DE767106C - Bleisammler, dessen Elektroden aus mit aktiver Masse gefuellten Gitterplatten bestehen - Google Patents
Bleisammler, dessen Elektroden aus mit aktiver Masse gefuellten Gitterplatten bestehenInfo
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Description
Die Erfindung befaßt sich mit einem Bleisammler, dessen Elektroden aus mit aktiver
Masse gefüllten Gitterplatten bestehen.
Bei einem derartigen Bleisammler ist ein in Abhängigkeit von der Zeit und von der Zahl
der Entladungen auftretender Kapazitätsschwund zu beobachten. Diese Erscheinung erklärte man seither sowohl mit der Konzentrationsverminderung
der Schwefelsäure ίο als auch mit der Sinterung der Masse der
negativen Platten. Auf Grund eingehender Untersuchungen konnte aber jetzt die neuartige
Erkenntnis gewonnen werden, daß als ein mindestens ebenso wichtiger Grund für dieses Absinken der Kapazität die Bildung
einer Sperrschicht auf dem Blei-Antimon-Gitter betrachtet werden muß. Diese Sperrschicht
ist eine Bleisulfatschicht, die sich durch wiederholtes Laden und Entladen aus dem Blei der positiven und negativen Gitter
zwischen dem Metall und der eingestrichenen Masse bildet. Sie erschwert die für den Betrieb
des Sammlers unbedingt erforderliche Abführung der bei der chemischen Umsetzung in der aktiven Masse gebildeten elektrischen
Energie durch die Metallgitter. Mit zunehmender Zahl der Entladungen werden auch
tiefere Schichten der Gitter betroffen, so daß
die Stärke der Sperrschicht immer mehr wächst. Bei sehr hohen Stromentnahmen, wie
sie z. B. bei Starterbatterien für Verbrennungsmotoren vorliegen, tritt ebenfalls eine
stärkere Ausbildung der besprochenen Sperrschicht in den Gitterplatten und als Folge davon
ein Kapazitätsabfall bei den betreffenden Sammlern ein.
Um diesem Übel abzuhelfen, sind bereits ίο verschiedene Verfahren angewandt worden.
So sollte ein Zusatz von Metall, z. B. von Zinn, Silber, Kupfer, Nickel, Kadmium, zum
Blei des Gitterwerkstoffs vor allem bei nicht gepasteten Gittern dem Kapazitätsabfall entgegenwirken.
Um das gleiche Ziel zu erreichen, wurde auch schon vorgeschlagen, statt der Platten aus Blei solche aus gelochtem
Kupferblech oder aus Kupfergewebe herzustellen, wobei diese dann unter Umständen
noch Metallüberzüge bekommen sollten. Gute Ergebnisse in bezug auf die Steigerung der
Kapazität lassen sich schließlich erzielen, wenn als Werkstoff für die Gitter mit Antimon
legiertes Blei verwendet wird. In diesem Falle kann sich die Sperrschicht nicht als
dichte zusammenhängende Bleisulfatschicht ausbilden, so daß die Kapazitätsverhältnisse
derartiger Sammler mit Gittern aus Blei-Antimon-Legierung verbessert sind gegenüber
den Kapazitätsverhältnissen von Sammlern mit Gittern aus Reinblei. Leider zeigen diese
verbesserten Sammler aber den Nachteil, daß das Antimon aus den Gittern herauswandert.
Außer einer Verarmung des Gitters an Antimon tritt gleichzeitig eine starke Verunreinigung
des Elektrolyten auf, was wiederum eine sehr unerwünschte Zunahme der Selbstentladung
zur Folge hat.
Der störende Kapazitätsabfall und die vorbesprochenen Nachteile bei Bleisammlern bekannter
Ausführung werden gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß bereits vor seinem Zusammenbau mindestens die Gitter
der einen Polarität mit einem bleifreien, sich im Sammlerelektrolyten nicht von selbst auflösenden
Metallüberzug versehen sind. Unter dem Nichtselbstauflösen der Metallüberzüge soll hier verstanden sein, daß die Überzugsmetalle sich in Schwefelsäure von 32 Be, wie
sie als Sammlerelektrolyt benutzt wird, bei Raumtemperatur nicht ohne Einwirkung des
elektrischen Stroms auflösen. Diese Überzüge auf den Gittern schaffen eine gut leitende
Oberfläche zwischen dem Gitter und der eingestrichenen Masse und wirken so der kapazitätserniedrigenden
Wirkung der Sperrschicht entgegen.
Bei der praktischen Anwendung der Erfindung können entweder die positiven oder
die negativen oder auch die Gitter beider Polaritäten mit einem Überzug der vor-
: genannten Art versehen werden. Versuche ! haben gezeigt, daß die größte Kapazitäts-I
Steigerung dann erhalten wird, wenn nicht ' beide Gruppen von Gittern, die positiven und
die negativen, mit den Schutzüberzügen versehen sind, sondern jeweils nur eine davon,
und zwar diejenige, die die Kapazität des Sammlers begrenzt, also bei der Entladung
zuerst unwirksam wird.
Es ist hier zunächst die Erkenntnis vorausgesetzt, daß die positiven und die negativen
Platten bei der Entladung nicht gleichzeitig , unwirksam werden. Die weitere Frage, in
! welchen Fällen die positiven und in welchen : Fällen die negativen Platten zuerst unwirki
sam werden, läßt sich im Einzelfall durch Versuche leicht entscheiden. Bekannt ist, daß
I für ein und dieselbe Batterie bei verschiedenen : Entladungsarten sehr verschiedene Werte für
i die Kapazität erhalten werden. Weitere L'nteri
suchungen haben gezeigt, daß bei langsamer ; Entladung mit geringen Stromstärken die
positiven Platten zuerst unwirksam werden, bei schneller Entladung mit hohen Stromstärken,
insbesondere auch bei stoßweiser Entladung mit hohen Stromstärken, dagegen j die negativen Platten. Demgemäß ist es
zweckmäßig, bei Sammlern für Entladung mit geringer Stromstärke in längeren Zeiträumen
die positiven Gitter mit dem Metallüberzug zu versehen, für den entgegengesetzten
Fall jedoch nur die negativen Gitter derart zu behandeln.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Kurvenbildern näher erläutert. Für die
den Kurven zugrunde liegenden Versuche wurden Platten verwendet, deren Gitter aus
93 Teilen Blei und 7 Teilen Antimon, also einer üblichen Gitterlegierung, hergestellt
waren.
Abb. ι zeigt den Einfluß verzinnter Gitter bei einer mit 7,5 Amp. Stromstärke durchgeführten
Entladung. Auf der Abszisse ist die ' Zeit t in Stunden und auf der Ordinate die
Spannung V in Volt aufgetragen. Die dargestellten Kurven geben die Verhältnisse
wieder, wie sie bei der 26. Entladung vorlagen. Die Punkte, durch die die Kurve gelegt
ist, sind jeweils errechnete Durchschnittswerte von drei gemessenen Zellen. Hierbei
wurde die Spannung der Platten gegen eine Kadmiumbezugselektrode ermittelt.
Der Spannungskurve der positiven Platte entspricht in der Figur die obere, derjenigen
der negativen Platte die untere Kurve. Hierbei sind die Kurven für Gitter ohne Überzug
schwach und diejenigen für Gitter mit Zinnüberzug stark ausgezogen. Die Kurven für die
Plattenpaare, bei denen nur das positive Gitter verzinnt war, sind strichpunktiert,
während die Kurven für die Plattenpaare, bei
denen nur das negative Gitter verzinnt war, gestrichelt gezeichnet sind.
Die Abbildung zeigt weiterhin, daß bei einer Entladung mit 7,5^ Amp. und Platten
mit unverzinnten Gittern die positive Platte am stärksten die Kapazität des Sammlers begrenzt.
Durch Verwendung von Gittern mit Metallüberzügen im Sinne der Erfindung
wird eine beträchtliche Kapazitätssteigerung erreicht, wenn auch die kapazitätsbegrenzende
Wirkung der positiven Platte nicht völlig beseitigt werden kann. Der größte Kapazitätsgewinn wird in diesem Fall offensichtlich
dann erreicht,. wenn nur die die Kapazität begrenzende positive, der geringste, wenn nur
die negative Platte verzinnt ist. Sind beide Gitter verzinnt, so erhält man einen Durchschnittswert
der Kapazität zwischen den Werten für Sammler, bei denen nur die positiven oder nur die negativen Gitter verzinnt
sind.
Abb. 2 zeigt, daß bei einer Entladung mit 225 Amp. und unverzinnten Gittern (schwach
ausgezogene Kurven) die negative Platte am stärksten die Kapazität begrenzt. Wegen des
größeren Entladestroms ist die Entladezeit t viel kürzer. Sie ist in der Abbildung in Minuten
auf der Abszisse aufgezeichnet, während die Spannung V in Volt wiederum auf der
Ordinate aufgetragen ist. Der Einfluß des' Verzinnens der positiven, der negativen oder
beider Gitter nach der Lehre der Erfindung äußert sich auch hier sehr stark in einer
Kapazitätssteigerung.
Bei stoßweiser Entladung mit hoher Stromstärke begrenzt ebenfalls die negative Platte
die Kapazität des Sammlers. Die Stoßentladung kommt den Verhältnissen beim Anlassen
von Motoren'mit Starterbatterien sehr nahe. Dies zeigt Abb. 3, die die Ergebnisse
von Stoßentladungsversuchen wiedergibt mit
Platten, die unverzinnte, sowie mit solchen, die verzinnte Gitter enthielten. Die Kurvenzüge
sind in derselben Weise, wie in Abb. 1 und 2, unterschiedlich dargestellt. Bei den der
Abb. 3 zugrunde liegenden Versuchen wurde die Stoßentladung in der Form durchgeführt,
daß der Sammler 13 Sekunden lang mit 260 Amp. entladen und dann die Entladung für
2V2 Minuten unterbrochen wurde. Darauf folgte wieder 13 Sekunden lang eine Entladung
mit 260 Amp. usw. In der Abbildung ist auf der Abszisse die Zahl η der Stöße aufgetragen,
auf der Ordinate wiederum die Spannung V in Volt abzulesen. Die Kurven sind bei der 25. Entladung aufgenommen
worden.
Die nach der Erfindung vorgesehene Verwendung von Sammlerplatten, deren Gitter
Metallüberzüge aufweisen, bringt gemäß den in Abb. 3 dargestellten Kurven besonders im
Falle der Stoßentladung sehr große Vorteile in Form einer außerordentlichen Kapazitätssteigerung.
Schließlich sind in nachfolgender Tabelle noch Ergebnisse von Versuchen zusammengestellt,
bei denen Quecksilber und Kupfer als Überzugsmetalle dienten. Zu diesen Versuchen
wurden Sammler verwendet, deren Gitter ebenfalls aus einer Blei-Antimon-Gitterlegierung
mit 7 Teilen Antimon hergestellt waren.
Hierbei waren entweder die Gitter beider Polaritäten verquecksilbert oder das positive
Gitter verquecksilbert und das negative verkupfert. Zum Vergleich sind die Werte für
einen Sammler mit unbehandelten Gittern und für einen solchen, wo nur jeweils das Gitter
einer Polarität verquecksilbert war, angeführt. Die bei den einzelnen Sammlern erzielten Ergebnisse
sind in Form der Kapazitätswerte in Amperestunden in der Tabelle aufgeführt.
Entladung | Art der- Entladung |
+ Gitter mit Hg | Hg | Hg | — | ohne - Metall überzug |
105 |
I | 7,5 Amp. | — Gitter mit Hg | Cu | — | Hg | 58,5 | |
2 | 225 Amp. | 60,0 | 60,0 | 62,5 | 58,5 | 24.4 | |
3 | 19 Amp. | 25,8 | 26,4 | 27,0 | 25,0 | 52,5 | |
4 | Stoßen | 57,o | 58,5 | 58,5 | 53,8 | 47.0 | ti O |
5 | Stoßen | 49.0 | 49,0 | 49,0 | 47,0 | 49,0 | |
6 | Stoßen | 52,0 | 54,0 | 51,0 | 52,0 | 48,0 | |
7 | 7,5 Amp. | 53,o | 53,0 | 51,0 | 55,0 | 65,0 | |
8 | Stoßen | . 68,9 | 68,4 | 71,0 | 67,0 | 47.0 | |
58,0 | 58,0 | 49,0 | 50,0 |
Die jeweils aus drei geprüften Sammlern errechneten Durchschnittswerte der Tabelle
zeigen ebenfalls die überraschende Steigerung der Kapazität von Bleisammlern, deren Gitter,
wie vorgesehen, Metallüberzüge aufweisen. Größenordnungsmäßig liegt die mit Quecksilber-
und Kupferüberzug erzielte Kapazitäts-
steigerung völlig im Rahmen der für die besonders vorteilhaften Zinnüberzüge gefundenen
Werte.
Die Metallüberzüge können durch Tauchen, Ansieden, Aufspritzen, Aufdampfen oder vorzugsweise
auf galvanischem Wege auf das Gitter aufgebracht werden. Hierbei ist die
Stärke der aufgebrachten Metallschicht nicht von ausschlaggebender Bedeutung. Zweckmäßig
begnügt man sich jedoch mit Schichten von möglichst geringer Stärke, um die Selbstentladung
der Sammler nicht wesentlich zu vergrößern. Bei Verwendung von Nickel für die Überzugsschicht ist ein festes Haften auf
dem Bleigitter in bekannter Weise z. B. dadurch zu erreichen; daß eine Zwischenschicht
ίο von Kupfer aufgebracht wird.
Ein weiterer Vorteil der Metallüberzüge auf den Gittern ist, daß sie die Ladespannung
der Sammler erniedrigen und damit die Entladespannung erhöhen. Auch ist die Lebensdauer
einer Batterie, deren Gitter einen nach der Erfindung vorgesehenen Überzug aufweisen,
größer als die einer Batterie der bisher bekannten Bauarten.
Die mit der Erfindung erzielte Kapazitäts-Steigerung konnte im übrigen auch bei
niedrigen Temperaturen, z. B. bei — io° bis — 150 festgestellt werden.
Claims (3)
- Patentansprüche:i. Bleisammler, dessen Elektroden aus I mit aktiver Masse gefüllten Gitterplatten j bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß j bereits vor seinem Zusammenbau min- j destens die Gitter der einen Polarität mit einem bleifreien. sich im Sammlerelektro- ! lyten nicht von selbst auflösenden Metall- [ überzug versehen sind. i
- 2. Sammler nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Gitter der die Kapazität begrenzenden Elektroden mit dem Metallüberzug versehen sind.3. Sammler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter mit Zinn überzogen sind.4. Sammler nach Anspruch r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter unter Zwischenschalten einer Kupferschicht mit Nickel überzogen sind.5. Sammler nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die positiven und die negativen Gitter voneinander verschiedene Überzüge aufweisen.Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:Britische Patentschriften Nr. 296 990, 184762, insbes. S. r. Zeile 31 bis 33. 119 100, insbes. S.
- 3, Zeile 7. 3 731 v. J. 1890, 19945 v.J. 1906:
deutsche Patentschriften Nr. 36 907.341 274, 354 023, 360 991; schweizerische Patentschrift Nr. 199 574: Schaschl: »Galvanostegie·; 1886, Hartlebens Verlag, S. 180, Zeile 5 his 7: Reinboth !»Metallüberzüge« 1927, VerlagCarl Pataky, S. 39, Absatz 2. Satz 1: Abhandlungen der Deutschen Bunsen-Ge-Seilschaft Nr. 5 (1911) und Nr. 8 (1915).Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 1744 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEB185847D DE767106C (de) | 1939-01-07 | 1939-01-08 | Bleisammler, dessen Elektroden aus mit aktiver Masse gefuellten Gitterplatten bestehen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE217588X | 1939-01-07 | ||
DEB185847D DE767106C (de) | 1939-01-07 | 1939-01-08 | Bleisammler, dessen Elektroden aus mit aktiver Masse gefuellten Gitterplatten bestehen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE767106C true DE767106C (de) | 1951-10-31 |
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ID=25762367
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---|---|---|---|
DEB185847D Expired DE767106C (de) | 1939-01-07 | 1939-01-08 | Bleisammler, dessen Elektroden aus mit aktiver Masse gefuellten Gitterplatten bestehen |
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