HU209023B

HU209023B - Electrolite additive agent containing gallium sulfate

Info

Publication number: HU209023B
Application number: HU902067A
Authority: HU
Inventors: Dr Varga Eva Boromisszane; Laszlo Oetvoes; Karoly Pajer; Gyoergyne Baranyos; Erika Kalman; Anna Eke
Original assignee: Mta Koezponti Kemiai Kutato In
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1994-02-28
Also published as: HU902067D0; HUT59259A

Description

A találmány ólomakkumulátorok hatásfokának növelését, valamint kondicionálását és regenerálását eredményező eljárásra vonatkozik, mely lényege, hogy az akkumulátor elektrolitjába vagy negatív elektród masszájába galliumionokat vagy a massza esetében adott esetben fém-galliumot - az elektrolitba adott esetben hidroxi-etilidén-difoszfonsav vagy hidroxi-karbonsav jelenlétében - keverünk a szokásosan alkalmazott egyéb komponensek mellett.

A 159 337 sz. magyar szabadalmi leírás szerinti adalék és akkumulátor-kénsavban 0,08 tömeg% magnézium-szulfát-koncentrációt, 0,26 tömeg% alumínium-szulfát-koncentrációt és 0,05 tömeg% kadmium-szulfát-koncentrációt alakít ki. Ilyen körülmények között nem képződik ún. szekunder szulfát és ennek következtében az élettartam mintegy 30%-kal, a melegindító-képesség 3%-kal, a hidegindító-képesség 7%-kal növekszik, a belső ellenállás pedig 12%-kal csökken. Ez az adalék AKUVIT néven került forgalomba és széles körben alkalmazzák, ami bizonyítja a hatásosságát.

Az utóbbi 20 évben alkalmaztak néhány „akkumulátor-fiatalító eljárás”-t (rejuvenation of acid battery), amelyek szerint olyan szereket alkalmaznak, amelyek hatóanyagként magnéziumot, alumíniumot és/vagy kadmiumot tartalmaznak. A JP 6118312 (8618312) sz. japán szabadalmi leírás például olyan kompozíciót ismertet, amely lúgos közegben magnézium-hidroxidot és alumínium-hidroxidot tartalmaz.

Felismertük, hogy galliumionok jelenléte az elektrolitban vagy a negatív elektróda masszában, illetve gallium-oxid és/vagy fém-gallium jelenléte a negatív elektróda masszában javítja az akkumulátor tulajdonságait, elsődlegesen a töltésfelvételi karakterisztikát. Ez a hatás akkor is jelentkezik, ha egyéb ismert adalékokkal (pl. AKUVIT) egyidejűleg alkalmazzuk.

A fentiek alapján a találmány tárgya eljárás akkumulátorok jellemzőinek javítására, valamint kondicionálására és regenerálására oly módon, hogy

a) az elektrolithoz gallium-oxidot és/vagy galliumkarbonátot és/vagy -hidroxidot és/vagy -szulfátot keverünk olyan mennyiségben, hogy az elektrolitban a gallium 0,04-0,06 t%-ban legyen jelen, adott esetben az ismerten alkalmazott magnézium- és/vagy alumíniumés/vagy kadmiumionokkal kombinálva; vagy

b) az akkumulátor negatív elektródjának masszájához az ólompor tömegére vonatkoztatva 0,01-0,1 t%, galliumot keverünk fém-gallium és/vagy gallium-oxid és/vagy gallium-hidroxid és/vagy -karbonát és/vagy -szulfát formájában, adott esetben magnézium- és/vagy alumínium- és/vagy kadmiumionok, valamint szokásos segédanyagokkal együtt.

Az a) eljárási lépés során alkalmazott galliumot az oldhatósági viszonyok (igen korlátozottan oldhatók a felsorolt gallium-vegyületek) miatt adott esetben alkalmazott hidroxi-etilidén-difoszfonsav vagy hidroxi-karbonsav, mint komplexképző és oldódásjavító felhasználásával készített vizes oldat formájában keverjük az elektrolithoz.

Az eljárásban gallium-halogenidek, illetve galliumnitrát nem alkalmazható.

Az eljárásban alkalmazott gallium-vegyületek vízmentesek vagy kristályvíz tartalmúak egyaránt lehetnek.

A gallium-vegyülete(ke)t az a) eljárásvariáció szerint vagy az elektrolit elkészítésekor - amelyet szokásos módon végzünk - keverjük be, vagy - amennyiben üzemben levő akkumulátorok feljavítása a cél - vizes oldat formájában adagoljuk az akkumulátorba az elektrolithoz.

A találmány szerinti elektrolitadalék hatását az akkumulátor elektródfolyamataira a szakirodalomból ismert módszer [Magyar Kémikusok Lapja 40. 2, 54 (1985)] vizsgáltuk, amely - kísérleti cellákat alkalmazva - követi a starter akkumulátorok általános szabványvizsgálatának [MSz 18430 (1-69)] előírásait. A módszerekkel nyert jellemzők relatív számok. Ellenőrző vizsgálatainkban a találmány szerint adagolt kísérleti cellák viselkedését adalékot nem tartalmazó, továbbá AKUVIT-tal adalékolt cellák viselkedésével hasonlítottuk össze. A kapott eredményeket táblázatosán foglaltuk össze. A kísérleti cellákban - 65 cm² nagyságú ólomrácsra kenve - 20,00 g lemezmasszát alkalmaztunk. A negatív lemezek masszája Balox-ólomporból, 0,30 t% Vanisperes expanderből, kénsavból és vízből készült.

A b) eljárási lépést célszerű ólompor gyártási technológiába beépíteni és az egyéb szokásos adalékokkal együtt bekeverve előállítani az akkumulátor negatív elektróda masszáját.

Az alábbi kiviteli példákban részletesen bemutatjuk a találmány szerinti eljárás a), illetve b) eljárási lépését, melyek értelemszerűen kombinálva is alkalmazhatók.

1. példa

p.a. minőségű vegyszert használva, 5,68 g kristályos gallium-szulfátot [Ga₂(SO₄)₃xl8 H₂O] 70 ml vízben melegítéssel oldunk. Kihűlés után az oldatot 75 ml-re egészítjük ki. Ez a mennyiség 1 darab indítóakkumulátorhoz elegendő, éspedig 6,00 voltos telep esetében 25 ml/cella, 12 voltosnál 12,5 ml/cella elosztásban.

2. példa

p.a. minőségű vegyszert használva, 6,75 g kristályos magnézium-szulfátot (MgSO₄x7 H₂O), 23,10 g kristályos alumínium-szulfátot [Al₂(SO₄)₃xl8 H₂O],

5,10 g kristályos kadmium-szulfátot (CdSO₄x8/3 H₂O), 5,68 g kristályos gallium(III)-szulfátot [Ga₂(SO₄)₃xl8 H₂O] és 19,4 g 92 t%-os tejsavat 35 ml vízzel teljes oldódásig melegítünk. Lehűlés után az oldatot 75 ml-re egészítjük ki. Ez a mennyiség az 1. példában leírt elosztásban 1 darab indítóakkumulátorhoz elegendő.

3. példa

5,10 g kristályos kadmium-szulfátot (CdSO₄x8/3 H₂O), 5,68 g kristályos gallium(III)-szulfátot

HU 209 023 Β [Ga₂(SO₄)₃xl8 H₂O] 16,18 g d-borkősavval 30 ml vízben oldódásig melegítünk. Kihűlés után az oldatot 75 ml-re egészítjük ki. Ez a mennyiség 1 darab indítóakkumulátorhoz az 1. példában leírt elosztásban elegendő.

4. példa

p.a. minőségű vegyszert használva, 6,75 g kristályos magnézium-szulfátot (MgSO₄x7 H₂O), 23,1 g kristályos alumínium-szulfátot [Al₂(SO₄)₃xl8 H₂O],

5,10 g kristályos kadmium-szulfátot (CdSO₄x8/3 H₂O), 5,68 g kristályos gallium(III)-szulfátot [Ga₂(SO₄)₃xl8 H₂O], 6,8 g hidroxi-etilidén-difoszfonsavval 20 ml vízben oldódásig melegítünk. Kihűlés után az oldatot 75 ml-re egészítjük ki. Ez a mennyiség az 1. példában leírt elosztásban 1 darab indító-akkumulátorhoz elegendő.

5. példa

Akkumulátoripari technológiai szabványnak megfelelő anyagokat és p.a. minőségű vegyszert használva, 50 g Balox ólomport 0,15 kg Vanisperse expanderrel és 0,135 kg gallium-szulfáttal [Ga₂(SO₄)₃xl8 H₂O] golyósmalomban homogenizálunk. Ezután a szokásos technológia szerint 4,5 liter vízzel és 5,5 liter d= 1,200 kg/dm³ sűrűségű kénsavval elkészítjük a negatív lemezmasszát.

6. példa

Akkumulátoripari technológiai szabványnak megfelelő anyagokat és p.a. minőségű vegyszereket használva, 50 kg Balox ólomport 0,15 kg Vanisperse expanderrel, továbbá 4,5 liter vízben oldott 385,0 g kristályos alumínium-szulfáttal [Al₂(SO₄)₃xl8 H₂O], 85,0 g kristályos kadmium-szulfáttal (CdSO₄x8/3 H₂O), 112,5 g kristályos magnézium-szulfáttal (MgSO₄x7 H₂O), 135,0 g kristályos gallium-szulfáttal [Ga₂(SO₄)₃xl8 H₂O] és 5,5 liter d = 1,200 kg/dm³ sűrűségű kénsavval homogén péppé keverve a szokásos technológia szerint a negatív ólomrácsba kenjük.

Az alábbi táblázatokban összefoglaljuk a példák szerinti módon adalékolt akkumulátorok jellemző adatait, összehasonlítva az adalékmentes, illetve az AKUVIT-tal adalékolt akkumulátorok jellemzőivel.

/. táblázat

Adalék	Lassú kisütés 0,5 A-rel (Aó)	Start kisütés 4,42 A-rel (Aó)	Peukert-áll. ()	Töltésfelvélel 10. perc (A)	Belső ellenállás (Ω)	Hidrogén lúlfesz. (V)	— Tal'el.áll. (b)
adalékmentes	2,11	1,00	1,87	0,36	0,0657	0,24	0,26
AKUVIT	2,40	1,35	1,44	0,39	0,0543	0,24	0,24
1. példa	2,38	1,30	1,48	0,53	0,0545	0,23	0,22
3. példa	2,45	1,48	1,45	0,45	0,0544	0,24	0,24
5. példa	2,39	1,36	1,49	0,49	0,0544	0,24	0,22
6. példa	2,50	1,39	1,44	0,55	0,0543	0,24	0,24

II. táblázat

Elektrolit-adalék	Lassú kisütés 0,5 A-rel (Aó)	Startkisütés 4,42 A-rel (Aó)
2. példa szerint	2,41	1,37
3. példa szerint	2,46	1,48
4. példa szerint	2,48	1,49
AKUVIT	2,40	1,35

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Eljárás ólomakkumulátorok hatásfokának növelésére, valamint kondicionálására és regenerálására adott esetben magnézium és/vagy alumínium és/vagy kadmium szervetlen vegyületeinek hozzáadásával, azzal jellemezve, hogy

a) az elektrolithoz gallium-oxidot és/vagy -karbonátot és/vagy -hidroxidot és/vagy -szulfátot keverünk adott esetben hidroxi-etilidén-difoszfonsav vagy szokásosan alkalmazott hidroxi-karbonsav komplexképző és oldódásnövelő egyidejű alkalmazásával úgy, hogy az elektrolitban a gallium 0,04-0,06 t% mennyiségben legyen jelen; vagy

b) az akkumulátor negatív elektródájának masszájához az ismert módon végzett előállítás során az ólomporra vonatkoztatva 0,01-0,1 t% galliumot keverünk fém-gallium és/vagy gallium-oxid és/vagy -hidroxid és/vagy -karbonát és/vagy -szulfát formájában. (Elsőbbsége: 1993. 02. 05.)
2. Eljárás ólomakkumulátorok hatásfokának növelésére, valamint kondicionálására és regenerálására és/vagy alumínium és/vagy kadmium szervetlen ve50 gyületeinek hozzáadásával, azzal jellemezve, hogy az elektrolithoz gallium-oxidot és/vagy -karbonátot és/vagy -hidroxidot és/vagy -szulfátot keverünk adott esetben hidroxi-etilidén-difoszfonsav vagy szokásosan alkalmazott hidroxi-karbonsav komplexképző és oldó55 dásnövelő egyidejű alkalmazásával úgy, hogy az elektrolitban a gallium 0,04-0,06 t% mennyiségben legyen jelen. (Elsőbbség: 1990. 04.04.)