MXPA00007254A - Rejillas de bateria. - Google Patents

Abstract

Se describe una rejilla positiva de bateria que es moldeada de manera continua de plomo y despues de esto reducida en su espesor de seccion transversal y alargada para cambiar la microestructura del plomo y proporcionar una resistencia a la corrosion aumentada y otras propiedades necesarias para las rejillas positivas. El espesor, tal como son moldeadas, de las rejillas positivas es reducido por no mas de 1/2 a 2 a 1, para producir una rejilla positiva que mejora la vida de una bateria en la cual es usada. Una rejilla negativa de bateria es moldeada continuamente de plomo y despues de esto reducida en espesor de la seccion transversal y alargada para incrementar la resistencia a la traccion final necesaria para una rejilla negativa mas ligera. El espesor como se funde de. la rejilla negativa es reducido en el intervalo de cerca de 1.2:1 a 2.1 para producir las propiedades deseadas para las rejillas negativas despues de endurecimiento por envejecimiento.

Description

REJILLAS DE BATERÍA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con las baterías de plomo-ácido y más particularmente con rejillas moldeadas para estas baterías y con un método y aparato para fabricar rejillas moldeadas de manera continua.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En ser-vicio, en las baterías de plomo-ácido, las rejillas de plomo de las placas positivas están sujetas a mucho más corrosión y crecimiento que las rejillas de las placas negativas. En servicio, el plomo en las placas positivas se corroe o se erosiona y desaparece, lo cual disminuye y eventualmente termina la vida útil o ciclo de vida de la batería. En servicio, las rejillas de plomo de las placas positivas también crecen y se expanden o se alargan, particularmente en longitud y altura, del orden de 5% a 15% de la longitud y altura originales. Esto tiende a provocar que las placas de la rejilla positiva perforen a sus separadores o revestimientos y se pongan en corto circuito o se conecten a tierra con una placa negativa adyacente. Este crecimiento también tiende a limitar el diseño o patrón de los alambres de las rejillas positivas, debido a que los alambres diagonales son más largos y de aquí tienen un incremento absoluto mayor en longitud, y de aquí una mayor REF: 121161 tendencia a perforar un separador y ponerse en corto circuito. Normalmente, las rejillas de batería de plomo pueden ser elaboradas mediante (1) moldeo continuo de una red que tiene una pluralidad de rejillas interconectadas que son separadas subsecuentemente, (2) moldeo o vaciado en molde de charnelas (o molde de libro) de una rejilla individual o un panel de dos rejillas en un molde usualmente de hierro fundido o acero que es enfriado por agua o (3) mediante un proceso de metal expandido. Se ha encontrado que, en comparación con las rejillas moldeadas en un molde con charnelas, cuando las rejillas moldeadas continuas son utilizadas en placas positivas, son sujetas a xxn crecimiento aún mayor y a una corrosión incrementada significativamente, lo cual da como resultado una vida útil en servicio de cerca de la mitad a dos tercios de la rejillas moldeadas en un molde con charnelas, como se determinó por pruebas de ciclos de vida SAE J-240. Consecuentemente, para muchas aplicaciones de baterías de plomo-ácido, tales como baterías automotrices, las rejillas moldeadas continuamente son no satisfactorias para placas de baterías positivas o electrodos. Sin embargo, debido principalmente a los costos de fabricación y montaje reducidos, las rejillas de plomo moldeadas continuamente son utilizadas en las placas negativas o electrodos de muchas baterías automotrices .

Por consiguiente, varios procesos y equipos se han desarrollado y utilizado comercialmente para fabricar rejillas negativas y placas de baterías moldeadas de manera continua. Típicamente, una pluralidad de rejillas son moldeadas como una tira continua o red de plomo, la cual puede ser lavada para eliminar compuestos de moldeo y lubricantes y es usualmente enrollada para su inspección y almacenamiento antes para su procesamiento adicional . Subsecuentemente, la red es desenrollada, se hace pasar a través de una máquina de empastado continuo, cortada en rejillas o placas empastadas individuales, las cuales se hacen pasar a través de un horno de secado para eliminar el exceso de humedad de la pasta y luego apiladas en pilas de placas individuales por una máquina de apilado para su subsecuente procesamiento y montaje c.omo placas negativas en las baterías de plomo-ácido. Máquinas de moldeo continuo apropiadas son descritas en las patentes norteamericanas números 4,509,381; 4,415,016; 4,534,404 y 4,544,014. Una máquina de empastado apropiada es descrita en la patente norteamericana número 4,606,383, dispositivos de corte apropiados son descritos en las patentes norteamericanas números 4,543,863 y 4,583,437 y una máquina de apilado apropiada es descrita en la patente norteamericana número 4,973,218.

La patente norteamericana número 5,611,128 describe un método y aparato para mejorar el desempeño de rejillas positivas de batería moldeadas de manera continua al reducir el espesor de las rejillas por cerca de 4 a 1. La reducción en el espesor proporciona una resistencia a la tracción y resistencia a la corrosión mejoradas para extender la vida de una batería que contiene estas rejillas y proporciona una rejilla de batería más ligera comparable a las rejillas moldeadas por gravedad, lo que requiere menos material para la formación y montaje y reduce por medio de esto el costo para formar una batería que contiene las rejillas. Mientras en general son más satisfactorias y son una mejora significativa con respecto a las rejillas positivas de baterías moldeadas de manera continua previas, las rejillas formadas de acuerdo a la presente .invención requieren un espesor de moldeo muy grueso y cuando se hacen más delgadas por reducción mecánica, los alambres llegan a ser indeseablemente anchos. También, las rejillas así formadas, mientras que son más ligeras que las rejillas positivas moldeadas continuamente previas, continúan siendo relativamente pesadas. Además, mientras que la resistencia a la corrosión y la resistencia de las rejillas formadas de acuerdo al método de esta patente pueden ser incrementadas, la gran reducción tiende a provocar más distorsión en los diseños de rejillas diagonales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Una rejilla positiva de batería es moldeada continuamente de plomo y trabajada en frío para reducir su espesor de sección transversal y alargarla para cambiar la microestructura del plomo y proporcionar una resistencia a la corrosión mejorada, una resistencia a la tracción después de endurecimiento por enve ecimiento y otras propiedades necesarias para las rejillas positivas. El espesor, tal como es moldeada, de la rejilla positiva es reducido por no más de 2.5:1 y de preferencia en el intervalo de aproximadamente 1.5:1 a 2:1, para producir una rejilla positiva mejorada que mejora la vida de una batería en la cual se usa. Una rejilla negativa de batería es moldeada continuamente de plomo y después de esto trabajada en frío para reducir su espesor de sección transversal y alargarla para incrementar la resistencia a la tracción final necesaria para una rejilla negativa más ligera. El espesor, tal como es moldeada, de las rejillas negativas es reducido en el intervalo de aproximadamente 1.2:1 a 2.0:1 y de preferencia 1.2:1 a 1.5:1 para producir las propiedades deseadas para las rejillas negativas después de endurecimiento por enve ecimiento. De preferencia, las rejillas positivas y negativas son elaboradas al moldear continuamente una red alargada una pluralidad de piezas en bruto de rejilla, de preferencia lavado de la red para eliminar los compuestos de moldeo y luego al hacerse pasar la red a través de la línea de contacto de uno o más pares de rodillos de compresión, para reducir el espesor de la red. El espesor de la red es usualmente reducido en el transcurso de 24 horas, de manera deseable dentro de 12 horas, preferiblemente dentro de 4 horas y más preferiblemente justo después de ser moldeada continuamente y lavada o limpiada. Esta reducción en espesor también incrementa significativamente la longitud de la red y los alambres de rejilla que se extienden paralelos a la dirección de viaje de la red a través de los rodillos e incrementa sustancialmente el ancho de los alambres de la rejilla que se extienden transversalmente a la dirección de viaje de la red a través de los rodillos. Después que la reducción está consumada, la red es empastada, de preferencia cortada en rejillas o placas empastadas húmedas, secada para eliminar la humedad y por lo menos iniciar el curado de la pasta, de preferencia a una temperatura elevada en un horno de secado y usualmente apilada en pilas para su montaje subsecuente como placas o electrodos positivos y negativos de una batería de plomo-ácido . Los objetos, aspectos y ventajas de esta invención son proporcionar rejillas positivas de baterías moldeadas continuamente, las cuales tienen una resistencia a la corrosión mejorada grandemente y un crecimiento reducido significativamente en uso y proporcionar rejillas positivas y negativas moldeadas continuamente, las cuales tienen una vida útil en servicio más prolongada, menores cortos circuitos y fallas prematuras, requieren menos plomo, pueden ser producidas fácilmente con una amplia variedad de configuraciones de alambres, tienen tolerancias mejoradas y control dimensional, son producidas con menos rebabas, una calidad mejorada y a velocidades de producción mayores, pueden ser producidas fácilmente por procesos y equipo de manufacturas automatizadas y son estables, resistentes, durables, confiables y de diseño relativamente simple y manufactura y montaje económicos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estos y otros objetos, aspectos y ventajas de la invención serán evidentes de la siguiente descripción detallada de la modalidad preferida y del mejor modo, reivindicaciones adjuntas y dibujos adjuntos, en los cuales: La figura 1 es una vista lateral de una línea de producción para fabricar rejillas y placas positivas o negativas de esta invención por el método de esta invención; La figura 2 es una vista en planta fragmentaria de una red de piezas en bruto de rejillas positivas moldeadas continuamente por la línea producción; La figura 3 es una vista seccional tomada en general en la línea 3-3 de la figura 2 y que ilustra la configuración de sección transversal de un alambre de rejilla y un alambre de estructura que se extiende transversalmente a la red; La figura 4 es una vista seccional fragmentaria de un alambre de rejilla positiva y -un alambre de estructura que se extiende longitudinalmente a la red; La figura 5 es una vista en planta de una re illa positiva después que su pieza en bruto de rejilla ha sido reducida en espesor y extendido en la dirección longitudinal de la red mediante laminación y después de ser cortada de la red y para propósitos de ilustración mostrado sin ninguna pasta aplicado a la misma; La figura 6 es una vista en planta fragmentaria de una red de piezas en bruto de rejilla negativas moldeadas continuamente por la línea de producción; La figura 7 es una vista en planta de una rejilla negativa después de que su pieza en bruto de rejilla ha sido reducida en espesor y extendido la dirección longitudinal de la red mediante laminación y después de ser cortada de la red y por propósitos de ilustración mostrados sin ninguna pasta aplicado a la misma; y La figura 8 es una vista seccional fragmentaria de una batería de plomo-ácido ensamblada con rejillas de esta invención elaboradas por el método de esta invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Refiriéndonos en mayor detalle a los dibujos, la figura 1 ilustra una línea de producción 20 para utilizar el método de esta invención para fabricar rejillas positivas de batería 22 (figura 5) y rejillas negativas (figura 7), y placas o electrodos de batería de esta invención. En la línea de producción, una red 24 de una pluralidad de piezas en bruto de rejillas sucesivas interconectadas es moldeada continuamente a partir de una composición de plomo fundido por una máquina 28 de moldeo continuo. La red móvil 24 es reducida en sección transversal y alargada en la dirección de viaje por una serie de máquinas 32, 34, 36 y 38 de rodillos de comprensión y enrollada sobre un tambor o carrete en una máquina 40 de enrollamiento para inspección, manejo y cualquier almacenamiento antes de su procesamiento adicional. La red es desenrollada del carrete en una máquina 42 de desenrollado, pasa a través de una máquina 44 de empastado continuo, la cual aplica pasta de batería a la red y una máquina 46 de corte, la cual corta rejillas o placas empastadas individuales de la red. Las placas empastadas individuales pasan en sucesión a través de un horno de secado 48, el cual elimina la humedad de la pasta y a través de una máquina 50 de apilado, la cual deposita las placas individuales en pilas o apilados 52, los cuales son retirados para cualquier procesamiento adicional y montaje a una batería de plomo-ácido como placas o electrodos de la batería.

MAQUINA DE MOLDEO La máquina de moldeo 28 moldea la red 24 de plomo con una pluralidad de piezas en bruto de rejillas sucesivas de una manera continua. En la máquina 28, el plomo fundido es alimentado a una cavidad de molde en un tambor 60 cilindrico giratorio bajo una presión sobreatmosferica a través de una ranura 62 de orificio en una zapata 64 con un segmento curvo que se apoya sobre la superficie periférica del tambor o cilindro. Un patrón o figura geométrica de rejilla es maquinado en la superficie periférica del cilindro 60 para formar una cavidad de molde en la cual el plomo solidifica rápidamente al hacerse avanzar más allá de la ranura de orificio 62, que se abre sobre el cilindro o tambor. La red solidificada 24 es retirada del cilindro giratorio y preferiblemente se hace pasar a través de un baño de agua 66 para apagarla rápidamente y enfriarla y bajo un rodillo de guía 68. Típicamente, la red es moldeada continuamente a una velocidad de cerca de 15.24 a 60.96 metros lineales por minuto (50 a 200 pies lineales por minuto) . Las máquinas de moldeo continuo adecuadas se describen en las patentes norteamericanas números 4,415,016; 4,509,581; 4,534,404 y 4,544,014, las descripciones de las cuales son incorporadas en la presente por referencia, y de aquí no serán descritas en mayor detalle.

ESTACIÓN DE RODILLOS De acuerdo con el método de esta invención, el espesor de sección transversal de la red 24 es reducido y la red es alargada en su dirección de viaje en cada una de las estaciones de rodillo subsecuentes 32, 34, 36 y 38. Puesto que ' cada una de las estaciones de rodillos tiene esencialmente la misma construcción y disposición, solamente la primera estación de rodillos 32 será descrita en detalle. Como se muestra en la figura 1, cada estación tiene un par de rodillos de compresión 84 y 86 cada uno articulado para su rotación en cojinetes recibidos en pares de bloques portadores 88 y 90 espaciados aparte axialmente. Para accionar la red a través de la línea de contacto de los rodillos, el rodillo inferior 86 es accionado por un motor eléctrico 96 a través de una banda de sincronización 98 y poleas dentadas complementarias montadas sobre el eje 100 de accionamiento del motor y el eje 102 del rodillo 86. El rodillo superior 84 es accionado por un engranaje 103 montado sobre su eje 104 del rodillo, el cual engrana con un engranaje 105 complementario montado sobre el eje 102 del rodillo inferior. Preferiblemente, el motor 96 es un motor eléctrico de velocidad variable para facilitar el accionamiento de los rodillos 84 y 86, a la velocidad superficial periférica apropiada para alimentar la red 24 a través de la línea de contacto de los rodillos de compresión. Esta velocidad superficial difiere para cada estación 32-38 debido a que cada vez que la red es reducida en espesor, es alargada en la dirección de viaje de la red, requiriendo por medio de esto que los rodillos en cada estación subsiguientes sean accionados a una velocidad superficial periférica mayor. En cada estación, los rodillos 84 y 86 son accionados a una velocidad superficial periférica constante sustancialmente igual a la velocidad .de la red a medida que entra a la estación.

DISPOSITIVOS DE ENROLLAMIENTO Como se muestra en la figura 1, después de que la red móvil emerge de la ultima estación 38 de rodillos, entra a una máquina 40 de enrollamiento. La red 24' reducida pasa sobre un rodillo de guía 110, y es enrollada en un rollo sobre un carrete 112 recibido sobre un par de arboles 113 llevados por un par de placas 114 de extremo vertical fijos a la cara de la máquina de enrollado. El carrete 112 es hecho girar por un motor eléctrico de velocidad variable (no mostrado) a una velocidad de rotación que disminuye cuando el diámetro del rollo 116 se incrementa para enrollar la red reducida 24' a la velocidad que emerge de la última estación 38 de rodillos.

MAQUINA DE DESENROLLAMIENTO La máquina de desenrollamiento 42 tiene esencialmente la misma construcción que la máquina de enrollado 40 con un rollo 120 de una red reducida 24' enrollada sobre un carrete 122 el cual es recibido sobre arboles en la máquina de desenrollado. Para alimentar la red 24' al empastador 44, el carrete 122 es hecho girar para desenrollar el rollo 120 por un motor de velocidad variable (no mostrado) . Para suministrar la red 24' a la máquina de empastado 44 a una velocidad superficial lineal sustancialmente constante, el motor incrementa la velocidad a la cual el carrete es hecho girar a medida que el rollo 120 se desenrolla y de aquí su diámetro disminuye. Típicamente, una máquina de enrollado 40 y una máquina de desenrollado 42 de la red son usadas en la línea de producción, de modo que las etapas de moldeo, lavado y enrollamiento pueden ser llevadas a cabo independientemente de las etapas de empastado, corte, secado y apilado. Esto proporciona una mayor flexibilidad en las operaciones de producción y fácilmente acomoda el diferencial entre la velocidad lineal a la cual la red reducida 24 ' emerge de la última estación de rodillos 38 (30.48 a 76.2 metros lineales por minuto (100 a 250 pies lineales por minuto) ) en relación a la velocidad mucho más lenta a la cual es suministrada a la máquina de empastado (típicamente 15.24-60.96 metros lineales por minuto, 50-200 pies lineales por minuto) . Esto también permite la inspección, almacenamiento y si se desea, endurecimiento por envejecimiento de la red reducida 24' antes de que sea procesada adicionalmente. Esto también permite que cualquier porción de la línea sea reparada o se le de servicio mientras que la otra porción está en producción y cualquier porción esté inactiva cuando no es necesaria para la producción.

MAQUINA DE EMPASTADO Una pasta electro-químicamente activa es aplicada a la red reducida 24' a medida que pasa a través de la máquina de empastado 44. Todos los intersticios o espacios abiertos entre los alambres de la red son llenados con la pasta y preferiblemente la red es "sobre empastada" de modo que los alambres estén completamente embebidos y rodeados por la pasta y la pasta se extiende hacia fuera desde ambas, las caras superior e inferior de la red y tiene un espesor mayor que el espesor de la red. Típicamente, la máquina de empastado aplica una tira de papel a ambas, las caras expuestas superior e inferior de la pasta, lo cual previene que la pasta se pegue al equipo y facilita el manejo y procesamiento corriente abajo de la red empastada 24". Una máquina adecuada para empastar continuamente la red es descrita en la patente norteamericana número 4,606,383, la descripción de la cual es incorporada en la presente por referencia y de aquí la máquina de empastado 44 no será descrita en mayor detalle.

MAQUINA DE CORTE La red 24" empastada se hace avanzar por una banda transportadora 130 motorizada a la máquina de corte 46, la cual corta o separa la red empastada 24" en placas 131 empastadas individuales . La máquina de corte tiene un conjunto de circuitos de sincronización apropiado, de modo que la red es cortada a través del centro de un alambre de estructura que se extiende transversalmente de doble ancho para producir, como se muestra en la figura 5, el alambre 132 de la estructura posterior de la rejilla 22 de una placa empastada y el alambre 134 de estructura delantero de la rejilla 22 de la rejilla empastada inmediatamente subsecuente . Una máquina adecuada para cortar una red continua en placas de batería individuales sucesivas y el conjunto de circuitos de sincronización adecuado se describen en las patentes norteamericanas 4,583,437 y 4,543,863, las descripciones de las cuales son incorporadas en la presente por preferencia y de aquí no serán descritas en mayor detalle.

HORNO DE SECADO Las placas 131 empastadas individuales son recibidas sobre una banda transportadora 140 la cual las hace mover a través del horno 48 de secado instantáneo. De preferencia, para proporcionar una separación o espacio entre placas 131 adyacentes subsecuentes para por medio de esto disminuir el riesgo de colisión y daño de las placas, el transportador 140 es accionado a una velocidad lineal mayor que la velocidad lineal de las placas individuales 131 que salen de la máquina 46 de corte. Para facilitar el manejo y procesamiento adicional de las placas empastadas, preferiblemente, el horno 48 solo seca o elimina la humedad de la capa o superficie exterior de las caras de la pasta, lo cual temporalmente fortalece y solidifica las superficies, mientras que la porción central de la pasta permanece relativamente blanda y flexible y retiene una humedad sustancial. Para muchas aplicaciones de procesamiento, este secado instantáneo no es absolutamente necesario, y de aquí para tales aplicaciones, este horno es opcional. Típicamente, este es un horno de convección caldeado por gas de flama directa, el cual puede ser de construcción convencional y de aquí no será descrito en mayor detalle.

MAQUINA DE APILADO Las placas individuales que emergen del horno 48 son hechas avanzar por un transportador 142 de entrada al mecanismo de apilado 50. En el mecanismo de apilado, una corriente de placas 131 empastadas individuales sucesivas que se mueven ha una alta proporción de velocidad son continuamente apiladas en apilamientos 52, cada uno tiene una pluralidad de placas superpuestas. Las pilas de placas son retiradas y subsecuentemente ensambladas como placas o electrodos en las baterías de plomo-ácido. Una maquina de apilado de placas de batería adecuada es descrita en la patente norteamericana 4,973,218, la descripción de la cual está incorporada en la presente por referencia y de aquí la máquina de apilado 50 no será descrita en mayor detalle.

REJILLAS POSITIVAS De acuerdo con esta invención, las propiedades deseadas de las rejillas positivas moldeadas continuamente son obtenidas cuando el espesor de la red 24, tal como es moldeada, es reducido por entre 1.5:1 y 2.5:1 y preferiblemente 1.5:1 a 2.1. Para obtener resultados más satisfactorios para un amplio intervalo de aplicaciones, el espesor final de las rejillas positivas moldeadas continuamente después de la reducción está de manera deseable entre de cerca de 0.38 centímetros (0.15 pulgadas) y 0.89 centímetros (0.35 de pulgadas). Se realizan ahorros significativos de plomo y pasta al utilizar rejillas positivas más delgadas. Para evitar el deslizamiento de los rodillos, preferiblemente la reducción máxima en espesor no es mayor que alrededor de 25% a 35% para cada paso a través de un par de rodillos. Por consiguiente, para lograr una relación de reducción total de cerca de 2 a 1, es preferible reducir la red moldeada en al menos dos pasos o pases y preferiblemente a través de 3 ó 4 pares de rodillos sucesivos. Por ejemplo, si una red moldeada continua tiene un espesor de 0.127 centímetros ( 0.50 pulgadas) y es reducida a 2 a 1 en un espesor final de 0.635 centímetros (0.25 pulgadas) , la primera, segunda y tercera reducciones pueden ser de 0.17 centímetros (0.007 pulgadas) cada una, y la cuarta reducción de 0.0101 centímetros (0.004 pulgadas). Estas cuatro reducciones pueden ser obtenidas al hacer pasar la red a través de las estaciones de rodillos sucesivas 32, 34, 36 y 38 para reducir el espesor de la red respectivamente a 0.109 centímetros (0.43 pulgadas), 0.09 centímetros (0.36 pulgadas), 0.073 centímetros (0.29 pulgadas) y 0.0665 centímetros (0.025 pulgadas). Con cada reducción en espesor, la longitud de la red se incrementa en la dirección de laminado o longitudinalmente a la red. Con una reducción en el espesor de 2 a 1, la longitud total de la red se incrementa alrededor de 1.20:1 a 1.30:1 en la dirección de laminación. La laminación para reducir el espesor de la red tiene poco efecto sobre su ancho transversal, que usualmente se incrementa menos de 1%. El envejecimiento de las redes, tal como son moldeadas, antes de la laminación, tiene un efecto sobre la proporción o relación y particularmente la uniformidad del incremento en longitud de las redes cuando son laminadas para reducir su espesor. El incremento en longitud es más grande y significativamente más variable si las redes, tal como son moldeadas son envejecidas mucho más 36 horas antes de la laminación. Normalmente, una red, tal como es moldeada, debe ser laminada para reducir su espesor en el transcurso de 24 horas después del moldeo continuo, de manera deseable dentro de 4 horas después del moldeo continuo, preferiblemente dentro de 30 minutos después del moldeo continuo y más preferiblemente dentro de 15 minutos después del moldeo continuo . Todas las reducciones en espesor de la red deben ser llevadas a cabo bajo condiciones de trabajo en frío con la temperatura máxima del metal en el intervalo 1.67aC (35aF) a 82aC (180aF) y preferiblemente de 10aC a 32aC (50aF a 902F) . Los rodillos adecuados para reducir el espesor de la red pueden tener un diámetro de al menos 6.35 centímetros (2.5 pulgadas) y pueden ser elaborados de acero rectificado con muela con un acabado de superficie de alrededor de 15-20 micropulgadas y una dureza superficial periférica de alrededor de 64-65 Rockwell en la escala C. Las rejillas positivas moldeadas continuamente y laminadas pueden ser hechas de una aleación de plomo que contiene de 0.03% a 0.12% de calcio y aproximadamente 0% a 2.5% de estaño. Tal como son moldeadas de manera continua y antes de cualquier reducción en el espesor, las redes y rejillas de esta aleación de plomo tienen una microestructura de grano aleatorio y no uniforme .pequeño y grande, una resistencia a la tracción de aproximadamente 422 a 457 Kg/cm cuadrado (6000 a 6500 psi) después del endurecimiento por envejecimiento por 30 días a temperatura ambiente y una resistencia a la corrosión relativamente deficiente y un crecimiento significativo en uso como rejillas de placas positivas en una batería plomo-ácido. En contraste, las redes y rejillas moldeadas continuamente que fueron reducidas en espesor por entre 1.5:1 y 2.5:1 por trabajado en frío utilizando el proceso de esta invención tienen una microestructura con granos más pequeños y más uniformes que parecen estar orientados y alineados generalmente paralelos a la dirección de deformación y viaje de la red durante el laminado. Estas redes y rejillas de esta aleación producidas por este proceso tienen una resistencia a la tracción incrementada extensamente de alrededor de 703-773 Kg/cm cuadrado (10,000 a 11,000 psi) después del endurecimiento por envejecimiento completo (30 días a temperatura ambiente) y una resistencia a la corrosión extensamente mejorada y un crecimiento reducido en uso como rejillas de placas positivas en una batería plomo-ácido. Las redes y rejillas de esta aleación de plomo producidas por este proceso también tienen una máxima resistencia a la ruptura después de endurecimiento por envejecimiento completo a temperatura ambiente, la cual es dramáticamente más grande que la resistencia a la ruptura de redes y rejillas de esta aleación moldeadas continuamente y envejecidas por al menos 30 días temperatura ambiente. Como se puede ver por una comparación de las figuras 2 y 5, cuando una pieza en bruto de rejilla moldeada continuamente 26 de una red 24 de esta aleación de plomo con un espesor de 0.127 centímetros (0.50 pulgadas) se redujo en espesor 2.1 a 0.0695 centímetros (0.025 pulgadas) de acuerdo con este proceso, fue alargada 1.2:1 en la dirección longitudinal de laminado virtualmente sin cambio en el ancho total . En la sección transversal el ancho promedio del alambre 200 de estructura transversal, 200' y los alambres •internos transversales 202, 202' se incrementaron aproximadamente 1.24:1 y el área de sección transversal esencialmente no tuvo cambios . En sección transversal el ancho promedio del alambre 204, 204' de estructura longitudinal y los alambres longitudinales internos 206, 206' se incrementaron aproximadamente 1.1:1 con una reducción en el área de sección transversal de aproximadamente 0.9:1.

REJILLAS NEGATIVAS La producción de rejillas negativas moldeadas continuamente de acuerdo con esta invención se obtiene utilizando esencialmente el mismo proceso descrito para fabricar rejillas positivas, con la excepción de las diferencias descritas posteriormente en la presente. Las propiedades deseadas de las rejillas negativas moldeadas continuamente son obtenidas cuando el espesor de la red moldeada 24 es reducido al menos alrededor de 17% o alrededor de 1.2:1 a 50% o 2:1 y preferiblemente alrededor de 1.2:1 a 1.5:1. El beneficio principal de reducir el espesor de la red moldeada para usarse en placas negativas de batería es lograr una rejilla trabajada en frío más fuerte con una resistencia a la tracción más alta que permite una rejilla negativa más delgada, y de aquí de peso más ligero mientras todavía mantiene una suficiente resistencia y rigidez para permitir el manejo, empastado, procesado y ensamblado subsecuente en baterías de plomo-ácido. El espesor final de las rejillas negativas moldeadas continuamente después de reducción es de manera deseable no mayor de 0.056 centímetros (0.022 pulgadas), preferiblemente no mayor de 0.052 centímetros ( 0.020 pulgadas) y en muchas aplicaciones más preferiblemente cerca de 0.0254 centímetros (0.010 pulgadas). Un ahorro significativo de ambos, el plomo y la pasta es realizado usando las rejillas negativas significativamente más delgadas . Para las rejillas negativas preferiblemente la reducción máxima en espesor a través de cualquier par de rodillos no es mayor de cerca de 75%, aunque la reducción total es posible en una estación de laminación. Por consiguiente, para lograr una relación de reducción total de cerca de 1.5:1 a cerca de 33%, es preferible reducir la red moldeada en al menos dos pasos y posiblemente a través de 3 pares de rodillos sucesivos. Por ejemplo, si una red continua, tal como es moldeada, tiene un espesor de 0.076 centímetros (0.30 pulgadas) y es reducida 1.5:1 a un espesor final de 0.051 centímetros (0.20 pulgadas), la primera reducción es preferiblemente de 0.17 centímetros (0.007 pulgadas), la segunda reducción es de cerca de 0.00762 centímetros (0.003 pulgadas), para una reducción total deseada de 0.0254 centímetros (0.010 pulgadas) resultando en el espesor final de 0.051 centímetros (0.20 pulgadas).

Como en el proceso de la rejilla positiva, la longitud de la red se incrementa en la dirección del laminado de la red para cada reducción en espesor. Para las rejillas negativas con una reducción de cerca de 1.5:1, la longitud de la red se incrementa alrededor de 1.15 a 1 en la dirección de laminación. De aquí la longitud y espesor de las piezas en bruto de rejilla negativas moldeadas de una red serán diferentes que aquellas de las piezas en bruto de rejillas positivas, tal como son moldeadas, de tal manera que las rejillas negativas post-procesamiento tendrán sustancialmente la misma longitud y ancho totales que las rejillas positivas post-procesamiento El enve ecimiento de la red moldeada antes de la laminación tiene un efecto sobre la proporción o relación y particularmente la uniformidad del incremento en longitud de la red. De aquí, es deseable que la red moldeada negativa sea laminada para reducir su espesor dentro de 24 horas después del moldeo continuo y más preferiblemente dentro de 15 minutos después del moldeo continuo. El intervalo de temperatura para el proceso de trabajado en frío para la red negativa también debe estar en el mismo intervalo que para la red positiva, y preferiblemente de cerca de 10 preferiblemente de 10aC a 26aC (50SF a 80aF) .

Puesto que las placas negativas en una batería de plomo-ácido están expuestas a una corrosión mínima, mejorar las características de corrosión de las rejillas negativas es innecesario y esencialmente irrelevante. Cambiar la microestructura de la aleación es por lo tanto no necesaria. También, ya que la microestructura de la aleación de plomo cambia durante el proceso de trabajado en frío, la densidad del material de plomo empieza a incrementarse , y más allá de una relación de reducción 3.5:1 la resistencia a la tracción fundamental disminuye. Un incremento en la densidad del material es altamente no deseable para las rejillas negativas, debido que el beneficio principal de reducir el espesor de la red tal como es moldeada es incrementar la resistencia a la tracción del material permitiendo una rejilla de batería negativa más delgada y de aquí más ligera. Una red, tal como es moldeada, trabajada en frío, que tiene un espesor reducido 1.5:1 proporciona una rejilla negativa de resistencia, rigidez y durabilidad equivalentes y cerca de 10% a 25% más ligera y también más delgada que una rejilla negativa que es simplemente moldeada continuamente y endurecida por envejecimiento por al menos 30 días. Una reducción del espesor 1.75:1 proporciona una rejilla negativa equivalente cerca de 5% a 15% más ligera y también más delgada que simplemente una rejilla moldeada continuamente y endurecida por enve ecimiento negativa. Al trabajar en frío la red negativa moldeada, la mejora en resistencia a la tracción proporciona una rejilla más delgada y más ligera para producir una placa de batería negativa que es menos cara que simplemente una rejilla negativa moldeada continuamente y de aquí un ahorro en costos en el plomo de la rejilla y posiblemente la pasta de batería. La rejilla negativa moldeada continuamente y laminada puede ser elaborada a partir de una aleación de plomo similar al material usado para producir las rejillas positivas de acuerdo a esta invención. Para las rejillas negativas sin embargo, el proceso proporciona una resistencia a la tracción final de cerca de 720.5 a 745 K/cm cuadrado (10,250 a 10,600 psi) después de un endurecimiento por envejecimiento completo a temperatura ambiente. Las redes y rejillas de esta aleación de plomo producidas por este proceso para rejillas negativas también tienen un máximo de resistencia a la ruptura después de endurecimiento por envejecimiento completo a temperatura ambiente. Esto es dramáticamente mayor que la resistencia a la ruptura de las redes y rejillas de esta aleación meramente moldeadas continuamente y envejecidas por 30 días a temperatura ambiente. Como puede verse por una comparación de las figuras 6 y 7, cuando una pieza en bruto 23 de rejilla negativa moldeada continuamente de una red 222 de esta aleación de plomo con un espesor de 0.095 centímetros (0.0375 pulgadas) se redujo 1.5:1 a 0.063 centímetros (0.025 pulgadas) de acuerdo con este proceso, la red fue alargada 1.2:1 en la dirección longitudinal de laminación virtualmente sin cambio en el ancho total . En la sección transversal el ancho promedio del alambre 224, 224' de la estructura transversal (el cual cuando es cortado define el borde delantero 240 de una rejilla 23 y el borde posterior 242 de la rejilla adyacente 23) y alambres internos transversales 226, 226' incrementados alrededor de 1.2:1 y el área de sección transversal se incremento alrededor de 1.2:1. En sección transversal el ancho promedio del alambre 228, 228' de la estructura longitudinal y los alambres longitudinales internos 230, 230' se incrementaron alrededor de 1.55:1 y en área de sección transversal cerca de 0-9:1.

BATERÍA DE PLOMO-ACIDO Una batería de plomo-ácido 300 que incluye la rejillas y placas de esta invención se muestra en la figura 8. La batería 300 tiene una caja 302 rectangular exterior y una cubierta superior 304 construida de un material tal como polipropileno. Dentro de la caja se encuentran una diversidad de divisores 306 de celda de batería moldeadas integralmente que definen un número de paredes 308 de la celda de batería separadas. La construcción de la caja exterior en la presente descrita es meramente para propósitos ilustrativos y puede tomar un número de configuraciones y construcciones sin apartarse del alcance y del espíritu de la invención. Una celda 310 de batería está dispuesta dentro en cada una de las paredes 308 entre los divisores 306 de celda dentro de la caja 302. Una celda 310 de batería tiene un conjunto de placas positivas 312 construidas como se describe anteriormente y un conjunto de placas negativas 314 también construidas como se describe previamente. Las placas de batería 312, 314 de la celda están ensambladas en un libro de placas situado en un secuencia alternante de placas positivas y negativas. Un separador 316 construido a partir de un material oscilante eléctricamente microporoso es dispuesto entre cada placa positiva y negativa para impedir que placas de diferente polaridad se toquen, impidiendo mediante por medio de esto un corto circuito dentro de cualquier celda particular 310 de la batería 300. El separador 316 a veces toma la forma de un sobre, como se muestra, dentro del cual cada placa positiva 312 o placa negativa 314 es colocada. Como se muestra en la figura 8 un par, de tiras 320, 322 de placa de plomo, cada una eléctricamente conectada a las placas de polaridad semejantes dentro de un libro para conectar las lengüetas 324 (ver las figuras 5 y 7) formadas sobre la porción superior de cada placa. De aquí, cada celda 310 tiene una tira positiva 320 y una tira negativa 322 dispuesta sobre la parte superior del libro de placas. Para conectar las celdas individuales juntas en serie un conector 326 ínter-celda hecho de plomo es dispuesto entre cada celda 310 para conectar las tiras 320 de placa positiva y las tiras 322 de placa negativa de células adjuntas en serie. La tira positiva 320 de la primera celda es conectada a un poste 330 de batería de plomo positiva y la tira negativa 322 de la última celda es conectada al poste 332 de batería de plomo negativa, respectivamente, formando las terminales de batería de plomo-ácido positiva y negativa. Una solución de ácido sulfúrico diluido llena la mayoría del espacio restante al nivel deseado dentro de cada pozo 308 y es el electrolito necesario para producir las reacciones químicas que toman lugar dentro de cada celda 310 de la batería. Una batería típica tal co o una batería de tipo automotriz tiene seis de tales celdas que produce cada una un potencial 2 voltios de energía eléctrica, formando por medio esto una batería de 12 voltios típica representada en la figura 8. Una batería que tiene placas construidas de acuerdo a esta invención es más ligera en peso que las baterías de la técnica anterior, y tiene una vida de batería mejorada porque las placas positivas tienen una resistencia a la corrosión mejorada. Además, el espesor, tal como es moldeado de los alambres puede ser reducido en comparación con algunas rejillas de la técnica anterior y después de ser formada en frío los alambres no llegan a ser indeseablemente anchos . Una batería formada de acuerdo a la presente invención que tiene una clasificación 45 Ah (ampere hora) de en 400 CCA (amperes de arranque en frío) con 80 minutos de capacidad de reserva y formado con placas de rejillas positiva de aleación de 0.06% de Ca, 1.3% de Sn, con un espesor de aproximadamente 0.081 centímetros (0.032 pulgadas) después de una reducción de no más 2 : 1 de acuerdo a la presente invención tuvo una vida significativamente más prolongada en la prueba de ciclo de vida SAE J-240 comparada a otras baterías con rejillas positivas con aleación de calcio y las mismas rejillas negativas y ensamblado total y construcción. De manera notable, la batería de acuerdo a la presente invención completó 2,887 ciclos mientras que la mejor batería de la técnica anterior probada sobrevivió solamente a 1576 ciclos. De manera deseable, la batería de acuerdo a la presente invención no mostró problemas de crecimiento o corrosión durante la prueba de ciclo de vida.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad, lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Una rejilla positiva para una placa positiva de una batería de plomo-ácido, caracterizada porque comprende una rejilla moldeada continuamente de plomo fundido como parte de una tela o red y que tiene un espesor sustancialmente uniforme y una pluralidad de alambres interconectados con intersticios entre ellos y la rejilla es trabajada en frío para reducir el espesor de la rejilla tal como es moldeada por no más de 2:1 para producir una rejilla positiva moldeada continua para una placa positiva de una batería de plomo-ácido que tiene una resistencia a la corrosión incrementada y una resistencia a la tracción incrementada después de endurecimiento por envejecimiento por 30 días.
2. 2. La rejilla positiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la rejilla positiva trabajada en frío y de espesor reducido tiene una microestructura con un tamaño de granos sustancialmente más pequeño y una estructura de grano más uniforme que aquella de la re illa moldeada continua de la cinta o red.
3. 3. La rejilla positiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el espesor de la rejilla moldeada es reducido en el intervalo de 2:1 a 1.5:1.
4. 4. La rejilla positiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque también comprende la rejilla que es trabajada en frío para incrementar la longitud longitudinal de la rejilla moldeada al menos 1.2:1.
5. 5. La rejilla positiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la rejilla positiva trabajada en frío tiene una resistencia a la tracción de al menos 632.7 K/cm cuadrado (9000 psi) después de un endurecimiento por envejecimiento completo a temperatura ambiente después de ser trabajada en frío.
6. 6. La rejilla positiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la rejilla es trabajada en frío para reducir el espesor de la rejilla dentro de 24 horas del moldeo continuo de la rejilla.
7. 7. La rejilla positiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque también comprende una pasta electroquímicamente activa aplicada a la rejilla reducida para llenar al menos sustancialmente los intersticios con la pasta.
8. 8. La rejilla positiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la rejilla positiva trabajada en frío y de espesor reducido tiene un espesor no mayor de cerca de 0.089 centímetros (0.035 pulgadas).
9. 9. La rejilla positiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la rejilla positiva trabajada en frío y de espesor reducido tiene un espesor no mayor de cerca de 0.038 centímetros (0.025 pulgadas).
10. 10. La rejilla positiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque es elaborada mediante el método de moldeo continuo de plomo fundido en una red alargada que tiene pluralidad de piezas en bruto de rejillas sucesivas que tienen un espesor sustancialmente uniforme y una pluralidad de alambres espaciados e interconectados -que tiene intersticios entre ellos, trabajar en frío las esbozos de rejilla de la red moldeada continua para reducir el espesor de la red moldeada por no más 2:1 y cortar rejillas positivas a partir de la red trabajada en frío para proporcionar rejillas positivas que tienen una resistencia a la corrosión sustancialmente incrementada en uso en placas positivas en una batería de plomo-ácido.
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque también comprende trabajar en frío la red moldeada continua para incrementar la longitud de la red moldeada en el intervalo de 1.2:1 a 1.3:1.
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el trabajo en frío la red moldeada continua ocurre en una temperatura de metal máxima en el intervalo de aproximadamente 1.67aC a 82.2aC (35aF a 180aF) .
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el trabajo en frío de la red moldeada continua ocurre a una temperatura de metal máxima en el intervalo de aproximadamente 10aC a 32aC (50flF a 902F) . 1 . El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el trabajo en frío para reducir el espesor de la red moldeada por no más 2 : 1 ocurre dentro de 4 horas del moldeo continuo de la red. 15. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el trabajado en frío para reducir el espesor de la red moldeada ocurre dentro 1/4 horas del moldeo continuo de la red. 16. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque también comprende aplicar una pasta electroquímicamente activa a la red para al menos llenar sustancialmente los intersticios de la red con la pasta después del trabajado en frío de la red moldeada y. cortar las rejillas positivas a partir de la red empastada para proporcionar placas positivas para las baterías plomo-ácido. 17. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el trabajo en frío para reducir el espesor de la red moldeada continua comprende hacer pasar la red moldeada a través de la línea de contacto de al menos un par de rodillos de compresión para reducir el espesor de la red. 18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la red moldeada es reducida en espesor por no más de cerca de 35% cuando la red pasa a través de la línea de contacto de cada par de rodillos . 19. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la rejilla trabajada en frío y de espesor reducido positiva tiene un espesor no mayor de cerca de 0.089 centímetros (0.035 pulgadas). 20. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la rejilla positiva trabajada en frío y de espesor reducido tiene un espesor no mayor de cerca de 0.038 centímetros ( 0.025 pulgadas). 21. La rejilla positiva .de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque en cada una de un libro de placas positivas de una batería de plomo-ácido comprende una caja, una pluralidad de celdas separadas dentro de la caja, cada celda comprende un libro de placas positivas y placas negativas, separadores aislantes dispuestos entre placas adyacentes de diferente polaridad, una pasta activa aplicada a las placas, conectores positivos que unen cada una de las placas positivas juntas y que están conectadas a una terminal de batería ' ositiva y conectores negativos que unen cada una de las placas negativas juntas y que están conectadas a una terminal de batería negativa. 22. La batería de plomo-ácido de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque la rejilla positiva trabajada en frío tiene una resistencia a la tracción de al menos 632.7 k/cm cuadrado (9,000 psi) después de endurecimiento por envejecimiento completo. 23. La batería de plomo-ácido de conformidad con la reivindicación 21, en donde la rejilla positiva trabajada en frío y de espesor reducido tiene un espesor no mayor de aproximadamente 0.089 centímetros (0.035 pulgadas). 24. La batería de plomo-ácido de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque las placas negativas comprenden una rejilla negativa moldeada continua de plomo fundido como parte de una red y . que tiene un espesor sustancialmente uniforme y una pluralidad de alambres interconectados con intersticios entre ellos y que son trabajados en frío para reducir el espesor de la rejilla negativa moldeada en el intervalo de cerca de 1.2:1 a 2.1 para proporcionar una rejilla negativa moldeada continua que tiene una resistencia a la tracción incrementada después de endurecimiento por envejecimiento completo. 25. La batería de plomo-ácido de conformidad con la reivindicación 24, en donde la rejilla negativa de espesor reducido y trabajada en frío tiene un espesor no mayor de cerca de 0.056 centímetros (0.022 pulgadas). 26. Un método para hacer una rejilla negativa para una placa negativa de una batería de plomo-ácido caracterizada porque comprende, el moldeo continuo de plomo fundido a una cinta o red alargada que tiene una pluralidad de piezas en bruto de rejillas sucesivas que tiene un espesor sustancialmente uniforme y una pluralidad de alambres espaciados separadamente e interconectados .que tienen intersticios entre ellos, trabajar en frío las piezas en bruto de rejilla de la red moldeada continua para reducir el espesor de la red moldeada por no más de 1.5:1 y cortar rejillas negativas a partir de la red trabajada en frío. 27. Un método para elaborar rejillas positivas y rejillas negativas para placas positivas y placas negativas en perspectiva de una batería de plomo-ácido, caracterizado porque comprende el moldeo continuo de plomo fundido en cintas o redes alargadas separadas que tienen una pluralidad de piezas en bruto de rejillas sucesivas que tienen un espesor sustancialmente uniforme y una pluralidad de alambres espaciados separadamente e interconectados que tienen intersticios entre ellos, trabajar en frío las piezas en bruto de rejilla de la red moldeada continua para las rejillas positivas para reducir el espesor de la red moldeada por no más de 2.1 y cortar rejillas positivas a partir de la red trabajada en frío para proporcionar rejillas positivas que tienen una resistencia a la corrosión sustancialmente incrementada en uso en placas positivas en una batería de plomo-ácido y trabajar en frío las esbozos de rejilla de la red moldeada continua para las rejillas negativas para reducir el espesor de la red moldeada por no más de 1.5:1, y cortar rejillas negativas a partir de la red trabajada en frío.