Wynalazek niniejszy dotyczy elek¬ trycznych akumulatorów olowiowych.Przedmiotem wynalazku jest przenosny akumulator olowiowy, który w porówna¬ niu ze znanemi akumulatorami tej samej pojemnosci jest znacznie mniejszy i lzej¬ szy. Wynalazek dotyczy zarówno kon¬ strukcji, jak i elektrolitu akumulatorów olowiowych.W akumulatorach olowiowych plyty masywne lub w ksztalcie kraty, wykonane z olowiu lub stopów olowiu, zaopatruje sie w mase czynna, przyrzadzona w postaci pasty z glejty i minji i rozprowadzona na¬ stepnie po kracie plyty, która sluzy jedno¬ czesnie jako przewodnik pradu. Poniewaz wymieniona pasta tworzy po wyschnieciu cialo o zwartej strukturze wewnetrznej. dodaje sie czesto srodki, nadajace jej po¬ rowatosc. Gabczasty olów plyty ujemnej i dwutlenek olowiu plyty dodatniej zosta¬ ja utworzone przez utlenienie i odlenienie wyzej wymienionej pasty pod wplywem elektrolizy.Znane akumulatory olowiowe posiada¬ ja szereg wad. Sztywna krata plyty olo¬ wianej, stanowiacej elektrode, bierze zni¬ komo maly udzial w przemianie energji chemicznej, natomiast zwieksza znacznie ciezar akumulatora olowiowego, poniewaz musi byc mocna i sztywna. To znowu pocia¬ ga za soba koniecznosc uzycia mocnego naczynia, a tern samem przyczynia sie do dalszego zwiekszenia ciezaru akumulatora.Sztywnosc krat powoduje brak gietkosci plyt, wskutek czego z biegiem czasu na-stepuje zmniejszenie spoistosci miedzy krata i masa, która podlfga zjawiskom rozszerzania sie i paczenia. Bezposrednia bliskosc olowiu i dwutlenku olowiu na po¬ wierzchni plyty dodatniej sprowadza szyb¬ kie samowyladowanie akumulatora. Elek¬ trody zwykle powinny byc juz przygoto¬ wane w fabryce, poniewaz osiagaja swa pelna pojemnosc dopiero po wielokrotnem ladowaniu i rozladowaniu. Takie wlasno¬ sci znanych akumulatorów olowiowych u- niemozliwiaja stosowanie iejh zamiast ogniw zwyklych.Proponowano wiele sposobów usunie¬ cia wymienionych wad %f znanych przeno¬ snych akumulatorach olowiowych. Próby te polegaja glównie na usunieciu stosowa¬ nia krat w plytach akumulatorowych. Np. próbowano stlaczac znane materjaly, slu¬ zace do wyrobu elektrod, w postaci plyt, w których umieszcza sie metalowe przewod¬ niki pradu. Wskazywano równiez na moz¬ nosc stosowania dwutlenku ok\yiur ak równiez pylu olowianego do budowy plyt akumulatorowych. Propozycje te okazaly sie jednak niepraktyczne. Wedlug wyna¬ lazku do budowy plyt stosuje sie specjal¬ ny gatunek dwutlenku olowiu.Otrzymywanie dwutlenku olowiu przez traktowanie minji kwasem azotowym jest znane. Przez traktowanie minji odpowied¬ nio rozcienczonym kwasem azotowym i przerwanie traktowania w odpowiednim momencie mozna wytwarzac lekki dwutle¬ nek olowiu. Brunatny proszek, otrzymany po wyplókaniu osadu, stanowi materjal, nadajacy sie do wyrobu plyt wedlug wy¬ nalazku. Materjal, otrzymany w opisany sposób, zawiera czesto badz resztki minji, badz ciezki dwutlenek olowiu, zaleznie od tego, czy traktowanie kwasem przerwano zawczesnie, czy zapozna. Trudne jest bo¬ wiem uchwycenie chwili najodpowiedniej¬ szej. Niewielkie domieszki nie przeszka¬ dzaja jednak zupelnie w uzyciu tego ma¬ terjalu do budowy elektrod.Podaje sie nastepujacy przyklad wyro¬ bu odpowiedniego brunatnego dwutlenku olowiu wedlug wynalazku. 100 g minji szlamuje sie z 333 cm3 wody destylowanej, a 600 cm3 kwa&u azotowego o ciezarze ga¬ tunkowym 1,4 rozciencza sie 840 cm3 wo¬ dy. Obydwa plyny sklóca sie razem, przy- czem powinny one posiadac temperature 24GC Po 50 minutach traktowanie przery¬ wa sie, a otrzymany brunatny osad prze¬ mywa sie.Brunatny dwutlenek olowiu, otrzymany w sposób powyzszy, posiada ciezar gatun¬ kowy zazwyczaj ponizej 7, a w kazdym razie ponizej A natomias zwykly handlo¬ wy dwutlenek olowiu posiada zawsze cie¬ zar gatunkowy powyzej 8.Mozna równiez podac inny sposób sprawdzania materjalu. 10 g materjalu miesza sie w sulfurimetrze Chancella z eterem i wstrzasa sie. Po odstawieniu sul- furimetru w spokoju latwo spostrzec, ze materjal najpierw osiada bardzo szybko w ciagu pewnego czasu, a potem osiadanie odrazu zmniejsza sie. W tej chwili nalezy zauwazyc wysokosc warstwy osadu w sul¬ furimetrze i pomnozyc przez dziesiec, aby sprowadzic odczytanie do wysokosci dla 100 g. Objetosc osadu w eterze wynosi dla materjalu wedlug wynalazku powyzej 100, a dla zwyklego dwutlenku olowiu zawsze ponizej 75.Zawartosc tlenu w zwyklym dwutlen¬ ku olowiu w przeliczeniu na Pb02 wynosi w przyblizeniu 99%, a w materjale, stoso¬ wanym do wyrobu plyt wedlug wynalazku, okolo 93%. Opornosc elektryczna kostki o krawedziach 1 cm po sprasowaniu pod ci¬ snieniem 100 kg wynosi dla zwyklego dwu¬ tlenku olowiu powyzej 0,5 oma, a dla- ma¬ terjalu, stosowanego do wyrobu plyt we¬ dlug wynalazku, ponizej 0,2 oma. Opisany wyzej dwutlenek olowiu nie byl dotych¬ czas uzywany do budowy elektrycznych akumulatorów olowiowych, pomimo ze w pewnych warunkach materjal taki wytwa- — 2 —rza sie podczas pracy akumulatora. Pod¬ czas wyrobu plyt do akumulatorów z no¬ wego tworzywa mozna równiez stosowac znane sposoby wyrobu, nie wychodzac po¬ za ramy wynalazku.Przedewszystkiem jednak mozna wy¬ konywac z brunatnego dwutlenku olowiu elektrody, zlozone z samej tylko masy bez sztywtiej kraty, przyczem elektrody takie w porównaniu ze zwyklemi plytami aku¬ mulatorów olowiowych posiadaja znacznie wieksza sprawnosc i to nietylko w stosun¬ ku do wagi calej plyty, lecz równiez w sto¬ sunku do wagi masy czynnej.Podczas wyrobu dodatnich elektrod z samej masy mozna postepowac np. w ten sposób, ze tlenki olowiu, wysuszone w po¬ wietrzu i sproszkowane, w takiej postaci, w jakiej stosuje sie do wyrobu znanych e- lektrod akumulatorowych, prasuje sie z brunatnym dwutlenkiem olowiu w ten spo¬ sób, ze wewnatrz sprasowanej plyty zosta¬ je umieszczony metalowy przewodnik pradu, poczem obrabia sie sprasowana plyte rozcienczonym kwasem siarkowym przynajmniej w przeciagu 10 minut. Potem plyte suszy sie. Metalowy przewodnik pra¬ du, wpuszczony w plyte, moze byc bardzo cienki i gietki, poniewaz nie stanowi on sztywnego szkieletu dla masy czynnej, lecz sluzy jedynie do rozprowadzenia pradu wewnatrz masy. Wykonczona elektroda posiada dostateczna wytrzymalosc. Wyko¬ nane w ten sposób elektrody dodatnie bez kraty sa lzejsze i mniejsze od znanych plyt dodatnich kratowych tej samej po¬ jemnosci/Elektrody wedlug wynalazku po wykonczeniu nie wymagaja specjalnych zabiegów, a ich sklonnosc do samowyla- dowywania akumulatorów jest bardzo ma¬ la. Elektrody te moga byc tanio wykony¬ wane w produkcji masowej, przyczem mo¬ ga byc bardzo male i cienkie.Elektrody dodatnie, wykonane w opisa¬ ny wyzej sposób, posiadaja zasadniczo sklad nastepujacy.Przyklad I. 30% pylu olowianego, najlepiej wysu¬ szonego po zwilzeniu kwasem siar¬ kowym, 40% brunatnego dwutlenku olowiu, 30% minji.Przyklad IL 30% PbO, 40% brunatnego dwutlenku olowiu, 30% minji.W obydwóch przykladach materjal prasuje sie pod cisnieniem 250 kg/cm2.Jezeli plyta posiada grubosc 1,5 mm, to utwardza sie ja w roztworze kwasu siar¬ kowego o ciezarze gatunkowym 1,18 w przeciagu pól godziny. Gestosc kwasu siar¬ kowego, uzytego do- utwardzania, odpowia¬ da mniej wiecej gestosci elektrolitu, stoso¬ wanego w akumulatorach olowiowych.Utwardzanie moze byc jednak wykonane i innym sposobem.Chcac by elektrody dodatnie osiagnely juz za pierwszem ladowaniem swoja pel¬ na pojemnosc, nalezy uzyc podczas wyro¬ bu plyt ponad 15% materjalu wedlug wy¬ nalazku.Elektrody dodatnie, wykonane wedlug wynalazku, moga byc polaczone ze zna- nemi ujemnemi elektrodami w jedno ogni¬ wo akumulatorowe, „Jednak ciezar i obje¬ tosc ogniwa akumulatorowego zmniejszy sie, jezeli elektroda ujemna bedzie wyko¬ nana równiez tylko z masy czynnej z wpu¬ szczonym przewodnikiem pradu. Do wyro¬ bu plyt ujemnych wedlug wynalazku sto¬ suje sie te same zabiegi prasowania, zwil¬ zania i suszenia, co przy elektrodach do¬ datnich, ale tworzywem jest tu pyl olo¬ wiany, zmieszany z siarczanem olowiu, ewentualnie z dodatkiem tlenku olowiu.Tworzywo takie daje sie dogodnie praso¬ wac, a ujemne plyty, wykopane z niego, odznaczaja sie wielka sprawnoscia.Podczas przygotowania mieszaniny py¬ lu olowianego z siarczanem olowiu mozna postepowac np. w ten sposób, ze tlenek ó- — 3 —lowiu redukuje sie w roztworze kwasu siarkowego zapomoca elektrolizy, a na¬ stepnie mase, zwilzona kwasem siarko¬ wym, suszy sie i miele. Podczas wyrobu e- lektrod z suchych, sproszkowanych mie¬ szanin zapomoca prasowania, wazne jest, aby spoistosc plyty byla wszedzie jedna¬ kowa. Poniewaz jednak cisnienie rozdziela sie w proszku nie tak równomiernie, jak w plynach, lecz dziala na górne warstwy ina¬ czej niz na wewnetrzne, najlepiej jest robic elektrody w ksztalcie cienkich plyt, a ci¬ snienie powinno byc wywierane jednocze¬ snie na obydwie powierzchnie. Metalowy przewodnik pradu, umieszczony w masie plyty, stanowi w niej cialo obce, które w pewnych przypadkach oslabialoby zbytnio plyte. Wedlug wynalazku wewnetrznej jednolitosci masy plyty nie pogorszy za¬ warty w niej metalowy przewodnik pradu, jezeli posiada on w przekroju ksztalt pro¬ stokata albo rombu, przyczem powierzch¬ nie przewodnika pradu powinny byc na¬ chylone do kierunku cisnienia, przewodnik zas umieszcza sie w materjale tak, aby dluzsza os przekroju byla ulozona w kie¬ runku cisnienia.Aby osiagnac jak najlepszy rozdzial pradu w elektrodach prasowanych, wpu¬ szczony przewodnik .pradu zaopatruje sie w boczne wystepy i rozwidlenia wystepów.Wedlug wynalazku najlepiej jest wykonac boczne wystepy i rozwidlenia przewodnika pradu tak, aby kazdy wystep z rozwidle- niami byl niezalezny od wystepów sasied¬ nich, to jest aby wystepy i rozwidlenia nie tworzyly kraty. Kazdy wystep i rozwidle¬ nie zakonczone sa wiec swobodnie. Dzieki temu przewodnik pradu moze latwo do¬ stosowywac sie do rozszerzania i paczenia sie masy* Polaczenie elektrod dodatnich i ujem¬ nych, wykonanych tylko z masy, w jedno ogniwo akumulatorowe nie przedstawia zadnych trudnosci, o ile te ogniwa akumu¬ latorowe maja spelniac to samo zadanie, co i znane akumulatory olowiowe. Najle¬ piej jest elektrody takie umiescic w odpo¬ wiednich pochewkach, a calosc dopiero u- stawic w naczyniu, zawiesic albo unieru¬ chomic w naczyniu w inny sposób. Jako elektrolit stosuje sie tu kwas siarkowy, jak w znanych akumulatorach olowiowych.Male przenosne akumulatorki, naprzy- klad do latarek kieszonkowych, nalezy wy¬ konywac inaczej, niz zwykle akumulatory.Akumulatorki te musza byc mozliwie male i lekkie, pojemnosc ich powinna byc mozli¬ wie duza, a poza tern winny byc one mocne, estetyczne i tanie, a naczynia ich winny byc szczelne na kwas. Warunki te wyma¬ gaja specjalnych zabiegów.We wszystkich akumulatorach olowio¬ wych istnieje trudnosc przeszkodzenia cal¬ kowitemu utlenianiu koncówek plyt do¬ datnich. W malych akumulatorkach kie¬ szonkowych zabezpieczenie przed wycieka¬ niem kwasu jest najwazniejszym warun¬ kiem praktycznym. Znane sposoby uszczel¬ nienia koncówek dodatnich plyt w akumu¬ latorach olowiowych nie moga byc zastoso¬ wane w malych akumulatorkach olowio¬ wych, gdyz po pierwsze uszczelniacze zaj¬ muja duzo miejsca, a po wtóre sa zbyt ko¬ sztowne. Wedlug wynalazku, przewód, la¬ czacy koncówke plyty z zaciskiem, na ca¬ lej dlugosci od elektrody az do miejsca przepuszczenia przez scianke naczynia jest osloniety calkowicie lub czesciowo warstewka ochronna, która w miejscu przepuszczenia przewodu przelaczeniowe- go przez scianke naczynia jest szczelnie z ta scianka polaczona. W ten sposób kwas nie moze przedostac sie do czesci przewo¬ dów polaczeniowych, wystajacych naze- wnatrz naczynia akumulatora.W celu osiagniecia tego wyniku czwo¬ roboczne naczynie ogniwa wykonywa sie z celuloidu. Dwie scianki czolowe, równiez z celuloidu, wkleja sie zapomoca odpo¬ wiedniego kitu w ten sposób, ze otrzymuje sie zbiorniczek szczelny na gaz. Przed u-mocowaniem scianki czolowej, która w wy- konczonem ogniwie akumulatorowem sta¬ nowi pokrywe, wpuszcza sie w otwory w tej sciance dwa olowiane przewody, które przedtem na przewaznej czesci swej dlu¬ gosci zostaly pokryte warstewka, chronia¬ ca przed kwasem, naprzyklad warstewka celuloidu. Przewody te maja taka dlugosc, ze po wprowadzeniu do rury, tworzacej boczne scianki naczynia, wystaja z drugie¬ go jej konca, przyczem konce przewodów, wystajace nad górna powierzchnie pokry¬ wy, zostaja zaopatrzone w zaciski. Gdy o- lowiane przewody polaczeniowe zostaly umieszczone w pokrywie, laczy sie je z pokrywa szczelnie na plyny przez skleja¬ nie pokrywy z warstewka ochronna prze¬ wodu. Nastepnie pokrywe skleja sie z ru¬ ra, tworzaca boczne scianki naczynia, tak iz otrzymuje sie szczelne na plyny pola¬ czenie rury z pokrywa i z przewodami, które wystaja z jednej strony z naczynia.Otrzymane naczynie zapelnia sie nastep¬ nie zgeszczonym elektrolitem. Potem umie¬ szcza sie w naczyniu elektrody dodatnie i ujemne w ten sposób, aby koncówki, wysta¬ jace z plyt, wystawaly z otwartego konca naczynia tak samo, jak przewody polacze¬ niowe, opisane wyzej, wobec czego z o- twartego konca naczynia wystaja konców¬ ki i przewody polaczeniowe. Na wszyst¬ kie koncówki i przewody polaczeniowe, wystajace z naczynia, nasuwa sie plytke celuloidowa z tylu otworami, ile jest kon¬ cówek i przewodów polaczeniowych. Plyt¬ ka celuloidowa odpowiada swym ksztal¬ tem przekrojowi naczynia w swietle, tak iz po nasunieciu plytki na koncówki i prze¬ wody polaczeniowe otrzymuje sie prze¬ grode (podwójne dno), oddzielajace elek¬ trolit od wolnych konców koncówek i prze¬ wodów polaczeniowych. Koncówki, wy¬ stajace z plyt dodatnich, laczy sie przewo¬ dem olowianym z jednym przewodem po¬ laczeniowym, a koncówki, wystajace z plyty ujemnej, laczy sie z drugim przewo¬ dem polaczeniowym. Poniewaz,wszystkie koncówki i przewody polaczeniowe sa wy¬ konane z olowiu i polaczone olowiem, nie¬ ma wiec szkodliwych polaczen dwumeta- lowych. Koncówki plyt, polaczone z prze¬ wodami polaczeniowemi, zostaja nastepnie docisniete do przegrody, poczem wklada sie i przykleja wlasciwe dno na otwarty koniec naczynia. W ten sposób mozna wy¬ konywac akumulatorki szczelne na gaz tak iz sa bardzo mocne i zupelnie szczelne, przyczem elektrolit nie moze wydostac sie z naczynia i spowodowac korozji kontak¬ tów, zwlaszcza dodatnich. Zamiast prze¬ puszczania polaczeniowych przewodów o- lowianych przez pokrywe naczynia mozna dokola tych przewodów stloczyc celuloid w stanie plastycznym lub wpuscic przewo¬ dy w kanaly, przebiegajace wzdluz scian¬ ki tak, iz w obydwóch przypadkach prze¬ wody na przewaznej czesci swej dlugosci sa zabezpieczone przed dzialaniem elektro¬ litu chociaz przebiegaja wzdluz calego na¬ czynia akumulatora. We wszystkich przy¬ padkach, w których polaczeniowe przewo¬ dy olowiowe sa pokryte warstewka ochron¬ na, najlepiej jest wykonac ja bez szwów tak, aby byla jak najmniejsza mozliwosc przedostawania sie elektrolitu do zaci¬ sków akumulatora przez najslabsze miej¬ sce polaczenia, jakiem jest miejsce prze¬ puszczania przewodów polaczeniowych przez pokrywe naczynia. Polaczeniowe przewody olowiowe, osloniete warstewka ochronna, mozna równiez wykonac tak, aby sluzyly jednoczesnie do oddzielania elektrod od siebie.W akumulatorkach olowiowych, glównie ze wzgledu na bezpieczenstwo, elektrolit z kwasu siarkowego w postaci plynnej nie nadaje sie do uzytku. Najlepiej jest wobec tego elektrolit zagescic. Znanym srodkiem do zageszczenia rozcienczonego kwasu siarkowego jest szklo wodne. Jednakze kwas siarkowy, zageszczony szklem wod- nem w postaci, stosowanej obecnie do aku- — 5 —mulatórów olowiowych, nic nadaje sie do malych akutaulatorków, poniewaz galare¬ ta kurczy sie, a wtedy znaczna czesc elek¬ trody staje sie nieczynna. Wedlug wyna¬ lazku galareta nadaje sie nawet do aku- mulatorków 6 bardzo intensywnie pracu¬ jacych powierzchniach elektrod, gdy wpro¬ wadza sie ja do naczynia juz w postaci przestalej galarety. Proces stabilizacji ta¬ kiej galarety, postepujacy naogól powoli, mozna znacznie przyspieszyc, wprawiajac w ruch mieszanine rozcienczonego kwasu siarkowego i srodka zageszczajacego pod¬ czas krzepniecia; aby otrzymac trwaly e- lektrolit w postaci pasty, dobrze jest dodac do niego np. ziemi okrzemkowej.Tak przygotowany galaretowaty prze¬ staly elektrolit nie wydziela pózniej zadne¬ go plynu, a zatem przy zastosowaniu go w akumulatorkach w razie uszkodzenia ich naczynia nie wyplywa z niego wcale kwas. Nastepnie stwierdzono, ze galareto¬ waty elektrolit wedlug wynalazku wywo¬ luje tylko bardzo mala strate pojemnosci ogniwa w porównaniu z elektrolitem plyn¬ nym, tak iz moze byc uzyty z powodzeniem równiez w ogniwach akumulatorowych wszelkiego rodzaju we wszystkich przy¬ padkach, gdzie stosowanie plynnego elek¬ trolitu sprowadza niebezpieczenstwo wy¬ ciekania kwasu.Przy wytwarzaniu znanych akumulato¬ rów olowiowych postepuje sie w ten spo¬ sób, ze suche plyty umieszcza sie w naczy¬ niu, nastepnie wypelnia sie naczynie ogni¬ wa akumulatorowego kwasem, a potem la¬ duje sie. Wedlug wynalazku przy wyrobie malych akumulatorów z prasowanemi e- lektrodami dodatniemi i ujemnemi i z gala¬ retowatym elektrolitem ladowanie usku¬ tecznia sie nie w elektrolicie galaretowa¬ tym, lecz w elektrolicie plynnym, a po na¬ ladowaniu przenosi sie elektrody do na¬ czynia z elektrolitem galaretowatym.Dzieki takiemu postepowaniu wyrób ma¬ lych akumulatorów staje sie nieiylko tan¬ szy, ale równiez osiaga sie bezwzgled¬ nie jednakowa sprawnosc otrzymanych ogniw. PL