ES2587979T3 - Estera de fibras para refuerzo de placa de batería - Google Patents

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Souvik Nandi
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Abstract

Una placa o electrodo (202, 212, 300, 450) para una batería de plomo-ácido que comprende: - una rejilla de material de aleación de plomo (206, 216, 410); - una pasta de un material activo (204, 214, 430) aplicada a la rejilla de material de aleación de plomo (206, 216, 410); y - una estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) dispuesta sobre una superficie de, o dentro de, la pasta del material activo (204, 214, 430), incluyendo la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306): una pluralidad de primeras fibras gruesas que tienen diámetros de fibra de entre 6 μm y 11 μm; y una pluralidad de segundas fibras gruesas que tienen diámetros de fibra de entre 10 μm y 20 μm; - en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende además un aglutinante aplicado a la estera (230, 240, 302, 304, 306) de entre un 10 % y un 45 % en peso de la estera (230, 240, 302, 304, 306), - en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende una resistencia a la tracción en el sentido de la máquina de al menos 58,38 N/50 mm (20 libras/3 pulgadas) y una resistencia a la tracción en el sentido transversal de la máquina de al menos 29,19 N/50 mm (10 libras/3 pulgadas) y * caracterizado por que las primeras y segundas fibras gruesas comprenden longitudes de fibra de entre 8,46 mm (1/2 pulgada) y 38,1 mm (1 1/2 pulgada).

Description

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DESCRIPCION
Estera de fibras para refuerzo de placa de batena Antecedentes de la invencion
Los electrodos o placas de electrodo usados comunmente en las batenas de plomo-acido a menudo incluyen una rejilla metalica que se usa para soportar las pastas de plomo y/u oxido de plomo. Durante los ciclos de carga y descarga, el volumen de la pasta de plomo y/u oxido de plomo tipicamente se expande y se contrae. El uso repetido y, por tanto, los ciclos de carga y descarga repetidos pueden tener efectos negativos sobre el electrodo, tales como el desprendimiento de las partfculas de material activo de las pastas de plomo y/u oxido de plomo. Para reducir estos efectos negativos, el electrodo se puede reforzar con papel para mantener la pasta de plomo u oxido de plomo intacta. Aunque, en general, el papel proporciona una resistencia a la traccion suficiente para la aplicacion de refuerzo, un problema potencial con el papel es su vulnerabilidad a la degradacion en el entorno qrnmico agresivo dentro de la batena. A menudo, la degradacion debilita el papel volviendolo menos eficaz o ineficaz para su proposito de refuerzo.
Las placas de batena de plomo-oxido con esteras de vidrio no tejidas, donde las fibras de vidrio que las comprenden se mantienen juntas con un aglutinante, ya son conocidas en la tecnica anterior. El documento EP 2 390 947 A1 describe una placa de batena de plomo-oxido con una estera de vidrio no tejida, donde la estera de vidrio esta compuesta de fibras de vidrio que tienen un diametro mayor que 10 pm, un aglutinante para las fibras de vidrio y un tercer componente. El tercer componente puede comprender fibras celulosicas, microfibras de vidrio, fibras polimericas, cargas o mezclas de las mismas. Tambien se describe un procedimiento de preparacion de una placa de batena, que comprende aplicar pasta de oxido de plomo a una rejilla de una placa de batena de aleacion de plomo, aplicar la estera de vidrio no tejida a ambos lados de la rejilla, y cortar la placa.
El documento WO 2011/019567 A1 divulga esteras de fibras de vidrio no tejidas de varias capas, en las que las fibras de vidrio comprenden diametros de fibra dentro del intervalo de 1 a 30 pm.
El documento US 2011/318643 A1 divulga la fabricacion de separadores de batena a partir de filamentos de vidrio cortados de diametro menor de 5 pm y una longitud mayor que o igual a 3 mm, donde los filamentos de vidrio se mantienen juntos con un aglutinante. Tambien se describe un procedimiento de pegado de una rejilla de electrodos para una batena abierta y/o sellada con una pasta de material activo, en el que el procedimiento usa un material de fibra que constituye una lamina de pegado permanente como se describe anteriormente. Ademas, describe una batena abierta y/o sellada que incluye un material de fibra que constituye una lamina de pegado permanente.
El documento US 4 216 280 A describe separadores para batenas de almacenamiento que comprenden fibras de vidrio enredadas en forma de lamina sin el uso de un aglutinante, siendo una primera porcion fibras de vidrio que tienen un diametro de fibra menor que 1 pm y siendo una segunda porcion fibras de vidrio que tienen un diametro de fibra mayor que 5 pm, asf como una longitud de fibra promedio de al menos 5 mm.
Breve sumario de la invencion
Los modos de realizacion de la invencion proporcionan esteras de fibras no tejidas que se pueden usar para reforzar las placas en batenas de plomo-acido, u otras batenas. De acuerdo con un aspecto, se proporciona una batena de plomo-acido. La batena de plomo-acido incluye una placa positiva que tiene una rejilla de material de aleacion de plomo pegado con un material de oxido de plomo y una placa negativa que tiene una rejilla de material de aleacion de plomo pegado con un material a base de plomo. Se usa un separador para separar la placa positiva y la placa negativa, y la batena tambien incluye un electrolito. Una estera de vidrio no tejida esta en contacto con una superficie de la placa positiva y/o la placa negativa para reforzar la placa. La estera de vidrio no tejida incluye una pluralidad de primeras fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 6 pm y 11 pm y una pluralidad de segundas fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 10 pm y 20 pm. Dichas primeras y segundas fibras gruesas tambien comprenden longitudes de fibra de entre 8,46 mm y 38,1 mm. La estera de fibras de vidrio no tejidas comprende ademas un aglutinante aplicado a la estera de entre un 10 % y un 45 % en peso de la estera, y comprende una resistencia a la traccion en el sentido de la maquina de al menos 58,38 N/50 mm y una resistencia a la traccion en el sentido transversal de la maquina de al menos 29,19 N/50 mm.
La estera de vidrio no tejida puede tener un grosor de 0,229 mm (0,009 pulgadas) o menor y una resistencia a la traccion de al menos 102,15 N/50 mm (35 libras/3 pulgadas). En un modo de realizacion, la estera de vidrio no tejida tiene un grosor de 0,203 mm (0,008 pulgadas) o menor y una resistencia a la traccion de al menos 116,75 N/50 mm (40 libras/3 pulgadas).
De acuerdo con otro aspecto, se proporciona una placa o electrodo para una batena de plomo-acido. La placa o electrodo incluye una rejilla de material de aleacion de plomo y una pasta de un material activo aplicada a la rejilla de material de aleacion de plomo. Una estera de fibras no tejidas esta dispuesta sobre una superficie de, o dentro de, la pasta del material activo. La estera de fibras no tejidas incluye una pluralidad de primeras fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 6 pm y 11 pm y una pluralidad de segundas fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 10 pm y 20 pm. Dichas primeras y segundas fibras gruesas tambien comprenden longitudes de fibra de
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entre 8,46 mm y 38,1 mm. La estera de fibras de vidrio no tejidas comprende ademas un aglutinante aplicado a la estera de entre un 10 % y un 45 % en peso de la estera, y comprende una resistencia a la traccion en el sentido de la maquina de al menos 58,38 N/50 mm y una resistencia a la traccion en el sentido transversal de la maquina de al menos 29,19 N/50 mm.
De acuerdo con un modo de realizacion, las fibras de la estera de fibras no tejidas incluyen: fibras de vidrio, fibras de poliolefina y/o fibras de poliester. La estera de fibras no tejidas tiene una resistencia a la traccion en el sentido de la maquina de al menos 58,37 N/50 mm (20 libras/3 pulgadas). La estera de fibras no tejidas tambien puede tener una resistencia a la traccion en el sentido transversal de la maquina de al menos 29,19 N/50 mm (10 libras/3 pulgadas). La estera de fibras no tejidas tiene un grosor de estera de aproximadamente 0,229 mm (0,009 pulgadas) o menor, y mas comunmente un grosor de entre aproximadamente 0,152 mm (0,006 pulgadas) y 0,203 mm (0,008 pulgadas). Las primeras y segundas fibras gruesas tienen longitudes de fibra de entre 8,46 mm (^ pulgada) y 38,1 mm (11^ pulgada). En otro modo de realizacion, las primeras y segundas fibras gruesas tienen longitudes de fibra de entre aproximadamente 12,7 mm (^ pulgada) y aproximadamente 19,05 mm (% pulgada).
La estera de fibras no tejidas puede incluir entre aproximadamente un 25 % y un 75 % de las primeras fibras gruesas y entre un 25 % y un 75 % de las segundas fibras gruesas. En otro modo de realizacion, la estera de fibras no tejidas incluye aproximadamente un 50 % de las primeras fibras gruesas y aproximadamente un 50 % de las segundas fibras gruesas. La estera de fibras no tejidas puede estar dispuesta dentro de la pasta del material activo entre aproximadamente 0,0254 mm (0,001 pulgadas) y aproximadamente 0,508 mm (0,020 pulgadas) de la superficie de la pasta o placa.
En un modo de realizacion, una estera de fibras no tejidas adicional esta dispuesta en una superficie opuesta de la pasta del material activo de modo que la pasta del material activo y el electrodo esten dispuestos entre dos esteras de fibras no tejidas. Las dos esteras de fibras no tejidas pueden ser los lados opuestos de una bolsa que encierra o envuelve la pasta del material activo y el electrodo.
La estera de fibras no tejidas incluye un aglutinante que se aplica a la estera entre aproximadamente un 10 % y un 45 % en peso de la estera. En otro modo de realizacion, el aglutinante se puede aplicar a la estera entre aproximadamente un 20 % y un 30 % en peso de la estera.
De acuerdo con otro aspecto, se proporciona un procedimiento de fabricacion de una placa de una batena de plomo- acido. El procedimiento incluye proporcionar una rejilla de material de aleacion de plomo, aplicar una pasta de un material activo a la rejilla de material de aleacion de plomo para formar una placa de batena o electrodo, y aplicar una estera de fibras no tejidas a una superficie de la pasta del material activo. La estera de vidrio no tejida incluye una pluralidad de primeras fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 6 pm y 11 pm y una pluralidad de segundas fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 10 pm y 20 pm. Dichas primeras y segundas fibras gruesas tambien comprenden longitudes de fibra de entre 8,46 mm y 38,1 mm. La estera de fibras no tejidas comprende ademas un aglutinante aplicado a la estera de entre un 10 % y un 45 % en peso de la estera. La estera de fibras no tejidas tambien tiene un grosor de 0,229 mm o menor y una resistencia a la traccion de al menos 87,56 N/50 mm.
De acuerdo con un modo de realizacion, la estera de fibras no tejidas se aplica a una superficie inferior de la rejilla de material de aleacion de plomo antes de la aplicacion de la pasta del material activo y el procedimiento incluye ademas aplicar una segunda estera de fibras no tejidas a una superficie superior de la pasta del material activo de modo que la rejilla de material de aleacion de plomo este dispuesta entre dos esteras de fibras no tejidas.
El procedimiento tambien puede incluir proporcionar una rejilla adicional de material de aleacion de plomo, aplicar una pasta de un material activo adicional a la rejilla adicional de material de aleacion de plomo para formar una placa de batena o electrodo adicional (siendo el material activo adicional un material a base de plomo o bien un material de oxido de plomo), colocar una estera separadora entre la placa de batena y la placa de batena adicional para formar un conjunto de celda de batena, colocar el conjunto de celda de batena dentro de una carcasa, y saturar el conjunto de celda de batena con un electrolito.
La estera de fibras no tejidas tiene un grosor de 0,229 mm (0,009 pulgadas) o menor y una resistencia a la traccion de al menos 87,56 N/50 mm (30 libras/3 pulgadas). De acuerdo con otro modo de realizacion, la estera de vidrio no tejida puede tener un grosor de 0,203 mm (0,008 pulgadas) o menor y una resistencia a la traccion de al menos 116,75 N/50 mm (40 libras/3 pulgadas).
Breve descripcion de los dibujos
La presente invencion se describe conjuntamente con las figuras adjuntas:
La FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva en despiece de un conjunto de celda de batena.
La FIG. 2 ilustra una vista en seccion transversal montada del conjunto de celda de batena de la FIG. 1.
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Las FIGS. 3A-3C ilustran vistas en seccion transversal de diversas configuraciones de un electrodo o placa y una estera de fibras no tejidas.
La FIG. 4 ilustra un procedimiento para preparar un electrodo o placa que tiene una estera de fibras no tejidas dispuesta en o cerca de una superficie del electrodo o placa.
La FIG. 5 ilustra un procedimiento de fabricacion de un electrodo o placa que tiene una estera de fibras no tejidas dispuesta en o cerca de una superficie del electrodo o placa.
La FIG. 6 ilustra un procedimiento de fabricacion de un conjunto de celda de batena.
Las FIGS. 7A-10B ilustran diversos ejemplos de esteras de fibras no tejidas que tienen composiciones de fibras similares a las descritas en el presente documento.
En las figuras adjuntas, los componentes y/o caractensticas similares pueden tener la misma marca de referencia numerica. Ademas, diversos componentes del mismo tipo se pueden distinguir siguiendo la marca de referencia por una letra que distingue entre los componentes y/o caractensticas similares. Si solo se usa la primera marca de referencia numerica en la memoria descriptiva, la descripcion es aplicable a uno cualquiera de los componentes y/o caractensticas similares que tienen la misma primera marca de referencia numerica independientemente del sufijo de letra.
Descripcion detallada de la invencion
La siguiente descripcion proporciona unicamente modos de realizacion ejemplares, y no pretende limitar el alcance, aplicabilidad o configuracion de la divulgacion. Mas bien, la siguiente descripcion de los modos de realizacion ejemplares proporcionara a los expertos en la tecnica una descripcion favorable para implementar uno o mas modos de realizacion ejemplares.
Los modos de realizacion de la invencion proporcionan esteras de fibras no tejidas que se pueden usar para reforzar las placas en batenas de plomo-acido, u otras batenas. Las esteras de fibras no tejidas pueden reemplazar otros medios de refuerzo de placa, tales como papel, que se usan actualmente en batenas de plomo-acido u otras batenas. Las esteras de fibras no tejidas proporcionan varias ventajas sobre los medios de refuerzo de placa actuales. Por ejemplo, las esteras de fibras no tejidas no se disuelven en el electrolito (por ejemplo, acido sulfurico); proporcionan resistencia a la vibracion, reducen el desprendimiento de placa, y/o fortalecen o refuerzan la placa; y proporcionan una buena estabilidad dimensional, lo que puede permitir un guiado o manejo mas facil durante los procedimientos de fabricacion de placas de batena.
Las esteras de fibras no tejidas descritas en el presente documento tambien proporcionan propiedades de resistencia excelentes, asf como una disminucion en el tamano o grosor de estera en comparacion con esteras de fibras convencionales. Estas propiedades de resistencia refuerzan las placas, mientras que la disminucion en el grosor de la estera reduce el volumen global que ocupa la estera, permitiendo de este modo que se use un incremento en la cantidad de electrolito y/o pasta de material activo dentro de la batena de plomo-acido, lo que incrementa el proceso electroqmmico y, por tanto, la utilidad global de la batena de plomo-acido. Las esteras no tejidas mas finas tambien mejoran la eficacia de procesamiento incrementando la longitud de estera en los rodillos de procesamiento, reduciendo de este modo la frecuencia de cambio de rodillo. Las esteras de fibras no tejidas pueden ser menores que 0,254 mm (10 milesimas de pulgada) de grosor (es decir, 0,010 pulgadas), y mas comunmente menor que 0,229 mm (9 milesimas de pulgada) de grosor (es decir, 0,009 pulgadas). En un modo de realizacion, las esteras de fibras no tejidas son de aproximadamente 0,152 mm (6 milesimas de pulgada) y 0,203 mm (8 milesimas de pulgada) o de entre aproximadamente 0,152 mm (6 milesimas de pulgada) y 0,178 mm (7 milesimas de pulgada) de grosor.
Las esteras de fibras no tejidas pueden tener una resistencia a la traccion total de al menos 87,56 N/50 mm (30 libras/3 pulgadas) y mas comunmente, al menos 102,15 N/50 mm (35 libras/3 pulgadas). Para lograr esta resistencia a la traccion, la estera de fibras no tejidas puede tener una resistencia a la traccion en el sentido de la maquina de al menos 64,19 N/50 mm (22 libras/3 pulgadas) y una resistencia a la traccion en el sentido transversal de la maquina de al menos 37,94 N/50 mm (13 libras/3 pulgadas). La descripcion de "libras/3 pulgadas" se refiere, en general, a un procedimiento de prueba de la resistencia de estera en el que una pieza rectangular de 76,2 mm por 304,8 mm (3 pulgadas por 12 pulgadas) de la estera de fibras se somete a una tension de traccion hasta la estera falla, tal como por rasgamiento o desgarro. Las esteras que tienen resistencias a la traccion menores que 64,19 N/50 mm (22 libras/3 pulgadas) en el sentido de la maquina y menores que 37,94 N/50 mm (13 libras/3 pulgadas) en el sentido transversal de la maquina puede que no tengan resistencia suficiente para soportar de bobinado y rebobinado durante el procesamiento y/o para reforzar las placas de una batena de plomo-acido u otra batena.
Las esteras de fibras no tejidas pueden incluir fibras de vidrio, fibras de poliolefina, fibras de poliester, y similares. La descripcion en el presente documento se describira principalmente usando fibras de vidrio, aunque se debe tener en cuenta que se pueden usar estas y otras fibras. Preferentemente, cualquier otra fibra que se usa debe poder resistir el entorno acido en el interior de las batenas de plomo-acido u otras batenas. Las esteras de fibras no tejidas descritas en el presente documento incluyen una combinacion de dos o mas fibras de diametro grueso de diferentes
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tamanos. La descripcion de fibras de diametro grueso, en general, incluye fibras que vanan de diametro entre 6 pm y aproximadamente 22 pm en un modo de realizacion, y entre aproximadamente 8 pm y aproximadamente 20 pm en otro modo de realizacion.
Por ejemplo, en un modo de realizacion, las esteras de fibras no tejidas incluyen una combinacion de primeras fibras de vidrio que tienen diametros de fibra en el intervalo de entre 6 pm y 11 pm con segundas fibras de vidrio que tienen diametros de fibra en el intervalo de entre 10 pm y 20 pm. En un modo de realizacion, las esteras de fibras no tejidas incluyen al menos un 25 % de cada una de las primeras y segundas fibras de vidrio. Las fibras de vidrio tienen longitudes de fibra que vanan de entre aproximadamente 8,46 mm y 38,1 mm (de A de una pulgada a aproximadamente 1A pulgadas), aunque en otros modos de realizacion las longitudes de fibra son mas comunmente de aproximadamente 8,46 mm a 19,05 mm o 25,4 mm (de A pulgada a % pulgada o 1 pulgada). Las esteras de fibras no tejidas tambien incluyen un aglutinante que une conjuntamente las fibras de vidrio. El aglutinante se aplica a las fibras de vidrio de modo que el aglutinante comprende entre aproximadamente un 10 % y un 45 % en peso de la estera de fibras no tejidas, entre aproximadamente un 15 % y un 35 % en peso de la estera de fibras no tejidas, y mas comunmente comprende entre aproximadamente un 20 % y un 30 % en peso de la estera de fibras no tejidas. El aglutinante es, en general, un aglutinante qmmicamente resistente (por ejemplo, un aglutinante acnlico) que proporciona la durabilidad para sobrevivir en el entorno acido durante toda la vida util de la batena, la resistencia para sobrevivir a la operacion de pegado de placa, y la permeabilidad para permitir la penetracion de la pasta.
Las esteras de fibras combinadas descritas en el presente documento y/o placas de batena o electrodos reforzados con dichas esteras pueden proporcionar varias ventajas sobre las esteras de fibras, placas de batena y/o electrodos convencionales. Por ejemplo, las esteras de fibras combinadas descritas pueden reducir la cantidad de material activo (por ejemplo, plomo) usado para la placa de batena/electrodo y, por lo tanto, reducir el grosor global de la placa de batena/electrodo. Esta reduccion en el grosor puede ser especialmente comun en placas positivas. El uso de las esteras de fibras combinadas descritas puede reducir la necesidad de usar mas material activo, tal como plomo, para proporcionar resistencia a la placa. Ademas, el area de superficie expuesta del material activo (por ejemplo, plomo) puede incrementar, lo que es beneficioso para las reacciones electroqmmicas. Adicionalmente, el uso de las esteras de fibras combinadas descritas puede incrementar la corriente de arranque con el diseno apropiado de otras partes de batena.
Habiendo descrito varios modos de realizacion de la invencion, los aspectos adicionales seran mas evidentes con referencia a las figuras descritas a continuacion.
Configuraciones de electrodo, batena y estera
Las FIGS. 1 y 2, respectivamente, muestran una vista en despiece en perspectiva de una celda de batena de plomo- acido 200 y una vista montada en seccion transversal de la celda de batena de plomo-acido 200. Cada celda 200 puede proporcionar una fuerza electromotriz (fem) de aproximadamente 2,1 voltios y una batena de plomo-acido puede incluir 3 de dichas celulas 200 conectadas en serie para proporcionar una fem de aproximadamente 6,3 voltios o puede incluir 6 de dichas celulas 200 conectadas en serie para proporcionar una fem de aproximadamente 12,6 voltios, y similares. La celda 200 incluye una placa o electrodo positivo 202 y una placa o electrodo negativo 212 separados por un separador de batena 220. El electrodo positivo 202 incluye una rejilla o conductor 206 de material de aleacion de plomo. Un material activo positivo 204, tal como dioxido de plomo, tipicamente esta recubierto o pegado en la rejilla 206. La rejilla 206 tambien esta acoplada electricamente con un terminal positivo 208. La rejilla 206 proporciona un soporte estructural para el material activo positivo 204 ademas de conductividad electrica al terminal 208.
Del mismo modo, el electrodo negativo 212 incluye una rejilla o conductor 216 de material de aleacion de plomo que esta recubierto o pegado con un material activo negativo 214, tal como plomo. La rejilla 216 esta acoplada electricamente con un terminal negativo 218. Al igual que la rejilla 206, la rejilla 216 soporta estructuralmente el material activo negativo 214 ademas de proporcionar conductancia electrica al terminal 218. El electrodo positivo 202 y el electrodo negativo 212 estan sumergidos en un electrolito (no mostrado) que puede incluir acido sulfurico y agua. El separador de batena 220 esta colocado entre el electrodo positivo 202 y el electrodo negativo 212 para separar ffsicamente los dos electrodos mientras que permite el transporte ionico, completando asf un circuito y permitiendo que fluya una corriente electronica entre el terminal positivo 208 y el terminal negativo 218. El separador 220 tipicamente incluye una membrana microporosa que tiene una conductancia despreciable y puede ser cualquier tipo de separador conocido en la tecnica (por ejemplo, AGM, estera de poliolefina, y similares).
Colocada cerca de una superficie de electrodo negativo 212 esta una estera de fibras no tejidas 230 (tambien denominada en el presente documento una estera de vidrio no tejida o una estera de vidrio). La estera de vidrio 230 esta dispuesta parcial o totalmente sobre la superficie del electrodo negativo 212 de para cubrir parcial o totalmente la superficie. Como se muestra en las FIGS. 3A-3C, la estera de vidrio 230 puede estar dispuesta en ambas superficies del electrodo negativo 212, o puede envolver o rodear totalmente el electrodo. Asimismo, aunque la estera de vidrio 230 se muestra en la superficie exterior del electrodo 212, en algunos modos de realizacion, la estera de vidrio 230 puede estar colocada en la superficie interior del electrodo 212 (es decir, el separador adyacente 220). La estera de vidrio 230 proporciona un componente de soporte adicional para el material activo negativo 214. El soporte adicional proporcionado por la estera de vidrio 230 puede ayudar a reducir los efectos
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negativos del desprendimiento de las partfculas de material activo negativo a medida que la capa de material activo se ablanda a partir de ciclos de carga y descarga repetidos, reduciendo de este modo la degradacion comunmente experimentada por el uso repetido de las batenas de plomo-acido.
La estera de vidrio 230 a menudo esta impregnada o saturada con el material activo negativo 214 de modo que la estera de vidrio 230 esta parcial o totalmente dispuesta dentro de la capa de material activo 214. Impregnacion o saturacion del material activo dentro de la estera de vidrio quiere decir que el material activo penetra en la estera de vidrio. Por ejemplo, la estera de vidrio 230 puede estar totalmente impregnada con el material activo negativo 214 de modo que la estera de vidrio 230 este totalmente enterrada dentro el material activo negativo 214 (es decir, totalmente enterrada dentro de la pasta de plomo). Enterrar totalmente la estera de vidrio 230 dentro del material activo negativo 214 quiere decir que la estera de vidrio esta dispuesta completamente dentro del material activo negativo 214. En un modo de realizacion, la estera de vidrio 230 puede estar dispuesta dentro del material activo negativo 214 hasta aproximadamente una profundidad X de aproximadamente 20 milesimas de pulgada (0,51 mm) (es decir, 0,020 pulgadas) desde una superficie exterior del electrodo 212. En otros modos de realizacion, la estera de vidrio 230 puede descansar encima del material activo negativo 214 de modo que la estera de vidrio esta impregnada con muy poco material activo. A menudo, la estera de vidrio 230 se impregnara con el material activo negativo 214 de modo que la superficie exterior de la estera de vidrio forma o es sustancialmente adyacente a la superficie exterior del electrodo 212 (vease la estera de vidrio 240). En otras palabras, el material activo puede penetrar totalmente a traves de la estera de vidrio 230 de modo que la superficie exterior del electrodo 212 es una combinacion o malla de fibras de la estera de vidrio y material activo.
De manera similar, colocada cerca de una superficie de electrodo positivo 202 esta una estera de fibras no tejidas o estera de vidrio 240. La estera de vidrio 240 puede estar dispuesta y/o acoplada con el electrodo positivo 202 similar a la disposicion y acoplamiento de la estera de vidrio 230 con respecto al electrodo negativo 212. Por ejemplo, la estera de vidrio 240 puede estar dispuesta parcial o totalmente sobre la superficie del electrodo positivo 202 para cubrir parcial o totalmente la superficie, puede estar colocada en una superficie interior del electrodo 202 (es decir, el separador adyacente 220) en lugar de la configuracion de superficie exterior mostrada, y/o puede ser impregnada o saturada con el material activo positivo 204 de modo que la estera de vidrio 240 este parcial o totalmente dispuesta dentro de la capa de material activo 204. Al igual que la estera de vidrio 230, la estera de vidrio 240 tambien proporciona un soporte adicional para ayudar a reducir los efectos negativos del desprendimiento de las partfculas de material activo positivo debido a los ciclos de carga y descarga repetidos.
El grosor de la estera de vidrio es tipicamente una funcion del peso de estera, contenido de aglutinante (LOI) y diametro de fibra. El tipo de aglutinante usado y la longitud de las fibras pueden ser factores mas debiles en la determinacion del grosor de la estera de vidrio. Sin embargo, un mayor contenido en aglutinante reduce el grosor de la estera de vidrio, aunque el uso excesivo de aglutinante puede plantear diversos problemas de procesamiento durante la produccion de la estera y posteriormente. Un peso de estera menor tambien puede reducir el grosor de la estera. Sin embargo, el peso de la estera tambien puede estar limitado debido a que la estera debe proporcionar suficiente resistencia a la traccion durante los procesos de bobinado y posteriores.
La combinacion de fibras de vidrio gruesas, y preferentemente fibras en el intervalo de 6-11 pm y 10 a 20 pm, o cualquiera de los otros intervalos especificados en el presente documento, puede producir una estera que tenga suficiente grosor de estera y resistencia. Por ejemplo, al reemplazar completamente las fibras gruesas (por ejemplo, fibras de entre 10-20 pm) por fibras mas finas (por ejemplo, fibras que vanan entre 6-11 pm) se puede reducir significativamente la resistencia de la estera y/o plantear problemas de procesamiento corriente abajo, tales como la rotura de la estera cuando se aplica una pasta de plomo, u oxido de plomo, durante un procedimiento de refuerzo de placa. Adicionalmente, para permitir la dispersion en una solucion de agua blanca, puede ser necesario que algunas de las fibras se corten mas cortas, lo que puede reducir la resistencia a la traccion y/o al desgarro de la estera de vidrio. Por ejemplo, puede ser necesario cortar fibras de 11 pm a una longitud de 12,7 mm (^ pulgada) en lugar de 19,05 mm (% de pulgada), aunque en otros modos de realizacion se usan fibras de 11 pm 19,05 mm (% de pulgada). Las combinaciones de fibras para la estera de vidrio descritas en el presente documento proporcionan un intervalo ideal de finura y resistencia. Por ejemplo, en la presente invencion, las fibras de vidrio mas finas (por ejemplo, diametros de fibra de entre 6-11 pm) se combinan con fibras mas gruesas (por ejemplo, diametros de fibra de entre 10-20 pm), lo que disminuye el grosor de estera mientras que mantiene una resistencia de estera suficiente. Las fibras gruesas combinadas pueden tener aproximadamente las mismas longitudes o similares, lo que puede proporcionar una estera que tiene una mejora o un incremento en la resistencia a la traccion. Por ejemplo, se pueden combinar fibras de 11 pm 19,05 mm (% pulgadas) con fibras de 13 pm 19,05 mm (% pulgada), lo que puede producir una estera que tiene una mejora en la resistencia a la traccion en comparacion con una estera que tiene fibras gruesas de un unico diametro (por ejemplo, fibras de 13 pm 19,05 mm (% pulgada)). Ademas, el peso de la estera combinada se puede mantener mas o menos constante o disminuido.
Las esteras de vidrio 230 y 240 (denominadas a continuacion en el presente documento estera de vidrio 230) incluyen una combinacion de dos o mas fibras gruesas de diferentes diametros. En la presente invencion, la estera de vidrio 230 incluye una pluralidad de primeras fibras gruesas, que tienen diametros de fibra de entre aproximadamente 6 pm y aproximadamente 11 pm. Las primeras fibras gruesas se combinan con una pluralidad de segundas fibras gruesas, que tienen diametros de fibra que vanan de entre aproximadamente 10 pm y aproximadamente 20 pm en la presente invencion o entre aproximadamente 13 pm y aproximadamente 20 pm. En
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otro modo de realizacion, la estera de vidrio 230 incluye una combinacion de primeras fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 6-11 pm u 8-11 pm y segundas fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 1020 pm o 13-20 pm. La combinacion de las dos o mas fibras gruesas de diferentes diametros da como resultado una estera que es suficientemente fuerte para soportar estructuralmente el material activo como se describe anteriormente y para resistir los diversos procedimientos de fabricacion de placa al mismo tiempo que reduce al mmimo el grosor y el tamano total de la estera. Puesto que la estera de vidrio 230 es un componente qmmica y electricamente inactivo y, por tanto, no contribuye al proceso electroqmmico de la batena, una reduccion en el tamano de la estera de vidrio es importante para reducir al mmimo el volumen de batena de los componentes que no contribuyen electroqmmicamente.
En un modo de realizacion, la estera de vidrio 230 incluye una combinacion de entre un 10 % y un 90 % de las primeras fibras gruesas y entre un 10 % y un 90 % de las segundas fibras gruesas. En otro modo de realizacion, la estera de vidrio incluye una combinacion de entre un 25% y un 75% de las primeras fibras gruesas y entre un 25% y un 75% de las segundas fibras gruesas. Aun en otro modo de realizacion, la combinacion de primeras fibras gruesas y segundas fibras gruesas es aproximadamente igual (es decir, un 50 % de las primeras y segundas fibras gruesas).
La longitud de las fibras gruesas tambien contribuye a la resistencia global de la estera de vidrio 230 enredando ffsicamente con fibras o haces de fibras adyacentes y/o creando puntos de contacto adicionales en los que las fibras separadas se unen por medio de un aglutinante aplicado. Dentro, las primeras y segundas fibras gruesas tienen longitudes de fibra que vanan entre 8,46 mm (^ pulgada) y 38,1 mm (11^ pulgadas), aunque un lfmite de longitud superior de 31,8 mm (1% pulgadas) es mas comun. Este intervalo de longitudes proporciona suficiente resistencia de estera al tiempo que permite que las fibras se dispersen en una solucion de agua blanca para aplicaciones de procesamiento de estera. En otro modo de realizacion, las primeras y segundas fibras gruesas tienen longitudes de fibra que vanan entre 12,7 mm y 19,05 mm (^ y % pulgada). Las la de fibra de las primeras fibras gruesas pueden ser diferentes de las longitudes de fibra de las segundas fibras gruesas. Por ejemplo, en un modo de realizacion, las primeras fibras pueden tener una longitud de fibra promedio de aproximadamente 8,46 mm (^ pulgadas), mientras que las segundas fibras gruesas tienen una longitud de fibra promedio de aproximadamente 19,05 mm (% pulgada). En un modo de realizacion, cualquiera o ambas de las primeras o segundas fibras gruesas tienen una longitud de fibra promedio de al menos 8,46 mm (^ pulgadas), mientras que, en otro modo de realizacion, cualquiera o ambas de las primeras o segundas fibras gruesas tienen una longitud de fibra promedio de al menos 12,7 mm (^ pulgada).
El tipo y la cantidad de aglutinante usado para unir las primeras y segundas fibras gruesas conjuntamente tambien contribuye a la resistencia y grosor global de la estera de vidrio 230. Como se describe anteriormente, el aglutinante es, en general, un aglutinante qmmicamente resistente (por ejemplo, un aglutinante acnlico) que proporciona la durabilidad para sobrevivir en el entorno acido durante toda la vida util de la batena, la resistencia para sobrevivir a la operacion de pegado de placa, y la permeabilidad para permitir la penetracion de la pasta. El incremento en el uso de aglutinante puede reducir el grosor de la estera de vidrio 230 creando mas enlaces de fibra y densificando la estera de vidrio 230. El incremento en los enlaces de fibra tambien puede fortalecer la estera de vidrio 230. En la presente invencion, el aglutinante se aplica a las primeras y segundas fibras gruesas de modo que el aglutinante comprende entre aproximadamente un 10 % y un 45 % en peso de la estera de vidrio 230 o entre aproximadamente un 15 % y un 35 % en peso de la estera de vidrio. En otro modo de realizacion, el aglutinante se aplica a las primeras y segundas fibras gruesas de modo que comprende entre aproximadamente un 20 % y un 30 % en peso de la estera de vidrio 230.
Las configuraciones de la estera de vidrio 230 descritas anteriormente proporcionan esteras que tienen una resistencia a la traccion total de al menos 87,56 N/50 mm (30 libras/3 pulgadas) y mas comunmente, al menos 102,15 N/50 mm (35 libras/3 pulgadas). Espedficamente, las esteras de vidrio 230 tienen una resistencia a la traccion en el sentido de la maquina de al menos 64,19 N/50 mm (22 libras/3 pulgadas) y una resistencia a la traccion en el sentido transversal de la maquina de al menos 97,94 N/50 mm (13 libras/3 pulgadas). Se ha descubierto que las esteras descritas anteriormente tienen suficiente resistencia para soportar el material activo y resistir las diversas tensiones impuestas durante la fabricacion y procesamiento de la placa o el electrodo (por ejemplo, pegado o aplicacion del material activo). Las esteras de vidrio 230 que no tienen los atributos de resistencia a la traccion descritos anteriormente puede que no sean lo suficientemente fuertes para soportar el material activo aplicado (por ejemplo, evitar desprendimiento y similares) y/o pueden plantear problemas de procesamiento, tales como la rotura de la estera cuando se aplica la pasta de material activo (por ejemplo, plomo u oxido de plomo) sobre la estera de vidrio durante el procedimiento de refuerzo de la placa.
Ademas, la configuracion de la estera de vidrio 230 descrita anteriormente proporciona esteras que tienen un grosor de 0,254 mm (10 milesimas de pulgada) o menor (es decir, 0,010 pulgadas) y mas comunmente 0,229 mm (9 milesimas de pulgada) o menor (0,009 pulgadas). En un modo de realizacion, las esteras de vidrio 230 tienen un grosor en el intervalo de entre aproximadamente 0,152 y 0,203 mm (6 y 8 milesimas de pulgada) (es decir, 0,006 y 0,008 pulgadas), y preferentemente de aproximadamente 0,178 mm (7 milesimas de pulgada). Estas esteras ocupan un espacio mmimo dentro del electrodo y en el interior de la batena aunque se usen materiales electroqmmicamente activos adicionales (por ejemplo, electrolito adicional y/o pasta de plomo u oxido de plomo), incrementando de este modo la vida y eficacia de la batena. Las esteras descritas anteriormente tienen la combinacion unica tanto de tamano o grosor mmimo como de resistencia. Las esteras tambien pueden tener un tamano de poro que vana de entre 50 micrometros - 5 mm.
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En referencia ahora a las FIGS. 3A-3C, se ilustran varias configuraciones de electrodo-estera de vidrio. La FIG. 3A ilustra una configuracion en la que un electrodo 300 tiene una unica estera de vidrio 302 dispuesta en o cerca de una superficie exterior. Esta configuracion puede ser similar a la descrita anteriormente para la FlG. 2. La estera de vidrio 302 puede cubrir parcial o totalmente la superficie exterior del electrodo 300. La configuracion de la FIG. 3B es similar a la de la FIG. 3A, excepto por que una estera de vidrio adicional 304 esta dispuesta en o cerca de una superficie opuesta de electrodo 300 de modo que el electrodo 300 esta intercalado entre las dos esteras de vidrio, 302 y 304. Al igual que la estera de vidrio 302, la estera 304 puede cubrir parcial o totalmente la superficie opuesta del electrodo 300. La FIG. 3C ilustra una configuracion en la que una estera de vidrio 306 envuelve o rodea totalmente el electrodo 300. La estera de vidrio 306 funciona de forma similar a una bolsa en la que se situa el electrodo 300.
Procesos y procedimientos
En referencia ahora a la FIG. 4, se ilustra un proceso 400 para la fabricacion de un electrodo. El proceso puede implicar el transportar una rejilla de aleacion de plomo 410 sobre un transportador hacia un aplicador de material activo 430 (por ejemplo, un aplicador de pasta de plomo u oxido de plomo), que se aplica o pega el material activo 430 a la rejilla 410. Un rollo de estera no tejida 420 puede estar colocado por debajo de la rejilla 410 de modo que una estera no tejida que incluye una combinacion de fibras gruesas como se describe en el presente documento se puede aplicar a una superficie inferior de la rejilla 410. De forma similar, un rollo de estera no tejida 440 puede estar colocado por encima de la rejilla 410 de modo que una estera no tejida que incluye una combinacion de fibras gruesas (similares a o diferentes de la estera 420) se puede aplicar a una superficie superior de la rejilla 410. El electrodo o placa 450 resultante se puede cortar posteriormente a la longitud deseada por medio de un cortador de placas (no mostrado). Como se describe en el presente documento, el material activo 430 se puede aplicar a la rejilla 410 y/o esteras parte superior e inferior, 440 y 420, de modo que el material activo impregna o satura las esteras hasta un grado deseado.
En referencia ahora a la FIG. 5, se ilustra un procedimiento 500 de fabricacion de una placa o electrodo de una batena de acido-plomo u otra batena. En el bloque 510, se proporciona una rejilla de material de aleacion de plomo. En el bloque 520, una pasta de un material activo se aplica a la rejilla de material de aleacion de plomo. La pasta de material activo puede ser un material de plomo o un material de oxido de plomo dependiendo de si la placa o electrodo va a ser una placa positiva o negativa. En el bloque 530, una estera de fibras no tejidas (por ejemplo, una estera de vidrio) como se describe en el presente documento se aplica una superficie de la pasta del material activo, que puede incluir impregnar o saturar la estera de fibras no tejidas como se describe en el presente documento. Cabe senalar que no es necesario que las etapas ilustradas del procedimiento 500 se produzcan de manera secuencial para que se pueda producir la aplicacion de la estera de fibras no tejidas antes de la aplicacion de la pasta de material activo. Por ejemplo, en un modo de realizacion, una estera de fibras no tejidas se aplica a una superficie inferior de la rejilla de aleacion de plomo, la pasta de material activo se aplica a la rejilla de material de aleacion de plomo y/o a la estera no tejida como en el bloque 520, y a continuacion, una segunda estera de fibras no tejidas se aplica a una superficie superior de la pasta de material activo. Como se describe en el presente documento, la estera de fibras no tejidas incluye una combinacion de una pluralidad de primeras fibras gruesas y una pluralidad de segundas fibras gruesas. Las primeras fibras gruesas tienen diametros de fibra que vanan entre 6 pm y 11 pm, 8 pm y 11 pm, y similares, y las segundas fibras gruesas tienen diametros de fibra que vanan entre 10 pm y 20 pm, 13 pm y aproximadamente 20 pm, y similares.
En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un procedimiento 600 de fabricacion de un conjunto de celda de batena de una batena de plomo-acido u otra batena. En el bloque 610, se proporciona una primera rejilla de material de aleacion de plomo. En el bloque 620, una pasta de material activo a base de plomo se aplica a la primera rejilla de material de aleacion de plomo para formar una placa o electrodo negativo. En el bloque 630, una estera de fibras no tejidas como se describe en el presente documento se aplica una superficie de la pasta de material activo a base de plomo, que puede incluir impregnar o saturar la estera de fibras no tejidas como se describe en el presente documento. Como se describe en la FIG. 5, no es necesario que las etapas ilustradas se produzcan de manera secuencial, tal como cuando se produce la aplicacion de la estera de fibras no tejidas antes de la aplicacion de la pasta de material activo a base de plomo. Ademas, en un modo de realizacion espedfico, una estera de fibras no tejidas se aplica a una superficie inferior de la primera rejilla de material de aleacion de plomo, la pasta de material activo a base de plomo se aplica a la primera rejilla de material de aleacion de plomo y/o a la estera no tejida, y a continuacion una segunda estera de fibras no tejidas se aplica a una superficie superior de la pasta de material activo a base de plomo.
En el bloque 640, se proporciona una segunda rejilla de material de aleacion de plomo. En el bloque 650, una pasta de material activo de oxido de plomo se aplica a la segunda rejilla de material de aleacion de plomo para formar una placa o electrodo positivo. En el bloque 660, una estera de fibras no tejidas como se describe en el presente documento se aplica a una superficie de la pasta de material activo de oxido de plomo que puede incluir la impregnacion o saturacion de estera descrita. De forma alternativa, la aplicacion de la estera de fibras no tejidas se puede producir antes de la aplicacion de la pasta de material activo de oxido de plomo como se describe en el presente documento. Ademas, en un modo de realizacion espedfico, una estera de fibras no tejidas se aplica a una superficie inferior de la segunda rejilla de material de aleacion de plomo, la pasta de material activo de oxido de plomo se aplica a la segunda rejilla de material de aleacion de plomo y/o a la estera no tejida, y a continuacion una
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segunda estera de fibras no tejidas se aplica a una superficie superior de la pasta de material activo de oxido de plomo.
En el bloque 670, un separador se coloca entre la primera y la segunda placas o electrodos para formar un conjunto de celda de batena. Como se describe en el presente documento, el conjunto de celda de batena puede proporcionar una fem de aproximadamente 2,1 voltios. En el bloque 680, el conjunto de celda de batena se coloca dentro de una carcasa de batena. La etapa 680 se puede repetir de modo que multiples conjuntos de celda de batena se coloquen dentro de una carcasa de batena para proporcionar una tension de batena deseada (por ejemplo, 6,3 voltios, 12,6 voltios, y similares). En el bloque 690, el conjunto de celda de batena se satura con un electrolito.
Como se describe en el presente documento, las esteras de fibras no tejidas incluyen una combinacion de una pluralidad de primeras fibras gruesas y una pluralidad de segundas fibras gruesas. Las primeras fibras gruesas tienen diametros de fibra que vanan entre 6 pm y 11 pm, 8 pm y 11 pm, y similares, y las segundas fibras gruesas tienen diametros de fibra que vanan entre aproximadamente 10 pm y 20 pm, 13 pm y 20 pm, y similares. Las esteras de fibras no tejidas pueden tener composiciones de fibras similares o composiciones diferentes. Ademas, cabe destacar que no es necesario que las etapas descritas anteriormente del procedimiento 600 se produzcan en un orden secuencial de modo que varias etapas se realizan de forma simultanea y/o en un orden diferente.
Ejemplos
Se fabricaron varias esteras de fibras no tejidas que teman las composiciones de fibras descritas en el presente documento y se sometieron a prueba para determinar la resistencia a la traccion y el grosor y los resultados se describen a continuacion.
En referencia a las FIGS. 7Ay 7B, se ilustran los resultados de prueba para varias esteras fabricadas a partir de dos fibras de vidrio diferentes; espedficamente, de 19,05 mm (% de pulgada) de fibras de vidrio T de diametro 13 pm y 8,46 mm (^ pulgadas) de fibras de vidrio C de diametro 8 pm ("C-1") unidas con un aglutinante acnlico para preparar una estera de 19,5 g/m2 (0,40 Ib/pulgada cuadrada). Los graficos ilustrados muestran las cuatro composiciones de estera de fibras siguientes: 1) 100 % de las fibras de vidrio T; 2) 75 % de las fibras de vidrio T y 25 % de las fibras de vidrio C-1; 3) 50 % de las fibras de vidrio T y C-1; y 4) 100 % de las fibras de vidrio C-1. La FIG. 7A muestra la relacion entre el grosor de estera frente al contenido en aglutinante acnlico (es decir, perdida por ignicion (LOI)) en las diferentes proporciones de combinacion. El grosor de estera se redujo con un mayor contenido de las fibras de vidrio C-1 8 pm. La FIG. 7A muestra tambien que las dos esteras de fibras combinadas teman grosores de aproximadamente 0,229 mm (9 milesimas de pulgada) o menor, decreciendo el grosor a medida que incrementa el contenido en aglutinante.
La FIG. 7B muestra la relacion entre la resistencia a la traccion total (resistencia a la traccion en el sentido de la maquina mas resistencia a la traccion en el sentido transversal de la maquina) frente a LOI en las diferentes proporciones de combinacion. La resistencia a la traccion total se redujo con un mayor contenido de las fibras de vidrio C-1 8 pm. Como se muestra, la proporcion de combinacion de un al 50 % de fibras de vidrio T y C-1 con un contenido en LOI de aproximadamente un 28 % proporciona una estera con una buena combinacion de grosor (es decir, menor que 0,203 mm (8 milesimas de pulgada)) y resistencia a la traccion (mayor que 116,75 N/50 mm (40 libras/3 pulgadas)). El incremento en el porcentaje de fibras C-1 mas finas da como resultado una estera mas fina ya que las fibras C-1 mas finas se empaquetan mejor. Se preve que un incremento en la longitud de las fibras C-1 mas finas, tal como de 8,46 mm a 19,05 mm (^ pulgada a % de pulgada), puede incrementar la resistencia a la traccion de la estera resultante por encima de lo mostrado debido a un incremento en el area de superficie de la fibra de vidrio disponible para el acoplamiento con el aglutinante y/o un incremento en los puntos de union de las fibras.
En referencia a las FIGS. 8A y 8B, se ilustran los resultados de prueba para esteras fabricadas de 19,05 mm (% de pulgada) de fibras de vidrio T de diametro 13 pm y 12,7 mm (^ pulgadas) de fibras de vidrio C de diametro 10 pm ("C-2") unidas con un aglutinante acnlico para preparar una estera de 19,5 g/m2 (0,40 Ib/pulgada cuadrada). Los graficos ilustrados muestran las cuatro composiciones de estera de fibras siguientes: 1) 100 % de las fibras de vidrio T; 2) 75 % de las fibras de vidrio T y 25 % de las fibras de vidrio C-2; 3) 50 % de las fibras de vidrio T y C-2; y 4) 100 % de las fibras de vidrio C-2. La FIG. 8A muestra la relacion entre el grosor de estera frente a LOI en las diferentes proporciones de combinacion mientras que la FIG. 8B muestra la relacion entre la resistencia a la traccion total frente a LOI en las diferentes proporciones de combinacion. Se observan tendencias para el grosor y la resistencia a la traccion de la estera similares a las descritos para las esteras de fibras combinadas de las FIGS. 7A y 7B para las esteras de fibras combinadas mostradas en las FIGS. 8A y 8B. Por ejemplo, la proporcion de combinacion de un 50 % de fibras de vidrio T y C-2 con un contenido en LOI en el intervalo de aproximadamente un 20 % a un 28 % proporciona esteras con una buena combinacion de grosor (es decir, aproximadamente 0,203 mm (8 milesimas de pulgada) o menor) y resistencia a la traccion (es decir, aproximadamente 116,75 N/50 mm (40 libras/3 pulgadas) o mayor).
En referencia a las FIGS. 9A y 9B, se ilustran los resultados de prueba adicionales para esteras fabricadas a partir de fibras de vidrio C-1 y C-2 unidas con un aglutinante acnlico para preparar una estera de 19,5 g/m2 (0,40 Ib/m2). Los graficos ilustrados muestran las tres composiciones de estera de fibras siguientes: 1) 100 % de las fibras de
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vidrio C-1; 2) 100 % de las fibras de vidrio C-2; y 3) 50 % de las fibras de vidrio C-1 y C-2. La FIG. 9A muestra la relacion entre el grosor de estera frente a LOI, mientras que la FIG. 9B muestra la relacion entre la resistencia a la traccion total frente a LOI en las diferentes proporciones de combinacion. La combinacion de las fibras de vidrio C-1 y C-2 produce una estera con grosor y resistencia a la traccion intermedios. Como se muestra, la proporcion de combinacion de un 50 % de fibras de vidrio C-1 y C-2 con un contenido en LOI de aproximadamente un 21 % proporciona una estera con un grosor mmimo (es decir, aproximadamente 0,152 mm (6 milesimas de pulgada)), proporcionando todavfa una resistencia a la traccion aceptable (es decir, por encima de 87,56 N/50 mm (30 libras/3 pulgadas)), especialmente en comparacion con la estera que tiene un 100 % de fibras de vidrio C-2.
En referencia a las FIGS. 10A y 10B, se ilustran los resultados de prueba para esteras fabricadas de 19,05 mm (% de pulgada) de fibras de vidrio T de diametro 13 pm y 12,7 mm (^ pulgadas) de fibras de vidrio T de diametro 11 pm unidas con un aglutinante acnlico para preparar una estera de 19,5 g/m2 (0,40 Ib/pulgada cuadrada). Los graficos ilustrados muestran las tres composiciones de estera de fibras siguientes: 1) 100 % de las fibras de vidrio T de 13 pm; 2) 100 % de las fibras de vidrio T de 11 pm; y 3) 50 % de las fibras de vidrio T de 13 pm y 11 pm. La FIG. 10A muestra la relacion entre el grosor de estera frente a LOI, mientras que la FIG. 10B muestra la relacion entre la resistencia a la traccion total frente a LOI en las diferentes proporciones de combinacion. La combinacion de las fibras de vidrio de 13 pm y 11 pm produce una estera con grosor y resistencia a la traccion intermedios. Como se muestra, la proporcion de combinacion de un 50 % de fibras de vidrio de 13 pm y 11 pm con un contenido en LOI de aproximadamente un 20 % proporciona una estera con una buena combinacion de grosor (es decir, menor que 0,203 mm (8 milesimas de pulgada)) y resistencia a la traccion (es decir, aproximadamente 96,32 N/50 mm (33 libras/3 pulgadas)), especialmente en comparacion con la estera que tiene un 100 % de fibras de vidrio de 11 pm.
Suprimido
Cuando se proporciona un intervalo de valores, se entiende que cada valor intermedio, hasta la decima parte de la unidad del lfmite inferior a menos que el contexto indique claramente lo contrario, entre los lfmites superior e inferior de ese intervalo tambien se divulga espedficamente. Cada intervalo mas pequeno entre cualquier valor establecido o valor intermedio en un intervalo establecido y cualquier otro valor establecido o intermedio en ese intervalo establecido esta englobado. Los lfmites superior e inferior de estos intervalos mas pequenos pueden estar incluidos o excluidos independientemente en el intervalo, y cada intervalo en el que cualquiera, ninguno o ambos lfmites estan incluidos en los intervalos mas pequenos tambien esta englobado dentro de la invencion, sujeto a cualquier lfmite espedficamente excluido en el intervalo establecido. Cuando el intervalo establecido incluye uno o ambos lfmites, los intervalos que excluyen cualquiera o ambos de dichos lfmites incluidos tambien estan incluidos.
Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un", "una" y "el/la" incluyen referencias en plural a menos que el contexto establezca claramente lo contrario. Asf, por ejemplo, la referencia a "un procedimiento" incluye una pluralidad de dichos procedimientos y la referencia a "el dispositivo" incluye la referencia a uno o mas dispositivos y equivalentes de los mismos conocidos por los expertos en la tecnica, y asf sucesivamente.
Ademas, las palabras "comprenden", "comprendiendo", "incluyen", "incluyendo" e "incluye" cuando se usan en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones siguientes estan destinadas a especificar la presencia de caractensticas, numeros enteros, componentes o etapas establecidos, pero no excluyen la presencia o adicion de una o mas de otras caractensticas, numeros enteros, componentes, etapas, actos o grupos.

Claims (15)

  1. 5
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    REIVINDICACIONES
    1. Una placa o electrodo (202, 212, 300, 450) para una batena de plomo-acido que comprende:
    • una rejilla de material de aleacion de plomo (206, 216, 410);
    • una pasta de un material activo (204, 214, 430) aplicada a la rejilla de material de aleacion de plomo (206, 216, 410); y
    • una estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) dispuesta sobre una superficie de, o dentro de, la pasta del material activo (204, 214, 430), incluyendo la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306):
    una pluralidad de primeras fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 6 pm y 11 pm; y
    una pluralidad de segundas fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 10 pm y 20 pm;
    • en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende ademas un aglutinante aplicado a la estera (230, 240, 302, 304, 306) de entre un 10 % y un 45 % en peso de la estera (230, 240, 302, 304, 306),
    • en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende una resistencia a la traccion en el sentido de la maquina de al menos 58,38 N/50 mm (20 libras/3 pulgadas) y una resistencia a la traccion en el sentido transversal de la maquina de al menos 29,19 N/50 mm (10 libras/3 pulgadas) y
    • caracterizado por que
    las primeras y segundas fibras gruesas comprenden longitudes de fibra de entre 8,46 mm (^ pulgada) y 38,1 mm (1^ pulgada).
  2. 2. La placa o electrodo (202, 212, 300, 450) de la reivindicacion 1, en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende un grosor de estera de 0,229 mm (0,009 pulgadas) o menor; y, en particular, la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende un grosor de estera de entre 0,152 mm (0,006 pulgadas) y 0,2032 mm (0,008 pulgadas).
  3. 3. La placa o electrodo (202, 212, 300, 450) de la reivindicacion 1, en el que al menos una de las primeras fibras gruesas o las segundas fibras gruesas comprende fibras que tienen una longitud de fibra de al menos 8,46 mm (^ pulgadas); y en particular al menos una de las primeras fibras gruesas o las segundas fibras gruesas comprende fibras que tienen una longitud de fibra de al menos 12,7 mm (^ pulgada).
  4. 4. La placa o electrodo (202, 212, 300, 450) de la reivindicacion 3, en el que las primeras y segundas fibras
    gruesas comprenden longitudes de fibra entre 12,7 mm (^ pulgada) y 19,05 mm (% de pulgada).
  5. 5. La placa o electrodo (202, 212, 300, 450) de la reivindicacion 1, en el que la estera de fibras no tejidas (230,
    240, 302, 304, 306) comprende entre un 25 % y un 75 % de las primeras fibras gruesas y entre un 25 % y un 75 % de las segundas fibras gruesas; y, en particular, la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende un 50 % de las primeras fibras gruesas y un 50 % de las segundas fibras gruesas.
  6. 6. La placa o electrodo (202, 212, 300, 450) de la reivindicacion 1, en el que la estera de fibras no tejidas (230,
    240, 302, 304, 306) esta dispuesta dentro de la pasta del material activo (204, 214, 430) entre 0,025 mm (0,001 pulgadas) y 0,508 mm (0,020 pulgadas) de la superficie de la pasta (204, 214, 430) o placa (202, 212, 300, 450).
  7. 7. La placa o electrodo (202, 212, 300, 450) de la reivindicacion 1, en el que una estera de fibras no tejidas adicional (304) esta dispuesta en una superficie opuesta de la pasta del material activo (204, 214, 430) de modo que la pasta del material activo (204, 214, 430) y el electrodo (202, 212, 300, 450) estan dispuestos entre dos esteras de fibras no tejidas (302, 304).
  8. 8. La placa o electrodo (202, 212, 300, 450) de la reivindicacion 7, en el que las dos esteras de fibras no tejidas (302, 304) comprenden los lados opuestos de una bolsa que encierra o envuelve la pasta del material activo (204, 214, 430) y el electrodo (202, 212, 300, 450).
  9. 9. La placa o electrodo (202, 212, 300, 450) de la reivindicacion 1, en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende un aglutinante aplicado a la estera (230, 240, 302, 304, 306) de entre un 20 % y un 30 % en peso de la estera (230, 240, 302, 304, 306).
  10. 10. La placa o electrodo (202, 212, 300, 450) de la reivindicacion 1, en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende fibras seleccionadas del grupo que consiste en: fibras de vidrio, fibras de poliolefina y fibras de poliester.
  11. 11. Una batena de plomo-acido que comprende:
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    • una placa positiva (202) que es una placa de acuerdo con la reivindicacion 1
    • una placa negativa (212) que es una placa de acuerdo con la reivindicacion 1
    • un separador (220) para separar la placa positiva (202) y la placa negativa (212); y
    • un electrolito
  12. 12. Un procedimiento (400, 500) de fabricacion de una placa de una batena de plomo-acido (202, 212, 300, 450), comprendiendo el procedimiento (400, 500):
    • proporcionar una rejilla de material de aleacion de plomo (206, 216, 410);
    • aplicar una pasta de un material activo (204, 214, 430) a la rejilla de material de aleacion de plomo (206, 216, 410) para formar una placa de batena o electrodo (202, 212, 300, 450); y
    • aplicar una estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) a una superficie de la pasta del material activo (204, 214, 430), incluyendo la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306):
    una pluralidad de primeras fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 6 pm y 11 pm; y
    una pluralidad de segundas fibras gruesas que tienen diametros de fibra de entre 10 pm y 20 pm;
    • en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) comprende ademas un aglutinante aplicado a la estera (230, 240, 302, 304, 306) de entre un 10 % y un 45 % en peso de la estera (230, 240, 302, 304, 306),
    • en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) tiene un grosor de 0,229 mm (0,009 pulgadas) o menor y una resistencia a la traccion de al menos 87,56 N/50 mm (30 lbs/3 pulgadas) y
    caracterizado por que
    las primeras y segundas fibras gruesas comprenden longitudes de fibra de entre 8,46 mm (^ pulgada) y 38,1 mm (1^ pulgada).
  13. 13. El procedimiento (400, 500) de la reivindicacion 12, en el que la estera de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306) se aplica a una superficie inferior de la rejilla de material de aleacion de plomo (206, 216, 410) antes de la aplicacion de la pasta del material activo (204, 214, 430), y en el que el procedimiento comprende ademas:
    • aplicar una segunda estera de fibras no tejidas (304) a una superficie superior de la pasta del material activo (204, 214, 430) de modo que la rejilla de material de aleacion de plomo (206, 216, 410) esta dispuesta entre dos esteras de fibras no tejidas (230, 240, 302, 304, 306).
  14. 14. El procedimiento (600) de fabricacion de un conjunto de celda de batena de una batena de plomo-acido que comprende proporcionar una placa de una batena de plomo-acido (202, 212, 300, 450) por un procedimiento (400, 500) de acuerdo con el procedimiento de 12, comprendiendo ademas el procedimiento (600):
    • proporcionar una rejilla adicional de material de aleacion de plomo (206, 216, 410);
    • aplicar una pasta de un material activo adicional (204, 214, 430) a la rejilla adicional de material de aleacion de plomo (206, 216, 410) para formar una placa de batena o electrodo adicional (202, 212, 300, 450), siendo el material activo adicional (204, 214, 430) un material a base de plomo o bien un material de oxido de plomo;
    • colocar una estera separadora (220) entre la placa de batena (202, 212, 300, 450) y la placa de batena adicional (202, 212, 300, 450) para formar un conjunto de celda de batena;
    • colocar el conjunto de celda de batena dentro de una carcasa; y
    • saturar el conjunto de celda de batena con un electrolito.
  15. 15. El procedimiento de la reivindicacion 12, en el que la estera de fibras no tejidas es una estera de vidrio (230, 240, 302, 304, 306) que tiene un grosor de 0,203 mm (0,008 pulgadas) o menor y una resistencia a la traccion de al menos 116,75 N/50 mm (40 libras/3 pulgadas).
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