FI67971B - Elektrodplatta foer blyackumulatorer - Google Patents

Description

ΓΓ5££71 γμ /4iv KU U L UTU SJ U LK AI su ^7071 [Bl (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT O f J ( \ C (45) Patent li cyönnclty 10 C6 1935 Patent oeddelat (51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 H 01 M 4/23 (21) Patenttihakemus — Patentansökning ^8 1 049 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 05 04 . 78 (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 05· 04.78 (41) Tullut Julkiseksi — Blivit offentlig 28.11.78

Patentti- ja rekisterihallitus /44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm.— πς

Patent- och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad έο.νί.οο (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd priorltet 27.05.77

Saksan Li i ttotasavaita-Förbundsrepubli ken Tyskland(DE) P 2723946.9 (71) Nordiska Ackumulatorfabriker Noack AB, Kommendörsgatan 16, Box 5317, S-102 46 Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Ulf Sven Gustaf Magnusson, Hultsfred, Lars Erik Uhrbom, Hultsfred,

Ruots i-Sver ige(SE) (74) Berggren Oy Ab (54) Lyijyakkujen elektrodilevy - Elektrodplatta för blyaekumulatorer Esillä olevan keksinnön kohteena on lyijyakkujen elektrodilevy, jonka pinnalla on pölyä sitova veteen liukenematon polymeeri-muovipinnoite .

Keksinnön tarkoituksena on sitoa valmistuksen aikana levyn pinnalle muodostunut lyijypöly. Sen avulla täytetään työpaikkahygi-eniaa koskevia tarkkoja määräyksiä, ja sillä on tärkeä merkitys ympäristönsuojelun kannalta. Elektrodilevyjen valmistuksessa on pölyn erittymisen vaara erittäin suuri, kun levyt joutuvat nopeisiin lämpötilan vaihteluihin, esimerkiksi tehokkaaseen kuivaukseen, minkä jälkeen niille suoritetaan käsin tai mekaanisesti seuraavia työvaiheita. Nopeassa kuivauksessa vesihöyryä poistuu myös syvältä levyn huokosista. Höyry tuo mukanaan pieniä lyi-jyhiukkasia pinnalle, jolle ne kerrostuvat ja muodostavat myöhemmin kuohkean pölykerroksen. Tämä näkyy myös siitä, että levyn pinta nukkautuu jonkin verran.

Lyijyelektrodien valmistuksen tärkeitä toimenpiteitä ovat lyijy- oksidin sekoitus veteen ja laimeaan rikkihappoon tahnaksi, joka 67971 sivellään ristikkoon, kuivaus ja ns. kovetus, muovaus, pesu, kuivaus ja lopuksi asennus.

US-patenttijulkaisusta 3 905 829 tunnetaan menetelmä, jonka tarkoituksena on käsitellä vasta tahnalla siveltyjä elektrodilevyjä sivelemällä tai ruiskuttamalla niiden pinnalle vesiliukoisten orgaanisten polymeeriyhdisteiden vesipitoista liuosta. Levyt voidaan myös upottaa tällaiseen liuokseen. Näissä vesiliukoisissa yhdisteissä on mm. kyse polyvinyylialkoholista, polyeteenioksi-dista, alkyyliselluloosasta ja tärkkelyksestä. Ne jättävät levyn pinnalle vain väliaikaisesti ohuen kalvon, joka muovauksen aikana pestään pois, kunnes jäljellä on pieniä jäännöksiä, jotka eivät vahingoita levyjen sähköisiä ominaisuuksia. Näin käsitellyllä levyllä on entistä pienempi taipumus pölyn muodostukseen.

Käytännössä on todettu, että erityisesti positiivisten ristikko-levyjen valmistuksessa ehdottomasti suurin pölymäärä muodostuu jatkokäsittelyn aikana allasmuovauksen ja kuivauksen jälkeen eli siis kuivauksen ja asennuksen välillä. Jos levyyn on levitetty vesiliukoisten yhdisteiden muodostama polymeerikerros jo tahnalla sivelyn jälkeen, tätä kerrosta ei tässä vaiheessa enää ole riittävästi jäljellä, jotta pölyä sitova vaikutus saavutettaisiin. Tällaisten tunnettujen aineiden levitys muovauksen jälkeen tapahtuvan kuivauksen yhteydessä pölyn sitomista varten on epäkohta, koska pesua ei enää suoriteta ja liukoiset orgaaniset aineet sijaitsevat myöhemmin pariston valmistuksen jälkeen elektrolyytissä. Siellä ne voivat esim. aiheuttaa vaahdon muodostumista varauksen yhteydessä.

Jos muovaus suoritetaan astiamuovauksena, levyerät sijoitetaan akkuastioihin jo ennen muovausvaihetta. Sen vuoksi tällaista astiamuovausta käyttävät tehtaat haluavat jo levyjen valmistuksen varhaisvaiheessa, esim. tahnalla sivelyn jälkeen, ryhtyä tehokkaisiin toimenpiteisiin pölyn muodostumista vastaan.

Keksinnön perustana on ongelma, miten varustaa elektrodilevyt polymeeripinnoitteella, joka säilyy koko valmistusprosessin ajan ja joka suuresti estää pölyn muodostumista eikä vaikuta epäedullisesti levyn sähköisiin ominaisuuksiin.

3 67971 Tämä ongelma ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että veteen liukenemattomana polymeerimuovipinnoitteena käytetään styreenin ja akryylihappoesterin kopolymeeriä.

Tavallisesti polymerointimuovi toimitetaan 50-prosenttisena vesipitoisena dispersiona, johon on mahdollisesti sekoitettu emulgaat-toreja ja pehmitysaineita.

Pinnoitteen levitys elektrodilevylle tapahtuu kuitenkin edullisesti vahvasti - esim. suhteessa 1:5 - laimennetusta dispersiosta, ei ainoastaan kustannussyistä, vaan siitä syystä, että pinnalle jäänyt pinnoite saa olla vain niin paksu, ettei se vaikuta levyn sähköisiin ominaisuuksiin.

Toisaalta on myös tärkeää, että dispersio tunkeutuu kunnolla massan syvyyteen ja muodostaa kiinnitarttuvan, lakkamaisen kalvon.

Dispersio levitetään sopivasti upottamalla, mutta mahdollisesti myös ruiskuttamalla tai valssaamalla.

Valssauksella tarkoitetaan menetelmää, jossa dispersio levitetään kahdella peräkkäin sovitetulla ja vastakkaiseen suuntaan pyörivällä valssilla elektrodilevyjen liikkuessa valssien välissä ylhäältä alaspäin tai takaa eteenpäin. Valssit on sopivasti vaipoitettu vaahtomuovilla tai huovalla.

Elektrodilevyjä käsitellään joko kuivina tai märkinä. Tietysti voidaan käsitellä sekä positiivisia että negatiivisia elektrodilevy jä, tarkemmin sanottuna sekä tahnalla sivelyn että muovauksen jälkeen. Erityisen sopivaa on käsitellä positiivisia levyjä muovauksen jälkeen, koska nämä aiheuttavat suurimman pölyn muodostumi sen.

Keksinnön mukaisen pölyn sitomisen erityisenä etuna on se, että tah- 67971 nalla siveltyjen levyjen käsittelyssä levyjen myöhemmässä muovauksessa saamalla napaisuudella ei ole väliä, jos niille suoritetaan allas- tai astiamuovaus. Jos käsittely kuitenkin on alusta alkaen määrätty, suositetaan noudatettavaksi polymerointimuovin määrättyjä konsentraatioita.

Niin ollen muovikonsentraatio 1:1 - 1:5 johtaa sekä positiivisten että negatiivisten levyjen käsittelyssä tahnalla sivelyn jälkeen (ja mahdollisen pikakuivauksen jälkeen) pölyn vähenemiseen 90 %:lla verrattuna muovaamattomiin levyihin, joissa pölyä ei ole sidottu. Käsittely ei vaikuta kielteisesti seuraavaan kovetusvaiheeseen.

Tästä voidaan tehdä se johtopäätös, että pinnoite on myös riittävän läpäisevä hapen ja vesihöyryn vaihtoa varten tämän prosessin aikana.

Ottamalla samalla huomioon sähköiset ominaisuudet, joita paristoilla on astiamuovauksen jälkeen, näyttää muovin optimaalinen käyttökon-sentraatio vasta tahnalla siveltyjä levyjä varten olevan 1:3, joka vastaa 12 %:n kiintoainepitoisuutta.

Mutta myös allasmuovauksen jälkeen ovat samalla muovidispersiolla esikäsitellyt levyt samalla tavoin pölyttömiä kuin samat levyt ennen allasmuovausvaihetta. Allasmuovauksessa aikaansaatu varaus rikki-happoliuoksessa ei siis vaikuta pölysuojaan, jonka levyt ovat saaneet ennen tätä muovausvaihetta. Tämä tulos on yllättävä ja siitä on se edullinen seuraus, että juuri tahnalla siveltyjen levyjen käsittely ei ole riippuvainen siitä, minkä menetelmän mukaan ne muovaillaan .

Tietysti keksinnön mukainen käsittely voidaan myös suorittaa jo muovailluille positiivisille levyille. Tällöin päästään jopa hyvin pienillä muovikonsentraatioilla (jopa 1:20) tyydyttävään pölyttömyy-teen, edellyttäen, että levyt on aikaisemmin pesty ja kuivattu. Levyjen kyky kuormittua suurella virralla on tällöin tosin huomattavasti pienempi, mutta se saavuttaa muutamien konditiointijaksojen jälkeen normaalin arvon.

Muovailtuja levyjä voidaan jopa uppokäsitellä niiden ollessa pesun jälkeen vielä märkiä. Pesuveden ja muovidispersion välistä diffuu-siov&ihtoa huokosissa on tällöin tosin tuettava muovidispersion hieman suuremmalla konsentraatiolla, joka on 1:2 - 1:10, edullises- 67971 ti 1:4 - 1:5. Tämä vastaa sopivaa kiintoainepitoisuutta n. 7-8 %.

Näissä olosuhteissa saavutettu pölyn väheneminen ei ole aivan yhtä suuri kuin edellä mainituissa olosuhteissa, mutta 70 %:lla se on edelleen täysin tyydyttävä.

Märkien levyjen upotuksella (upotusaika 1-60 min) on menetelmätekni-sesti se etu, että se aiheuttaa vain vähäisen lisätoimenpiteen valmistuksessa ja että lisävarustekustannukset ovat hyvin pienet. Levyt sijaitsevat pesun jälkeen telineissä ja ne viedään erinä uppo-kylvyn läpi ennen niiden joutumista kuivausuuniin.

Positiivisesti muovailtujen, tässä tapauksessa kuivien ristikkolevy-jen pölyn sitomisesta esitetään seuraavassa muutamia käytönnön esimerkkejä: 50-prosenttisesta styreenin ja akryylihappoestereiden kopolymeerin vesipitoisesta dispersiosta (moliwith DM 60 tai Moliwith 6051-S) valmistettiin erilaisia laimennuksia. Positiivisesti muovailtuja ristikkolevyjä uppokäsiteltiin näissä laimennuksissa 10 sekunnin ajan ja kuivattiin sen jälkeen 2 tuntia 60°C:ssa. Jotta taipumusta pölyn muodostumiseen voitaisiin arvostella, kuivia levyjä täristet-tiin täristyspöydällä määrätyissä olosuhteissa pystysuunnassa. Suljetun täristyskammion läpi imettiin samalla määrätty ilmavirta tyh-jöpumpun avulla, ja mukana kulkeutunut hieno pöly siepattiin pöly-suodattimella.

Tulokset kävvät ilmi alla olevasta taulukosta kussakin tapauksessa vähintään kolmen mittauksen keskiarvoina.

Alkudispersion Painon lisäys laimennus_levyä kohti (g)_Pölymäärä (mg Käsittelemätön - 22,0 1:2 1,258 0,2 1:4 0,629 0,4 1:8 0,334 0,6 1:10 0,209 3,8 1:12 0,220 3,7 1:24 0,170 10,5 6 67971

Taulukosta käy ilmi, että pölymäärä pienenee sideainekonsent-raation kasvaessa. Riittävään pölyn sitomiseen päästään, jos polymeerin aikaansaama painon lisäys on 0,2-0,3 g/elektrodilevy (laskettuna elektrodilevyistä, joiden mitat ovat 149 x 106 x 1,6 mm), joka vastaa käyttöön tarkoitettua laimennusta n. 1:10. Vastaavia tuloksia saavutettiin myös kun pölyä sidottiin muovailematto-missa levyissä, jotka sinänsä pölyävät vähemmän.

Keksinnön mukainen pölyn sitominen voidaan kuivauksen jälkeen vaikeuksitta liittää valmistukseen ylimääräisenä ruiskutusta! uppokylpyvaiheena. Työskentelevälle henkilökunnalle saavutetaan huomattava suojavaikutus erittäin alhaisin materiaali-kustannuksin ristikkolevyä kohti.