DE2041818B2

DE2041818B2 - Wartungsarme starterbatterie fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2041818B2
Application number: DE19702041818
Authority: DE
Inventors: Walter 3200 Hildesheim; Ziegler Siegfried 3201 Diekholzen Seiboth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1970-08-22
Filing date: 1970-08-22
Publication date: 1973-03-29
Also published as: DE2041818C3; DE2041818A1

Description

Als ideal wäre eine wartungsfreie, gasdicht ver- Das Erfindungswesentliche dieses deutschen Patentes schlossene Starterbatterie anzusehen. Der Abschluß ist jedoch der Arsenzusatz an sich, ohne daß auf einen der auf dieses Ziel gerichteten Entwicklung dürfte bestimmten Antimongehalt abgehoben wird,
jedoch kaum unmittelbar bevorstehen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 957 822

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist als Zwi- 45 sind Gitterlegierungen für Bleiakkumulatoren beschenlösung die Schaffung einer wartungsarmen kannt, die etwa 4% Antimon und darüber hinaus Starterbatterie für Kraftfahrzeuge mit Wartungs- gegebenenfalls je 0,5% Arsen und Zinn enthalten. Intervallen von 15 000 bis 25 000 km. Neben der Tatsache, daß der Antimongehalt höher

Für Starterbattenen der heute gebräuchlichen Art liegt als der erfindungsgemäße, enthalten diese Gitter werden bei den Plattengittern Bleilegierungen ein- 50 entweder kein Arsen oder aber je 0,5% Arsen und gesetzt, die zwischen 6 und 12 Gewichtsprozent Zinn. Abgesehen von dem zusätzlich vorhandenen Antimon enthalten. Diese sogenannten Hartblei- Zinn führt ein Gehalt von 0,5% Arsen erfahrungslegierungen sind mechanisch so stabil, daß sie den in gemäß zu Gießschwierigkeiten,
einem Kraftfahrzeug auftretenden Beanspruchungen Aus der deutschen Auslegeschrift 1046 890 sind

standhalten. 55 Blei-Antimon-Legierungen bekannt mit 5 bis 11%

Der Nachteil der Verwendung des Antimons liegt Antimon sowie 0,075 bis 0,1 % Arsen und 0,04 bis jedoch in der Tatsache begründet, daß das Antimon 0,12% Kupfer, Rest Blei. Abgesehen von der Tatlangsam aus dem Gitter herausgelöst wird und dann sache, daß der Antimongehalt dieser Legierung ebenin den elektrochemischen Reaktionsablauf der Bat- falls größer als der erfindungsgemäße ist, wird in der terie eingreift, indem das gelöste Antimonsulfat an 60 Auslegeschrift ausdrücklich betont, daß ein Zuder negativen Platte zu elementarem Antimon re- legieren von Arsen allein zu einer Blei-Antimonduziert wird unter gleichzeitiger Bildung einer äqui- Legierung den Korrosionswiderstand dieser Legierung valenten Menge Bleisulfat. Das gebildete Antimon gegen die Akkumulatorensäure nicht in ausreichender gibt nun auf Grimd seiner gegenüber Blei geringeren Weise erhöht. Das bedeutet, daß die erfindungsgemäße Überspannung Anlaß zur Wasserstoffentwicklung 65 Legierung aus Blei mit 2,5 bis 4,0 Gewichtsprozent unter Bildung weiteren Bleisulfats. Ist Wasserstoff Antimon und 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Arsen ein vorhanden, so kommt es zusammen mit dem fein- in der Fachwelt herrschendes Vorurteil überwindet, verteilten, aktiven Antimonmetall gegen Ende des In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthalten

die aktiven Massen der negativen und positiven Elektroden 0,02 bis 0,2, insbesondere 0,1 Gewichtsprozent einer Stapelfaser. Zwischen den einzelnen Elektroden befinden sich Separatoren, die an der Seite der positiven Elektroden eine Auflage aus Glasoder Kunststoffaservlies haben.

Weitere Einzelheiten werden aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung hervorgehen.

Ausgegangen wird von Plattengittern aus einer Legierung mit 3 Gewichtsprozent Antimon, 0,2 Gewichtsprozent Arsen, Rest Blei. In diese Gitter wird eine Paste aus Bleioxidpulver, 0,1 Gewichtsprozent einer Stapelfaser aus Polypropylen, Zusatzstoffen und verdünnter Schwefelsäure eingestrichen und die Platten dann in Behältern mit verdünnter Schwefelsäure durch Anlegen von elektrischer Gleichspannung zu negativen und positiven Elektroden formiert; die Elektroden werden anschließend durch Wässern vom Elektrolyten befreit und unter Sauerstoffabschluß getrocknet. Zwischen die Elektroden werden Separatoren gelegt, die zu den positiven Elektroden hin eine Auflage aus einem feinen Glasfaservlies haben. Diese Plattensätze werden nun nach Verbindung gleicher Polaritäten in Blockkästen eingesetzt und diese mit Blockdeckeln verschlossen. Durch Öffnungen im Blockdeckel wird verdünnte Schwefelsäure der Dichte d = 1,26 g/cm³ eingefüllt. Eine so vorbereitete Batterie ist nach kurzer Zeit betriebsbereit und bedarf nun nur noch alle 15 000 bis 25 000 km einer Wartung.

Die Gefahr der Vergiftung durch Arsenwasserstoff, welcher in den erfindungsgemäßen Starterbatterien entstehen könnte, besteht nicht. Dies läßt sich mit einem Gasspürgerät feststellen, in welches ein Röhrchen eingebaut wird, das auf Antimonwasserstoff und auf Arsenwasserstoff anspricht. Eine Messung dicht oberhalb der Öffnungen gasender Bleiakkumulatoren-Zellen ergab bei neuen Batterien einen Wert von 0,05 ppm, bei Batterien, die etwa 2 Jahre alt waren, 0,5 ppm. Bei diesen Angaben handelt es sich jeweils um die Summe SbH₃ + AsH₃. Aus dem Buch »Klinik und Therapie der Vergiftungen« von S. Moeschlin, 3. Auflage, Stuttgart, 1959, S. 145 und 149, ist zu entnehmen, daß der MAK-Wert für Arsenwasserstoff bei 0,05 ppm, für Antimonwasserstoff dagegen bei 0,5 ppm liegt Der an neuen Batterien gemessene Wert entspricht also gerade dem MAK-Wert für Arsenwasserstoff, während der an den älteren Batterien gemessene Wert dem MAK-Wert für Antimon-S wasserstoff entspricht Aus thennodynamischen Gründen muß sich jedoch Autimonwasserstoff leichter bilden als Arsenwasserstoff, da die Bildungsenthalpie von Antimonwasserstoff —34 kcal, die von Arsenwasserstoff dagegen —41 kcal beträgt Darüber hinaus

ίο beträgt das Gewichtsverhältnis Arsen zu Antimon in der Bleilegierung etwa 1:10, so daß bei Gleichheit der Bildungstendenz schon deshalb nur etwa Vio der Menge an Arsenwasserstoff wie derjenigen an Antimonwasserstoff gebildet werden kann. Diese Aus-

IS führungen machen es wahrscheinlich, daß bei den erfindungsgemäßen Batterien keine schädlichen Mengen an Arsenwasserstoff entstehen. Darüber hinaus werden seit etwa 20 Jahren bereits Bleiakkumulatoren hergestellt, deren Gitter Arsen enthalten, ohne daß jemals

ao ein Vergiftungsfall bekanntgeworden wäre.

Bei Fahrversuchen ergaben die erfindungsgemäßen Starterbatterien eine durchschnittliche Lebensdauer von 70 Monaten. In der folgenden Tabelle sind die durchschnittlichen Lebensdauerwerte von Batterien

as mit verschiedenen Antimongehalten der Bleilegierungen für die Gitter zusammengestellt, aus denen die hervorragende Stellung der erfindungsgemäßen Batterien mit 3,0 bis 3,5 Gewichtsprozent Antimon in der Gitterlegierung hervorgehen.

Gewichtsprozent Sb in	Durchschnittliche Lebens
der Gitterlegierung	dauer im Fahrbetrieb
35 2,5	46 Monate
3,0	70 Monate
4,0	57 Monate
4,5	44 Monate
6,0	44 Monate
40 8,0	29 Monate

Batterien mit 3 Gewichtsprozent Antimon im Plattengitter führen demnach zu einer Entlastung der Kfz.-Werkstätten durch eine merkliche Vergrößerung der Insprektionsintevalle der Kraftfahrzeuge.

Claims

1 2 Ladevorgangs bzw. beim Überladen zur Bildung von Patentansprüche: Antimonwasserstoff SbH8. Die FoJge dieser bekannten Vorgänge ist die sogenannte Selbstentladung der

1. Wartungsarme Starterbatterie für Kraftfahr- Batterie, d. h. ein Kapazitätsverlust ohne Stromentzeuge mit negativen Blei-Elektroden, positiven 5 nähme, wodurch die Lebensdauer der Batterie ver-Bleidioxid-Elektroden und Schwefelsäure als Elek- kürzt wird.

trolyt, bei der die Plattengitter aus einer Blei- Diese Vorgänge machen eine regelmäßige Kon-

Antimon-Arsen-Legierung bestehen, dadurch trolle und Wartung der Batterie erforderlich,
gekennzeichnet, daß die Legierung 2,5 Die Verwendung antimonfreier Gitter, wie Weich-

bis 4,0, insbesondere 3,0 bis 3,5 Gewichtsprozent io blei oder Blei-Calcium-Legierungen, wäre für die Antimon und 0,1 bis 0,3, insbesondere 0,15 bis Herstellung wartungsarmer Batterien die beste Lösung. 0,20 Gewichtsprozent Arsen, Rest Blei enthält Sie führt jedoch zu fertigungstechnischen Schwierig-

2. Starterbatterie nach Anspruch 1, dadurch keiten. Man muß daher zu einem in bezug auf Gießgekennzeichnet, daß die aktiven Massen der fähigkeit und mechanische Eigenschaften der Legierung negativen und positiven Elektroden 0,02 bis 0,2 15 fertigungstechnisch noch vertretbaren maximalen AnGewichtsprozent, insbesondere 0,1 Gewichtspro- timongehalt der Bleilegierung greifen. Dieser Antizent, einer Stapelfaser enthalten. mongehalt liegt bei 2 Gewichtsprozent.

3. Wartungsfreie Starterbatterie nach Anspruch 1 Überraschenderweise hat sich jedoch bei Versuchen oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als gezeigt, daß das Minimum der Selbstentladung urd Elektrolyt dienende Schwefelsäure im geladenen ao damit das Maximum der Lebensdauer nicht etwa i-.ei Zustand eine Dichte von 1,26 g/cm³ hat. 1 oder 2 Gewichtsprozent Antimon, sondern b^i ?.o

bis 3,5 Gewichtsprozent Antimon in der Bleilegierung Hegt,

Demzufolge wird die Aufgabe, eine wartungsan ic

25 Starterbatterie zu schaffen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Legierung der Plattengitter 2,5 bis 4 ;,

Die Erfindung bezieht sich auf eine wartungsarme insbesondere 3,0 bis 3,5 Gewichtsprozent Antimon Starterbatterie für Kraftfahrzeuge mit negativen und 0,1 bis 0,3, insbesondere 0,15 bis 0,20 Gewichis-Blei-Elektroden, positiven Bleidioxid-Elektroden und prozent Arsen, Rest Blei enthält.
Schwefelsäure als Elektrolyt, bei der die Plattengitter 30 Obwohl, wie oben dargelegt, das Erfindungswesentaus einer Blei-Antimon-Arsen-Legierung bestehen. liehe darin gesehen wird, daß die Gitterlegierung

Es ist ein deutliches Streben der Automobilindustrie einen Antimongehalt in den oben angegebenen zu erkennen, die Kraftfahrzeuge so zu konstruieren, Grenzen enthält, hat man dafür zu sorgen, daß die daß die Wartungsintervalle vergrößert werden können, Legierung vom gießtechnischen Standpunkt und vom um auf diese Weise die Kfz-Werkstätten zu entlasten. 35 Standpunkt der Korrosionsfestigkeit günstige Eigen-Zu den heute noch recht wartungsbedürrtigen Teilen schäften aufweist. Dies geschieht durch den Zusatz eines Kraftfahrzeugs gehört die Starterbatterie, bei der oben angegebenen Menge Arsen. Eine Bleider eine in Abständen von 1000 bis 1500 km erfol- batterie mit Plattengittern aus einer Blei-Antimongende Kontrolle des Elektrolytstandes zu empfehlen Legierung mit einem Arsenzusatz von 0,05 bis 0,5 ⁰Z_n ist. ₄ü ist aus der deutschen Patentschrift 926 012 bekannt.