DE2412321A1 - Akkumulatorengitter - Google Patents

Akkumulatorengitter

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DE2412321A1
DE2412321A1 DE2412321A DE2412321A DE2412321A1 DE 2412321 A1 DE2412321 A1 DE 2412321A1 DE 2412321 A DE2412321 A DE 2412321A DE 2412321 A DE2412321 A DE 2412321A DE 2412321 A1 DE2412321 A1 DE 2412321A1
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    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/68—Selection of materials for use in lead-acid accumulators
    • H01M4/685—Lead alloys
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C11/00—Alloys based on lead
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

*) L 1 *} "3"? 1
PATENTANWÄLTE
KLAUS D. KIRSCHNER DR. WOLFGANG DOST
DIPL.-PHYSIKER DIPL.-CHEMIKER
ELECTRIC POWER STORAGE LIMITED
London, Großbritannien
D-SOOO MÜNCHEN 2
BAVARIARINS 38
Unser Zeichen: K 485 D/d Ourreferenoe: QaSe EPS 11 2Λ
Datum: 14. März 1974
"Akkumulatorengitter"
Die Erfindung betrifft Akkumulatorengitter aus Bleilegierungen und die Verwendung der Akkumulatorengitter zur Herstellung von Bleiakkumulatoren. Im allgemeinen werden die Gitter von Bleiakkumulatoren aus Blei-Antimon-Legiez'ungen hergestellt. Dn Reinblei für diesen Zweck zu weich ist, setzt man zur Verbesserung der Festigkeit und der Gießfähigkeit Antimon zu. Bei Konzentrationen von über etwa 4 Prozent besteht jedoch eine ausgeprägte Neigung des Antimons, während des Gebrauchs und beim Laden des Akkumulators in Lösung zu gehen und sich auf dem Bleischwamm der negativen Platte abzuscheiden. Dies führt zu einer Verminderung der Wasserstoffüberspannung und darüber hinaus, infolge der
Lokalelemente aus Blei und auf der negativen Platte abgelagertem Antimon, zu verstärkter Selbstentladung.
Es ist deshalb erwünscht, den Antimongehalt so weit wie möglich herabzusetzen, um die durch Selbstentladung bedingten Verluste gering zu halten und um den Akkumulator unempfindlich gegenüber den nachteiligen Einflüssen des Überladens zu machen, das bei Fahrzeugbatterien, die mit Wechselstromquellen, z.B. Alternatoren, geladen werden, leicht eintritt.
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Herabsetzung im Antimongehalt einer 31ei-Antimon-Legierung dadurch kompensiert werden kann, daß man bis zu einer gewissen Menge Selen zusetzt, um der Legierung die erforderliche Festigkeit und Gießfähigkeit zu verleihen, so daß dünne Gitter von z.B. 1,0 bis 3,0 mm Dicke mit ausreichend fester und beständiger Form für die anschließende Verarbeitung, z.B. das automatische Schmieren mit aktivem Material, hergestellt werden können.
Gegenstand der Erfindung sind somit Akkumulatorengitter aus einer Legierung, die, bezogen auf das Gewicht, bis zu 4 Prozent, z.B. 0,1 bis 4 Prozent, vorzugsweise 1 bis 3 Prozent, Antimon; 0 bis 0,5 Prozent, z.B. 0,05 oder 0,2 bis 0,5 Prozent, vorzugsweise 0,25 bis 0,4 Prozent, Arsen; 0 bis 0,1 Prozent, z.B. 0,02 bis 0,05 Prozent, Kupfer; 0 bis 0,5 Prozent, z.B. 0,0001 bis 0,01 oder 0,1 Prozent, z.B. 0,0002 bis 0,001 oder 0,01 oder 0,05 Prozent, Schwefel; 0,01 bis 0,5 Prozent, z.B. 0,01 bis 0,4 oder 0,02 bis 0,04 Prozent, Zinn; und 0,001 bis unter 0,005 Prozent, z.B. 0,002 oder 0,003'bis 0,004 Prozent, Selen; Rest Blei, Spurenelemente, bekannte, gegebenenfalls anwesende Legierungsbe standteile und Verunreinigungen enthält.
Die Erfindung kann in der Praxis in vielfältiger Weise angewendet v/erden. Eine Anzahl von Legierungen bzw. Gießzusammensetzungen, aus denea Gitter gegossen werden können, ist in Tabelle I zusammengestellt. In Tabelle I handelt es sich bei den Legierungen 1 und 2 um die tatsächliche Legierungszusammensetzung, bei den Legierungen 3 bis 10 ist die zur Schmelze hinzugefügte Menge in Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht, angegeben.
409538/088 1
Sb As _ a — Sn Se 2412321
2,8 0,05 Tabelle I 0,01 -
Legierung 2,6 0,05 Cu 0,01 0,004 S
1 3 0,4 4 0,01 0,4 0,004 4 0,001
2 3 0,4 <0,01 0,4 0,001 < 0,001
3 1 0,4 0,05 0,4 0,004 4 0,001
4 1 0,4 0,05 0,4 0,001 ' 4 0,001
5 1 0,25 ' 0,05 0,02 0,004 4 0,001
6 1 0,25 0,05 0,02 0,001 4 0,001
7 3 0,25 0,02 " 0,02 0,004 4 0,001
8 3 0,25 0,02 0,02 0,001 4 0,001
9 0,02 < 0,001
10 0,02 <0,001
Die mikroskopische Untersuchung der Legierung Nr. 1, die zu einem Prüfmuster in Torrn eines Stabes mit einem Querschnitt von 1,6 χ 0,8 cm gegossen worden ist, zeigt eine Hautregion von im allgemeinen parallelen, langgestreckten Körnern von etwa 2,5 cm Länge, die sich von der Oberfläche nach innen erstrecken, mit
. kompakteren aber unregelmäßig geformten und etwas langgestreckten Körnern von etwa 0,8 bis etwa 1,6 mm maximaler Ausdehnung in der Ebene des Querschnitts. Figur 1 zeigt die Legierung Nr. 1 bei 5-facher Vergrößerung. Die mikroskopische Untersuchung der Legierung Nr. 2, die als Prüfmuster in Form eines Stabes mit einem Querschnitt von 2,4 x 0,8 cm gegossen worden ist, zeigt eine
! erheblich dünnere Hautregion von weniger langgestreckten Körnern, etwa 1 mm lang, die sich von der Oberfläche nach innen erstrecken, mit kompakten Körnern im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,6 mm in der maximalen Längenausdehnung, wobei diese Körner
; sehr gleichmäßig über das Material verteilt sind und die Mehrzahl
• etwa 0,4 bis 0,5 mm maximale Längenausdehnung in der Ebene des Querschnitts besitzt, und die Mehrzahl eine maximale Breitenaus-
; dehnung besitzt, die gut über 50 Prozent ihrer maximalen Längenausdehnung beträgt, d.h. im Bereich von 60 bis 90 Prozent liegt. Die maximale Längenausdehnung ist die längste gerade Linie, die
; die Korngrenzen auf beiden Seiten des Korns miteinander verbindet.
■ Die maximale Breitenausdehnung ist die längste gerade Linie, die
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die Grenzen des Korns auf beiden Seiten der maximalen Längenausdehnung verbindet und senkrecht hierzu ist.
Pig. 2 zeigt die Legierung Nr. 2 bei 5-facher Vergrößerung.
Die Legierung kann aus Naturblei hergestellt werden, das typischerweise 99,9 Prozent Blei, Spuren von Kupfer und Spuren von Schwefel (unter 0,0001 Prozent) durch Zusatz von Antimon, Arsen, Zinn und Selen enthält, wobei in diesem Pail sehr geringe Mengen an Kupfer und Schwefel in dem gegossenen Gitter vorhanden sind.
Die Legierung kann auch aus regeneriertem Bleiakkumulatorenschrott hergestellt sein. Dieser wird aus vom Gießen der Gitter t herrührendem Abfallblei und verbrauchten Akkumulatorenplatten ge- ! wonnen. Der Schrott, der etwas Bleisulfat und Bleioxid enthält, wird in einem Blasofen zu einem geschmolzenen Metall reduziert, das typischerweise 3»5 Prozent (* 0,5 Prozent) Antimon, 0,05 Prozent (jf 0,05 Prozent) Arsen, 0,075 Prozent (ΪΟ,Ο25 Prozent) Kupfer und Zinn, Rest Blei, enthält. Dieses Gemisch wird in einer Stahlpfanne auf 5800G erhitzt und mit etwa dem zweifachen Überschuß, bezogen auf das Gewicht des Kupfers, d.h., mit 0,15 Prozent (t. 0,05 Prozent), elementarem Schwefel versetzt. Das Gemisch wird 30 Minuten bei 55O0C gerührt, das an die Oberfläche steigende Kupfersulfid wird abgeschöpft und verworfen.
Hierdurch sinkt der Kupfergehalt des verbleibenden Metalls auf einen Wert von nicht über 0,05 Prozent, vorzugsweise 0,02 Prozent. Spuren von Kupfersulfid können in der Schmelze verteilt bleiben. Der Schwefelgehalt einer aus diesem Material gegossenen Probe liegt typischerweise unter 0,001 Prozent, z.B. bei 0,0002
' bis 0,0005 Prozent.
Das Metall wird dann mit den Legierungsbestandteilen vermischt, um die gewünschte Zusammensetzung zu erreichen. Das Gießen er-■ folgt bei etwa 33O0C unter Verwendung von Gußeisenformen, deren ' Oberflächen mit Korkpulver bestreut sind, um ein ordnungsgemäßes Pullen des Pormhohlraums ohne vorzeitiges Erstarrenaigpwenrleisten. Ji'ig.3 zeigt eine Darstellung eines üblichen Akkumulatorengitteis.

Claims (9)

Patentansprüche
1. Akkumulatorengitter, bestehend aus einer Legierung aus, bezogen auf das Gewicht,
bis zu 4,0 Prozent Antimon,
0 bis 0,5 Prozent Arsen,
0 bis 0,1 Prozent Kupfer,
0 bis 0,5 Prozent Schwefel,
0,01 bis 0,5 Prozent Zinn und
0,001 bis unter 0,005 Prozent Selen,
Rest Blei, Spurenelemente, bekannte, gegebenenfalls enthaltene Legierungsbestandteile sowie Verunreinigungen.
2. Akkumulatorengitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 1 bis 3 Prozent Antimon enthält.
3. Akkumulatorengitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 0,05 bis 0,4 Prozent Arsen enthält.
4. Akkumulatorengitter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung 0,02 bis 0,05 Prozent Kupfer enthält.
5. Akkumulatorengitter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da-. durch gekennzeichnet, daß die Legierung 0,01 bis 0,4 Prozent Zinn enthält.
! 6. Akkumulatorengitter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- : durch gekennzeichnet, daß die Legierung 0,001 bis 0,004 Prozent ! Selen enthält.
7. Akkumulatorengitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ι daß die Legierung
1,0 bis 3,0 Prozent Antimon,
■ 0,05 bis 0,4 Prozent Arsen,
ι 0,01 bis 0,4 Prozent Zinn,
höchstens 0,05 Prozent Kupfer und
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0,001 bis 0,004 Prozent Selen enthält.
8. Akkumulatorengitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Legierung 2,6 Prozent Antimon, 0,05 Prozent Arsen, 0,01 Prozent Zinn, 0,004 Prozent Selen und unter 0,01 Prozent Kupfer sowie unter 0,001 Prozent Schwefel
enthält.
9. Verwendung der Akkumulatorengitter nach Anspruch 1 bis zur Herstellung von Bleiakkumulatoren.
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DE2412321A 1973-03-15 1974-03-14 Akkumulatorengitter Withdrawn DE2412321A1 (de)

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FR (1) FR2221823B1 (de)
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