DD225825A1 - Bleiakkumulator mit verringerter wartung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bleiakkumulator mit antimonhaltigen Gittern, bei dem durch Reduzierung des Wasserverbrauches eine Verringerung der Wartung erzielt wird. Solche Akkumulatoren werden vorzugsweise als Starterbatterien eingesetzt. Ziel der Erfindung ist eine weitere Erhoehung des Wartungsintervalls gegenueber den bekannten technischen Loesungen, wobei die Aufgabe darin besteht, die Wasserstoffueberspannung an der negativen Elektrode zu erhoehen, dass die Wasserstoffentwicklung weiter verringert wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der aktiven Masse der negativen Elektrode ein hochpolymeres, nachkondensiertes und partiell desulfoniertes Ligninsulfonat zugesetzt wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Bleiakkumulatoren mit antimonhaltigen Gittern, bei denen durch Reduzierung des vorzugsweise durch elektrolytische Zersetzung entstehenden Wasserverlustes eine Verringerung der Wartung erzielt wird. Solche Akkumulatoren werden beispielsweise für stationäre Zwecke oder als Starterbatterien genutzt.

Charakteristik der benannten technischen Lösungen

Konventionelle Bleiakkumulatoren erfordern während des Betriebes aber auch während des Ruhestandes eine umfangreiche Kontrolle und Wartung, da vorwiegend durch die Anwesenheit des Antimons in den zum Einsatz kommenden Gitterlegierungen die Überspannung des Wasserstoffs an der negativen Elektrode herabgesetzt wird und durch Lokalelementbildung eine Wasserzersetzung stattfindet. Die Menge des Wasserverbrauchs hängt dabei im wesentlichen vom Antimongehalt der Hartbleilegierung ab. Zur Verringerung des Wasserverbrauchs von Bleiakkumulatoren wurde daher vorgeschlagen, die Masseträger aus möglichst antimonarmen oder sogar antimonfreien Legierungen herzustellen. Beide Wege wurden beschriften, wobei man einerseits den Antimongehalt in den vergangen Jahren von 6-11 Gew.-% auf 1,5 bis 4,0 Gew.-% reduziert hat und andererseits antimonfreie Hartbleilegierungen mit beispielsweise Zinn und Kalzium als Legierungskomponenten zum Einsatz brachte. Die Realisierung dieser Maßnahmen zeigte jedoch auch, daß trotz Reduzierung des Wasserverbrauchs und des damit verbundenen geringeren Wartungsaufwandes Nachteile verschiedenster Art entstehen. So stellen die antimonarmen" Bleilegierungen hohe Forderungen an die Technologie und Verarbeitung der Masseträger, da der niedrige Antimongehait einen negativen Einfluß auf die Härte der Masseträger ausübt. Insbesondere der Einsatz von Bleilegierungen mit einem 'Antimongehalt 3% stellt höchste Ansprüche an die zum Einsatz kommenden Ausrüstungen. Der Nachteil der Bleiakkumulatoren mit antimonfreien Legierungen wiederum besteht in ihrer schlechten Zyklenbeständigkeit und der damit unbefriedigenden .Gebrauchsdauer sowie in ihrer Empfindlichkeit gegen Tiefentladung und im relativ teuren Herstellungsverfahren. Andere bisher bekannt gewordene Lösungen zur Erzielung einer geringeren Wartung beziehen sich primär nicht auf eine Reduzierung der ursächlichen Wasserzersetzung mit Hilfe neuer elektrochemischaktiver Massen und Masseträger, sondern versuchen durch Nutzung neuer technischer Mittel, wie beispielsweise Rekombination der entstehenden Gase, den Wasserverbrauch der Batterie so gering wie möglich zu halten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Bleiakkumulator mit verringerter Wartung, der sich dadurch auszeichnet, daß sich neben dem durch Einsatz einer bekannten antimoharmen Bleigitterlegierung erzielten verringerten Wasserverbrauch noch eine weitere zusätzliche Reduzierung des Wasserverbrauches ergeben soll, so daß das Wartungsintervall der Batterie gegenüber den bekannten Lösungen verlängert werden kann und die Batterien in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen über ihre gesamte Nutzungsdauer keine Wasserergänzung benötigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst werden muß, besteht darin, die Wasserstoffüberspannung an der negativen Elektrode durch geeignete Stoffe so zu erhöhen, daß die durch die elektrolytische Zersetzung des Elektrolyt hervorgerufene Wasserstoffentwicklung weiter verringert wird. Überraschenderweise wurde gefunden, daß der Zusatz eines hochpoiymeren, nachkondensierten und partiell desulfonierten Ligninsulfonates zur elektrochemisch aktiven Masse der negativen Elektroden eines antimonhaltigen Bleiakkumulators zu einer solchen Erhöhung der Wasserstoffüberspannung führt, daß beim Laden mit Konstantspannung der Wasserverbrauch um nahezu 50% verringert wird. Erfindungswesentlich ist dabei, daß das Molekulargewicht dieses desulfonierten Ligninsulfonats zwischen 30000 und 70000 liegt und der Anteil in der aktiven Masse, bezogen auf die trockenen Bleioxide, zwischen 0,01 und 1 % beträgt.

Dieses erfindungsgemäße Ergebnis konnte in keiner Weise vermutet werden, da der Einsatz einfacher Ligninsulfonate in Form von Spreizmitteln für Bleiakkumulatoren an sich schon lange bekannt ist und alle bisher bekannten Spreizmittel dieser und auch anderer Art keinen Einfluß auf den Wasserverbrauch zeigten und auch theoretisch nicht erwarten ließen. Um so unerwarteter war somit die erfindungsgemäße Feststellung, daß die hochpoiymeren, nachkondensierten und partiell. ... . desulfonierten Ligninsulfonate als Spreizmittel selbst nicht die gewünschten Vorteile bringen, aber dafür einen ursächlichen Einfluß auf die Wasserstoffüberspannung ausüben, der vermutlich auf die bei ihnen vorhandene Vernetzungsstruktur · zurückzuführen ist.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll an einem Beispiel die Anwendung und Wirkung der erfindungsgemäßen Lösung aufgezeigt werden. Eine Bleistarterbatterie, deren negativen Bleielektroden und positiven Bleidioxidelektroden unter Verwendung einer Gitterhartbleilegierung mit 2,5% Gew.-% Antimon hergestellt werden, enthält als Elektrolyt Schwefelsäure der Dichte 1,28g/cmf. Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Lehre werden während der Mischung der negativen Aktivmasse außer den üblichen Spreizmittel- Faser- und Rußzusätzen zusätzlich 0,3Gew.-% des desulfonierten und nachkondensierten Ligninsulfonats zugesetzt. Es ist aber auch möglich, den Anteil der üblichen Spreizmittelzusätze bzw. Faser- und Rußzusätze um die Menge des erfindungsgemäßen Zusatzes an desulfonierten und nachkondensierten Ligninsulfonaten zu reduzieren, ohne daß die erfindungsgemäße Wirkung des reduzierten Wasserverbrauches dadurch negativ beeinfluß wird.

Die Inbetriebsetzung dieser Batterien erfolgt in der üblichen bekannten Art und Weise. Zum Nachweis der verringerten Wartung werden die in der Akkumulatorenindustrie dafür üblichen Prüfvorschriften herangezogen, die auf die Ermittlung des

Wasserverlustes bei Selbstentladung und Überladung mit konstanter Spannung hinauslaufen. So liegt der Wasserverbrauch einer solchen erfindungsgemäßen 12V Batterie während einer 21tägigen Überladung bei 40⁰C und einer Gleichspannung von 14,4V zwischen 2 bis 4g/Ah. Demgegenüber beträgt der Wasserverbrauch einer analogen Batterie ohne Zusatz von desulfonierten und nachkondensierten Ligninsulfonaten 4 bis 6g/Ah.

Claims (2)

1. Erfindungsansprüche'.

   1. Bleiakkumulator mit verringerter Wartung der aus negativen Bleieiektroden und positiven Bleidioxidelektroden unter Verwendung einer antimonhaltigen Bleigitterlegierung und Schwefelsäure als Elektrolyt gebildet wird, gekennzeichnet dadurch, daß die aktive Masse der negativen Elektroden ein hochpolymeres, nachkondensiertes und partiell desulfoniertes Ligninsulfonat enthält.
2. 2. Bleiakkumulatoren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Molekulargewicht des nachkondensierten und partiell desulfonierten Ligninsulfonates zwischen 30000 und 70000 liegt und der Anteil in der aktiven Masse, bezogen auf die trockenen Bleioxide, zwischen 0,01 und 1 Gew.-% beträgt.