FI65148C - Negativ elektrod foer blyackumulator - Google Patents

Description

735^71 r»i mu kuulutusjulkaisu lbj ( ) utlAggningsskkift 65148 ^ ^ (51) Kv.ik.3/in*.CL3 H 01 11 4/14, 4/62 SUOMI—FINLAND (21) p*«»t*ih»it«mu*—ρ*·«*·ι»»βΐιη»η* 781953 (22) Hakemlipilvl—An*eknlnpd«f 19.06.78 ' * (23) ΑΙΙαιρβΜ—GIM(h«t>da| 19.06.78 (41) Tullut JulklMictl — Bllvtt offwitllg 27 02 79 (44) NlhtMMpmm μ In.Lltfrtam pm — P*t*nt- och regiftentyralMn Antfiku uttagd eeh uti^kHftan publkärad 30.11.83 (32)(33)(31) Pyydetty etuolkeu·—prtorlut 16.08.77

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2736750.6-1*5 (71) VARTA Batterie Aktiengesellschaft, Am Leineufer 51» 3000 Hannover 21,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Hans-Joachim Golz, Hannover, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken

Tyskland(DE) (7l*) Leitzinger Oy (5l*) Lyijyakun negatiivinen elektrodi - Negativ elektrod för blyackumulator

Keksinnön kohteena on lyijyakun negatiivinen elektrodi, joka sisältää ekspanderia, sekä menetelmä sen valmistamiseksi.

Ekspanderin käyttö lyijyakkujen negattivisissa levyissä on nykyisin varsin tavallista. Häiritsemällä lyijyn erottumista latauksen aikana ekspanderin tulee vaikuttaa pienten lyijykiteiden muodostumista ehkäisevästi ja siten säilyttää levyjen suuri huokoisuus. Ekspanderin läsnäolo on siksi välttämätön akun hyvää kuormitettavuutta ja erityisesti sen hyvää kylmäkäynnistyskykyä ajatellen.

Suurimolekyylisinä, mutta kemiallisesti kuitenkin huonosti määriteltävinä yhdisteinä, jotka ovat rajoitetusti veteenliukenevia, ekspan-deriaineet kuitenkin tuhoutuvat hapettuen akkua käytettäessä. Tämä ekspanderin kato ja siihen liittyvä kylmäkäynnistymisen huononeminen on otettava huomioon siten, että negatiivisten levvjen koostumuksessa on huomattava ylimäärä sekä ekspanderia että lyijyä.

Tuoreelle akulle voidaan näillä edellytyksillä antaa kylmäkoevirta, τ 2 63148 jonka ampeeriluku vastaa noin 3,5-kertaisesti sen 20-tuntista kapasiteettia. 12 V 84 Ah akulla tämä virta on 294 A. Näin korkea kvlmä-käynnistyskyky, jota vielä voidaan kohottaa vähentämällä levvvah-vuutta, on paljon yli käytännön vaatimusten. Monissa tapauksissa on 5 vuotta vanha akku vielä siinä kunnossa, että ajoneuvon kylmäkävn-nistys onnistuu. Silloin on alkuperäinen ekspanderimäärä vähentynvt 4/5, joten vain 1/5 on toimintakelpoista ja sekin riittää elektrodien aktivointiin. Ekspanderin loppuminen voi kuitenkin tapahtua jo 3-4 vuoden käytön jälkeen.

Näin tuleva suhteellisen suuri käyttöiän vaihtelu on epäsuotavaa; sen pitäisi rajoittua nykyisiin maksimiarvoihin niin, että käynnis-tinakun odotettu kestoikä tulee keskimäärin pidemmäksi.

Tässä yhteydessä on todettava, että käynnistinakun valraistuspara-metrit hallitaan nykyisin niin laajasti, että nykyisestä tuotannosta havaitaan vain vähäistä käyttöiän vaihtelua.

Tämä on osoitettu lukuisissa laboratorioissa suoritetuissa kestoikä-kokeissa. Ratkaisevan vaikutuksen mainittuun vaihteluun aikaansaavat erilaiset ajovaatimukset kaupunki- tai pitkämatkaliikenteessä, erilaiset ajoneuvotyypit ja lopuksi itse ajajan käsittelytapa hänen henkilökohtaisen ajotapansa mukaan. Nämä erilaiset vaikutukset ovat myös vaikuttamassa nykyiseen ekspanderiin eri lailla ja siten ratkaisevasti vaikuttavat kestoiän oleelliseen vaihteluun.

Keksinnön tehtävänä on luoda käyttökelpoinen negatiivinen lyijyelek-trodi, jonka kestoiän vaihtelu on vähäistaä ja jossa ekspanderi käytetään optimaalisesti.

Tehtävä ratkaistaan siten, että ekspanderi on elektrodissa hiukkas-muodossa, jotka hiukkaset on kapseloitu ja joiden materiaali liukenee akun kestoiän ajalle jakautuneesti.

Ekspanderin pääosa on siten otettu ohimenevästi varastoon ja sitä aktivoidaan vain käytön mukaan siten, että toimivan ekspanderin kon-sentraatio pysyy ajallisesti lähes vakiona.

3 65148 Päällysmateriaalina tulevat kyseeseen suurimolekyylistä tai polymeeristä orgaanista ainetta olevat tai mahdollisesti myös kooolvme-risoidut erilaiset muovikomponentit, jotka ovat tavallisessa akku-hapossa stabiileja, mutta joihin sitä vastoin pystyy reaktiivinen vety, olkoonpa se sitten syntynyt hiilikaksoissidoksen hajoamisesta tai happopitoisen sivuketjun vähenemisestä tai hajoamisesta.

Edullisesti ovat päällysteaineen molekyylit dipoliluoniteisia, jotka kykenevät kukin ekspanderiosasten pintavarauksen mukaisesti varastoitumaan siihen tietyin edellytyksin ja aikaansaamaan suuremman tai pienemmän päällysvahvuuden. Sekä eikspanderiosasten suuruus itsessään että myös päällyksen paksuus vaihtelevat laajoissa rajoissa. Siten varmistetaan, että kapselit murtuvat eri aikoina ja nämä ajankohdat on jaettu akun koko eliniälle siten, että poistunut ekspan-derin määrä tarkalleen kattaa tuhoutumisen aiheuttaman kadon ja Pysyy ajallisesti keskimäärin osapuilleen vakiona.

Tällä tavoin ei saavuteta vain ekspanderin optimaalista käyttöä, vaan voidaan ennen muuta vähentää myös negatiivista levyä kohden annettua lyijypölyn määrää huomattavasti; sillä tavanomaisen seos-suhteen mukaan on lyijypölyn määrä ekspanderin määrään nähden säädetty niin, että viimeksi mainittu toimii täydelleen tuoreessa akussa. Siinä ei kuitenkaan oteta huomioon ekspanderin korkeata heikkenemisastetta kestoiän lopulla, jonka seurauksena myös oleellinen osa aktiivisesta massasta lyijysienen rakeenkasvun vuoksi tulee epäaktiiviseksi ja jota ekspanderin olisi pitänyt alun alkaen säästää.

Akunvalmistajalle raaka-ainesäästö tuo taloudellisia etuja. Kuluttajalle raaka-ainesäästöstä ei toisaalta ole mitään haittaa, koska hän saa keksinnön mukaisen akun, jonka käyttöarvo ei ole vähentvnyt ja jolla on hyvät kylmäkäynnistysominaisuudet.

Keksinnön mukaisen kapseloinnin valmistamiseksi on periaatteessa kaksi tapaa: 4 651 48 1. Hajotuskuivaus Tässä suspendoidaan veteen esimerkiksi hienoksi jauhettua oksiliq-niiniä (Vanisperse A) ja lisäämällä eukolloidia (esim. gelatiinia), joka osittaisesti sen hydraattikuorta puristettaessa varastoituu ekspanderihiukkasille, valmistetaan ohimenevästi stabiili dispersio. Eukolloidin pintajännityksen on siten oltava suurempi kuin disper-sioaineen (veden), koska muutoin ei tapahdu kapseloitumista. Dispersio puristetaan lopuksi suuttimien läpi hajotuskuivuriin, jossa putoavat pikku pisarat osuvat alhaalta tulevaan kuumailmavirtaan, joka hajottaa veden sumuksi. Vedetön kuiva-aines puolestaan joutuu jälkikäsittelyyn, jossa tapahtuu päällysmateriaalin kovettuminen.

Hajotuskuivaus on mahdollista myös vedettömässä dispersiossa. Tässä tapauksessa ympäröi hydrofobinen kolloidi, esimerkiksi hartsi, hyd-rofiilistä ekspanderia dispersinä faasina. Hajotuksessa poistetaan vain kevyesti juokseva dispersioaine samalla, kun hartsi muodostaa ekspanderiosasten päälle kiinteän kapselin.

Hajotuskuivauksella saadaan aikaan suljettujen kapselien ohella osaksi avoimia, ts. huokoisia kapseleita.

2. Nesteytyskapselointi (Mikrokapselointi) Tässä ekspanderin suspensio valmistetaan edullisesti vedettömään nesteeseen, joka sisältää kapselointimateriaalin lähinnä liukenemattomana. Se voi muodostua keinohartsista tai orgaanisesta polymeeristä. Ravistamalla suspensiota neutraalisuolan tai vesilisäyk-sen kanssa eroaa polymeeri hyvin pienten pisaroiden muodossa, jotka sitten laskeutuvat päällysteeksi suspendoitujen ekspanderihiukkasten päälle. Poistamalla muu liuotinaines kapselointimateriaalista (desolvaatio) tai kemiallisella verkonmuodostuksella voi päällyste kiinnittyä.