ES2589786T3 - Procedimiento para producir electrodos de batería, electrodos producidos mediante este procedimiento y baterías que contienen dichos electrodos - Google Patents

Procedimiento para producir electrodos de batería, electrodos producidos mediante este procedimiento y baterías que contienen dichos electrodos Download PDF

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ES2589786T3
ES2589786T3 ES07722935.9T ES07722935T ES2589786T3 ES 2589786 T3 ES2589786 T3 ES 2589786T3 ES 07722935 T ES07722935 T ES 07722935T ES 2589786 T3 ES2589786 T3 ES 2589786T3
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Abstract

Procedimiento para producir por lo menos un electrodo de batería de plomo (1) que comprende un soporte (8) sobre el cual está dispuesto un material activo, comprendiendo el procedimiento disponer una pasta (9) activa sobre el soporte para formar un soporte empastado, la superficie de la pasta (9) activa se pone en contacto con una sustancia en polvo con el fin de reducir la humedad en superficie mediante una acción mecánica, química o física; dicha sustancia en polvo es un polvo higroscópico; caracterizado por que dicho procedimiento comprende una prensa (23) de rodillos calentados para prensar y calentar dicha sustancia en polvo contra la superficie de la pasta (9) activa, y dicho soporte empastado se somete a un procedimiento de curado.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para producir electrodos de baterfa, electrodos producidos mediante este procedimiento y baterfas que contienen dichos electrodos.
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un procedimiento para producir electrodos de baterfa, a electrodos producidos mediante este procedimiento y a baterfas que contienen dichos electrodos, segun la introduccion de las reivindicaciones principales.
Tecnica anterior
Las baterfas utilizadas, por ejemplo, para arrancar un vehfculo estan formadas generalmente a partir de una pluralidad de celdas que comprenden en su interior un electrodo positivo y un electrodo negativo, que se encuentran en forma de dos placas opuestas. Entre los dos electrodos, esta presente un electrolito (acido sulfurico) junto con un separador microporoso para permitir que los iones y las cargas se muevan libremente. Estos electrodos presentan una estructura interna formada a partir de un soporte, generalmente una rejilla de plomo, para la conduccion de corriente. La rejilla de soporte puede formarse de varias maneras, por ejemplo mediante moldeo por gravedad, moldeo continuo en un tambor, expandida a partir de una tira de plomo o perforada por medio de equipos adecuados. Una pasta activa que consiste en una mezcla de plomo, oxido de plomo, acido sulfurico, agua y determinados aditivos se extiende sobre esta rejilla de soporte. La mezcla de pasta activa se prepara mediante una mezcladora industrial adecuada para obtener buenas caracterfsticas de densidad, humedad, porosidad y consistencia. Esta pasta se extiende de manera adecuada sobre la rejilla mediante una maquina de extension, permitiendo las propiedades de la pasta activa que llene de manera apropiada los orificios de rejilla y se adhiera a la superficie de rejilla.
Tras la operacion de extension, las placas se presionan para mejorar el contacto entre la pasta activa y la superficie de rejilla.
A continuacion, se insertan las placas en un horno de secado rapido para reducir el contenido en humedad de la pasta activa. Este procedimiento de secado rapido tambien desencadena una reaccion exotermica con formacion de oxido de plomo e hidroxido de plomo, ademas de otros compuestos, que calienta la placa e induce cambios en la estructura de la masa de pasta activa.
A continuacion, se someten las placas a una operacion de curado en camaras adecuadas, durante la cual se completa la oxidacion del plomo presente en la pasta activa, solidificandose esta ultima al final de este procedimiento para convertirse en material activo. Las placas estan dispuestas generalmente unas al lado de otras para el curado, pudiendo adherirse de este modo entre sf las superficies mutuamente opuestas. Por esta razon, las placas se separan a veces mediante unas hojas, por ejemplo de papel.
Puesto que la reaccion de plomo es exotermica, una vez desencadenada durante el procedimiento de secado rapido, continua hasta que se completa la oxidacion de plomo, o hasta que el oxfgeno y el agua a partir de la cual se obtiene el oxfgeno se agotan. Esta reaccion se desencadena en cualquier caso, incluso en ausencia de secado en horno rapido, sin embargo la presencia de una cantidad de agua excesiva en la mezcla darfa como resultado un tiempo de curado excesivamente largo.
Si el secado es demasiado rapido o demasiado intenso, la reaccion qufmica cesa debido a la falta de hidroxilos e iones de hidrogeno y hay una mala adhesion entre la rejilla y el material activo, lo cual determina la vida de la placa durante el funcionamiento de la baterfa. La temperatura y el patron de secado tambien determinan que sulfatos de plomo estaran presentes en las placas curadas, la estructura y la dureza del material activo. Cuando la reaccion cesa debido a la falta de agua, la estructura del material que rodea las partfculas de plomo experimenta un cambio irreversible y la reaccion no puede reactivarse ni siquiera humedeciendo de nuevo la placa.
Un secado demasiado intenso puede ser el resultado de calentamiento de horno excesivo debido, por ejemplo, a una pausa en la mezcladora. Por tanto, pueden resultar calidades de electrodos diferentes aunque los productos presenten la misma mezcla y se sometan al mismo procedimiento de secado y curado.
El documento JP 57 162260 divulga una placa de electrodo de plomo empastada preparada introduciendo una pasta hecha de plomo utilizada como material activo en el interior de una placa base mediante un metodo habitual. A continuacion, se dispersa silicio poroso sobre la placa de electrodo en la que se ha introducido la pasta. Tras ello, la parte principal del silicio de se incrusta en el interior de la placa de electrodo prensando el silicio.
El documento DE 2417524 divulga un metodo para recoger la humedad en una placa humeda de baterfa de plomo y acido aplicando sulfato de magnesio hidratado o monohidrato sobre la superficie.
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Descripcion de la invencion
Un objetivo de la presente invencion es, por tanto, proporcionar un procedimiento mediante el cual se superen las desventajas mencionadas, siendo un objetivo, en particular, eliminar el riesgo de perdida de agua excesiva de la pasta activa.
Otro objetivo es conseguir una pasta activa mas homogenea.
Otro objetivo es ahorrar energfa.
Un objetivo adicional es conseguir un procedimiento mas sencillo y posible con un grupo de maquinas menos caras.
Un objetivo adicional de la invencion es reducir las variaciones de temperatura y humedad en las placas nuevas para mejorar la calidad de los electrodos, que presentan la caracterfstica de un mejor funcionamiento que los que se producen actualmente, siendo tambien los electrodos producidos mediante el procedimiento de la invencion y la baterfa formada con dichos electrodos aspectos de la propia invencion.
Dichos objetivos se alcanzan mediante un procedimiento, unos electrodos y una baterfa cuyas caracterfsticas son definidas por las reivindicaciones.
Breve descripcion de los dibujos
Las caracterfsticas y ventajas de la presente invencion se pondran de manifiesto a partir de la siguiente descripcion detallada de una forma de realizacion preferida de la misma, ilustrada a tftulo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista frontal de un soporte, en cuyo lado derecho se ha extendido una pasta activa; la figura 2 es una vista esquematica de una maquina que implementa el procedimiento de la presente invencion. Mejor modo de poner en practica la invencion
Haciendo referencia a las figuras adjuntas, estas muestran un electrodo 7 que comprende un soporte 8 en forma de una rejilla cubierta con una pasta 9 activa solo en la parte derecha (por claridad de representacion). A partir de la figura puede verse que el soporte 8 presenta un conector 10. La pasta 9 activa cubre sustancialmente la superficie de soporte completa con la excepcion del conector 10. La pasta 9 activa esta compuesta principalmente por plomo, oxido de plomo, acido sulfurico, agua y otros aditivos. Se prepara mediante una maquina mezcladora y se extiende sobre la rejilla 8 mediante una extendedora. Un material en polvo, preferentemente un polvo higroscopico, se deposita sobre la superficie de la pasta activa, y esta representado en la figura mediante puntos en la superficie de pasta activa. La finalidad del material en polvo es reducir la humedad en superficie de la pasta activa mediante una accion mecanica, ffsica o qufmica del material. La presencia de material en polvo permite evitar la operacion de secado en horno rapido, para pasar directamente a la etapa de curado.
El procedimiento comprende las etapas siguientes:
1. preparar una pasta activa y mezclarla en una maquina mezcladora;
2. preparar un soporte 8, generalmente una rejilla de plomo;
3. disponer la pasta 9 activa sobre el soporte 8 por medio de una extendedora 20, para formar un soporte empastado;
4. disponer el material en polvo sobre la superficie de una cinta movil por medio de un espolvoreador de cinta 21;
5. deslizar el soporte empastado formado por el soporte 8 y la pasta 9 activa a lo largo de la cinta movil sobre la que se ha extendido material en polvo;
6. permitir que otro material en polvo caiga sobre el soporte empastado por medio de un espolvoreador de superficie
22, para cubrir asf la superficie completa;
7. ejercer una ligera presion sobre las superficies del soporte empastado haciendolo pasar por debajo de un rodillo
23, con el fin de aumentar la adhesion del material en polvo a la superficie de la pasta 9 activa; el material en polvo absorbe el agua de la superficie de pasta mediante una accion ffsica o qufmica;
8. extraer el soporte empastado y colocarlo en un entorno de atmosfera controlada para la etapa de curado;
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9. al final del curado, el soporte empastado se convierte en el electrodo listo para disponerse en una celda de baterfa.
En una aplicacion de la invencion, pueden utilizarse diferentes materiales en polvo, preferentemente higroscopicos, por ejemplo talco, roble en polvo, papel en polvo, corcho o sflice.
Ventajosamente, el material en polvo presenta un tamano de partfcula comprendido entre 10 pm y 1000 pm.
La cantidad de material que va a aplicarse varfa segun las dimensiones de la placa y por tanto el area superficial que va a cubrirse: el intervalo comprendido entre 1 y 10 g/m2.
El material en polvo puede utilizarse mezclado con fibras de vidrio o plastico triturado para reforzar la superficie del soporte empastado y del electrodo acabado.
Para algunas aplicaciones, puede calentarse de manera util el rodillo utilizado para prensar ligeramente el material en polvo tras su deposicion sobre la superficie de pasta activa.
El procedimiento que implica el secado del soporte empastado antes del curado se elimina por completo. Esto representa un gran ahorro tanto de energfa como de costes de produccion y de fabricas de electrodos. A este respecto, el procedimiento de secado en horno consume aproximadamente 300.000 kcal/hora, eliminandose este coste por completo utilizando material en polvo dispuesto sobre la superficie de pasta activa. El polvo presente sobre la superficie de pasta activa tambien evita que los soportes empastados se adhieran los unos a los otros cuando se colocan unos al lado de otros durante la etapa de curado.
La presente patente tambien cubre el electrodo 7 producido mediante el procedimiento descrito, utilizando material en polvo. Estos electrodos, cuando se producen en grandes cantidades, presentan un caracter defectuoso estadfsticamente menor que aquellos producidos mediante procedimientos convencionales que utilizan el procedimiento de secado en horno normal. Tras el procedimiento de secado de polvo, estos electrodos presentan la caracterfstica de tener el polvo principalmente sobre la superficie.
La presente patente tambien cubre un electrodo 7 que contiene material en polvo, y una baterfa producida utilizando por lo menos uno de dichos electrodos.
Este polvo mejora la compacidad de electrodo y prolonga su vida. Esta compacidad se mejora adicionalmente si se utilizan fibras de vidrio o material de plastico en polvo junto con el polvo.
En otra utilizacion de la invencion, el material en polvo puede pulverizarse sobre la superficie de placa mediante aire.

Claims (10)

  1. 5
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    15
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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para producir por lo menos un electrodo de baterfa de plomo (1) que comprende un soporte (8) sobre el cual esta dispuesto un material activo, comprendiendo el procedimiento disponer una pasta (9) activa sobre el soporte para formar un soporte empastado, la superficie de la pasta (9) activa se pone en contacto con una sustancia en polvo con el fin de reducir la humedad en superficie mediante una accion mecanica, qufmica o ffsica; dicha sustancia en polvo es un polvo higroscopico; caracterizado por que dicho procedimiento comprende una prensa (23) de rodillos calentados para prensar y calentar dicha sustancia en polvo contra la superficie de la pasta (9) activa, y dicho soporte empastado se somete a un procedimiento de curado.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que hay fibras presentes en dicha sustancia en polvo para absorber agua.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion anterior, caracterizado por que dicha sustancia en polvo esta dispuesta sobre la superficie de la pasta (9) activa.
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que dicha sustancia en polvo es pulverizada contra la superficie de la pasta (9) activa por medio de una corriente de aire.
  5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion anterior, caracterizado por que la pasta activa es calentada durante la etapa de prensado.
  6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el tamano de las partfculas de polvo constituyentes de dicha sustancia en polvo esta comprendido entre 10 pm y 1000 pm.
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que un vidrio en forma de fibra o polvo es anadido a dicha sustancia en polvo.
  8. 8. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que un material de plastico en polvo es anadido a dicha sustancia en polvo.
  9. 9. Electrodo de baterfa de plomo (7) que comprende un soporte (8) y un material (9) activo dispuesto sobre el soporte (8), que comprende un material en polvo higroscopico sobre la superficie de material activo; obtenible mediante el procedimiento segun las reivindicaciones 1 a 8.
  10. 10. Baterfa de plomo que comprende una pluralidad de electrodos, caracterizada por que comprende por lo menos un electrodo (7) segun la reivindicacion 9.
ES07722935.9T 2006-03-15 2007-02-26 Procedimiento para producir electrodos de batería, electrodos producidos mediante este procedimiento y baterías que contienen dichos electrodos Active ES2589786T3 (es)

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