DE1771707A1

DE1771707A1 - Minusplatte fuer Akkumulatoren

Info

Publication number: DE1771707A1
Application number: DE19681771707
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nozaki; Shigeyuki Yasuda
Original assignee: NOZA KAGAKU KK
Current assignee: NOZA KAGAKU KK
Priority date: 1967-07-10
Filing date: 1968-06-28
Publication date: 1972-01-05
Also published as: NL6809668A; FR1571155A; CH473486A; US3532544A; GB1195503A

Description

Kabushiki Kaisha Noζa Kagaku

11/8, 1-chome, Nishiazabu,
Minato-Ku_t !Tokyo / Japan

Patentanmeldung

Minusplatte für Akkumulatoren

Die Erfindung betrifft eine Minusplatte, d.h. negative Elektrode für Akkumulatoren.

Die üblichen Akkumulatorenplatten aus Bleiantimonlegierung sind insofern unvorteilhaft, als bei ihnen der erwünschten Porenbildung infolge der Herstellung im Gußverfahren Grenzen gesetzt sind. Darüber hinaus sind diese Platten vergleichsweise schwer und tragen bei Verwendung als Slektrodenplatte in einem Akkumulator infolge ihrer Grosse und des hohen spezifischen Gewichtes des Bleies zu einem hohen Gewicht des Akkumulators bei und sind darüber hinaus vergleichsweise nur wenig nachgiebig. Auch ist die Verwendung von Bleiantimonlegierung Insofern

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nachteilig, als die daraus hergestellte Elektrodenplatte wegen des auf der Welt herrschenden Bleimangels teuer ist.

Unter Berücksichtigung dieser Gegebenheiten ist es wünschenswert, eine Elektrodenplatte zu schaffen, die ohne die Verwendung von metallischem Blei wirtschaftlich und in großen Stückzahlen hergestellt werden kann, wobei gleichzeitig darauf geachtet ist, daß sie korrosionsbeständig gegenüber einem Schwefelsäure enthaltenden Elektrolyten ist.

Die Erfindung zielt darauf, diese Probleme zu lösen und ist auf eine Elektrodenplatte für Akkumulatoren gerichtet, die zahlreiche ausgezeichnete Vorteile, verglichen mit einer üblichen Bleielektrodenplatte, hat und dadurch gekennzeichnet ist, daß auf ein Gitter aus rostfreiem Stahl eine Paste, hergestellt durch Verkneten beispielsweise von Bleioxyden, Bleisulfaten oder dgl. als aktive Masse mit einer Flüssigkeit wie beispielsweise Schwefelsäure oder dgl., aufgebracht ist, die die Zwischenräume des Gitters ausfüllt und seine Aussenseiten bedeckt , wobei die Paste nach dem Aufbringen durch eine Entwicklungsbehandlung zu einer porösen Schicht auf den Oberflächen des Gittere reduziert ist.

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3b ist allgemein bekannt, daß rostfreier Stahl leicht durch Schwefelsäure korrodiert werden kann. In dem vorliegenden speziellen Anwendungsfall ist es in der Tat sinnlos, rostfreien Stahl als Elektrodenplatte für einen Blei-Säure-Akkumulator zu verwenden, und es sind auch entsprechende Versuche bisher nie unternommen worden.

Die jürfinder haften als Ergebnis von zahlreichen Untersuchungen gefunden, daß rostfreier Stahl, wenn er im Rahmen einer negativen Elektrode vom Pastentyp verarbeitet ist, ohne die Gefahr einer Korrosion durch die Schwefelsäure mit Vorteil als negative Elektrode in einem Blei-Säure-Aklcumulator verwendet werden kann, der als Elektrolyt einen üblichen Schwefel-

,. . wie auch Säuregehalt von etwa 36 f> hat ,/in einem Blei-Akkumulator mit einem neutraxen Elektrolyten, enthaltend Schwefelsäure unter 1o fi, verwendet werden kann. Damit ist ein neuer Elektrodenplattentyp verwirklicht.

Beim Erfindungsgegenstand wird ein Gitterkörper aus rostfreiem Stahl in die verschiedensten gewünschten Formen gebracht, beispielsweise dadurch, da6 eine Platte aus üblichem 18-8 rostfreiem Stahl zu einer Platte vom Gittertyp vorgewählter Form gestanzt wird, die eine große Anzahl von Öffnungen für das Einfüllen der Paste hat oder dadurch, daß ein

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rostfreier Stahldraht, beispielsweise ein üblicher rostfreier Stahldraht oder eine Klaviersaite oder dgl. zu einem Drahtgitternetzwerk verknüpft wird. Eine separat hergestellte Paste, d.h. eine Paste, die beispielsweise hergestellt ist durch Mischung von gelbem Bleioxyd mit Bleirot in einem Verhältnis von 1oo Teilen PbOg zu 5o Teilen PbO als aktive Masse unter Verkneten mit Schwefelsäure, einer wässrigen Lösung von neutralem Sulfat oder dgl., wird auf das Gitter aufgebracht, um die Zwischenräume des Gitters auszufüllen und seine Aussenseiten in vorbestimmter Dicke zu bedecken. Anschliessend wird das Gitterwerk mit Paste getrocknet. Daraufhin wird es zur Durchführung der Entwicklungsbehandlung in eine Entwicklungsflüssigkeit, beispielsweise verdünnte Schwefelsäure, ein neutraler Elektrolyt oder dgl. eingetaucht, wobei es unter Verwendung als negativer Pol und Verwendung eines üblichen Gitters aus Antimon-Blellegierung als positiver

ρ Pol und Zufuhr eines Stromes von o,5 bis 1 Ampere pro dm behandelt wird. Durch diese Verhandlung wird die auf den Gitterkörper aufgebrachte Paste zu porösem Blei mit einer sehr grossen Anzahl von Poren atomarer oder molekularer Abmessung, da der in der Paste enthaltene Sauerstoff entweicht. Man erhält also eine negative Elektrode, die fest aufgebracht poröse« Blei in den Zwischenräumen des Gitters und auf beiden Seitenflächen in angemessener Dicke aufweist.

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Wenn beispielsweise eine Entwicklungsflüssigkeit, hergestellt aus einer wässrigen Lösung von MgoSO.'VHpO unter Zugabe einer geringen Menge von Nikotinsäureamid, verwendet wird, so kann die Stromwirksamkeit während des Entwicklungsprozesses verbessert werden und man erhält eine Elektrodenplatte mit ausgezeichneter Adhäsion der aktiven Masse.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der "beigefügten Zeichnung dargestellt und wird in der folgenden Beschreibung erläutert.

In der Zeichnung ist dargestellt in

Fig. 1 eine Vorderansicht, teilweise aufgebrochen, einer erfindungsgemässen Elektrodenplatte, und in

3?ig. 2 eine Seimittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Bei der in den Zeichnungen dargestellten negativen Elektrode a ist ein Gitterwerk aus rostfreiem Stahl als Elektrodenplattengitter verwendet. Der Gitterkörper 1, umfassend einen Rahmen 2 aus rostfreiem Stahl, der mit einem Gitterwerk aus rostfreiem Stahldraht 3 versehen ist und einer- Fahne 4 aus

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rostfreiem Stahl, die fest mit dem Drahtnetzt 3 verschwelest ist, ist mit einem aktiven Material 5 aus sprödem Blei sowohl in seinen Zwischenräumen als auch auf seinen Außenseiten dicht belegt.

Insbesondere wenn das Gitterwerk aus einem Drahtnetzt besteht, können die Zwischenräume für die Aufnahme der Paste ausserordentlich groß werden und die sich ergebende Kapazität des Akkumulators kann etwa doppelt so gross sein wie bei Verwendung einer üblichen Blei-Antimonelektrodenplatte. Zusätzlich wird das Gesamtgewicht des Elektrodenkörpers außerordentlich klein, und man erhält eine Elektrodenplatte mit bemerkenswert hohem Wirkungsgrad.

Durch zahlreiche Versuche ist untermauert worden, daß eine auf die angegebene Weise hergestellte Elektrode aus rostfreiem Stahl mit Vorteil verwendet werden kann, ohne daß irgendeine Korrosion des Gittere aus rostfreiem Stahl auftritt. Und zwar nicht nur bei Verwendung als negative Elektrode in einem Bleiakkumulator mit neutralem SuIfatelektrolyt! sondern auch bei Verwendung in einem üblichen Blei-Säure-Akkumulator mit Schwefelsäure und auch bei Verwendung in einem Blei-Akkumulator, bei dem ein neutraler Elektrolyt mit einem Schwefelsäuregehalt unter 1o 56 verwendet wird.

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Das Unterbleiben der Korrosion kann etwa wie folgt "begründet werden:

Während des Entladevorganges des Akkumulators ist das Gritter einer Elektrode aus rostfreiem Stahl selbst in der Lage eines negativen Poles, so daß sich das Gitter nicht in der Schwefelsäure auflösen kann. Betrachtet man den Ladevorgang des Akkumulators, so ist zu berücksichtigen, daß der Gitterkörper durch das auf der Oberfläche aufgebrachte Blei abgedeckt ist und allenfalls geringe Bereiche in Kontakt mit dem Elektrolyten hat, während das Blei auf der Oberfläche des Gitters infolge seiner porösen Ausbildung einen extrem grossen Bereich in Kontakt mit dem Elektrolyten hat. Das in dem rostfreien Stahl enthaltene Eisen hat ein gleiches oder niedrigeres Standardpotential als Blei, so daß das in dem Gitterkörper enthaltene Eisen niemals in der Schwefelsäure gelöst wird. Betrachtet man schließlich den Ruhezustand des Akkumulatores, so wirkt das Blei als Korrosionsdichtung für den Gitterkörper und der Gitterkörper selbst wird zu einem negativen Pol, so daß er nicht in der Schwefelsäure gelöst werden kann. Daraus ergibt sich, daß die negative Elektrodenplatte aus rostfreiem Stahl nicht korrodieren kann, weder beim Laden noch beim Entladen noch im Ruhezustand des Akkumulators.

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Somit ergibt sich, daß die erfindungsgemäss ausgebildete negative Elektrode anstelle einer Elektrode aus Bleiantimonlegierung in einem üblichen Blei-Säure-Akkumulator verwendet werden kann und dadurch eine dauerhafte, im Gewicht leichte und wirtschaftlich herzustellende Batterie geschaffen ist. Wird darüber hinaus als Gitter ein Drahtnetz verwendet, so kann die Menge der aufgenommenen Paste vergrössert werden, wodurch sich die Kapazität des Akkumulators erhöht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden wie folgt einzeln erläutert:

Ein Netzwerk von 2o mm Breite und 25 mm Höhe wird aus einem Draht aus 18-8 rostfreiem Stahl von 1 mm Durchmesser hergestellt. Auf das Gitterwerk wird eine Paste für eine negative Elektrode der unten angegebenen Zusammensetzung aufgebracht, um die Zwischenräume und die beidseitigen Seitenflächen zu bedecken und auf jeder Seitenfläche eine bedeckende Schicht von 5 mm Dicke nach Trocknung zu schaffen.

Pastenzusammensetzung:

PbO₂ 15 # *W> 6o 1» PbSO₄ 25 #.

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Dieses bepastete Gitter wird dann einer Entwicklungsbehandlung unter Stromfluß von 1o Ampere pro Stunde unterzogen, wobei es als negative Elektrode in einem elektrolytischen Bad aus Magnesium-SuIfat von 25o gr/l und Nikotinamid von 3 gr/l verwendet wird.

Die so erhaltene negative Elektrode wird mit einer positiven Elektrode aus Blei-Antimon-Legierung,gefüllt mit einer Paste für einen positiven Pol, die aus PbO 7o °/>, PbO₂ 8 # und PbSO. 25 # zusammengesetzt ist und anschließend einer Entv/idä-ungsbehandlung ausgesetzt worden ist, zu einem Blei-Säure-Akkumulator zusammengesetzt, der einen gleichbleibenden Entladestrom von o,2 Ampere abgibt. Man erhält somit einen Akkumulator mit einer Kapazität von 3»2 Amperestunden. Auch bei lang dauernder Benutzung dieser Batterie konnte keinerlei Korrosion des Gitterwerkes durch die Schwefelsäure festgestellt werden.

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Claims

Ansprüche

1. Negative Elektrode für Akkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein Gitter (3) aus rostfreiem Stahl als aktive Masse eine Paste für die negative Elektrode aufgebracht ist, die die Zwischenräume des Gitters (3) ausfüllt und seine Aussenseiten bedeckt, wobei die Paste nach dem Aufbringen durch eine Entwicklungsbehandlung zu einer porösen Bleischicht (5) auf den Oberflächen des Gitters reduziert ist.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Paste gelbes Bleioxyd (PbO₂) und Bleirot (PbO) in einem Verhältnis von etwa 1oo !Dellen zu 5o Heilen enthält.

3. Verfahren zur Durchführung der Entwicklungsbehandlung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter aus rostfreiem Stahl mit aufgebrachter Paste als negative Elektrode unter Verwendung eines üblichen Blei-Antimon-Gittere als positive Elektrode in ein elektrolytisches Bad eingetaucht wird, in dem unter Stromanschlusa die Reduktion der Paste zu einer porösen Bleimasee erfolgt.

Der Patentanwalt

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