DE2337708C2

DE2337708C2 - Blei-Antimon-Legierung

Info

Publication number: DE2337708C2
Application number: DE2337708A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Chem. Dr. 3500 Kassel Friedheim
Original assignee: Accumulatorenfabriken Wilhelm Hagen AG
Current assignee: Hagen Batterie AG
Priority date: 1973-07-25
Filing date: 1973-07-25
Publication date: 1983-03-24
Also published as: DE2337708A1

Description

Blei mit Zusätzen von Antimon, allgemein als Hartblei bezeichnet, wird wegen seiner guten chemischen Beständigkeit und mechanischen Festigkeit als Auskleldungs- und Mantelwerkstoff in der chemischen Industrie, insbesondere als Anoden bei der technischen Kupfer-Elektrolyse sowie bei der Verchromung eingesetzt. Unter allen Verwendungszwecken nehmen jedoch die Bleiakkumulatoren eine überragende Stellung ein.

Die Gitter für die gepasteten oder geschmierten Akkumulatorplatten werden aus Hartblei mit einem Antimongehalt von 5 bis 13% mit meist automatisch arbeitenden Gießmaschinen gegossen. Der Antimongehalt verbessert dabei entscheidend die Gießfähigkeit der Legierung und erhöht deren mechanische Festigkeit, wodurch die Gitter besser einer anodischen Korrosion sowie Verformungen widerstehen können, die zu einer vorzeitigen Zerstörung der Gitter bzw. zu Gitterbrüchen und Ausfallen der aufgepasteten oder geschmierten aktiven Massen führen.

Die Verwendung des Hartbleis bringt allerdings die Gefahr einer Antimonvergiftung der negativen Platten mit sich. Diese kommt dadurch zustande, daß sich Antimon aus dem Gitter der positiven Platte beim Anlegen eines Ladestromes an die Elektroden löst und sich auf der negativen Platte niederschlägt. Da die Wasserstoffüberspannung an Antimon geringer ist als an Blei, bildet sich ein Lokalelement. Das Blei sulfatiert sich unter gleichzeitiger elektrolytischer Wasserzersetzung und Knallgasbildung ain Antimon. Das Gasen kann zu mechanischer Beschädigung der Platten durch Abschlämmen feiner Masseteilchen sowie zu unerwünschtem Temperaturanstieg führen. Durch die Antimonvergiftung ist auch der Ladevorgang an der negativen Platte erheblich gestört und läuft nur unvollständig ab.

Es gibt deshalb Versuche, den Antimongehalt des _M Hartbleis niedrig zu halten (etwa 4 bis 6% Sb), wobei die mechanische Festigkeit durch Zulegieren kleiner Mengen (etwa 0,1% oder weniger) anderer Metalle, z. B. Silber, Arsen. Zinn oder Tellur erzielt werden. Die unerwünschte Antimonvergiftung der negativen Platten laßt sich aber auch mit solchen bekannten Legierungen nicht ausreichend unterdrücken.

Bleibatterien mit Legierungen, die btwußt antimonfrei gehalten wurden, wie z. B. Biel-Calcium-Legierungen, konnten sich nur für bestimmte Anwendungszwecke durchsetzen. Dies deshalb, da die positiv aktive Masse, im wesentlichen bestehend aus feinzerteiltem, teilweise oxidiertem Blei, Bleiglätte und Mennige, bei antimonfreiem Gitter anders reagiert als bei antimonhaltigem Gitter. Der Kontakt der positiven Masse zum Gitter wird verändert, es tritt eine starke Abschlammung ai'f, die das galvanische Element vorzeitig zerstört. Die dafür erforderlichen Hilfslösungen, wie Glaswollschelder zum Verhindern der Abschlammung oder Zusätze von Phosphorsäure zur aktiven Masse, bedingen Kapazitätsminderung und Erhöhung des Inneren Widerstandes, welches sich nachteilig auf die Hochstromentladung bei Hefen Temperaturen auswirkt, so daß die Anwendung antimonfreier Legierungen für die Gitter von Akkumulatorplatten für Starterbatterien keine wesentliche Verbesserung darstellt.

Aufgabe der Erfindung Ist es, eine neue Blei-Antimon-Legierung zu schaffen, die zwar einerseits eine nennenswerte Antimonvergiftung der Elektroden eines galvanischen Elementes verhindert, andererseits aber eine ausreichende mechanische Festigkeit und Gießfähigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine BIeI-Antlmon-Leglerung gelöst, die gekennzeichnet ist durch den Gehalt von

0,5 - 3,0 % Antimon
0,01 - 0,07 % Kupfer
0,10 - 0,30 % Arsen
0,002 - 0,005% Schwefel
0,02 - 0,08 % Zinn
0,05 -0,1 % Tellur.

Eine zweckmäßige Legierung besitzt einen Kupfergehalt von 0,05%, einen Schwefelgehalt von 0,003% und einen Zinngehalt von 0,03%.

Vorteilhaft erfolgt die Verwendung der erfindungsgemäßen Blei-Antimon-Leglerung für die Gitter der Platten von Bleiakkumulatoren, insbesondere von Starterbatterien.

Bei Verwendung der neuen Legierung in Akkumulatoren, Insbesondere in Starterbatterien, können wartungsfreie Batterien gefertigt werden, d. h. es braucht während der gesamten Lebensdauer einer Batterie oder eines Akkumulators kein Wasser nachgefüllt zu werden. Dadurch können die Batterien schon bei der Herstellung fest verschlossen bzw. verschweißt werden. Durch die Verwendung der neuen Legierung für die Gitter der Platten wird das elektrochemische Verhalten der Batterien während der gesamten Lebensdauer beim Ladevorgang annähernd konstant gehalten. Die Polarisierung der negativen Platte bleibt auch bei der gealterten Batterie noch erhalten. Die Ladespannung wird stabilisiert, so daß die Gasungsspannung z. B. einer Starterbatterie bei gut eingestellter Reglerspannung des Kraftfahrzeuges weltgehendst unterdrückt wird. Eine Wasserzersetzung und eine Knallgasbildung tritt nur noch In unerheblichem Maße auf. Das geschlossene Batteriegehäuse berötlgt daher lediglich kleine Entgasungsöffnungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Blel-Amimon-Legterung, gekennzeichnet dadurch, daß sie aus s

0,5 bis 3,0 % Antimon

0,10 bis 0,30 % Arsen

0,05 bis 0,1 % Tellur

0,02 bis 0,08 %Zinn

0,01 bis 0,07 % Kupfer ^!0

0,002 bis 0,005% Schwefel

und Blei als Rest besteht.

2. Blel-Antimon-Legierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie is

0,05 % Kupfer
0,003% Schwefel und
0,03 % Zinn enthält.

3. Verwendung der Blei-Antimon-Legierung gemäß Anspruch 1 oder 2 für die Gitter der Platten von Bleiakkumulatoren, insbesondere von Starterbatterien.