment of the process according to the invention is that the continuous adhesive layer of lead with cadmium is formed from a relatively thin paste formed by mixing lead and cadmium with a reducing organic liquid, the paste being applied to a support plate and the solvent from the paste is evaporated. The reducing organic liquid may be methanol or ethanol.

Rovněž při způsobu, při kterém se vrstva olova s kadmiem vytváří z poměrně řídké pasty je výhodné, jestliže vrstva olova a kadmia obsahuje 30 až 70 % hmotnosti olova. Výhodnější je provedení, ve kterém vrstva olova a kadmia obsahuje 45 až 55 Ψο hmotnosti olova. Zvláště výhodné je pak provedení, ve kterém hmotnostní poměr olova vůči kadmiu je vě vrstvě olova a kadmia 1:1.Also, in a process in which the cadmium lead layer is formed from a relatively thin paste, it is preferred that the lead-cadmium layer contains 30 to 70% lead by weight. More preferably, the layer of lead and cadmium contains 45-55% by weight of lead. Particularly preferred is an embodiment in which the ratio of lead to cadmium by weight is 1: 1 in the lead-cadmium layer.

Jiné výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že souvislá a přilnavá vrstva olova a kadmia se na povrchu nosné desky vytváří elektrolytickým nanášením což se provádí ponořením dvou vodičů, to jest katody ze slitiny olova a antimonu a anody z olova a kadmia do elektrolytické lázně, která obsahuje fluoroboritan olovnatý, kovové olovo, kyselinu fluoroboritou, kyselinu boritou, fluoroboritan kademnatý, kovové kadmium, fluoroboritan amonný a vodu, načež se tato katoda a anoda připojí .k záporné, resp. kladné svorce zdroje elektromotorické síly.Another advantageous embodiment of the method according to the invention is that the continuous and adherent layer of lead and cadmium is formed on the surface of the support plate by electrolytic deposition by dipping two conductors, i.e. lead-antimony cathode and lead-cadmium anode into the electrolytic bath. which contains lead fluoroborate, lead metal, fluoroboric acid, boric acid, cadmium fluoroborate, cadmium metal, ammonium fluoroborate and water, whereupon the cathode and the anode are connected to the negative and to the other, respectively. positive terminal of the source of electromotive force.

Rovněž při způsobu, při kterém se používá elektrolytické nanášení vrstvy, je výhodné, . jestliže anoda je ze slitiny olova s kadmiem v hmotnostním poměru 1: 1. Výhodnější je provedení, ve kterém anoda . obsahuje 30 až 70 % hmotnosti olova. Zvláště výhodné je provedení, .. ve kterém anoda obsahuje 45 až 55 % hmotnosti olova.Also, in a process in which an electrolytic coating is used, it is preferred that the coating be applied. when the anode is of a 1: 1 weight ratio lead-cadmium alloy. More preferred is an embodiment in which the anode. contains 30 to 70% lead by weight. It is particularly preferred that the anode comprises 45 to 55% by weight of lead.

Nový a vyšší účinek vynálezu · spočívá. v tom, že olověný akumulátorový . článek má . ve srovnání s konvenčními olověnými · akumulátorovými články nižší vnitřní odpor a vyšší elektromotorickou sílu. Další výhoda olověného akumulátorového článku podle vynálezu spočívá ve srovnání se známými olověnými akumulátorovými články v tom, že tento článek má . vyšší proudovou nabíjecí a vybíjecí - kapacitu . a může . být nabíjen podstatně vyšší rychlostí. · Jiná výhoda · ' olověného akumulátorového článku podle ' vynálezu . spočívá . v . . tom, že tento článek podstatně méně trpí sulfatizací.The new and higher effect of the invention resides. in that lead accumulator. article has. Compared to conventional lead-acid battery cells, lower internal resistance and higher electromotive force. A further advantage of the lead-acid accumulator cell according to the invention is that it has a lead-cell battery cell. higher current charging and discharging capacity. and can. be charged at a much higher rate. Another advantage of the lead-acid accumulator according to the invention. rests. v. . that this article suffers considerably less from sulfatization.

Základem vynálezu byl nečekaný objev spočívající v tom, že užitné . vlastnosti akumulátorových . článků mohou být podstatně zlepšeny, jestliže ’ je v článcích použito · zvláštní kladné desky opatřené aktivní hmotou z krystalického a polykrystalického kysličníku olova ve formě PbO2. . Olověné krystalické baterie sestavené z těchto článků mají v důsledku toho ve srovnání s konvenčními . olověnými kyselinovými bateriemi podstatně lepší užitné vlastnosti.The basis of the invention was an unexpected discovery of being useful. battery characteristics. Cells can be substantially improved if a special positive plate is provided in the cells with a crystalline and polycrystalline lead oxide active substance in the form of PbO2. . Lead crystalline batteries assembled from these cells have consequently been compared to conventional batteries. lead acid batteries significantly better performance.

V následujícím popisu bude vynález podrobně popsán se zaměřením na konstrukci akumulátorového článku a baterii sestavenou z těchto akumulátorových článků. Tento popis však nelze považovat za omezení · rámce vynálezu, neboť na základě popsaných principů mohou být konstruovány také jiné akumulátorové . baterie, které rovněž spadají do rozsahu ochrany vynálezu.In the following, the invention will be described in detail with reference to the construction of the accumulator cell and a battery made up of these accumulator cells. However, this description should not be construed as limiting the scope of the invention, since other accumulator batteries may also be constructed based on the described principles. batteries, which also fall within the scope of the invention.

Bylo zjištěno, že akumulátorový článek konstruovaný podle vynálezu dosahuje vlastností, které byly u dosud známých druhů akumulátorových článků nedosažitelné. Akumulátorové baterie vzniklé sestavením těchto akumulátorových článků mají v důsledku toho ve srovnání s konvenčními olověnými bateriemi podstatně lepší užitné vlastnosti. Mezi tyto zlepšené vlastnosti náleží mimo jiné zejména nižší vnitřní odpor, vyšší aktivita, výhodnější nabíjecí a vybíjecí charakteristika, vyšší kapacita akumulátoru, vyšší rychlost nabíjení a vyšší elektromotorická síla na článek.It has been found that the accumulator cell constructed according to the invention achieves properties which were previously unattainable in the known types of accumulator cells. As a result, the accumulator batteries produced by the assembly of these accumulator cells have significantly better performance characteristics than conventional lead-acid batteries. These improved properties include, but are not limited to, lower internal resistance, higher activity, more advantageous charging and discharging characteristics, higher battery capacity, higher charging rate, and higher electromotive force per cell.

Zvláštní aktivní hmota vyráběná způsobem podle vynálezu sestává v podstatě z krystalického a polykrystalického kysličníku olovičitého PbO2, ve kterém olovo dosahuje svého nejvyššího mocenství rovného čtyřem, a který se někdy nazývá dioxid olova, aby se odlišil od kysličníku olovnatého PbO, ve kterém je olovo pouze dvojmocné.The particular active substance produced by the process of the invention consists essentially of crystalline and polycrystalline PbO2 in which lead reaches its highest valency of four, and sometimes called lead dioxide, to distinguish it from lead oxide in which PbO is only bivalent .

Výraz, „polykrystalický”, který je zde používán, označuje shluk jednotlivých krystalických': útvarů kysličníku olovičitého, přičemž tyto krystaly jsou v rozličných fázích svého růstu nebo vývoje. Aktivní hmotou podle vynálezu je tedy směs jednotlivých krystalických útvarů PbCh spolu s polykrystalickými agregáty.As used herein, the term "polycrystalline" refers to a cluster of individual crystalline formations of lead oxide, which crystals are at different stages of their growth or development. Thus, the active substance according to the invention is a mixture of individual crystalline PbCl 2 forms together with polycrystalline aggregates.

.Podstata vynálezu bude v dalším objasněna pomocí příkladu jeho provedení, který je popsán pomocí připojených výkresů, na nichž je znázorněno:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be further elucidated by means of an exemplary embodiment thereof, which is described by the accompanying drawings, in which:

Na obr. 1 schematicky způsob vytváření aktivní hmoty, to jest krystalického a polykrystalického kysličníku olovičitého, podle vynálezu, na obr. 2 schematicky vytváření kladných a záporných desek a článek obsahující tyto desky a na obr. 3 dvě křivky představující vybíjecí charakteristiky olověného krystalického článku podle vynálezu a konvenčního olověného kyselinového článku.FIG. 1 schematically illustrates a process for forming the active mass, i.e. crystalline and polycrystalline lead oxide of the present invention; FIG. 2 schematically illustrates the formation of positive and negative plates and the cell containing the plates; of the invention and a conventional lead acid cell.

Na obr. 1 je znázorněna nosná deska 1, která je obvykle vyrobena z čistého olova Pb nebo ze slitiny olova s antimonem Pb-Sb. Nosná deska 1 je pokryta vrstvou olova a kadmia Pb-Cd, způsob nanesení této vrstvy bude popsán později. Nosná deska 1 takto upravená je ponořena do zředěného roztoku kyseliny sírové v nádobě 3. Nosná deska 1, která je zde použita, je obvykle tvořena fólií o tloušťce přibližně 0,2 mm a je vyrobena ze slitiny olova s antimonem. Tloušťka nosné desky 1 se však v závislosti na jednotlivých konstrukcích a zamýšleném použití akumulátorového článku může volit různá.Figure 1 shows a support plate 1, which is usually made of pure lead Pb or a lead alloy with antimony Pb-Sb. The support plate 1 is covered with a layer of lead and cadmium Pb-Cd, the method of depositing this layer will be described later. The support plate 1 so treated is immersed in a dilute sulfuric acid solution in the vessel 3. The support plate 1 used herein is typically a film of about 0.2 mm thickness and is made of a lead-antimony alloy. However, the thickness of the carrier plate 1 may be varied depending on the individual designs and the intended use of the battery.

Před ponořením nosné desky 1 do zředěného roztoku kyseliny sírové v nádobě 3 je na povrch fólie pomocí konvenční rozprašovací trysky nebo jiným vhodným rozprašovacím zařízením nanesena horká tavenina olova a kadmia. Tímto způsobem vznikne na obou stranách fólie souvislá přilnavá vrstva, složená z olova a kadmia. Při rozprašování horké taveniny na povrch fólie se používá redukčního plynu, například vodíku. Naprašování se ukončí, jakmile tloušťka vrstvy uložené na každém z povrchů dosáhne přibližně 0,5 mm.Before immersion of the support plate 1 in a dilute sulfuric acid solution in the vessel 3, a hot lead-cadmium melt is applied to the surface of the film by means of a conventional spray nozzle or other suitable spray device. In this way, a continuous adhesive layer consisting of lead and cadmium is formed on both sides of the film. When spraying the hot melt onto the surface of the film, a reducing gas such as hydrogen is used. The sputtering is terminated when the thickness of the layer deposited on each of the surfaces reaches approximately 0.5 mm.

Tato tloušťka se může opět v závislosti na jednotlivých konstrukcích, požadovaném odporu a zamýšleném použití zařízení, volit různá. Tloušťka vrstvy olovo-kadmium Pb-Cd na každém z povrchů se může obecně volit v rozmezí 0,1 až 2 mm, s výhodou pak v rozmezí 0,5 až 1,2 mm. Zvláště výhodná je tloušťka vrstvy přibližně 1 mm.Again, this thickness can be varied depending on the individual designs, the desired resistance and the intended use of the device. The thickness of the lead-cadmium Pb-Cd layer on each of the surfaces can generally be selected in the range of 0.1 to 2 mm, preferably in the range of 0.5 to 1.2 mm. A layer thickness of approximately 1 mm is particularly preferred.

Tavenina olovo-kadmium Pb-Cd se připravuje z kadmiového drátu o tloušťce přibližně 1 mm, na který je elektrolyticky nebo plátováním nanesena vrstva olova silná tak, aby poměr hmotnosti olova vůči kadmiu byl přibližně 1 : 1. Vzniklý drát se pak taví a rozprašuje na povrch fólie popsaným způsobem při teplotě, která je vyšší než body tavení olova a kadmia, avšak nižší než bod tavení zvláštní slitiny olova a antimonu- ze které je vyrobena nosná deska 1. Tímto způsobem se dosáhne sintrování. směsi olovo-kadmium Pb-Cd na povrchu nosné desky 1.The lead-cadmium melt Pb-Cd is prepared from a cadmium wire of approximately 1 mm thickness on which a layer of lead is electrolytically or clad with a thickness of about 1: 1. The resulting wire is then melted and sprayed onto the surface of the film as described above at a temperature higher than the melting points of lead and cadmium but lower than the melting point of the particular lead-antimony alloy from which the support plate 1 is made. a mixture of lead-cadmium Pb-Cd on the surface of the carrier plate 1.

V zájmu zvýšení přilnavosti vrstvy olovo-kadmium na povrchu nosné desky 1 může být tato nosná deska 1 napřed po několik minut pískována, čímž se dosáhne zdrsnění, · a tedy zvětšení povrchu, takže sintrovaná směs olovo-kadmium se bude na povrch fólie lépe vázat. Je třeba zdůraznit, že výrazy ,,fólie”, „nosná deska” a „sběrná deska” jsou navzájem zaměnitelné a označují v této přihlášce nosnou desku 1 ze slitiny olovo-antimon.In order to increase the adhesion of the lead-cadmium layer to the surface of the carrier plate 1, the carrier plate 1 may be sanded for a few minutes to achieve roughening and thus an increase in surface so that the sintered lead-cadmium mixture will better bond to the film surface. It should be noted that the terms " foil ", " backing plate " and " header plate " are used interchangeably and refer to the lead-antimony alloy support plate 1 in this application.

Na obr. 1 je znázorněna nádoba 3 zhotovená z nevodivého materiálu, například, skla, plastické hmoty a podobně, která ob< sáhuje zředěný roztok kyseliny sírové, který má přibližně stejnou hustotu jako -roztok·.: kyseliny sírové používaný v obyčejných olověných kyselinových akumulátorových bateriích. V nádobě 3 je dále uložena olověná deska nebo olověný plech 5, který slouží jako záporná elektroda (katoda).FIG. 1 shows a container 3 made of a non-conductive material, such as glass, plastic, and the like, comprising a dilute sulfuric acid solution having approximately the same density as the solution of sulfuric acid used in ordinary lead acid accumulator batteries. The vessel 3 further houses a lead plate or lead plate 5, which serves as a negative electrode (cathode).

Sběrná nebo nosná deska 1 vyrobená popsaným způsobem je ponořena do elektrolytu (obr. 1) a připojena ke kladné svorce zdroje 7 elektromotorické síly o hodnotě 3 volty (například baterie), zatímco olověný plech 5 je připojen к záporné svorce tohoto zdroje 7 elektromotorické síly o hodnotě 3 V. Ačkoliv může být do elektrolytu ponořeno a ke zdroji 7 elektromotorické síly vhodným způsobem připojeno více nosných desek 1, je vynález dále popsán a znázorněn pouze jako příprava jedné kladné desky, což přispívá к názornosti.The collector or support plate 1 produced as described is immersed in the electrolyte (FIG. 1) and connected to the positive terminal of the 3 volt electric power source 7 (for example a battery), while the lead plate 5 is connected to the negative terminal of the electric power 7 Although a plurality of support plates 1 may be submerged in the electrolyte and suitably connected to the electric power source 7, the invention is further described and illustrated only as the preparation of a single positive plate, which contributes to clarity.

Jakmile dojde к uzavření popsaného elektrického okruhu, začne kadmium z vrstvy olovo-kadmium na nosné desce 1 reagovat s kyselinou sírovou na síran kademnatý, který se jako porézní houbovitá hmota u214885 kládá na záporné elektrodě 5. Voda disociuje na vodík Hz a kyslík O2. Vodík se objeví ve formě plynových bublinek na povrchu záporné elektrody 5, zatímco kyslík reaguje s olovem- a rychle průběžně z olova vytváří kysličník olovičitý PbO2 který má formu . krystalické a polykrystalické hmoty. Vytváření aktivní hmoty je tedy ukončeno· za několik minut, načež je nosná deska 1 z elektrolytu vyňata, opláchnuta do čista - vodou a osušena. Elektroda je nyní . připravena pro použití v olověné krystalické baterii nebo článku podle vynálezu.Once the electrical circuit described has been closed, the cadmium from the lead-cadmium layer on the support plate 1 reacts with sulfuric acid to cadmium sulphate, which as a porous sponge mass u214885 is deposited on the negative electrode 5. The water dissociates into hydrogen H2 and O2. Hydrogen appears in the form of gas bubbles on the surface of the negative electrode 5, while the oxygen reacts with the lead and rapidly forms lead PbO2 in the form of lead. crystalline and polycrystalline masses. Thus, the formation of the active mass is complete in a few minutes, after which the support plate 1 is removed from the electrolyte, rinsed clean - with water and dried. The electrode is now. ready for use in a lead crystalline battery or cell of the invention.

Krystalická a polykrystalická aktivní hmota z kysličníku o-lovičitého je tmavě hnědý až - černý materiál. Hmota je tvrdá, homogenní, vysoce porézní a má značně nízký vnitřní odpor.The crystalline and polycrystalline o-oxide active material is a dark brown to black material. The mass is hard, homogeneous, highly porous and has a considerably low internal resistance.

Při výrobě nosné desky 1 opatřené aktivní hmotou z krystalického a polykrystalického kysličníku olovičitého je podstatné, že nosná deska 1 ze slitiny olova s antimonem je pokryta vrstvou z olova a kadmia, která je sintrovaná.In the manufacture of the carrier plate 1 provided with active matter of crystalline and polycrystalline lead oxide, it is essential that the carrier plate 1 of lead-antimony alloy is covered with a layer of lead and cadmium which is sintered.

Při výrobě je třeba věnovat pozornost tomu, aby se během sintrování nebo naprašování směsi olovo-kadmium na povrch nosné desky 1 zabránilo vytváření slitiny olovo-kadmium. Přítomnost kadmia v sintrované - hmotě je také podstatná, neboť kadmium - napomáhá nebo podporuje vytváření krystalů a polykrystalů kysličníku - olovičitého PbO2. Je třeba ještě poznamenat, že přestože kadmium reaguje s kyselinou sírovou v nádobě 3- a vytváří síran kademnatý, který se z nádoby 3 odstraňuje, zůstanou přesto v aktivní hmotě znatelné stopy kadmia.During manufacture, care must be taken to prevent the formation of a lead-cadmium alloy during sintering or sputtering of the lead-cadmium mixture onto the surface of the support plate 1. The presence of cadmium in the sintered matter is also essential, since cadmium - promotes or promotes the formation of crystals and polycrystals of lead oxide - PbO2. It should also be noted that although cadmium reacts with sulfuric acid in vessel 3 to form cadmium sulfate, which is removed from vessel 3, traces of cadmium still remain in the active mass.

Při konstrukci olověné krystalické baterie podle vynálezu - se do nádoby 9, znázorněné na obr. 2, ponoří tři shodné nosné desky la, lb, lc, které byly vyrobeny popsaným způsobem. Konstrukce nádoby 9 je podobná konstrukci nádoby olověné kyselinové baterie. Nádoba 9 obsahuje zředěný roztok kyseliny sírové, který se obvykle používá v takových bateriích. Nosné desky la, lc jsou spolu spojeny vodičem 11 a vodičem 13 jsou připojeny k záporné svorce zdroje 15 elektromotorické síly o hodnotě 3 V (například baterie, nabíječka akumulátorů a podobně), zatímco nosná deska lb je připojena ke kladné svorce zdroje 15 elektromotorické síly pomocí vodiče 17. Jakmile se tento elektrický okruh uzavře, redukuje se kysličník olovičitý PbO2 na nosných deskách la, lc na olovo a tyto desky la, lc se nabíjejí záporně. Kysličník olovičitý PbO2 na nosné desce- lb se chemicky nemění a nabíjí se kladně. Olověné desky tedy budou sloužit jako záporné elektrody (katoda) a deska s kysličníkem olovičitým PbO2 bude sloužit jako kladná elektroda (anoda).In the construction of the lead crystal battery according to the invention, three identical support plates 1a, 1b, 1c, which have been produced in the manner described, are immersed in the container 9 shown in FIG. The design of the container 9 is similar to that of a lead acid battery container. The container 9 contains a dilute sulfuric acid solution, which is typically used in such batteries. Support plates 1a, 1c are connected together by conductor 11 and conductor 13 are connected to the negative terminal of a 3 V electric power source 15 (e.g., battery, battery charger, etc.), while the support plate 1b is connected to the positive terminal of the electric power source 15 by Once this electrical circuit is closed, lead oxide PbO2 is reduced on lead plates 1a, 1c to lead and these plates 1a, 1c are negatively charged. The lead oxide PbO2 on the support plate 1b does not chemically change and is charged positively. Thus, the lead plates will serve as the negative electrodes (cathode) and the lead oxide PbO2 plate will serve as the positive electrode (anode).

Po uplynutí několika minut, během kterých se článek plně nabije, je zdroj- 15 elektromotorické síly odpojen a elektromotorická síla článku pak klesne z hodnoty 2,9 V na přibližně 2,4 V. Na této hodnotě zůstane elektromotorická síla v podstatě trvale. Článek Je nyní nabit a je v něm uložena energie pro- pozdější - vybíjení.After several minutes, during which the cell is fully charged, the electromotive force source is disconnected and the electromotive force of the cell then decreases from about 2.9 V to about 2.4 V. At this value, the electromotive force remains substantially constant. The cell is now charged and stores the later energy - discharge.

Jestliže se článek vyrobený popsaným způsobem spojí s dalšími články, například s 3 nebo 6 dalšími články, z nichž každý obsahuje více desek (17 nebo 19) spojených paralelně, vznikne olověná krystalická akumulátorová baterie, která obsahuje v závislosti na počtu desek v jednotlivých článcích 51 nebo- - 57 desek. Je - samozřejmé, že v případě potřeby může- být do série spojeno více než tři články, například 6 - článků a tak dále.If the cell produced in the manner described is combined with other cells, for example 3 or 6 additional cells, each comprising a plurality of plates (17 or 19) connected in parallel, a lead crystalline accumulator battery is formed which contains, depending on the number of plates in each cell. or - 57 plates. Of course, if necessary, more than three cells, for example 6 cells, and so on, can be connected in series.

Olověné krystalické akumulátorové baterie podle vynálezu mají ve srovnání s olověnými kyselinovými bateriemi podstatně lepší vlastnosti. Olověná krystalická akumulátorová baterie- - obsahující 51 nebo 57 desek může v důsledku svého - nízkého vnitřního odporu být nabíjena deseti- až patnáctinásobkem elektrického proudu- používaného pro - nabíjení olověných kyselinových baterií. Olověná krystalická akumulátorová baterie může být tedy nabíjena mnohem rychleji než olověná kyselinová baterie. Podobně je podstatně zvýšena rychlost vybíjení olověné krystalické baterie, neboť tato může vydávat elektrický proud mnohemvyšší rychlostí než olověná kyselinová baterie.The lead crystalline accumulator batteries according to the invention have significantly better properties compared to lead acid batteries. The lead crystalline accumulator battery containing 51 or 57 plates can be charged by 10 to 15 times the electrical current used to charge the lead acid batteries due to its low internal resistance. Thus, the lead crystalline accumulator battery can be charged much faster than a lead acid battery. Similarly, the discharging rate of a lead crystal battery is greatly increased, since it may emit electric current at a much higher rate than the lead acid battery.

Na obr. 3 je znázorněna vybíjecí křivka olověného krystalického článku vyrobeného ' podle vynálezu. Pro - srovnání je v obr. 3 zakreslena - vybíjecí křivka typického olověného kyselinového článku. Plná čára v obr. 3 představuje vybíjecí křivku olověného krystalického článku a přerušovaná křivka představuje - vybíjecí křivku - olověného kyselinového článku. Ze srovnání těchto dvou - průběhů vyplývá, že během prvních 16 minut (to jest během přibližně 80 % vybíjecího cyklu) zůstává elektromotorická síla olověného krystalického článku konstantní, načež velmi- pomalu klesá z hodnoty 2,32 - V - na hodnotu - 2,3 V. Elektromotorická síla olověného kyselinového článku naproti tomu v témže - časovém - intervalu monotonně klesá z hodnoty 2,1 V na hodnotu 2,0 V. Tento rozdíl je zvláště patrný u baterií sestavených z těchto článků a vyplývá z něho, že olověná krystalická akumulátorová baterie může udžovat vyšší elektromotorickou sílu než olověná kyselinová baterie, v důsledku čehož má olověná krystalická akumulátorová baterie výhodnější provozní vlastnosti.Fig. 3 shows a discharge curve of a lead crystalline cell produced according to the invention. For comparison, the discharge curve of a typical lead acid cell is shown in FIG. The solid line in Fig. 3 represents the discharge curve of the lead crystalline cell and the dashed curve represents the discharge curve of the lead acid cell. A comparison of the two courses shows that during the first 16 minutes (i.e., approximately 80% of the discharge cycle), the electromotive force of the lead crystalline cell remains constant and then decreases very slowly from 2.32 - V to - 2.3 V. On the other hand, the electromotive force of the lead acid cell decreases monotonically from 2.1 V to 2.0 V in the same time interval. This difference is particularly noticeable for batteries composed of these cells and shows that lead-crystalline accumulator batteries the battery may hold a higher electromotive force than the lead acid battery, as a result of which the lead crystalline accumulator battery has more advantageous operating characteristics.

Olověná krystalická baterie podle vynálezu má kromě toho - ve srovnání s konvenčními olověnými kyselinovými bateriemi o 10 až 50 % vyšší kapacitu. Mimoto lze olověný krystalický článek více nabíjet a vybíjet, aniž dochází k následným reakcím nebo k samovybíjení, - což je obvyklé u olověných kyselinových článků. Olověná krystalická akumulátorová baterie má v důsledku toho vyšší · nábojovou· kapacitu než olověná kyselinová baterie · srovnatelné hmotnosti a objemu. Články vyrobené způsobem podle vynálezu mají přibližně o 0,1 až · 0,2 V vyšší elektromotorickou sílu než konvenční akumulátorové články, ze kterých se sestavují olověné · kyselinové baterie.In addition, the lead crystalline battery according to the invention has a 10 to 50% higher capacity compared to conventional lead acid batteries. In addition, the lead crystalline cell can be more charged and discharged without subsequent reactions or self-discharge, as is common with lead acid cells. As a result, the lead crystalline accumulator battery has a higher charge capacity than a lead acid battery of comparable weight and volume. The cells produced by the method according to the invention have approximately 0.1 to 0.2 V higher electromotive force than conventional accumulator cells from which lead-acid batteries are assembled.

Podle předchozího popisu se sintrované olovo a kadmium na povrch sběrné desky nanášelo naprašováním za · tepla, čímž se na povrchu desky ukládala homogenní souvislá a přilnavá vrstva olovo-kadmium. Nyní budou popsány dva další způsoby ukládání vrstvy olovo-kadmium na povrchu desky ze slitiny olova s antimonem.As previously described, sintered lead and cadmium were applied by hot sputtering to the collector plate surface, thereby depositing a homogeneous continuous and adherent lead-cadmium layer on the surface of the collector plate. Two other methods of depositing a lead-cadmium layer on the surface of a lead-antimony alloy plate will now be described.

V jiném způsobu · podle vynálezu se ve vhodné organické kapalině, například methanolu nebo ethanolu, rozpustí jemně granulovaná směs olova a kadmia v hmotnostním poměru 1: 1. Velikost · jednotlivých granulí · je· v rozsahu přibližně 100 až 500 μη. Vznikne tak pasta, která je pomocí vhodného síta uložena na povrch nosné desky 1. Methanol se · potom odpaří, deska se osuší a směs olovo-kadmium se sintruje v lisu při teplotě v rozsahu přibližně 300 až 400 °C po dobu přibližně 3 sekundy.In another method of the invention, a finely granulated mixture of lead and cadmium in a weight ratio of 1: 1 is dissolved in a suitable organic liquid, such as methanol or ethanol. The size of the individual granules is in the range of about 100 to 500 μη. The methanol is then evaporated, the plate is dried and the lead-cadmium mixture is sintered in a press at a temperature in the range of about 300 to 400 ° C for about 3 seconds.

I v tomto případě musí být teplota a tlak v průběhu sintrování pečlivě regulovány, aby se zamezil vznik slitiny olova s kadmiem.Again, temperature and pressure must be carefully controlled during sintering to avoid the formation of lead-cadmium alloys.

Tloušťka vrstvy olovo-kadmium na nosné desce · 1 může být řízena volbou vhodného síta a ukládáním vhodného množství pasty rovnoměrně po povrchu desky. Na obou stranách nosných desek tak může být uložena vrstva · olovo-kadmium o tloušťce přibližně 0,5 mm.The thickness of the lead-cadmium layer on the carrier plate · 1 can be controlled by selecting a suitable sieve and depositing a suitable amount of paste evenly over the surface of the plate. A lead-cadmium layer of approximately 0.5 mm thickness can thus be deposited on both sides of the support plates.

. Pa nanesení vrstvy o požadované tloušťce je nosná deska 1 ponořena do nádoby obsahující zředěný· roztok kyseliny sírové. V nádobě je rovněž umístěna olověná deska popsaná v souvislosti s obr. 1. Na povrchu nosné desky se pak opět stejným způsobem vytvoří krystalický a polykrystalický kysličník olovičitý PbO2. Kadmium z vrstvy olovo-kadmium reaguje s kyselinou sírovou a ukládá se · ve formě síranu kademnatého CdSC4, z · něhož lze kadmium zpětně získat a · znovu použít. Nosná deska 1 nebo desky jsou pak použity ke · konstrukci olověné krystalické akumulátorové baterie, . která byla · · popsána v souvislosti s obr. 2.. After applying a layer of desired thickness, the carrier plate 1 is immersed in a container containing a dilute sulfuric acid solution. The lead plate described in connection with FIG. 1 is also placed in the vessel. Again, crystalline and polycrystalline lead oxide PbO2 is formed on the support plate surface again. Cadmium from the lead-cadmium layer reacts with sulfuric acid and is stored in the form of cadmium cdSC4, from which cadmium can be recovered and reused. The support plate (s) are then used to construct a lead crystalline accumulator battery. which has been described in connection with FIG. 2.

V jiné variantě způsobu podle vynálezu se · tvrdá kompaktní slitina olova a kadmia na nosnou vrstvu 1 ukládá elektrolyticky ve fluroboritanové lázni. Dvě elektrody, · jedna vyrobená ze slitiny olova s antimonem (katoda) · · a · druhá vyrobená ze slitiny olova s kadmiem· · · (anoda) · v hmotnostním poměru 1: 1, jsou ponořeny do fluroboritanové lázně o. následujícím složení:In another variant of the process according to the invention, the hard compact lead-cadmium alloy is deposited on the support layer 1 electrolytically in a fluoroborate bath. Two electrodes, one made from a lead-antimony alloy (cathode) and the other made from a lead-cadmium alloy (anode) in a 1: 1 weight ratio, are immersed in a fluoroborate bath of the following composition:

kovové kadmium Cd 0,374 kg fluoroboritan amonný 0,25 kg voda 4,564 1cadmium metal Cd 0,374 kg ammonium fluoroborate 0,25 kg water 4,564 1

Elektrody jsou pak připojeny ke kladné a záporné svorce zdroje elektromotorické síly o hodnotě 5 V na dobu 1 · hodiny, dokud se na každé ploše katody neuloží souvislá vrstva kadmia a olova o tloušťce přibližně 0,1 mm. Zdroj elektromotorické síly je pak odpojen, katoda je z lázně vyňata, opláchnuta do čista vodou a osušena. Při výrobě tří nosných desek s krystalickým a polykrystalickým kysličníkem uhličitým · na povrchu se do zředěné kyseliny sírové ponoří tři katodové nosné desky, vyrobené popsaným způsobem, a podrobí se stejnému zpracování, jaké bylo popsáno v souvislosti s obr.· 1. Vzniklé nosné desky se pak použijí v konstrukci olověného krystalického článku, která již byla popsána v souvislosti s obr. 2.The electrodes are then connected to the positive and negative terminals of a 5 V electromotive force source for 1 hour until a continuous cadmium and lead layer of approximately 0.1 mm thickness is deposited on each cathode surface. The source of electromotive force is then disconnected, the cathode is removed from the bath, rinsed clean with water and dried. In the production of three support plates with crystalline and polycrystalline carbon dioxide on the surface, three cathode support plates produced in the manner described are immersed in dilute sulfuric acid and subjected to the same treatment as described in connection with FIG. they are then used in the construction of a lead crystalline cell that has already been described in connection with FIG. 2.

Z předchozího podrobného popisu je zřejmé, že olověná krystalická akumulátorová baterie podle vynálezu má výrazně lepší vlastnosti než olověná kyselinová baterie. Kromě několika · výrazných výhod, které již byly popsány, je olověná krystalická akumulátorová baterie obvykle přibližně · o · 15 až 30 % lehčí než olověná kyselinová baterie · srovnatelné velikosti a kapacity a má přibližně o 25 až 30 % větší kapacitu než olověná kyselinová baterie srovnatelné velikosti a hmotnosti. Její schopnost pojmout podstatně větší množství energie v podstatě kratším časovém intervalu, což je podmíněno podstatně · nižším vnitřním odporem a vyšší aktivitou, znamená, že akumulátorová baterie podle · vynálezu je zvláště vhodná pro vozidla, u nichž se vyžaduje velká akcelerace, například · pro elektrická vozidla a automobily a ostatní elektricky hnané · motory.It will be apparent from the foregoing detailed description that the lead crystalline accumulator battery of the invention has significantly better properties than the lead acid battery. In addition to several of the significant advantages already described, a lead crystal crystalline battery is usually about 15 to 30% lighter than a lead acid battery of comparable size and capacity and has about 25 to 30% greater capacity than a comparable lead acid battery size and weight. Its ability to absorb substantially greater amounts of energy over a substantially shorter period of time, which is due to a substantially lower internal resistance and higher activity, means that the battery of the invention is particularly suitable for vehicles requiring high acceleration, e.g. vehicles and automobiles and other electrically powered engines.

Olověné krystalické akumulátorové baterie vyrobené způsobem podle vynálezu trpí jen málo nebo vůbec netrpí sulfatizací. Tato skutečnost při praktickém použití · znamená, že baterie mohou být vybíjeny do stavu, kdy se jejich elektromotorická síla blíží · nule. U olověných kyselinových baterií je sulfatizace naopak víceméně všeobecným jevem, v důsledku · · čehož nemohou · být olověné kyselinové · baterie vybíjeny na elektromotorickou sílu pod 1,5 až 1,8 V, neboť jinak dojde v olověných mřížkách nesoucích pastu aktivní hmoty k téměř nereversibilní sulfatizaci.Lead crystalline accumulator batteries produced by the method of the invention suffer little or no sulfatization. This in practice means that batteries can be discharged to a state where their electromotive force is close to zero. In lead acid batteries, on the other hand, sulphation is more or less a general phenomenon, which means that lead acid batteries cannot be discharged to an electromotive force below 1.5 to 1.8 V, otherwise the lead grids carrying the active compound paste will become almost irreversible. sulfatizaci.

Je třeba také poznamenat, že vynález byl popsán a znázorněn se zaměřením na určité provedení. Z předchozího popisu je zřejmé, že je možno provést řadu změn a úprav, které mohou vycházet z vynálezu.It should also be noted that the invention has been described and illustrated with a view to a particular embodiment. It will be apparent from the foregoing description that numerous changes and modifications may be made to the invention.

Například místo nosné desky ze slitiny olovo-antimon je možné použít inertní nevodivou nosnou desku (například z vhodné umělé hmoty, jako je polypropylen nebo bufluoroboritan kademnatý Cd(BF4)2 1,01 kg fluoroboritan olovnatý Pb(BF4)2 3,7 kg · kovové olovo Pb 2,02 kg kyselina · fluoroboritá HBFá 0,031 kg kyselina · boritá 0,25 kg ničina), na kterou se může popsaným způsobem nanést olovo nebo směs olova s kadmiem. Takové nosné desky jsou znatelně lehčí než nosné desky ze slitiny olovo-antimon, v důsledku čehož budou dále podstatně lehčí i výsledné baterie:For example, instead of a lead-antimony alloy support plate, an inert non-conductive support plate (for example, of a suitable plastic such as polypropylene or cadmium boroborate Cd (BF4) 2 1.01 kg lead fluoroborate Pb (BF4) 2 3.7 kg can be used) metallic lead Pb 2.02 kg of fluoroboric acid (HBFa 0.031 kg of boric acid 0.25 kg) (to which lead or a mixture of lead with cadmium can be applied as described). Such carrier plates are noticeably lighter than lead-antimony alloy carrier plates, and consequently the resulting batteries will be considerably lighter:

V. předchozím popisu vynálezu se uváděl hmotnostní poměr olova vůči kadmiu 1:1. Tento hmotnostní podíl olova se může měnit v rozmezí přibližně 30 až 70 %, s výhodou v rozmezí přibližně 45 až 55 %. Optimálních výsledků však bylo dosaženo, jestliže byly tyto dvě složky použity ve hmotnostním poměru 1 : 1. Jestliže ve směsi převažuje olovo, například je použito 70% hmotnosti olova, bude vrstva olovo-kadmium měkčí a méně porézní, zatímco jestliže ve směsi převažuje kadmium, například jestliže kadmium představuje 70% hmotnosti směsi, bude výsledná vrstva olovo-kadmium tvrdší a více porézní. Optimální tvrdosti a porozity vrstvy olovo-kadmium se dosáhne jestliže hmotnostní poměr složek směsi je přibližně 1:1..In the foregoing description of the invention, the weight ratio of lead to cadmium was 1: 1. This proportion by weight of lead may vary between about 30 and 70%, preferably between about 45 and 55%. However, optimal results were obtained when the two components were used in a 1: 1 weight ratio. If lead is predominant in the mixture, for example 70% lead is used, the lead-cadmium layer will be softer and less porous, for example, if cadmium represents 70% by weight of the composition, the resulting lead-cadmium layer will be harder and more porous. Optimum hardness and porosity of the lead-cadmium layer is obtained when the weight ratio of the components of the mixture is about 1: 1.

Claims (18)

1. Olověný- akumulátorový článek, který sestává z- nejméně jedné nosné deskové elektrody z materiálu zvoleného ze skupiny látek obsahující olovo, slitinu olova s antimonem a inertní nevodivé látky pokryté vrstvou - olova nebo - slitinou olova s - kadmiem nebo - s antimonem, přičemž nosná deska je pokryta přilnavou a trvanlivou vrstvou aktivní hmoty, vyznačující se tím, že aktivní hmota je - složena z krystalického a polykrystalického kysličníku olovičitého, ve kterém má olovo své nejvyšší mocenství rovné 4.1. A lead-acid battery consisting of at least one support plate electrode of a material selected from the group consisting of lead, an antimony lead alloy and inert non-conductive substances covered with a layer of - lead or - lead alloy with - cadmium or - with antimony, the carrier plate is covered with an adhesive and durable layer of active material, characterized in that the active material is composed of crystalline and polycrystalline lead oxide in which the lead has its highest valency equal to 4. 2. Olověný akumulátorový článek podle bodu 1, vyznačující se tím, že aktivní hmota obsahuje stopové množství kovového kadmia.2. The lead-acid accumulator element of claim 1, wherein the active matter comprises a trace amount of metallic cadmium. 3. Olověný akumulátorový článek podle bodů 1 a 2, vyznačující- se tím, že aktivní hmota je nanesena na kladné elektrodové desce.3. The lead-acid accumulator element according to claim 1 or 2, characterized in that the active substance is deposited on the positive electrode plate. 4. Způsob výroby olověného akumulátorového článku podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že se na nosné desce z olova, slitiny olova s antimonem nebo z inertního nevodivého materiálu pokrytého olovem nebo slitinou olova s antimonem vytvoří souvislá a přilnavá vrstva z olova a kadmia, načež se tato nosná deska ponoří do nádoby obsahující zředěný roztok kyseliny sírové a olověnou desku a připojí se ke kladné svorce zdroje elektromotorické síly, přičemž olověná deska se připojí k záporné svorce tohoto zdroje elektromotorické síly, elektrickým proudem se vyvolá reakce kadmia v olovo-kadmiové vrstvě s kyselinou sírovou, současně oxidace olova v této olovo-kadmiové vrstvě a vznik směsi krystalického a polykrystalického kysličníku olovičitého, ve kterém má olovo svoji nejvyšší mocnost rovnou 4.4. A method according to any one of claims 1 to 3, wherein a continuous and adherent layer of lead and cadmium is formed on a support plate of lead, a lead-antimony alloy or an inert non-conductive lead-coated or lead-antimony alloy. whereupon the support plate is immersed in a vessel containing a dilute sulfuric acid solution and a lead plate and connected to the positive terminal of the source of electromotive force, the lead plate being connected to the negative terminal of the source of electromotive force, causing electric cadmium reaction in lead-cadmium at the same time oxidation of lead in this lead-cadmium layer and formation of a mixture of crystalline and polycrystalline lead oxide in which the lead has its highest thickness equal to 4. 5. Způsob podle bodu 4, vyznačující se tím, že souvislá a přilnavá vrstva olova a kadmia se na povrch nosné desky nanáší stříkáním horké roztavené směsi olova a kadmia v redukční atmosféře a vsintruje se do povrchu této nosné desky, aniž dojde k vytvoření slitiny olova s kadmiem.5. The method of claim 4, wherein the continuous and adherent layer of lead and cadmium is applied to the surface of the support plate by spraying a hot molten mixture of lead and cadmium in a reducing atmosphere and sintered into the surface of the support plate without forming a lead alloy. with cadmium. 6. Způsob podle bodu 5, vyznačující se tím, že horká roztavená směs olova s kadmiem obsahuje 30 až 70 - % hmotnosti olova.6. The process of claim 5 wherein the hot molten lead-cadmium mixture comprises 30 to 70% lead by weight. 7. Způsob podle bodu 5, vyznačující se vynalezu tím, - že horká roztavená směs olova s kadmiem obsahuje 45 až- 55 % hmotnosti olova.7. The process of claim 5 wherein the hot molten lead / cadmium mixture contains 45-55% lead by weight. 8. Způsob podle bodu 5, vyznačující se tím, že hmotnostní - poměr - olova ke kadmiu je- v horké roztavené směsi olova s - kadmiem - přibližně 1: 1.8. The process of claim 5 wherein the weight ratio of lead to cadmium is about 1: 1 in the hot molten lead-cadmium mixture. 9. Způsob . podle - bodu - 4, vyznačující se tím, že souvislá a - přilnavá vrstva- olova s kadmiem se - vytváří z poměrně řídké pasty vzniklé - smísením- olova a kadmia s redukční organickou kapalinou, přičemž tato pasta se nanese - na nosnou - desku a rozpouštědlo z pasty se odpaří.9. Method. according to claim 4, characterized in that the continuous and adherent layer of lead with cadmium is formed from a relatively thin paste formed by mixing lead and cadmium with a reducing organic liquid, the paste being applied to a carrier plate and the paste solvent was evaporated. 10. Způsob podle bodu 9, vyznačující se tím, že redukční organickou kapalinou je methanol.10. The process of claim 9 wherein the reducing organic liquid is methanol. 11. Způsob podle bodu 9, vyznačující se tím, že redukční organickou kapalinou je ethanol.11. The process of claim 9 wherein the reducing organic liquid is ethanol. 12. Způsob podle bodu 9, vyznačující se tím, že vrstva olova a kadmia obsahuje 30 až 70 -% hmotnosti olova.12. The method of claim 9, wherein the lead-cadmium layer comprises 30-70% lead by weight. 13. Způsob podle bodu 9, vyznačující se tím, že vrstva olova a kadmia obsahuje 45 až 55 % hmotnosti olova.13. The method of claim 9, wherein the lead and cadmium layer comprises 45-55% lead by weight. 14. Způsob podle bodu 9, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr olova vůči kadmiu je ve vrstvě olova a kadmia 1:1.14. The method of claim 9 wherein the weight ratio of lead to cadmium is 1: 1 in the lead-cadmium layer. 15. Způsob podle bodu 4, vyznačující se tím, že souvislá přilnavá vrstva olova a kadmia se na - povrchu nosné desky vytváří elektrolytickým nanášením, což se provádí ponořením dvou vodičů, to jest katody ze slitiny olova a antimonu a anody - z olova a kadmia, do elektrolytické lázně, která obsahuje fluoroboritan olovnatý, kovové olovo, - kyselinu fluroboritou, kyselinu boritou, fluoroboritan kademnatý, kovové kadmium, fluoroboritan amonný - a vodu, načež se tato katoda a anoda připojí k záporné, resp. kladné svorce zdroje, elektromotorické síly.Method according to claim 4, characterized in that the continuous adhesive layer of lead and cadmium is formed on the surface of the support plate by electrolytic deposition by dipping two conductors, i.e. a lead-antimony alloy cathode and a lead-cadmium anode. to an electrolytic bath containing lead fluoroborate, metallic lead, - fluroboric acid, boric acid, cadmium fluoroborate, metal cadmium, ammonium fluoroborate - and water, whereupon the cathode and the anode are connected to the negative and to the other, respectively. positive power supply terminal, electromotive force. 16. Způsob podle bodu 15, - vyznačující se tím, že anoda je ze slitiny olova s kadmiem ve hmotnostním poměru přibližně 1: 1.16. The method of claim 15, wherein the anode is of a lead-cadmium alloy in a weight ratio of about 1: 1. 17. Způsob podle bodu - 15, vyznačující se tím, že anoda obsahuje 30 až 70 °/o hmotnosti olova.17. The method of claim 15, wherein the anode comprises 30 to 70% lead weight. 18. Způsob podle bodu 15, vyznačující se tím, že anoda obsahuje 45 až 55 % hmotnosti olova.18. The method of claim 15 wherein the anode comprises 45 to 55% lead by weight.
CS778311A 1977-02-15 1977-12-12 Lead accumulator cell and method of making the said CS214885B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US76890977A 1977-02-15 1977-02-15
US78176277A 1977-03-28 1977-03-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS214885B2 true CS214885B2 (en) 1982-06-25

Family

ID=27118100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS778311A CS214885B2 (en) 1977-02-15 1977-12-12 Lead accumulator cell and method of making the said

Country Status (18)

Country Link
AT (1) AT368323B (en)
AU (1) AU517857B2 (en)
BR (1) BR7708182A (en)
CA (1) CA1090878A (en)
CH (1) CH636483A5 (en)
CS (1) CS214885B2 (en)
DE (1) DE2750596C3 (en)
ES (1) ES473868A1 (en)
FR (1) FR2380645A1 (en)
GB (1) GB1597033A (en)
HK (1) HK20583A (en)
IE (1) IE46174B1 (en)
IL (1) IL53476A (en)
IT (1) IT1114690B (en)
MX (1) MX148202A (en)
NL (1) NL182266C (en)
NO (1) NO155318C (en)
SE (1) SE443261B (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HU196533B (en) * 1984-06-04 1988-11-28 Ivan Lipovetz Lead accumulator, preferably for long-lasting uniform employment
FR2682817A1 (en) * 1991-10-22 1993-04-23 Gorodskoi Studenchesko Molodez Method of manufacture of an electrode for a lead accumulator and lead accumulator comprising such an electrode
CN107768672A (en) * 2016-08-15 2018-03-06 深圳市光鼎超导精密技术有限公司 Lead-acid battery said positive-pole plate structure
CN107768681A (en) * 2016-08-15 2018-03-06 深圳市光鼎超导精密技术有限公司 Lead-acid battery cathode harden structure

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB29228A (en) * 1908-12-14
FR655340A (en) * 1927-05-24 1929-04-17 Ig Farbenindustrie Ag Manufacturing process for lead electrodes for accumulators
DE475242C (en) * 1927-05-25 1929-04-22 I G Farbenindustrie Akt Ges Process for the production of accumulator plates
FR657502A (en) * 1927-09-27 1929-05-23 Ig Farbenindustrie Ag Process for preparing negative electrodes for accumulators
DE746830C (en) * 1941-07-23 1944-08-25 Dr Med Max Riese Electrode plate for electrical collectors
GB963760A (en) * 1962-01-16 1964-07-15 Chloride Batteries Ltd Improvements relating to lead-acid type electric accumulators
DE1571926B2 (en) * 1964-05-25 1973-12-06 Ab Tudor, Stockholm Lead accumulator
GB1307221A (en) * 1969-01-20 1973-02-14 Bosch Gmbh Robert Lead plate batteries

Also Published As

Publication number Publication date
CA1090878A (en) 1980-12-02
HK20583A (en) 1983-07-01
DE2750596C3 (en) 1981-04-30
DE2750596A1 (en) 1978-09-07
GB1597033A (en) 1981-09-03
NO155318B (en) 1986-12-01
BR7708182A (en) 1979-07-03
AU3120677A (en) 1979-06-14
IE46174L (en) 1978-08-15
SE7713522L (en) 1978-08-16
IE46174B1 (en) 1983-03-23
NL182266B (en) 1987-09-01
CH636483A5 (en) 1983-05-31
FR2380645B1 (en) 1983-08-26
DE2750596B2 (en) 1980-07-03
IT1114690B (en) 1986-01-27
MX148202A (en) 1983-03-18
NL7713836A (en) 1978-08-17
NO774065L (en) 1978-08-16
AT368323B (en) 1982-10-11
NL182266C (en) 1988-02-01
ES473868A1 (en) 1979-07-16
FR2380645A1 (en) 1978-09-08
IL53476A (en) 1982-04-30
AU517857B2 (en) 1981-09-03
SE443261B (en) 1986-02-17
NO155318C (en) 1987-03-11
ATA24478A (en) 1982-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110176591B (en) Aqueous zinc ion secondary battery and preparation method of anode based on organic electrode material
JP5362824B2 (en) Electrode for lead acid battery and method for producing the same
JP2010073533A (en) Chargeable and dischargeable battery
JP2005505102A (en) Current collector structure and method for improving the performance of lead acid batteries
US4140589A (en) Method for lead crystal storage cells and storage devices made therefrom
JPH0437553B2 (en)
US3873367A (en) Zinc-container electrode
CS214885B2 (en) Lead accumulator cell and method of making the said
JPS62103976A (en) Cathode plate for enclosed lead storage battery
FI70490C (en) ELEKTRODER FOER BLYACKUMULATOR SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN ELEKTROD
JP2002008644A (en) Production method of positive electrode plate for lead storage battery
JPS6211455B2 (en)
EP0331599B1 (en) Process for obtaining electrodes with a non-woven support of nickel or nickel alloy fibres
JPH0963564A (en) Electrode for li battery, and li battery using same
JP2762730B2 (en) Nickel-cadmium storage battery
JPH0793135B2 (en) Lead acid battery and manufacturing method thereof
JPS62145664A (en) Manufacture of sealed lead storage battery
JPS59146157A (en) Nonaqueous electrolyte secondary cell
JPS60230367A (en) Battery electrode and secondary battery
JPH0362456A (en) Battery
JPH0410181B2 (en)
KR860000820B1 (en) Storage battery
Ambalavanan et al. Effect of various grid alloys on the performance of flooded lead acid cells
JPH08293308A (en) Electrode plate for lead-acid battery, and its manufacture
JPH07282838A (en) Sealed lead-acid battery