DE3303142A1 - Lead storage battery cell - Google Patents

Lead storage battery cell

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DE3303142A1 DE19833303142 DE3303142A DE3303142A1 DE 3303142 A1 DE3303142 A1 DE 3303142A1 DE 19833303142 DE19833303142 DE 19833303142 DE 3303142 A DE3303142 A DE 3303142A DE 3303142 A1 DE3303142 A1 DE 3303142A1
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Abstract

A lead storage battery cell has a housing containing alternating positive and negative plates (11, 12) with separator devices between them. A microporous separator plate (16) of the separator device has a surface (15') which faces the positive plate (11) and is provided with a granular, or possibly powdered, material (14) which slowly forms expanding material with sulphuric acid (Figure 2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine BleiakkumulatorzelleThe invention relates to a lead accumulator cell

mit einem Gehäuse und darin abwechselnd angeordneten positiven und negativen Platten und dazwischen befindlichen Separatoranordnungen, wobei an den negativen Platten Spreizstoffe und/oder in Schwefelsäure Spreizstoffe bildendes körniges oder gegebenenfalls auch pulverförmiges Material in feinverteilter Form vorgesehen ist, nach Patentanmeldung P 32 37 828.9.with a housing and therein alternately arranged positive and negative plates and separator assemblies therebetween, with the negative plates spreading substances and / or spreading substances in sulfuric acid granular or possibly also powdery material in finely divided form is provided according to patent application P 32 37 828.9.

Es hat sich gezeigt, daß die negative Masse in Fahrzeug-Bleiakkumulatorzellen die Lebensdauer der Zelle begrenzt.It has been shown that the negative ground in lead-acid battery cells the life of the cell is limited.

Zur-Verlängerung der Lebensdauer der negativen Platten und zur Vermeidung einer frühzeitigen Desaktivierung und Vergiftung der negativen Masse werden neben sofort wirksamen, sehr aktiven Spreizstoffen im allgemeinen auch solche Stoffe eingesetzt, deren Wirkung-erst nach einer gewissen Einwirkungszeit der verdünnten Schwefelsäure oder Betriebsdauer des Akkumulators voll zum Tragen kommt. In der negativen Masse wird also eine Art Spreizstoffdepot angelegt.To extend the life of the negative plates and to avoid them an early deactivation and poisoning of the negative mass will be next Immediately effective, very active spreading substances, in general, also those substances are used, their effect - only after a certain period of exposure to the dilute sulfuric acid or the operating time of the accumulator comes to full effect. In the negative crowd So a kind of expansion material depot is created.

Spreizstoffe bildende Pulver und körnige Materialien werden im allgemeinen aus Naturprodukten gewonnen. Beispiele hierfür sind Holzmehl oder Kasseler Braun. Kasseler Braun ist ein biologisches Ablagerungsprodukt, das innerhalb des natürlichen Verkohlungsprozesses in der Stufe zwischen Torf und Braunkohle anzusiedeln ist. Sowohl bei Holzmehl als auch bei Kasseler Braun ist der für die Bildung von Spreizstoffen wirksame Bestandteil das Lignin, welches unter dem Einfluß eines alkalischen Mediums sehr schnell und unter dem Einfluß eines schwach sauren Mediums langsam zu wirksamen niedermolekularen Verbindungen abgebaut wird.Spreading powders and granular materials are generally used Obtained from natural products. Examples of this are wood flour or Kasseler brown. Kasseler brown is a biological deposit product that occurs within the natural Charring process is to be located in the stage between peat and lignite. Both with wood flour and with Kasseler brown it is responsible for the formation of spreading substances active ingredient is lignin, which under the influence of an alkaline medium to act very quickly and slowly under the influence of a weakly acidic medium low molecular weight compounds is broken down.

Erfindungsgemäß wird also an der der positiven Platte zugewandten Fläche der mikroporösen Separatorplatte Spreizstoffe bildendes Material angeordnet, welches allein oder zusätzlich zu dem Spreizstoffe bildenden Material an der der negativen Platte zugewandten Fläche vorgesehen- sein kann.According to the invention, the positive plate is therefore facing Surface of the microporous separator plate arranged spreading material forming material, which alone or in addition to the expansion material forming material on the negative plate facing surface can be provided.

Hierdurch wird die Möglichkeit, während der Lebensdauer des Akkumulators Spreizstoffe zur Verfügung zu stellen, weiter verbessert, und es kann sogar eine größere Menge von Spreizstoffe bildendem Material untergebracht werden.This makes it possible during the life of the battery To make spreading agents available, further improved, and it can even be one larger amount of expansion material forming material can be accommodated.

Einer vorzeitigen Auflösung kann durch eine entsprechende Maskierung des Spreizstoffe bildenden Materials begegnet werden, die sich im Laufe der Lebensdauer des Akkumulators auflöst Vorteilhaft ist es, bereits die Maskierung mit als spreizstoffbildendes Material auszugestalten.Premature dissolution can be achieved by appropriate masking of the material forming expansion substances are encountered, which will develop in the course of the service life of the accumulator dissolves It is advantageous to use the masking as a spreading agent To design material.

Erfindungsgemäß werden bevorzugt solche Spreizstoffe eingesetzt, die erst durch eine Zwischenreaktion an der positiven Platte darauf an der negativen Platte wirksam werden.According to the invention, preference is given to using those spreading substances which only through an intermediate reaction on the positive plate and then on the negative Plate take effect.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet. Die Ansprüche 6 bis 10 kennzeichnen ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Bleiakkumulatorzelle nach der Erfindung.Advantageous further developments of the invention are given by the subclaims marked. The claims 6 to 10 characterize a preferred method for Manufacture of the lead accumulator cell according to the invention.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bleiakkumulatorzelle und Fig. 2 den Ausschnitt II aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.The invention is illustrated below, for example, with reference to the drawing described; in this shows: FIG. 1 a cross section through an inventive Lead accumulator cell and FIG. 2 shows section II from FIG. 1 on an enlarged scale.

Nach der Zeichnung befindet sich ein Bleiplatten-Separatorpaket 18 in einem Gehäuse 13, das bis zu einer Höhe 19 mit verdünnter Schwefelsäure gefüllt und durch einen Deckel 20 oben verschlossen ist. Anschlüsse, von denen in Fig. 1 nur der Anschluß 21 der negativen Platten dargestellt ist, durchgreifen den Deckel 20 und stehen außen zur Stromabnahme. zur Verfügung.According to the drawing, there is a lead plate separator pack 18 in a housing 13 which is filled up to a height 19 with dilute sulfuric acid and is closed by a lid 20 at the top. Connections, of which in Fig. 1 only the terminal 21 of the negative plates is shown, reach through the cover 20 and stand outside for power consumption. to disposal.

Das Bleiplatten-Separatorpaket- 1& besteht aus abwechselnd hintereinander angeordneten positiven Platten 11, als Abstandshalter dienenden Wellenseparatoren 17, mikroporösen Separatoren 16, negativen Platten 12, mikroporösen Separatoren 16, Wellenseparatoren 17, positiven Platten 11 usw. The lead plate separator package 1 & consists of alternating one behind the other arranged positive plates 11, serving as spacers shaft separators 17, microporous separators 16, negative plates 12, microporous separators 16, shaft separators 17, positive plates 11, etc.

An beiden Stirnseiten endet das Bleiplatten-Separatorpaket mit jeweils einer negativen Platte 12', die etwa die halbe Dicke der inneren negativen Platten 12 haben und einen Abstand von der Wand des Gehäuses 13 aufweisen. The lead plate separator pack ends at both ends with a negative plate 12 'which is about half the thickness of the inner negative plates 12 and have a distance from the wall of the housing 13.

Oben an dem Plattenpaket 18 sind die üblichen Anschlußleisten 22 vorgesehen. The usual connection strips 22 are located at the top of the plate pack 18 intended.

Wie sich besonders deutlich aus Fig. 2 ergibt, ist die der positiven Platte 11 zugewandte Oberfläche 15' der mikroporösen flexiblen Separatorplatten 16 mit körnigem Material 14' in gleichmäßig verteilter Form belegt, welches im eingebauten Zustand zwischen der mikroporösen Separatorplatte 16 und den Wellenseparator 17 eingeklemmt ist. Die Körner des körnigen Materials 14' müssen ausreichend stabil sein, um bei dieser Pressung in nicht zu großem Umfang zu zerbrechen. As can be seen particularly clearly from FIG. 2, this is the positive one Plate 11 facing surface 15 'of the microporous flexible separator plates 16 covered with granular material 14 'in a uniformly distributed form, which in the built-in State between the microporous separator plate 16 and the shaft separator 17 is jammed. The grains of the granular material 14 'must be sufficiently stable so as not to break too much under this pressure.

Beim Zusammenbau der erfindungsgemäßen Bleiakkumulatorzelle sind in dem körnigen Material 14' praktisch-noch keine Spreizstoffe gebildet. Diese B#ildung beginnt erst, wenn die verdünnte Schwefelsäure in die Zelle eingebracht wird. Die Zersetzung insbesondere des Lignins geht dann so langsam vor sich, daß noch nach Jahren Spreizstoffe nachgebildet werden. When assembling the lead accumulator cell according to the invention are practically no expansion substances have yet formed in the granular material 14 '. This education only begins when the diluted sulfuric acid is introduced into the cell. the Decomposition, especially of the lignin, then proceeds so slowly that even after Years of expansion materials can be reproduced.

Vorzugsweise wird die mit Rippen versehene positive Seite der mikroporösen Separatorplatte 16 mit 0,5 bis 4, insbesondere 2 bis -3 und vorzugsweise etwa 2,5 mg/cm2 Spreizstoffe bildendem körnigem Material, wie Holzmehl oder Kasseler Braun belegt.Preferably the ribbed positive side becomes the microporous Separator plate 16 with 0.5 to 4, in particular 2 to -3 and preferably about 2.5 mg / cm2 of granular material that forms spreading substances, such as wood flour or Kasseler brown proven.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die der negativen Platte 12 zugewandte Seite der Separatorplatte nicht dargestellte dünne Rippen aufweist, welche das dort vorhandene Säurevolumen bestimmt. Auf der der positiven Platte 11 zugewandten Seite sind nicht dargestellte dicke Rippen als Abstandshalter angeordnet.It should also be noted that the negative plate 12 facing Side of the separator plate has thin ribs, not shown, which there existing acid volume determined. On the side facing the positive plate 11 thick ribs, not shown, are arranged as spacers.

Während die vorzugsweise in der negativen Masse auch noch vorgesehene Spreizstoffe bildenden Materialien in der negativen Masse vollständig aufgelöst und auch schon weitgehend bereits zu Spreizstoffen abgebaut sind, liegt das auf den mikroporösen Separatorplatten 16 abgelagerte körnige Material zunächst in chemisch und physikalisch unveränderter Form vor. Erst im Laufe der Zeit findet der Abbau zu Spreizstoffen statt, welche dann nach noch längerer Zeit zersetzt werden und ihre Wirksamkeit schließlich verlieren. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung tritt dieser Wirkungsverlust bei den aus dem körnigen Material 14'entstehenden Spreizstoffen erst nach vielen Jahren ein; wodurch die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Bleiakkumulatorzelle wesentlich erhöht wird.While the preferably also still provided in the negative mass Materials forming spreading agents are completely dissolved in the negative mass and have already largely been broken down into spreading materials, that's on granular material deposited in the microporous separator plates 16 initially in chemical and physically unchanged form. Only in the course of time does the dismantling take place instead of spreading substances, which are then decomposed after an even longer period of time and eventually lose their effectiveness. Due to the arrangement according to the invention this loss of effectiveness occurs in the case of the expanding substances formed from the granular material 14 ′ only after many years; whereby the life of the lead accumulator cell according to the invention is increased significantly.

Die Separatorplattenbahnen können nach einem Sinterprozeß bei etwa 800C hergestellt werden. Man geht hier von PVC-Pulver aus. In einer ersten Verfahrensstufe wird die eigentliche mikroporöse blattartige Separatorplattenbahn mit den später zur positiven Platte 11 zugewandten Rippen hergestellt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird auf der später der negativen Platte 11 zugewandten Fläche nochmals PVC-Pulver vermischt mit einem der beiden vorge- sehnen Spreizstoffe bilden Materialien aufqcbracht und mit dem bereits hergestellten Teil der Separatorplattenbahn zusammengesintert.The separator plate webs can after a sintering process at about 800C can be manufactured. PVC powder is used here. In a first stage of the process becomes the actual microporous sheet-like separator sheet with the later to the positive plate 11 facing ribs made. In a second process step PVC powder is again applied to the surface later facing the negative plate 11 mixed with one of the two tendons form spreading materials Materials applied and with the already produced part of the separator plate web sintered together.

Bei einem weiteren Verfahren zur Herstellung von mikroporösen Separatorplatten wird PVC-Pulver mit etwas Ruß gemischt und mit einem Lösungsmittel, z.B. Isophoron, angeteigt, worauf gefälltes hochaktives SiO2 eingeknetet wird. Das recht plastische Material wird nun kalandriert, worauf das Lösungsmittel verdampft und der Separator auf Maß geschnitten wird. Erfindungsgemäß kann nun unmittelbar nach dem Kalandrieren oder auch während des Kalandrierens das Spreizstoffe bildende Material in Pulverform auf die positive Separatorseite aufgebracht und mit Hilfe der Klebkraft des angeteigten-PVC fixiert werden.In another method of making microporous separator plates PVC powder is mixed with a little soot and mixed with a solvent, e.g. isophorone, made into a paste, whereupon precipitated highly active SiO2 is kneaded. The very plastic one Material is now calendered, whereupon the solvent evaporates and the separator is cut to size. According to the invention, it can now be done immediately after calendering or during the calendering, the material forming the expanding agents is in powder form Applied to the positive separator side and with the help of the adhesive strength of the pasted PVC be fixed.

Claims (11)

Bleiakkumulatorzelle Patentansprüche Bleiakkumulatorzelle mit einem Gehäuse und darin abwechselnd angeordneten positiven und negativen Platten und dazwischen befindlichen Separatoranordnungen, wobei an den negativen Platten Spreizstoffe und/oder in Schwefelsäure Spreizstoffe bildendes körniges oder gegebenenfalls auch pulverförmiges Material in feinverteilter Form vorgesehen ist, nach Patentanmeldung P 32 37 828.9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß mit Schwefelsäure langsam Spreizstoffe bildendes körniges oder gegebenenfalls pulverförmiges Material (145 an der der positiven Platte (11) zugewandten Fläche (15') einer mikroporösen Separatorplatte (16) der Separatorvorrichtung vorgesehen ist. Lead accumulator cell Patent claims Lead accumulator cell with a Housing and therein alternately arranged positive and negative plates and in between located separator arrangements, with expansion materials and / or on the negative plates Granular or, if necessary, also powdery, which forms spreading substances in sulfuric acid Material is provided in finely divided form, according to patent application P 32 37 828.9, as a result, it is not noted that with sulfuric acid it slowly forms spreading substances granular or possibly powdery material (145 on that of the positive plate (11) facing surface (15 ') of a microporous separator plate (16) of Separator device is provided. 2. Bleiakkumulatorzelle nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das körnige Material (14') an der Fläche (15') befestigt ist.2. Lead accumulator cell according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h e t that the granular material (14 ') is attached to the surface (15'). 3. Bleiakkumulatorzelle nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das körnige Material (14') mit der Separatorplatte (16) zusammengesintert ist.3. Lead accumulator cell according to claim 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the granular material (14 ') sintered together with the separator plate (16) is. 4. Bleiakkumulatorzelle nach Anspruch 2,- dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das körnige Material (145 an der Fläche (15') klebt.4. Lead accumulator cell according to claim 2, - thereby g e -k e n n z e I do not believe that the granular material (145) sticks to the surface (15 '). 5. Bleiakkumulatorzelle nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das körnige Material (14') lose zwischen die Separatorplatten (16) und die positiven Platten (11) bzw. vor den positiven Platten (11) angeordnete Wellenseparatoren (17) geklemmt ist.5. Lead accumulator cell according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the granular material (14 ') is loose between the separator plates (16) and the positive plates (11) or in front of the positive plates (11) Shaft separators (17) is clamped. 6. Verfahren zum Anbringen des körnigen Materials bei einer Bleiakkumulatorzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das körnige Material (14') vor dem Zusammenbau der Platten (11,12) und Separatoren (16,17) auf die später zu Separatorplatten zugeschnittenen Separatorplattenbahnen oder die bereits zugeschnittenen Separatorplatten aufgebracht wird.6. Method of applying the granular material to a lead-acid battery cell according to one of the preceding claims, characterized in that the granular material (14 ') prior to assembling the plates (11,12) and separators (16,17) on the separator plate webs that were later cut to form separator plates or the already cut separator plates are applied. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das körnige Material (14') mit einem Kunststoffpulver, insbesondere PVC-Pulver gemischt und dann auf die positive Seite der vorzugsweise gesinter ten Separatorplattenbahn zuf- und zusammengesintert wird.7. The method according to claim 6, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the granular material (14 ') with a plastic powder, in particular PVC powder mixed and then on the positive side of the preferably sintered separator plate web is closed and sintered together. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das körnige Material (14') auf die positive Seite der noch weichen Kunststoff-Separatorplattenbahn aufgebracht wird und erst dann die Aushärtung erfolgt. 8. The method according to claim 7, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the granular material (14 ') on the positive side of the still soft plastic separator sheet is applied and only then the curing takes place. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das körnige Material auf die noch weiche Kunststoff-Separatorplattenbahn aufgewalzt wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the granular material on the still soft plastic separator sheet is rolled on. 10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das körnige Material mit einem bevorzugt# langsam Wasser- oder Schwefelsäure-löslichen Klebstoff vermischt, die Mischung auf die positive Seite der Separatorplattenbahn aufgebracht und gegebenenfalls getrocknet wird.10. The method according to claim 6, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the granular material with a preferably # slowly water or sulfuric acid-soluble Adhesive mixed, the mixture on the positive side of the separator sheet is applied and optionally dried. 11. Bleiakkumulatorzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die negative Masse der negativen Platte (12) und/oder die positive Platte (11) mit Spreizstoffen und/oder mit verdünnter Schwefelsäure Spreizstoffe bildendem körnigem Material versetzt ist.11. Lead accumulator cell according to one of claims 1 to 5, characterized it is noted that the negative mass of the negative plate (12) and / or the positive plate (11) with spreading materials and / or with dilute sulfuric acid Granular material which forms expanding substances is added.
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