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DE2721560A1 - Expanded metal grids used as lead accumulator plates - where stiff metal or plastic substrate is clad with lead-antimony alloy - Google Patents

Expanded metal grids used as lead accumulator plates - where stiff metal or plastic substrate is clad with lead-antimony alloy

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Publication number
DE2721560A1
DE2721560A1 DE19772721560 DE2721560A DE2721560A1 DE 2721560 A1 DE2721560 A1 DE 2721560A1 DE 19772721560 DE19772721560 DE 19772721560 DE 2721560 A DE2721560 A DE 2721560A DE 2721560 A1 DE2721560 A1 DE 2721560A1
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DE
Germany
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lead
antimony
alloy
metal
clad
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19772721560
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German (de)
Inventor
Juergen Dipl Phys Dr Re Lepper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Group AG
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/66Selection of materials
    • H01M4/68Selection of materials for use in lead-acid accumulators
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    • H01M4/72Grids
    • H01M4/74Meshes or woven material; Expanded metal
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract

The grid is made from a carrier substrate which is resistant to corrosion and bending; and the substrate is coated on one or both sides with a rolled sheet or strip of a Pb-Sb alloy contg. 0.5-3.5% Sb. The composite metal is then made into expanded metal in a conventional manner. Substrate is pref. a sheet or strip of Pb contg. 0.05-0.1% Ca, the Pb-Sb sheets being applied by roll cladding. Alternatively, the substrate may be a plastic resistant to H2SO4. The use of Pb-Sb alloys for grids permits the mfr. of accumulators which are free from maintenance, but this alloy lacks stiffness. The invention uses a stiff, carrier substrate of Pb-Ca or plastic to provide grids with adequate rigidity.

Description

Gitter für Bleiakkumulatoren Grids for lead batteries

Die Erfindung betrifft ein Gitter als Masseträger für Bleiakkumulatoren, bestehend aus einer band- oder blechförmig gewalzten Blei-Antimon-Legierung mit 0,1 bis 3,5 % Antimon.The invention relates to a grid as a mass carrier for lead batteries, consisting of a strip-shaped or sheet-shaped rolled lead-antimony alloy with 0.1 to 3.5% antimony.

Traditionell werden die Gitter aus Blei mit 4 bis 8 % Antimon oft mit Zusätzen von Arsen, Zinn, Kupfer, Selen, Schwefel oder Silber zur Erhöhung des Korrosionswiderstandes und der Härte sowie zur Verbesserung der Gießeigenschaften und zur Kornfeinung im Formguß gefertigt.Traditionally, the grids are often made from lead with 4 to 8% antimony with additions of arsenic, tin, copper, selenium, sulfur or silver to increase the Corrosion resistance and hardness as well as to improve the casting properties and made by casting for grain refinement.

Das Antimon bewirkt eine gute Haftung der Masse am positiven Gitter, so daß nur geringe Kapazitätsverluste während der Lebensdauer der Batterie entstehen. Sie haben aber auch einige Nachteile; denn sie sind relativ teuer und beim Laden geht etwas Antimon von der positiven Elektrode in Lösung und schlägt sich an der negativen Elektrode nieder, was zu einer Vergiftung der negativen Elektrode und zu Ladungsverlusten durch Selbstentladung bei gleichzeitiger Gasbildung führt. Des weiteren kommt es wegen der geringen Wasserstoffhochspannung von Antimon zu starker Gasbildung, wenn die Batterie überladen wird. Damit entsteht Wasserverlust, so daß die mit solchen Gittern versehenen Akkumulatoren von Zeit zu Zeit gewartet werden müssen.The antimony causes the compound to adhere well to the positive grid, so that only slight loss of capacity occurs during the life of the battery. But they also have some disadvantages; because they are relatively expensive and when loading some antimony goes into solution from the positive electrode and hits the negative electrode down, resulting in poisoning of the negative electrode and leads to a loss of charge due to self-discharge with simultaneous gas formation. Of others are too strong because of the low high hydrogen voltage of antimony Gas formation when the battery is overcharged. This results in water loss, so that the accumulators provided with such grids are serviced from time to time have to.

Zur Herstellung wartungsfreier Bleiakkumulatoren sind antimonarme Bleilegierungen mit einem Antimongehalt von 1,5 bis 2,5 % aus der DT-PS 21 51 733 bekannt.Low-antimony content is used to manufacture maintenance-free lead-acid batteries Lead alloys with an antimony content of 1.5 to 2.5% from DT-PS 21 51 733 known.

Mit abnehmendem Antimongehalt nimmt jedoch die mechanische Festigkeit ab. Die Festigkeit kann nur durch beschleunigte Abkühlung nach Erstarrung und nötigenfalls durch Löseglühen mit Abschrecken und durch Arsenzusatz erhöht werden.However, with decreasing antimony content, the mechanical strength decreases away. The strength can only go through accelerated cooling after solidification and if necessary increased by annealing with quenching and adding arsenic.

Die mit abnehmendem Antimongehalt zunehmende Neigung zur Großkörnigkeit und Bildung von Erstarrungsrissen und anderen Gußfehlern, die die Duktilität der Gitter herabsetzen, kann durch Selen als Feinkornzusatz behoben werden. Der weitere Zusatz von Zinn dient zur Verbesserung des Formfüllungsvermögens. Die genannten Maßnahmen gestatten zwar, die Vorzüge antimonarmer Gitter für Bleiakkumulatoren auszunutzen, sind aber durch Selen und Zinnzusatz, Wärmebehandlung und Auslagerung mit einem vergleichsweise beträchtlichen Aufwand verbunden.The tendency towards large grain size, which increases with decreasing antimony content and formation of solidification cracks and other casting defects that affect the ductility of the Reduce the grid can be eliminated by adding selenium as a fine grain additive. The other one The addition of tin serves to improve the mold filling capacity. The mentioned Measures allow the advantages of low-antimony grids for lead-acid batteries can be exploited, however, through the addition of selenium and tin, heat treatment and aging associated with a comparatively considerable effort.

Auf die Zugabe von Antimon kann nicht verzichtet werden, da dann die Festigkeit der Gitter erheblich abfallen würde.The addition of antimony cannot be dispensed with, since then the Strength of the grid would drop significantly.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein als Masseträger dienendes Bleiakkumulatorengitter aus einer band- oder blechförmig gewalzten Bleilegierung mit 0,5 bis 3,5 % Antimon mit ausreichender Steifigkeit zu entwickeln.It is the object of the present invention to provide a mass carrier Serving lead-acid battery grid made of a strip-shaped or sheet-shaped rolled lead alloy with 0.5 to 3.5% antimony to develop with sufficient rigidity.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß eine korrosionsfeste und biegesteife Trägerwerkstoffschicht ein- oder beidseitig mit der blech- oder bandförmig gewalzten antimonarmen Bleischicht beschichtet und dieser Verbundwerkstoff in an sich bekannter Weise zu Streckmetall verarbeitet ist.The solution to this problem is that a corrosion-resistant and rigid carrier material layer on one or both sides with the sheet metal or strip-shaped rolled, low-antimony lead layer coated and this composite material is processed into expanded metal in a manner known per se.

Die Trägerwerkstoffschicht besteht aus einem blech-oder bandförmig gewalzten metallischen Werkstoff, auf den die Blei-Antimon-Legierung walzplattiert ist.The carrier material layer consists of a sheet-metal or band-shaped rolled metallic material onto which the lead-antimony alloy is roll-bonded is.

Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform eines solchen Akkumulatorengitters ist die Trägerwerkstoffschicht aus einer Blei-Calcium-Legierung mit 0,05 bis 0,1 % Calcium gebildet.In a preferred embodiment of such a battery grid the carrier material layer is made of a lead-calcium alloy with 0.05 to 0.1 % Calcium formed.

Denn neben der Entwicklung von antimonarmen Bleilegierungen für Gitter von Bleiakkumulatoren ist in den letzten Jahren das Interesse an Blei-Calcium-Legierungen für die Herstellung von Akkumulatorengittern gewachsen, da die damit ausgerüsteten Akkumulatoren keine routinemäßige Wartung erfordern. Die Zugabe des Calciums bewirkt eine ausreichende Steifigkeit des Gitters durch Ausscheidungshärtung.Because in addition to the development of low-antimony lead alloys for grids of lead accumulators has been the interest in lead-calcium alloys in recent years grown for the production of accumulator grids, since those equipped with it Batteries do not require routine maintenance. The addition of the calcium causes sufficient rigidity of the grid through precipitation hardening.

Die Gitter werden im allgemeinen durch Gießen auf speziellen Gießanlagen hergestellt.The grids are generally made by casting on special casting machines manufactured.

Die Nachteile der aus Blei-Calcium-Legierungen gefertigten Gitter bestehen in einer vergleichsweise geringen Zyklenfestigkeit und einer großen Empfindlichkeit gegen Tiefentladungen, mit der Folge, daß sich die aktive Masse von dem positiven Gitter ldst oder sich eine isolierende Zwischenschicht bildet und damit unter Umständen ein völliger Kapazitatsverlust verbunden ist.The disadvantages of grids made from lead-calcium alloys consist in a comparatively low cycle stability and a high sensitivity against deep discharges, with the result that the active mass differs from the positive one Ldst ldst or an insulating intermediate layer is formed and thus under certain circumstances a complete loss of capacity is associated.

as Ablesen e Masse könnte man zwar verhindern, indem der @lei-Caleium-Legierung eine vergleichsweise @eri@ge M, @t@ @ugesetzt wird. Unter normalen @@eß@@@ing is @@@h aine @clche Legierung h ar@ d @a@cium mit Antimon eine Ver-@@@@g @@ @ un aich aus der Bleiscyhmelze sepa@@ert. The reading of the mass could be prevented by using the @ lei-Caleium alloy a comparatively @ eri @ ge M, @ t @ @u is set. Under normal @@ eß @@@ ing is @@@ h aine @clche alloy h ar @ d @ a @ cium with antimony a ver - @@@@ g @@ @ un aich from the lead cyan melt sepa @@ ert.

Beim Formguß hängt darüberhinaus die Härte und damit die Biegesteifigkeit von speziellen Kühlmaßnahmen und vom Altern ab, da die Ausscheidungshärtung nur langsam erfolgt und daher die gegossenen Gitter zunächst relativ weich sind.In the case of molding, the hardness and thus the flexural strength also depend from special cooling measures and from aging, since the precipitation hardening only takes place slowly and therefore the cast grids are initially relatively soft.

Diese Nachteile lassen sich mit dem erfindungsgemäß aufgebauten, zu Streckmetall verarbeiteten Gitter beseitigen.These disadvantages can be met with the one constructed according to the invention Eliminate mesh processed by expanded metal.

Es ist im Rahmen der Ausgestaltung der Erfindung möglich, anstelle einer metallischen eine aus schwefelsäurebeständigem Kunststoff bestehende Trägerwerkstoffschicht zu verwenden.It is possible within the scope of the embodiment of the invention instead a metallic carrier material layer consisting of sulfuric acid-resistant plastic to use.

Die Erfindung gestattet, die Vorteile von aus antimonarmen Bleilegierungen bestehenden Gittern mit den Vorteilen von Gittern, die aus Blei-Calcium-Legierungen gefertigt sind, unter Vermeidung der Nachteile zu kombinieren, so daß eine gute Haftung für die aktive Masse bei guter Steifigkeit der Gitter gewährleistet ist und die Vergiftung der Gitter mit nachfolgender Selbstentladung und Gasen unterbleibt.The invention allows the advantages of low-antimony lead alloys existing grids with the advantages of grids made from lead-calcium alloys are made to combine while avoiding the disadvantages, so that a good Adhesion for the active mass with good rigidity of the grid is guaranteed and the grids are not poisoned with subsequent self-discharge and gases.

Die Zeichnung zeigt beispielhaft in Fig. 1 die Seitenansicht und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie I - I der Fig. 1 des erfindungsgemäß gestalteten Verbund-Streckmetall-Gitters, bei dem auf ein 0,5 mm dickes Blech 1 einer Blei-Calcium-Legierung beidseitig mit je einem 0,25 mm dicken Blech 2, 3 einer antimonarmen Bleilegierung plattiert ist.The drawing shows, by way of example, the side view in FIG. 1 and FIG. 2 shows a section along the line I - I of FIG. 1 of the one designed according to the invention Composite expanded metal grid, in which on a 0.5 mm thick sheet 1 of a lead-calcium alloy on both sides with a 0.25 mm thick sheet 2, 3 of a low-antimony lead alloy is plated.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (4)

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Gitter als Masseträger für Bleiakkumulatoren, bestehend aus einer band- oder blechförmig gewalzten Blei-Antimon-Legierung mit 0,5 bis 3,5 % Antimon, dadurch gekennzeichnet, daß eine korrosionsfeste und biegesteife Trägerwerkstoffschicht (1) ein- oder beidseitig mit einer Schicht (2, 3) der Blei-Antimon-Legierung beschichtet und der Verbundwerkstoff in an sich bekannter Weise zu Streckmetall verarbeitet ist. P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Grid as a mass carrier for lead-acid batteries, consisting of a strip-shaped or sheet-shaped rolled lead-antimony alloy with 0.5 to 3.5% antimony, characterized in that a corrosion-resistant and rigid Carrier material layer (1) on one or both sides with a layer (2, 3) of the lead-antimony alloy coated and the composite material in a known manner to expanded metal is processed. 2. Gitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerwerkstoffschicht (1) aus einem blech- oder bandförmig gewalzten metallischen Werkstoff besteht, auf den die Blei-Antimon-Legierung walzplattiert ist. 2. Grid according to claim 1, characterized in that the carrier material layer (1) consists of a sheet-metal or strip-shaped rolled metallic material the lead-antimony alloy is roll-clad. 3. Gitter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerwerkstoffschicht (1) aus einer Blei-Calcium-Legierung mit 0,05 bis 0>1 % Calcium besteht. 3. Grid according to claims 1 and 2, characterized in that the carrier material layer (1) made of a lead-calcium alloy with 0.05 to 0> 1 % Calcium. 4. Gitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerwerkstoffschicht (1) aus einem schwefelsäurebeständigen Kunststoff besteht. 4. Grid according to claim 1, characterized in that the carrier material layer (1) consists of a sulfuric acid-resistant plastic.
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