DE1571926B2 - Bleiakkumulator - Google Patents
BleiakkumulatorInfo
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Description
gelöst, daß die Bleilegierung mindestens 99,9 % Femblei aufweist.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß schon ein höchstens bis zu 0,1% legiertes Feinblei eine für
die praktischen Beanspruchungen ausreichend hohe mechanische Festigkeit besitzt, sofern die Legierung
statt Antimon Tellur und Silber enthält. Zufolge des so geringen Anteils an Legierungszusätzen ist aber
zugleich die Gefahr, daß diese in größeren Mengen auswandern und dadurch die Gasungsspannung für
den Elektrolyten herabsetzen könnten, unbedeutend geworden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die Bleilegierung sogar mindestens
99,95 Gewichtsprozent Feinblei aufweisen, wodurch die Gefahr einer Selbstentladung trotz Wahrung einer
in den meisten Fällen noch völlig ausreichenden mechanischen Festigkeit weiter vermindert wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Bleilegierung außer dem Tellur und Silber
auch noch Arsen aufweisen, womit sich zugleich eine außerordentlich gute Korrosionsbeständigkeit der
Gitterplatten ergibt. Im übrigen ergaben Versuche mit einer erfindungsgemäßen Legierung, die außer
0,07°/» Tellur und 0,007 % Silber auch noch Arsen enthielt, bei einer Belastung von 0,71 kp/mm2 eine
Kriechfestigkeit von 35,6 ·10"4 mm/min gegenüber Feinblei mit 156,0 ·10~ mm/min.
Die nachstehende Aufstellung gibt Versuohsergebnisse
über die Kriechfestigkeit (mit Rücksicht auf Verlängerung) bei verschiedenen Belastungen für drei
verschiedene Materialzusammensetzungen wieder.
Die erste Tabelle bezieht sich auf Feinblei, die zweite auf eine Feinbleilegierung mit 11,27 °/o Antimon,
die dritte auf eine erfindungsgemäße Legierung mit der vorgenannten Zusammensetzung.
I.
0,71 kp/mm2 156,0
0-57 kp/mm2 25,6
0,50 kp/mm2 6,25
0,35 kp/mm2 0,96
II.
0,71 kp/mm2 3,52 · 10~4 mm/min
0,57 kp/mm2 2,44 · 10~4 mm/min
0,50 kp/mm2 2,06 · 10~4 mm/min
0,35 kp/mm2 0,98 · 10~4 mm/min
10~4 mm/min
10~4 mm/min
10~4 mm/min
10~4 mm/min
10~4 mm/min
III.
0,71 kp/mm2 35,6 -ΙΟ"4mm/min
0,57 kp/mm2 5,27 · 10~4 mm/min
0,50 kp/mm2 3,33 · 10~4 mm/min
0,35kp/mm2 0,8 -ΙΟ"4mm/min
Aus der Tabelle geht hervor, daß eine antimonfreie Feinbleilegierung mit guten Festigkeitseigenschaften
unter der Voraussetzung hergestellt werden
ίο kann, daß sich die Legierungszusätze innerhalb der
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Werte halten. Die Antimonlegierung in der Versuchsserie zeigt besonders
bei höherer Belastung bedeutend bessere Werte in bezug auf Zugfestigkeit, was jedoch mit Rücksicht
auf die nur geringen, praktisch auftretenden Belastungen uninteressant ist. Nur bei besonders langen Elektroden,
wie man sie beispielsweise in Unterseebootsbatterien hat, können speziell hohe Zugebelastungen
der Elektrodengitter entstehen, Diese sind jedoch durch Elektrodenhüllen oder andere, in der Akkumulatorzelle
angeordnete Stützanordnungen entlastet.
Allerdings hat die Belastung durch das Eigengewicht für Gitterstäbe in einer Elektrode für Unterseebootsbatterien
nur eine Größenordnung von 0,005 kp/mm2, und die tatsächlich auftretende sehr
hohe Zugbelastung, welche in einer Verlängerung der positiven Platten resultiert, ist auf andere Ursachen
zurückzuführen. Aus Erfahrung weiß man, daß Gitterplatten aus Feinblei eine viel größere Verlängerung
erfahren, als sie durch Eigengewicht hervorgerufen werden kann. Es kann angenommen werden, daß der
Grund für das Phänomen in den Spannungen der sich auf den Stäben der Gitterplatten bildenden Bleiperoxydschicht
zu suchen ist. Diese geben Anlaß zu Belastungen in der Größenordnung 0,4 kp/mm2. Aus
den Versuchsergebnissen geht hervor, daß bei den hier in Frage kommenden Belastungen die erfindungsgemäße
Legierung dem Feinblei weit überlegen ist und die Festigkeit, obgleich die Platten gegen
Zugbelastung nicht so widerstandsfest wie Antimonlegierungen sind für die praktischen Belange völlig
ausreicht.
Eine Feinbleilegierung mit 0,065 °/o Tellur, 0,008%
Silber und 0,0009% Arsen zeigte ungefähr die gleichen Festigkeitseigenschaften wie die von der vorgenannten
Tabelle betroffene erfindungsgemäße Legierung.
Claims (4)
1. Bleiakkumulator mit einer Gitterplatte, bei 5 wartungsfreier Betrieb verlangt. Der Vorteil eines
der die Bleilegierung des Plattengitters statt An- entsprechend eingeschränkten Wartungsaufwandes
timon Tellur und Silber enthält, dadurch ge- liegt auf der Hand.
kennzeichnet, daß die Bleilegierung min- Es ist bekannt, das die Gasungsspannung, d. h. die
destens 99,9 °/o Feinblei aufweist. Spannung, bei der eine Wasserstoffentwicklung be-
2. Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch io ginnt, bei Gitterplatten, deren Blei einem Feinblei
gekennzeichnet, daß die Bleilegierung mindestens entspricht, so hoch liegt, daß diese Batterien voll
99,95% Feinblei enthält. aufgeladen werden können, bevor sich Wasserstoff
3. Bleiakkumulator nach Anspruch 1 oder 2, entwickeln kann. Trotzdem sind solche Gitterplatten
dadurch gekennzeichnet, daß die Bleilegierung praktisch ungeeignet, weil sie keine ausreichende
außer dem Tellur und Silber auch noch Arsen 15 mechanische Festigkeit besitzen.
aufweist. Unter Feinblei wird hierbei ein in der Werkstoff-
4. Bleiakkumulator nach Anspruch 1 oder 2, norm DIN 1719 (April 1963) definiertes Feinblei verdadurch
gekennzeichnet, daß auch weitere strom- standen, als welches vom hier zuständigen Akkumuleitende
Teile des Akkumulators aus dieser Blei- latorenfachmann gemäß dem Ergebnis eines Gutlegierung
bestehen. 20 achtens der Bundesanstalt für Materialprüfung
(BAM) vom 30. Juli 1971 auch das in dessen Umgangssprache als Weichblei oder reines Blei bezeichnete
Blei angesehen wird.
Man hat bereits versucht, die guten mechanischen
25 Eigenschaften des antimonlegierten Hartbleies mit den guten elektrochemischen Eigenschaften des Feinbleies
durch Überziehen von antimonlegierten Hartbleiteilen mit Feinblei zu verbinden, und zwar im
Die Erfindung bezieht sich auf einen Bleiakkumu- allgemeinen unter Zuhilfenahme irgendeines galvano-
lator mit einer Gitterplatte, bei der die Bleilegierung 30 technischen Verfahrens. Es ist auch versucht worden,
des Plattengitters statt Antimon Tellur und Silber die Schwierigkeiten dadurch zu überwinden, daß man
enthält. den Plattengittern eine feinere Kornstruktur gegeben
Gitterplatten für Bleiakkumulatoren werden im hat. Hierzu gehören gewisse physikalische Behandallgemeinen
aus Blei-Antimon-Legierungen mit einem lungsverf ahren wie Schockabkühlung der Platten-Gehalt
von 4 bis 11% Antimon sowie kleineren 35 gitter unmittelbar nach dem Gießen oder auch ein
Mengen anderer Metalle, wie Arsen, Silber, Zinn Walz- oder Preßverfahren. Diese Methoden haben
Kupfer usw., hergestellt. Während der Ladung und sich als nicht erfolgreich gezeigt und mußten daher
Entladung wird das Material der positiven Elektro- aufgegeben werden. Die Ursachen hierfür sind
den elektrochemischen Angriffen ausgesetzt, durch mannigfaltig, teils Kostengründe, teils entsprechen
welche unter anderem ein Teil des Antimons in Lö- 40 auch die erreichten Verfeinerungen der Kornstruktur
sung geht. Ebenso kann von den negativen Elektro- nicht den darauf gesetzten Hoffnungen in bezug auf
den während der Entladung Antimon in Lösung Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit,
gehen. Bei den negativen Elektroden schlägt sich, Es ist schließlich auch schon bekanntgeworden,
vorwiegend bei der Ladung, das Antimon in metal- die Gitterstäbe der betroffenen Bleiakkumulatoren
lischer, besonders aktiver Form auf der negativen 45 aus einer Bleilegierung herzustellen, die statt AntiMasse
nieder. An den negativen Elektroden treten mon Tellur und Silber oder statt Antimon Arsen
dadurch Lokalelementwirkungen zwischen nieder- enthält. Dabei wurde im erstgenannten Fall ein TeI-geschlagenem
Antimon und Elektrodenmaterial auf. luranteil von 0,05 bis 0,10% und im letztgenannten
Diese Lokalelementwirkung, welche auch an anderen Fall ein Arsengehalt von etwa 0,1 bis zu höchstens
zu negativen Elektroden oder Elektrodengruppen ge- 50 1 % vorgeschlagen. Außerdem sollte das Blei im
hörenden stromleitenden Teilen auftreten kann, ver- letztgenannten Fall zinkfrei sein. Abgesehen davon,
ursacht Selbstentladung mit Wasserstoffentwicklung daß die Legierungen in beiden Fällen noch mehr j
und verminderter Ladungsspannung. Besteht ein grö- oder weniger komplizierte Kalt- oder Warmverarbeißerer
Antimonniederschlag, dann kann die negative tungen erforderten (vgl. deutsches Gebrauchsmuster
Gitterplatte trotz kräftigster Ladung nicht mehr voll 55 442 558 bzw. deutsche Patentschrift 742 821), blieb j
aufgeladen werden, da der ganze Strom zur Wasser- auch das Ergebnis mit solchen Elektrodengittern
Stoffproduktion verbraucht wird. Infolge der Selbst- noch unbefriedigend.
entladung sinkt auch die Lagerfähigkeit solcher Ak- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
kumulatoren beträchtlich ab, weshalb sie im wesent- eingangs genannten, dem durch die britische Patent- j
liehen nur dort verwendet werden können, wo — wie 60 schrift 442 558 gegebenen Stand der Technik ent- I
bei Starterbatterien — kurzfristig immer wieder Neu- sprechenden Bleiakkumulatoren weiter zu verbessern, I
aufladungen erfolgen. so daß sie mit einer praktisch vernachlässigbaren |
Bei den von der vorliegenden Erfindung betroffe- Gasentwicklung geladen und entladen werden können
Hochleistungsakkumulatorn, wie sie insbesondere nen und außerdem trotz einer allen Anforderungen
für Unterseeboote und Leuchtbojen benötigt werden, 65 gewachsenen mechanischen Festigkeit ihrer Elektro- j
die über keine Kabelverbindung zu einem Stromnetz dengitter keine nennenswerte Selbstenladung mehr j
verfügen, ist eine mehrmonatige, beispielsweise halb- erfahren. '
jährige Lagerfähigkeit ohne Selbstentladung unerläß- Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch ;
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