ES2327533T3 - Separador para un acumulador electroquimico de plomo. - Google Patents
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Abstract
Acumulador electroquímico de plomo (1) con una pluralidad de placas anódicas y catódicas (2a, 2b) que contienen plomo dispuestas de forma alternante, con separadores (3) dispuestos respectivamente entre las placas anódicas y catódicas (2a, 2b) adyacentes y con electrolito que rodea las placas anódicas y catódicas (2a, 2b) así como los separadores (3), teniendo los separadores respectivamente una capa separadora (5) microporosa de polietileno y en cada superficie de la capa separadora (5) una capa fibrosa (6a, 6b) y presentando las capas separadoras (5) microporosas y las capas fibrosas (6a, 6b) un grosor de al menos 100 µm y siendo la longitud media de fibra de las capas fibrosas superior a 1 mm y el diámetro medio de fibra de las capas fibrosas (6a, 6b) superior a 1 µm, caracterizado porque las capas fibrosas (6a, 6b) están formadas por tela no tejida de poliéster y están unidas en las zonas de los bordes fijamente con la capa separadora (5) asignada, estando unidas las capas fibrosas (6a, 6b) en las zonas de los bordes con un cordón de soldadura (7a, 7b) realizado mediante soldadura por ultrasonidos con la capa separadora (5) asignada.
Description
Separador para un acumulador electroquímico de
plomo.
La invención se refiere a un acumulador
electroquímico de plomo con una pluralidad de placas anódicas y
catódicas que contienen plomo dispuestas de forma alternante, con
separadores dispuestos respectivamente entre las placas anódicas y
catódicas adyacentes y con electrolito que rodea las placas anódicas
y catódicas así como los separadores, teniendo los separadores
respectivamente una capa separadora microporosa de polietileno y en
cada superficie de la capa separadora una capa fibrosa de tela no
tejida de poliéster y presentando las capas separadoras microporosas
y las capas fibrosas un grosor de al menos 100 \mum.
En el documento US 5,962,161 está descrito un
acumulador electroquímico de plomo con separadores porosos entre
las placas de electrodos. Los separadores están formados por un
material fibroso extremadamente fino con un diámetro inferior a 5
\mum. La capa separadora fibrosa se ha tratado con un disolvente
para poder ser impregnada con ácido pudiendo absorber el ácido
líquido completamente.
Además, en el documento US 1,056,273 está
descrito un acumulador electroquímico de plomo con separadores entre
las placas de electrodos, que tienen una capa de tierra de
diatomeas dispuesta entre dos capas de tela no tejida de resina
termoplástico resistente al ácido. Las capas de tela no tejida
pueden unirse entre sí en los bordes y pueden formar bolsas, en las
que queda alojada la capa de tierra de diatomeas. Con
aproximadamente 500 \mum, la capa de tierra de diatomeas
microporosa tiene un grosor relativamente grande y conduce junto
con la capa de tela no tejida a una inmovilización relativamente
fuerte del electrolito debido a una capacidad de absorción
capilar.
Además, en la patente de Estados Unidos
6,689,509 B2 está descrito un acumulador electroquímico de plomo con
una capa fibrosa, que está envuelta por dos membranas microporosas
de polietileno y que está unida a éstas por ejemplo mediante
pegado, soldadura por ultrasonidos o cosido.
En el documento DE 1949958 C3 se da a conocer un
separador para acumuladores sin mantenimiento, en el que se usan
esteras fibrosas ultrafinas con un diámetro de fibra inferior a 1
\mum. Las capas utilizadas tienen una porosidad entre el 70 y el
95%. Para grosores mayores de capa se propone que el material
microporoso y las esteras fibrosas ultrafinas se coloquen sucesiva
y alternativamente de tal modo que las capas exteriores, que
asientan contra los electrodos, siempre estén formadas por esteras
fibrosas ultrafinas.
En el documento EP 0811479 B1 está descrito un
separador con una membrana microporosa de poliolefina y una capa de
tela no tejida en al menos una superficie de la membrana microporosa
para una batería enrollada de ión-litio. La
membrana tiene un grosor de 25 a 200 \mum y las capas de tela no
tejida un grosor de 30 a 500 \mum. Las fibras de la capa de tela
no tejida tienen un diámetro de 0,1 a 500 \mum.
En el documento WO 98/12759 A1 está descrito un
separador con una estera fibrosa elástica de al menos dos capas de
microfibras de vidrio con orientación aleatoria afieltradas. Gracias
a las capas fibrosas finas, afieltradas unas con otras, el
electrolito se inmoviliza en un grado relativamente alto.
En comparación con las baterías de plomo-ácido
húmedas, la inmovilización del electrolito, en particular en
baterías AGM, tiene los siguientes inconvenientes.
- -
- mala relación calidad - precio
- -
- mayor duración de formación / peor conformabilidad
- -
- mal aprovechamiento de masas, menor capacidad
- -
- componentes caros adicionales, p.ej. estera de fibras de vidrio y tapones de válvula;
- -
- material caro para la caja de la batería, p.ej. debido a la mayor resistencia mecánica y polipropileno PP cargado con talco;
- -
- cajas de batería de pared gruesa, pesadas;
- -
- mayor esfuerzo de montaje (simultánea fuerza de apriete del juego de montaje);
- -
- masas positivas y negativas especiales;
- -
- dispositivos de llenado especiales para el ácido sulfúrico;
- -
- mayor esfuerzo de comprobación.
El documento EP 0121771 A1 da a conocer un
separador para acumuladores de plomo, en el que una estera de fibras
de vidrio está unida en al menos un lado en toda la superficie con
una capa microporosa de plástico de una poliolefina. En esta estera
dispuesta entre capas porosas la resistencia interior se eleva
fuertemente y se dificulta un intercambio de protones e iones de
sulfato. Además, la masa activa no queda retenida suficientemente
por las capas microporosas de plástico.
El documento US 5,376,477 A da a conocer un
acumulador de plomo con separadores que están formados por tres
capas. Una capa separadora microporosa se coloca entre dos capas
fibrosas para crear un compuesto separador que se enrolla alrededor
de los electrodos.
El problema de los separadores conocidos está en
que el electrolito está inmovilizado en un grado relativamente
elevado por las capas de tela no tejida finas y/o gruesas, puesto
que el ácido es retenido por la acción capilar.
El objetivo de la presente invención es, por lo
tanto, crear un acumulador electroquímico de plomo en el que la
adhesión del electrolito en los separadores entre las placas de
electrodos sea menor. Además, el acumulador de plomo debería
poderse fabricar por un precio económico.
El objetivo se consigue mediante un acumulador
electroquímico de plomo con las características de la reivindicación
1.
Las capas fibrosas son de tela no tejida de
poliéster y están unidas en las zonas de los bordes fijamente con
la capa separadora asignada, estando unidas las capas fibrosas en
las zonas de los bordes con un cordón de soldadura realizado
mediante soldadura por ultrasonidos.
A diferencia de los separadores convencionales
con capas fibrosas que cubren una capa separadora microporosa se
propone que las capas fibrosas tengan una longitud de fibra
relativamente grande y un diámetro de fibra relativamente grande y
que la capa separadora microporosa tenga un grosor relativamente
grande. Gracias al uso de por sí conocido de una capa separadora
microporosa de polietileno, las capas fibrosas pueden unirse en las
zonas de los bordes fijamente con la capa separadora asignada
mediante soldadura por ultrasonidos.
Gracias a la longitud de fibra relativamente
grande y el diámetro de fibra relativamente grande se consigue que
el electrolito no sea retenido por acción capilar produciéndose en
las tres capas, es decir, las capas fibrosas y la capa separadora
distintas adhesiones del electrolito. Para ello, se aumenta la
capacidad de absorción de las capas fibrosas mediante la elección
de la longitud de fibra y del diámetro de fibra relativamente
grandes.
Se ha detectado que los separadores de tres
capas, en los que una tela no tejida está incorporada entre dos
capas microporosas, no pueden usarse para baterías de arranque. Por
lo contrario, la masa debería ser retenida por las telas no tejidas
dispuestas en el exterior. Las capas porosas no pueden ofrecer esta
funcionalidad. Además, en el caso de una tela no tejida dispuesta
entre capas porosas, se elevaría fuertemente la resistencia
interior y no sería posible un intercambio de protones e iones de
sulfato. Por lo tanto, la toma de corriente de la batería dejaría de
funcionar.
Las capas separadoras también pueden tener en al
menos una superficie una pluralidad de nervios, de modo que el
separador de tres capas aún formaría una superficie suficientemente
plana, que asentaría en toda la superficie contra las placas de
electrodos.
Las capas fibrosas pueden ser, por ejemplo, una
tela no tejida de fibras de poliolefina. En combinación con la capa
separadora microporosa de polietileno, las capas fibrosas pueden
unirse posteriormente mediante soldadura por ultrasonidos en las
zonas de los bordes con la capa separadora. De esta forma queda
garantizada una unión económica y duradera de la capa fibrosa con
la capa separadora.
Las capas fibrosas tienen preferiblemente un
grosor de hasta 600 \mum y las capas separadoras un grosor de
hasta 400 \mum. Por lo tanto, con aproximadamente 300 \mum hasta
1600 \mum, los separadores tienen un grosor relativamente
grande.
La porosidad de las capas separadoras está
situada preferiblemente en un orden de magnitud entre el 50 y el
70%.
A continuación, la invención se explicará más
detalladamente con ayuda del dibujo adjunto.
Muestra:
la fig. 1 una vista en planta desde arriba de un
detalle de un acumulador electroquímico de plomo con placas
anódicas y catódicas dispuestas de forma alternante y separadores
dispuestos entre ellas.
En la fig. 1 puede verse un detalle de un
acumulador electroquímico de plomo 1 con una pluralidad de placas
anódicas y catódicas 2a, 2b que contienen plomo dispuestas de forma
alternante, entre las cuales están dispuestos separadores 3. Las
placas anódicas y catódicas 2a, 2b con los separadores 3 están
alojados en un recipiente 4 que está lleno de electrolito.
Los separadores 3 están formados respectivamente
por una capa separadora 5 microporosa de polietileno, que está
envuelta en ambos lados por una capa fibrosa 6a, 6b. Las capas
fibrosas 6a, 6b están unidas en las zonas de los bordes con un
cordón de soldadura 7a, 7b mediante soldadura por ultrasonidos con
la capa separadora 5 asignada. Esto es posible gracias a la
elección de polietileno como material de la capa separadora y de
poliéster, en particular poliolefina, para las capas fibrosas 6a, 6b
en forma de una tela no tejida de fibras, dado el caso con una parte
de vidrio.
No obstante, las capas fibrosas 6a, 6b también
pueden unirse con la capa separadora 5 de forma térmica, mediante
cosido o de otra forma.
Las capas separadoras 5 de polietileno pueden
contener, dado el caso, también ácido silícico.
Es fundamental que la longitud de fibra sea
superior a 1 mm y el grosor de fibra de las capas fibrosas 6a, 6b
sea superior a 1 \mum, de modo que el electrolito no sea retenido
por acción capilar. Las adhesiones diferentes del electrolito que
se producen así en las capas fibrosas y separadoras 6, 5 son
ventajosas. Además, mediante la longitud de fibra relativamente
grande y los grosores de fibra relativamente grandes se reduce la
capacidad de absorción de las capas fibrosas 6a, 6b.
Mediante variación de los grosores básicos de
las dos capas fibrosas 6a, 6b y de la capa separadora 5 en el
intervalo de 100 \mum a 600 \mum para las capas fibrosas y de
100 \mum a 400 \mum para las capas separadoras, puede ajustarse
el grosor total del separador. Es fundamental que entre dos placas
anódicas y catódicas 2a, 2b adyacentes sólo esté dispuesto un
separador 3 de tres capas.
Mediante una pluralidad de nervios en la
superficie de las capas separadoras 5 puede permitirse un
determinado movimiento de ácido entre las placas anódicas y
catódicas 2a, 2b.
Claims (6)
1. Acumulador electroquímico de plomo (1) con
una pluralidad de placas anódicas y catódicas (2a, 2b) que contienen
plomo dispuestas de forma alternante, con separadores (3)
dispuestos respectivamente entre las placas anódicas y catódicas
(2a, 2b) adyacentes y con electrolito que rodea las placas anódicas
y catódicas (2a, 2b) así como los separadores (3), teniendo los
separadores respectivamente una capa separadora (5) microporosa de
polietileno y en cada superficie de la capa separadora (5) una capa
fibrosa (6a, 6b) y presentando las capas separadoras (5)
microporosas y las capas fibrosas (6a, 6b) un grosor de al menos 100
\mum y siendo la longitud media de fibra de las capas fibrosas
superior a 1 mm y el diámetro medio de fibra de las capas fibrosas
(6a, 6b) superior a 1 \mum, caracterizado porque las capas
fibrosas (6a, 6b) están formadas por tela no tejida de poliéster y
están unidas en las zonas de los bordes fijamente con la capa
separadora (5) asignada, estando unidas las capas fibrosas (6a, 6b)
en las zonas de los bordes con un cordón de soldadura (7a, 7b)
realizado mediante soldadura por ultrasonidos con la capa
separadora (5) asignada.
2. Acumulador electroquímico de plomo (1) según
la reivindicación 1, caracterizado porque las capas
separadoras (5) tienen al menos en una superficie una pluralidad de
nervios.
3. Acumulador electroquímico de plomo (1) según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
las capas fibrosas (6a, 6b) están realizadas como tela no tejida de
fibras de poliolefina.
4. Acumulador electroquímico de plomo (1) según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
las capas fibrosas (6a, 6b) presentan un grosor de hasta 600
\mum.
5. Acumulador electroquímico de plomo (1) según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
las capas separadoras (5) tienen un grosor de hasta 400 \mum.
6. Acumulador electroquímico de plomo (1) según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
la porosidad de las capas separadoras (5) está situada entre el 50 y
el 70%.
Applications Claiming Priority (2)
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