1 Opublikowano dnia 29 czerwca 1963 r.£ A biblioteka) (Urzedu Patentowego! POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 47030 KI. 21 b, 15/01 KI. internat. H 01 m^fy? Centralne Laboratorium Akumulatorów i Ogniw*) Poznan, Polska Sposób wyrobu plyt akumulatorów olowiowych pastowanych Patent trwa od dnia 15 sierpnia 1962 r.Przedmiotem patentu jest sposób prowadzacy do zwiekszenia pojemnosci elektrycznej akumu¬ latorów kwasowych olowiowych z plytami pa¬ stowanymi w stosunku do zuzytych surowców.Droga wiodaca do wynalazku wynika ze zna¬ nych teoretycznych podstaw dzialania ogniwa z plytami pastowanymi. Jak wiadomo, elektro¬ dy w tych ogniwach stanowia plyty w postaci kratek ze stopów olowiu, wypelnionych pomie¬ dzy zeberkami pasta z zasiarczanionych tlen¬ ków olowiu. Paste otrzymuje sie przez zmiesza¬ nie tlenków z wodnym roztworem kwasu siar¬ kowego. Kwas siarkowy laczy sie podczas mie¬ szania z tlenkami na siarczan olowiu (PbS04).Wypastowane plyty zawiesza sie w naczyniach z elektrolitem, stanowiacym wodny roztwór kwasu siarkowego, tak, ze pomiedzy plyty o charakterze dodatnim wklada sie plyty o cha- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa inz. Czeslaw Gottschalk, mgr Lucyna Tobiasz i Wlodzimierz Mrówczyn¬ ski. rakterze ujemnym i laczy osobno plyty dodat¬ nie jako jeden i osobno plyty ujemne jako drugi biegun i przeprowadza prad staly tak dlugo, az nastapi znana przemiana siarczanu olowiu w ply¬ tach dodatnich na dwutlenek olowiu, a w ply¬ tach ujemnych na gabke olowiu. Wielkosc owej przemiany decyduje o pojemnosci elektrycznej ogniwa. Zasadniczo pojemnosc plyt jest zalezna od ilosci znajdujacych sie w elektrodach siar¬ czanów.Dotychczas w oparciu o tradycyjne wzory wprowadza sie do mas dodatnich tylko pewna ilosc kwasu siarkowego, która nie wystarcza do optymalnego zasiarczanienia tlenków, tak, ze czesc tlenków pozostaje nie wykorzystana (martwa) a zarazem za malo porowata. Mniej¬ sza porowatosc tlumaczy sie tym, ze objetoscio¬ wo PbS04 zajmuje w plycie wiecej miejsca niz PbO lub Pb02. — Wynalazek odbiega od trady¬ cyjnego sposobu, dazac do jak najwiekszego optymalnego zasiarczanienia i porowatosci, tak, aby jak najwieksza ilosc tlenków byla aktyw¬ na. Korzysci stad wynikajace polegaja na zuzy-ciu mniejszej ilosci surowców, glównie tlenków olowiu i stopów Pb Sb. Na przyklad popularny akumulator 6-cio ogniwowy o pojemnosci 50 Ah posiada trzy plyty dodatnie w ogniwie o wymia¬ rach 143 mmX 135 mm o grubosci 3 — 3,3 mm i zawiera okolo 3 X 190 g masy tlenków olowiu, czyli ze na jedna amperogodzine zawiera okolo 11 g tlenków. Natomiast ogniwa próbne wyko¬ nane sposobem wedlug wynalazku posiadaja równiez trzy dodatnie plyty tych samych wy¬ miarów, lecz ciensze (grubosc: 1,9 do 2,2 mm), a wymagaja przy tej samej pojemnosci elektry¬ cznej tylko okolo 7 g tlenków na 1 Ah. Spodzie¬ wac sie mozna dalszego obnizenia zuzycia tlen¬ ków po wykonaniu prób w skali technicznej, poniewaz byly przypadki, ze przy tlenkach o optymalnych wlasciwosciach zuzyto nawet tylko 6 g tlenków na 1 Ah w plycie dodatniej.Zasiarczanienie pierwotne ma swoje granice.Po przekroczeniu pewnego stosunku wprowa¬ dzonego kwasu siarkowego do tlenków naste¬ puje zasiarczanienie nieodwracalne lub postepu¬ jace podczas eksploatacji, co w nastepstwie po¬ woduje spadek pojemnosci elektrycznej.Na odwracalnosc zasiarczanienia ma wielki wplyw stezenie elektrolitu przy pierwotnym la¬ dowaniu, czyli przy tak zwanej formacji. Jako dalsza nowosc stosuje sie wedlug wynalazku elektrolit o stezeniu jak najmniejszym (ciezar wlasciwy okolo 1,035) odbiegajac od tradycyjnie uzywanych stezen (ciezar wlasciwy 1,08 do 1,10).Elektrolit o slabym stezeniu ma nie tylko wplyw na odsiarczanienie masy dodatniej, lecz zarazem zwieksza dyfuzje z plyty ujemnej, a wiec prze¬ ciwdziala zasadowemu zasiarczanieniu plyty ujemnej, skad wynikaja dalsze korzysci wyna¬ lazku.Pojemnosc elektryczna mas aktywnych oraz ich optymalna granica zasiarczanienia sa takze zalezne od rodzaju stosowanych tlenków. Na przyklad przy akumulatorach próbnych, powy¬ zej wymienionych, o wydajnosci 1 Ah na okolo 7 g tlenków w plycie dodatniej, zastosowano proszek olowiu o 75 procentowym utlenieniu i okolo 50 g H2S04 na 1 kg tlenków.Przy wprowadzaniu duzych ilosci H2S04 do tlenków zachodzi obawa powstawania grudek.Chcac uniknac grudek i uzyskac dobrze pla¬ styczna mase aktywna korzystnym jest, dodajac do suchych tlenków najpierw wode, a dopiero pózniej odpowiednio stezony kwas lub stosujac sposób przygotowania masy podany ponizej. 1 kg tlenków zalac 1 litrem wodnego roztworu kwasu siarkowego o ciezarze wlasciwym okolo 1,04, mieszac okolo 15 minut, dosypac dalszy 1 kg proszku i zalac 1 1 wody destylowanej i mieszac dalsze 15 minut. Nastepnie odsaczyc tak dlugo az ciezar wlasciwy masy osiagnie Wartosc 4,15 do 4,20 wzglednie taka, jaka jest wskazana, zaleznie od przeznaczenia produko¬ wanych plyt.Czesto sie zdarza, ze z plyt dodatnich zwlasz¬ cza cienkich masa aktywna wypada, gromadzac sie jako szlam u dolu ogniwa i niekiedy tworzac zwarcia pomiedzy plytami dodatnimi i ujemny¬ mi. Jest to objaw bardzo szkodliwy poniewaz akumulator taki traci przedwczesnie swa pojem¬ nosc elektryczna lub staje sie niezdatny do dal¬ szego uzytku. Chcac temu zapobiec przy rów¬ noczesnym zwiekszeniu pojemnosci elektrycznej akumulatorów przewiduje sie jako dalsza no¬ wosc, zmiane rodzaju obecnie stosowanej sepa¬ racji wzglednie izolacji pomiedzy plytami do¬ datnimi i ujemnymi. Dotychczas kladzie sie po¬ miedzy plyty separatory w postaci folii mikro- porowatej, wykonanej z drzewa, kauczuku lub tworzyw sztucznych, na przyklad z polichlorku winylu. Separatory stanowia pewnego rodzaju izolacje pomiedzy plytami, lecz nie zapobiegaja wypadaniu masy z plyt dodatnich, co jest szcze¬ gólnie niepozadane przy stosowaniu cienkich plyt. Wypadanie masy mozna ograniczyc wzgled¬ nie opóznic przez dodatkowe nalozenie z oby¬ dwóch stron plyty dodatniej tkaniny (waty) z wlókien izolacyjnych, zwlaszcza z wlókien szklanych. Tkanina taka, przylegajaca do plyty dodatniej, nasiaknieta elektrolitem jak gabka, nie tylko hamuje wypadanie masy, lecz zarazem kapilarnie doprowadza elektrolit do plyt. Cien¬ szy niz dotychczas stosowany mikroporowaty separator przylegajacy do tkaniny z jednej stro¬ ny, a do plyty ujemnej z drugiej strony zapew¬ nia wzglednie uzupelnia ilozacje plyt. PL