DE1571926B2 - Bleiakkumulator - Google Patents

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

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 2 lieh. Bei Leuchtbojen, die früher bei einer Azetylen- PatentansDrüche· befeuerung etwa vierteljährlich mit neuen Gasflaschen ' versorgt werden mußten, wird heute bei einer elektrischen Batteriebefeuerung schon ein halbjähriger

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 ^;