[go: up one dir, main page]

IT8149424A1 - LEAD-ACID BATTERY FOR OCCASIONAL APPLICATIONS - Google Patents

LEAD-ACID BATTERY FOR OCCASIONAL APPLICATIONS

Info

Publication number
IT8149424A1
IT8149424A1 ITRM1981A049424A IT4942481A IT8149424A1 IT 8149424 A1 IT8149424 A1 IT 8149424A1 IT RM1981A049424 A ITRM1981A049424 A IT RM1981A049424A IT 4942481 A IT4942481 A IT 4942481A IT 8149424 A1 IT8149424 A1 IT 8149424A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
battery
electrolyte
sealed
lead
negative
Prior art date
Application number
ITRM1981A049424A
Other languages
Italian (it)
Other versions
IT1171570B (en
IT8149424A0 (en
Original Assignee
Gould Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22714170&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=IT8149424(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Gould Inc filed Critical Gould Inc
Publication of IT8149424A0 publication Critical patent/IT8149424A0/en
Publication of IT8149424A1 publication Critical patent/IT8149424A1/en
Application granted granted Critical
Publication of IT1171570B publication Critical patent/IT1171570B/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34Gastight accumulators
    • H01M10/342Gastight lead accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24Alkaline accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Description

DOCUMENTAZIONE DOCUMENTATION

RILEGATA BOUND

SIB 82895 SIB 82895

? ? M-ATJT-3007 ? ? M-ATJT-3007

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Batteria al piombo per applicazioni saltuarie? della ditta statunitense GOULD INC. DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Lead-acid battery for occasional applications" by the American company GOULD INC.

con sede a HOLDING MEABCWS, Illinois- U.S.A. based in HOLDING MEABCWS, Illinois - U.S.A.

o-o-o-o-o ooooooo o-o-o-o-o ooooooo

.RIASSUNTO .SUMMARY

Viene descritta una batteria al piombo, sigillata, senza manutenzione, in cui l?elettrolito ? assorbito e immobilizzato in un separatore poroso. La batteria fornisce energia di picco superiore a regimi relativamente elevati di scarica per i brevi periodi di tempo riscontrati in varie applicazioni saltuarie,ha caratteristiche di prestazione soddisfacenti, funziona efficacemente a pressione interne basse e pu? utilizzare contenitori di plastica, a pareti sottili, impiegati convenzionalmen te. A sealed, maintenance-free lead-acid battery is described in which the electrolyte is absorbed and immobilized in a porous separator. The battery delivers superior peak energy at relatively high discharge rates for the short periods of time encountered in various intermittent applications, has satisfactory performance characteristics, operates effectively at low internal pressures, and can utilize conventionally used thin-walled plastic containers.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce a batterie al piombo e, pi? in particolare, a batterie al piombo sigillate, senza manutenzione, atte all?uso per applicazioni saltuarie come nell?impiego per l?avviamento di automobili, illuminazione e accensione. The present invention relates to lead-acid batteries and, more specifically, to sealed, maintenance-free lead-acid batteries suitable for use in occasional applications such as automobile starting, lighting and ignition.

Per molte applicazioni, l?orientamento della tecnologia delle batterie al piombo ? di fornire batterie che sono esenti da manutenzione, cio?, un tipo di batteria che pu? essere fatta funzionare senza giungere acqua allElettrolito durante la sua durata prevista. La dureta di tali batterie ? limitata dalla perdita di acqua dovute allo sviluppo di gas e, pertanto deve essere usato elettrolito in eccesso per compensare la perdita di acqua che si verifica in modo da fornire una durata soddisfacente. For many applications, the focus of lead-acid battery technology is on providing maintenance-free batteries, that is, batteries that can be operated without water entering the electrolyte during their intended life. The life of such batteries is limited by water loss due to gassing, and therefore, excess electrolyte must be used to compensate for the resulting water loss in order to provide a satisfactory life.

Tipicamente, in tali batterie ? state resa minima la perdita di acqua usando leghe di griglia aventi un elevato sovrapotenziale da idrogeno. Possono venire impiegate griglie rigide, autoportanti, e talvolta rinforzate strutturalmente, fatte da una variet? di leghe di piombo senza antimonio o a basso tenore in antimonio. Esempi di sistemi di leghe di griglia usati includono calcio-piombo, calcio-stagno-piombo, cadmio-antimon?o-piombo , seleniorantimonio-stagno-piombo con vari ingredienti leganti facoltativi come argento e arsenico nonch? combinazioni di queste leghe. Typically, water loss in such batteries has been minimized by using grid alloys with high hydrogen overpotential. Rigid, self-supporting, and sometimes structurally reinforced grids made from a variety of antimony-free or low-antimony lead alloys may be employed. Examples of grid alloy systems used include calcium-lead, calcium-tin-lead, cadmium-antimony-lead, seleniumantimony-tin-lead with various optional alloying ingredients such as silver and arsenic, as well as combinations of these alloys.

Inoltre, sono note batterie al piombo in cui l'elettrolito ? immobilizzato sotto forma di gel-Tali batterie possonofornire non solo caratteristiche di assenza di manutenzione sa anche di assenza di versamento, cio?, la batteria pu? venire usata in qualsiasi posizione senza perdita di elettrolito. Tuttavia, le incrinature che si sviluppano nel gel durante la carica, bench? essenziali per il trasporto di ossigeno, danno luogo a condizioni che possono influenzare in maniera negativa la prestazione desiderata* Inoltre, tali batterie sono invariabilmente caratterizzate de una resistenza interna pi? alta e, quindi, non possono venire usate in applicazioni in cui la capacit? di scarica a regime elevato costituisce un requisito, come, per esempio, una batteria di avviamento di automobile, illuminazione ed accensione? Furthermore, lead-acid batteries are known in which the electrolyte is immobilized in the form of a gel. Such batteries can provide not only maintenance-free but also spill-free characteristics, that is, the battery can be used in any position without loss of electrolyte. However, cracks that develop in the gel during charging, although essential for oxygen transport, give rise to conditions that can negatively affect the desired performance. Furthermore, such batteries invariably have a higher internal resistance and, therefore, cannot be used in applications where high-rate discharge capacity is a requirement, such as, for example, a car starter, lighting, and ignition battery.

Per fornire un modello sigillato e nello stesso tempo evitare problemi di potenziale con elettroliti sotto forma di gel, sono stati utilizzati sistemi sigillati in cui l?elettrolito viene immobilizzato e assorbito in speciali separatori. I separa tori non vengono saturati completamente ed i gas sviluppati dirante la sovraccarica o in altri momenti pu? diffondersi rapidamente da un elettrodo all*al tr?. Cosi, nelle giuste condizioni, l'ossigeno che si sviluppa in corrispondenza dell'elettrodo positivo pu? diffondersi all'elettrodo negativo in cui esso viene fatto rapidamente reagire con piombo attivo. Efficacemente? tale reazione scarica parzialmente l?elettrodo negativo impedendo che l'elettrodo negativo raggiunga la sua condizione di carica completa cos? da rendere minimo lo sviluppo di idrogeno. Tale sequenza d? luogo a ci? che ? stato chiamato un "ciclo a ossigeno". Mentre il regime di ricombinazione di ossigeno ? maggiore del regime di ossigeno che viene prodotto in corrispondenza dell?elettrodo positivo* la perdita di acqua e lo sviluppo di pressione debbono essere minime. To provide a sealed design while avoiding potential problems with gel-like electrolytes, sealed systems have been used in which the electrolyte is immobilized and absorbed in special separators. The separators are not completely saturated, and gases evolved during overcharging or at other times can diffuse rapidly from one electrode to another. Thus, under the right conditions, oxygen evolved at the positive electrode can diffuse to the negative electrode where it is rapidly reacted with active lead. Effectively, this reaction partially discharges the negative electrode, preventing the negative electrode from reaching its fully charged state, thus minimizing hydrogen evolution. This sequence gives rise to what has been called an "oxygen cycle." While the oxygen recombination rate is greater than the oxygen rate produced at the positive electrode, water loss and pressure development must be minimal.

Attualmente, sistemi el piombo sigillati di questo tipo sono stati disponibili in commercio solo in dimensioni di piccola capacit? di ampereora. L?impiego ? stato pertanto generalmente confinato in applicazioni di riserva come illuminazione di emergenza? sistemi di allarme ed apparecchi portatili con durata di ciclo limitata come televisione, lanterne e attrezzi da giardino. Currently, sealed lead acid systems of this type have been commercially available only in small ampere-hour capacity sizes. Their use has therefore generally been confined to backup applications such as emergency lighting, alarm systems, and portable appliances with limited cycle life such as televisions, lanterns, and garden tools.

Il brevetto U.S.A* 5*962.861 ? un esempio di configurazione di cella che ricombina ossigeno usando pressioni interne relativamente alte- Si ritiene cos? che la cella incrementi il regime di ricombinazione funzionando sotto una pressione aumentata. Per tale ragione, viene usata una valvola di scarico che deve essere tarata in modo da scaricai1? ad una pressione quanto pi? alta possibile? Viene descritta una valvole ?i scarico di tipo bunsen atta a trattenere almeno fino a 6,8 kg di pressione interna. l'ale tipo di batteria pu? venire usata in applicazioni saltuarie ed in applicazioni a ciclo profondo in cui ? accettabile una durata limitata. U.S. Patent 5,962,861 is an example of a cell configuration that recombines oxygen using relatively high internal pressures. It is believed that the cell increases the recombination rate by operating under increased pressure. For this reason, a blowdown valve is used that must be calibrated to blowdown at as high a pressure as possible. A Bunsen burner blowdown valve capable of retaining at least 15 lb (6.8 kg) of internal pressure is described. This type of battery may be used in intermittent applications and in deep-cycle applications where limited runtime is acceptable.

Una batteria avepte un contenitore prismatico ? descritta in Progress in Batteries and Solar Cella, volume 2, 1979, pp? 16? - ITO, ed ? un tipo che manifestamente funziona s pressioni interne relativamente basse, l'ale tipo viene usato principalmente per applicazioni saltuarie. A battery having a prismatic container is described in Progress in Batteries and Solar Cells, volume 2, 1979, pp. 16-18, and is a type that apparently operates at relatively low internal pressures, the type being used primarily for occasional applications.

Un altro tipo di batter?a ? riportato nello International Symposium on Batteries, Cetober 21 - 2$, 1958. Come descritto, in termini generali, 1? batterie vengono prodotte formando una catasta ?i pia*-stre e ai separatori :piatti, piuttosto molli, la catasta, dopo compressione, venendo inserita in un idoneo contenitore^ In tale catasta o blocco di pia stre e separatori, il materiale attivo delle piastre ? completamente supportato dai separatori. Il blocco, dopo compressione, deve avere una porosit? sufcientem??te elevata da consentirgli di assorbire e tratt?nere tutto l?elettrolito necessario per un funzionamento efficace ed economico. I separatori sono fatti di terra diatomacee. Vengono deecritte batterie adatte per applicazioni di avviaiento di automobili, illuminazione ed accensione, i vantaggi descritti essendo di resistenza a vibrazioni, mancanze d? versamento, e aumentata prestazione ad alti regimi a temperature normali e basse. Another type of battery is reported in the International Symposium on Batteries, February 21-25, 1958. As described, in general terms, batteries are produced by forming a stack of rather soft, flat plates and separators, the stack, after compression, being inserted into a suitable container. In such a stack or block of plates and separators, the active material of the plates is completely supported by the separators. The block, after compression, must have a sufficiently high porosity to enable it to absorb and retain all the electrolyte necessary for efficient and economical operation. The separators are made of diatomaceous earth. Batteries suitable for automobile starting, lighting, and ignition applications are described, the advantages described being resistance to vibration, lack of spillage, and increased performance at high speeds at normal and low temperatures.

Bench? la relazione precisi che la vasta introduzione sul mercato ? stata limitata in ragione di considerazioni commerciali piuttostoch? di prestazione o di qualit?, si ritiene che le caratteristiche di prestazioni non soddisfano i requisiti presenti per tali applicazioni. A presc?ndere, il tipo di batteria descritto non ha ottenuto un diffuso impiego e non ha avuto un buon successo commerciale. Although the report specifies that widespread market introduction has been limited by commercial considerations rather than performance or quality, it is believed that the performance characteristics do not meet current requirements for such applications. Furthermore, the battery type described has not achieved widespread use and has not enjoyed significant commercial success.

Ancora inoltre, ? stato suggerito che un sistema al piombo sigillato, pu? essere ingrandito fino a dimensioni di capacit? maggiori di ampereora di quelle che vengono attualmente'usate in commercio (Engineering, October, 197S* The Age of th? sealed Battery, pp- 1020 - 1022). Furthermore, it has been suggested that a sealed lead-acid system can be scaled up to capacities of many ampere-hours more than those currently used commercially (Engineering, October, 1975* The Age of the sealed Battery, pp. 1020 - 1022).

E? stato, in verit?, asserito che le caratteristiche del sistema sigillato di batteria dovrebw-? be essere particolarmente vantaggioso per un?applicazione SLI in automobili (cio? avviamento, illuminazione e accensione). It has, in fact, been argued that the characteristics of the sealed battery system should be particularly advantageous for an SLI application in automobiles (i.e. starting, lighting and ignition).

In aggiunta a ci?, vi sono un certo numero di applicazioni che possono essere chiamate "ad impulsi fluttuanti" (cio? un sistema atto a fornire una energia di picco relativamente elevata a regimi di scarica abbastanza alti per brevi periodi di tempo) in cui le caratteristiche attribuite ad un sistema sigillato semprerebbero rendere tale sistema desiderabile all'uso. Batterie per motociclette, avviamento di motori fuoribordo e per energie di riserva per calcolatori sono esempi che ricadono nella categoria. Applicazioni che richiedono una forma relativamente pura di corrente continua hanno anche esi^ genze similari. Batterie per tali applicazioni richiedono almeno capacit? di 15 ampere-ora o anche 25 ampere-ora e sostanzialmente maggiori. In addition, there are a number of applications that can be called "floating pulse" (i.e., a system capable of delivering relatively high peak energy at fairly high discharge rates for short periods of time) where the characteristics attributed to a sealed system would always make such a system desirable. Motorcycle batteries, outboard motor starters, and computer backups are examples that fall into this category. Applications requiring a relatively pure form of direct current also have similar needs. Batteries for such applications require capacities of at least 15 ampere-hours, or even 25 ampere-hours and substantially higher.

Ancora, per qualsiasi ragione, sistemi sigillati di tali dimensioni capacitive non sono divenute in alcun modo commercialmente disponibili. Ci? pu? ben essere semplicemente per il fatto che non si e riusciti a fornire le necessarie caratteristiche di prestazione. Si pu? pertanto ritenere che si ? dimostrato difficile ottenere al meglio la caps_ cita e durata necessarie per tali applicazioni. Inoltre, si pu? pensare che un contenitore di batteria pi? robusto, pi? rigido sia necessario per resistere alle elevate pressioni interne ritenute necessarie per fornire una soddisfacente efficacia di ricombinazione di ossigeno e che ci? sia particolarmente critico in batterie di dimensioni capacitive relativamente grandi. L?uso di tali contenitori di batteria pi? robusti darebbero luogo naturalmente ad un peso aumentato della batteria-Ci? sarebbe particolarmente nocivo nel campo delle automobili poich? l'orientamento presente ? di fornire sistemi di batterie in cui il peso possa essere diminuito quanto pi? possibile-Principale scopo della presente invenzione ? di conseguenza fornire una batteria al piombo si- ? gillata, senza manutenzione, che ? atta a fornire caratteristiche di prestazione soddisfacenti nell'uso in applicazioni ad impulsi saltuari. Yet, for whatever reason, sealed systems of such capacitive sizes have not become commercially available at all. This may well be simply because the necessary performance characteristics have not been achieved. It may therefore be argued that it has proven difficult to optimally achieve the capacity and durability required for such applications. Furthermore, it may be argued that a stronger, more rigid battery case is necessary to withstand the high internal pressures thought necessary to provide satisfactory oxygen recombination efficiency, and that this is particularly critical in batteries of relatively large capacitive sizes. The use of such stronger battery cases would naturally result in increased battery weight. This would be particularly detrimental in the automotive field since the present trend is to provide battery systems in which weight can be minimized as much as possible. The primary object of the present invention is therefore to provide a sealed, maintenance-free lead-acid battery that is suitable for use in automotive applications. designed to provide satisfactory performance characteristics for use in intermittent pulse applications.

Un altro e pi? specifico scopo della presente invenzione ? di fornire una batteria al piomno sigillata atta a prestazioni che eguaglino o superino le caratteristiche richieste da batterie per applicazioni di avviamento, illuminazione ed accensione di automobili. Another and more specific object of the present invention is to provide a sealed lead acid battery capable of performance that equals or exceeds the characteristics required of batteries for automotive starting, lighting and ignition applications.

Un ulteriore scopo si trova nella fornitura di una batteria al piombo sigillate caratterizzata da una migliore densit? di energia volumetrica e gravimetrica. A further aim is to provide a sealed lead-acid battery with improved volumetric and gravimetric energy density.

Ancora un ulteriore scopo della presente invenzione ? di fornire una batteria al piombo sigillata che pu? essere formata con dimensioni che variano da capacit? piccole ad estremamente alte. A still further object of the present invention is to provide a sealed lead-acid battery that can be formed in sizes ranging from small to extremely high capacities.

Ancora un altro scopo si trova nella fornitura di una batteria al piombo sigillata atta a venire prodotta con un?attrezzatura standard usata per la produzione di convenzionali batterie ad impulsi saltuari. Yet another purpose is found in the provision of a sealed lead-acid battery capable of being produced on standard equipment used for the production of conventional intermittent pulse batteries.

Ancora un ulteriore scopo della presente invenzione ? di fornire una batteria al piombo sigillata atta ad usare i convenzionali contenitori di plastica a pareti sottili spesso impiegati per batterie ad impulsi saltuari. A still further object of the present invention is to provide a sealed lead-acid battery suitable for using the conventional thin-walled plastic containers often employed for intermittent pulse batteries.

Un altro scopo della presente invenzione ? di fornire una batteria al piombo sigillata atta a funzionare a pressione interna estremamente bassa pur fornendo caratteristiche di assenza di manutenzione per una durata prolungata. Another object of the present invention is to provide a sealed lead-acid battery capable of operating at extremely low internal pressure while providing maintenance-free characteristics for extended life.

Altri' scopi e vantaggi della presente invenzione potranno essee rilevati dalla descrizione seguente e dai disegni-? in cui: Further objects and advantages of the present invention will be apparent from the following description and drawings, in which:

la figura 1 ? una vista in prospettive di una batteria formata secondo la presente invenzione? con parti asportate per mostrare la configurazione interna; Figure 1 is a perspective view of a battery formed in accordance with the present invention, with parts broken away to show the internal configuration;

la figura 2 ? una vista in elevazione laterale? in sezione, in esploso, ed illustra la disposizione delle piastre e dei separatori della batteria della presente invenzione; Figure 2 is a side elevational view, in section, exploded, and illustrates the arrangement of the plates and separators of the battery of the present invention;

la figura 3 ? una vista in sezione eseguita generalmente lungo la linea 3-3 della figura 1, e che mostra inoltre la configurazione interna della batteria ; Figure 3 is a sectional view taken generally along the line 3-3 of Figure 1, and also showing the internal configuration of the battery;

la figura 4 ? un diagramma della tensione rispetto al tempo e che mostra la prestazione migliorata di avviamento a freddo con una batteria al piombo sigillata fatta secondo la presente invenzione in confronto ad una batteria senza manutenzione del commercio; e Figure 4 is a voltage versus time plot showing the improved cold cranking performance of a sealed lead acid battery made in accordance with the present invention compared to a commercially available maintenance-free battery; and

la figura 5 ? un diagramma che illustra la prestazione di una batteria al piombo, sigillata, della presente invenzione in una prova di durata di ciclo industriale. Figure 5 is a diagram illustrating the performance of a sealed lead-acid battery of the present invention in an industrial cycle life test.

Bench? la presente invenzione sia suscettibile di varie modifiche e forme strutturali alternative, verranno mostrate nei disegni e verranno qui descrit- li ? While the present invention is susceptible of various modifications and alternative structural forms, they will be shown in the drawings and described herein.

te in dettaglio le realizzazioni preferite. Va tuttavia compreso che non si intende limitare la invenzione alle forme strutturali specifiche descritte- Al contrario, si intende comprendere tutte le modifiche e forme .strutturali alternative ricadenti nello spirito e nel campo della pre sente invenzione. Pertanto, bench? la presente invenzione verr? principalmente descritta in relazione ad una applicazione di avviamento, illuminazione ed accensione per automobili, va rilevato che la presente invenzione pu? essere utilizzata per qualsiasi altra applicazione ad impulsi saltuari? Inoltre, l'invenzione ? ovviamente, applicabile nella stessa maniera s?a ad una batteria che ad una singola cella. Inoltre, bench? la pres?nte invenzione venga descritta con riferimento a batterie di dimensioni capacitive maggiori, va rilevato che essa ? ugualmente utile prevedendo piccole dimensioni capacitive. Parimenti, bench? non si potranno ottenere tutti i vantaggi della presente invenzione, si pu? impiegare, se desiderato, un contenitore pi? rigido di quello richiesto dalle pressioni interne, sviluppate in servizio. The preferred embodiments are described in detail. It should be understood, however, that it is not intended to limit the invention to the specific structural forms described. Rather, it is intended to encompass all modifications and alternative structural forms falling within the spirit and scope of the present invention. Therefore, while the present invention will be primarily described in connection with an automobile starting, lighting, and ignition application, it should be noted that the present invention can be utilized for any other intermittent pulse application. Furthermore, the invention is obviously equally applicable to a battery as to a single cell. Furthermore, while the present invention is described with reference to batteries of larger capacitive sizes, it should be noted that it is equally useful with small capacitive sizes. Likewise, while all the advantages of the present invention may not be achieved, a more rigid package than that required by the internal pressures developed in service may be employed, if desired.

In generale, la presente invenzione ? basata sulla scoperta che una batteria al piombo sigillata, senza manutenzione? atta a varie applicazioni saltuarie come, per esempio, un'applicazione di avviamento, illuminazione ed accensione di automobili pu? essere fornita imraobilizzando l'elettrolito in separatori altamente assorbenti, funzionando a pressioni interna estremamente basse che consentono l'uso di convenzionali contenitori a pareti sottili. La batteria della presente invenzione fornir? una energia di picco superiore a regimi di scarica relativamente alti in confronto alle batterie del tipo ricolmo di elettrolito convenzionalmente usate, soddisfacendo nello stesso tempo le altre caratteristiche di prestazione richieste. In general, the present invention is based on the discovery that a sealed, maintenance-free lead-acid battery suitable for various intermittent applications, such as automobile starting, lighting, and ignition, can be provided by storing the electrolyte in highly absorbent separators, operating at extremely low internal pressures that permit the use of conventional thin-walled containers. The battery of the present invention will provide higher peak energy at relatively high discharge rates compared to conventionally used electrolyte-filled batteries, while meeting other required performance characteristics.

Con riferimento ora ai disegni, le figure 1 e 2 mostrano la batteria IO secondo la presente invenzione. La batteria 10 ha un contenitore 12, separato in celle individuali da divisori interni 1^. In ciascuna cella, numerosi elettrodi positivi 16 ed elettrodi negativi 18 sono separati da separatori 20 assorbenti. Referring now to the drawings, Figures 1 and 2 show the battery 10 according to the present invention. The battery 10 has a case 12, separated into individual cells by internal dividers 1^. In each cell, numerous positive electrodes 16 and negative electrodes 18 are separated by absorbent separators 20.

I collegamenti elettrici necessari possono essere eseguiti mediante una qualsiasi delle diverse maniere che sono note nella tecnica. La particolare tecnica impiegata non forma parte della presente invenzione. Come mostrato, piattine conduttrici 22 uniscono gli elettrodi uno all?altro ed i collegamenti tra celle sono mostrati nella figura 3? Le piattine 22 delle celle terminali sono collegate a terminali esterni 24 con mezzi convenzionali? Come si osserva nelle figure 1 e 3? ? previsto uno sfogo di scarico attraverso collettori 26 tramite valvole di scarico automatiche a bassa pressione come, per esempio, valvole bunsen 38? Bench? sia illustrato lo scarico attraverso un collettore, le singole celle potrebbero essere fornite ciascuna di una valvola di scarico se desiderato. D'altro canto, potrebbe essere usato uri unico collettore per le sei celle mostrate o s? possono utilizzare pi? di due collettori* The necessary electrical connections may be made by any of several methods known in the art. The particular technique employed does not form part of the present invention. As shown, conducting strips 22 connect the electrodes to each other, and the connections between cells are shown in FIG. 3. The terminal cell strips 22 are connected to external terminals 24 by conventional means. As seen in FIGS. 1 and 3, exhaust venting is provided through manifolds 26 via automatic low-pressure exhaust valves, such as Bunsen burners 38. Although exhaust through one manifold is illustrated, individual cells could each be provided with an exhaust valve if desired. On the other hand, a single manifold could be used for the six cells shown, or more than two manifolds could be used.

Gli elettrodi 16 e 13 ed i separatori 20 debbono essere adattati con precisione nelle celle, cio? gli elettrodi e separatori debbono rimanere in condizione assemblata quando il contenitore viene rovesciato. Gli elettrodi possono pertanto essere dimensionati fino a circa le dimensioni interne delle celle. Per eliminare la possibilit? di cortocircuiti ?, tuttavia, desiderabile dimensionare i separatori usati in maniera tale che i bordi si estendano leggermente oltre tutti i bordi degli elettrodi, come ? mostrato in figura 2. Un mezzo per ottenere ci? in corrispondenza della parte inferiore degli elettrodi ? di ripiegare i separatori attorno all'elettrodo con una piega a U come illustrato in figura 2. The electrodes 16 and 13 and the separators 20 must fit precisely in the cells, that is, the electrodes and separators must remain in an assembled condition when the container is inverted. The electrodes may therefore be sized up to approximately the internal dimensions of the cells. To eliminate the possibility of short circuits, however, it is desirable to size the separators used so that the edges extend slightly beyond all edges of the electrodes, as shown in Figure 2. One means of achieving this at the bottom of the electrodes is to fold the separators around the electrode in a U-shaped fold as shown in Figure 2.

E' ovviamente cos? dimostrato l'uso alternante efficace dell'interno del contenitore. Tuttavia, se desiderato, si potrebbero impiegare mezzi distanziatori, per esempio spessori, se le celle impiegate sono sovradimensionate per qualsiasi ragione. This clearly demonstrates the effective use of the container's interior. However, if desired, spacers, such as shims, could be used if the cells used are oversized for any reason.

Considerando la presente invenzione in maggior dettagli?, le griglie usate come griglie positive e negative possono essere costituite da qualsiasi fra le diverse leghe di griglia note usate per convenzionali batterie senza manutenzione* Come esempio, ? pertanto conveniente utilizzare una lega di calcio-stagno in cui il ten?re in calcio ? da circa 0,06 fino a 0,20 % e lo stagno ? nel campo di 0,1 fino 80,5 ^ (preferibilmente 0,2?*-0,3), entrambe le percentuali essendo in base al peso totale della lega. Le leghe usate debbono es sere atte a fornire griglie autoportanti. Le griglie possono essere formate con qualsiasi fra le tecniche note, come colata diretta o metallo espanso Considering the present invention in more detail, the grids used as positive and negative grids may be made of any of several known grid alloys used for conventional maintenance-free batteries. As an example, it is therefore convenient to use a calcium-tin alloy in which the calcium content is from about 0.06 to 0.20 percent and the tin is in the range of 0.1 to 80.5 percent (preferably 0.2-0.3 percent), both percentages being based on the total weight of the alloy. The alloys used must be capable of providing self-supporting grids. The grids may be formed by any of the known techniques, such as direct casting or expanded metal.

Vi sono diverse difficolt? associate ella fornitura di una struttura interna soddisfacente per un sistema sigillato. Una tale difficolt? insorge dalla necessit? di fornire una capacit? assorbente del sistema tale da assicurare che elettrolito sufficiente verr? trattenuto in modo da fornire la capacit? desiderata. A ci? pu? essere provveduto fino ad una certa misura usando separatori pi? spessi di quelli che sarebbero necessari per un sistema ricolmo di elettrolito. Tuttavia, ci? non potr? costituire in generale una risposta -completa allorch? la resistenza interna aumenter? quando aumenta il distanziamento delle piastre. Vi ? pertanto un limite pratico nell'alternanza di caratteristiche di prestazione che potr? verificarsi. Alcuni benefici si possono ottenere usando un elettrolito con peso specifico alquanto maggiore di quello dei sistemi convenzionali ricolmi; ma? anche in ci?? vi ? un limite pratico superiore dovuto a fattori come il verificarsi della diminuizione di conduttivit?- Un'altra possibilit? ? ovviamente There are several difficulties associated with providing a satisfactory internal structure for a sealed system. One such difficulty arises from the need to provide sufficient system absorptive capacity to ensure that sufficient electrolyte will be retained to provide the desired capacity. This can be achieved to some extent by using thicker separators than would be necessary for a filled system. However, this will not generally provide a complete answer as the internal resistance will increase as the plate spacing increases. There is therefore a practical limit to the alternation of performance characteristics that will occur. Some benefits may be obtained by using an electrolyte with a somewhat higher specific gravity than that of conventional filled systems; but even here there is a practical upper limit due to factors such as the occurrence of decreased conductivity. Another possibility is, of course,

di diminuire la densit? delle paste di materiale attivo. Poich? si debbono evitare, o rendere almeno sostanzialmente minimi, la formazione di muffa sul materiale attivo negativo e lo sfaldamento del materiale attivo positivo, con il preciso adattamento degli elettrodi nei separatori assorbenti utilizzati, la riduzione della densit? del materiale di pasta attivo dovrebbe essere concettualmente possibile- Tuttavia, anche qui, vi sono limitazioni a causa dei problemi di trattamento che insorgono con tali densit? ridotte quando vengono impiegate convenzionali macchine impastatrici, come in una applicazione per automobili. to reduce the density of the active material pastes. Since mold formation on the negative active material and flaking of the positive active material must be avoided, or at least substantially minimized, reducing the density of the active paste material should be conceptually possible by precisely matching the electrodes in the absorbent separators used. However, even here, there are limitations due to the processing problems that arise with such reduced densities when conventional kneading machines are used, as in an automotive application.

Un'altra difficolt? insorge dal ritiro del materiale attivo negativo che si verifica in batterie esposte a condizioni fluttuanti, come ? noto. Ci? pu? costituire un modo principale di avaria, che riduce notevolmente la durata utile di una batteria-Ef per questa ragione che i produttori di batterie hanno convenzionalmente usato vari espansori per mantenere la desiderata porosit? nonch? l^area superficiale di materiale attivo ?elle piastre negative. Si ? riscontrato che tale difficolt? ? particolarmente grave in sistemi sigillati per applicazioni saltuarie. Another difficulty arises from the shrinkage of the negative active material that occurs in batteries exposed to fluctuating conditions, as is well known. This can be a major failure mode, significantly reducing the useful life of an Ef battery. For this reason, battery manufacturers have conventionally used various expanders to maintain the desired porosity and surface area of the active material on the negative plates. This difficulty has been found to be particularly severe in sealed systems for occasional applications.

Di conseguenza, per ottenere tutti i vantaggi della presente invenzione, si preferisce utilizzare paste di materiale attivo che hanno capacit? as~ sobente aumentata e che possono venire facilmente trattate con attrezzature convenzionali e fornire un sistema con caratteristiche di durata e di prestazione soddisfacenti- A questo fine? le dea sita di pasta dei materiali attivi positivi sono inferiori alle densit? di pasta usate per batterie al piombo ricolme di elettrolito convenzionali che impiegano materiali di ossido di piombo di lunga durata, come quelli ottenuti da un crogiolo di Barton. E1 stato cos? trovato opportuno utilizzare densit? di piastra nel campo da circa 2,9 fino a 4,1 g/cm5 per il materiale attivo positivo non formato, indurito. On campo di densit? di 3,0 fino 7, Accordingly, to achieve the full advantages of the present invention, it is preferred to utilize active material pastes that have increased absorbency and that can be readily processed with conventional equipment and provide a system with satisfactory durability and performance characteristics. To this end, the paste densities of the positive active materials are lower than the paste densities used for conventional electrolyte-filled lead-acid batteries employing long-lasting lead oxide materials, such as those obtained from a Barton crucible. It has thus been found desirable to utilize plate densities in the range of about 2.9 to 4.1 g/cm5 for the unformed, cured positive active material. Over the densities range of 3.0 to 7.0 g/cm5,

a 4,2 g/cm" per il materiale attivo positivo formato ed indurito ? accettabile. at 4.2 g/cm" for the formed and cured positive active material is acceptable.

Per fornire le desiderate propriet? di trattenuta di ?lettrolito, si preferisce incorporare To provide the desired electrolyte holding properties, it is preferred to incorporate

un agente di trattenuta di elettrolito come silice colloidale nella pasta. E' stato trovato idoneo un incorporamento di silice colloidale in una quantit? da circa 0,05 - 1,0%, in base al peso del materiale attivo positivo non formato. Sono noti altri materiali di trattenuta di elettrolito che possono essere utilizzati similarmente come sostituti, in tutto o in parte, della silice- Desiderabilmente, l'agente di trattenuta di elettrolito deve anche funzionare come agente ammassante, cio? aumentare la consistenza della pasta bagnata cos? da migliorare la maneggiabilit?. La silice colloidale soddisfa tale funzione. An electrolyte-retaining agent such as colloidal silica in the paste. An incorporation of colloidal silica in an amount of about 0.05 to 1.0%, based on the weight of the unformed positive active material, has been found suitable. Other electrolyte-retaining materials are known that can similarly be used as substitutes, in whole or in part, for silica. Desirably, the electrolyte-retaining agent should also function as a bulking agent, i.e., increase the consistency of the wet paste to improve handling. Colloidal silica fulfills this function.

Secondo un ulteriore aspetto preferito della presente invenzione, le caratteristiche del materiale attivo negativo vengono migliorate non solo per aumentare la capacit? assorbente ma anche per compensare gli effetti di ciclo poco profondo in modo da fornire caratteristiche di durata e prestazione soddisfacenti. A questo fine, la pasta attiva negativa include preferibilmente una combinazione di additivi di pasta convenzionalmente usati al di sopra dei livelli tipicamente usati. According to a further preferred aspect of the present invention, the characteristics of the negative active material are improved not only to increase absorbency but also to compensate for shallow cycling effects to provide satisfactory durability and performance characteristics. To this end, the negative active paste preferably includes a combination of conventionally used paste additives above the levels typically used.

Come primo componente si preferisce utilizzare un convenzionale espansore organico ad un livello da circa 0,5 fino a circa 1,4 %, in base al peso della pasta non formata secca? Sono noti e sono idonei vari ligno-solfonati come, per esempio, ligno-solfona. to di sodio. Inoltre, si preferisce utilizzare un a? ditivo che serve a minimizzare il consolidamento fisico dei cristalli di solfato di piombo formati durante il ciclo in cristalli pi? grandi e alla fine in uno strato essenzialmente solido con porosit? minima ehe d? luogo ad avaria della batteria. Cellulosa in fiocco serve a questo scopo e pu? essere us.a to un livello di circa 0,3 fino a circa 1,0% in peso. As the first component, it is preferred to use a conventional organic expander at a level of about 0.5 to about 1.4%, based on the weight of the dry unformed pulp. Various lignosulfonates, such as sodium lignosulfonate, are known and suitable. Furthermore, it is preferred to use an additive that serves to minimize the physical consolidation of the lead sulfate crystals formed during the cycle into larger crystals and ultimately into an essentially solid layer with minimal porosity that would result in battery failure. Staple cellulose serves this purpose and can be used at a level of about 0.3 to about 1.0% by weight.

Hon si ritiene che i benefici massimi potranno essere ottenuti utilizzando solo un tipo di espansore quando le funzioni sono considerate differenti. In qualche maniera, l'espansore organico influisce sulla morfologia della struttura del solfato di piombo in modo da ritardare la perdita di porosit?. L?additivo che ritarda il consolidamento si ritiene che serva,in effetti, come mezzo di distanziamento fisico. It is believed that the maximum benefits will be achieved by using only one type of expander when the functions are considered different. In some way, the organic expander influences the morphology of the lead sulfate structure in a way that retards the loss of porosity. The additive that retards consolidation is believed to effectively serve as a means of physical distancing.

Preferibilmente, gli additivi di pasta utilizzati debbono parimenti funzionare come agenti ammassanti della pasta. Cellulosa in fiocco e ligno-solfonato di sodio assolvono entrambi a questa funzione. Preferably, the pulp additives used should also function as bulking agents. Both staple cellulose and sodium lignosulfonate perform this function.

Si preferisce un miscuglio di 0,75 % di ligno-solfon?to di sodio e 0,6 % di cellulosa in fiocco, entrambe le percentuali essendo in base al peso della pasta non formata secca- L?uso di tale miscuglio sembra fornire la desiderata durata di ciclo. A mixture of 0.75% sodium lignosulfonate and 0.6% staple cellulose is preferred, both percentages being based on the weight of the dry unformed pulp. The use of such a mixture appears to provide the desired cycle life.

La densit? di pasta indurita, ma non formata, per il materiale attivo negativo, deve desiderabil-? mente essere neleaupo di circa 3,5 fino a 4-,4?g/cm -Un campo di densit? di circa 3,2 fino a 4,1 g/cm3 per il materiale attivo negativo indurito e formato ? soddisfacente? Bench? gli additivi di pasta di negativo descritti in precedenza servano a ritardare la perdita di porosit? e pertanto a mantenere la capacit? assorbente* si preferisce inoltre incorporare nella pasta di negativo un agente di trattenuta di elettrolito come silice colloidale. Sono adatte quantit? nel campo da circa 0,05 fino a 1*0%, in base al peso della pasta non formata* secca? The density of hardened, but unformed, paste for the negative active material should desirably be in the range of about 3.5 to 4.4 g/cm3. A density range of about 3.2 to 4.1 g/cm3 for the hardened and formed negative active material is satisfactory. Although the negative paste additives described above serve to retard the loss of porosity and thus maintain absorbency, it is also preferred to incorporate an electrolyte-retaining agent such as colloidal silica into the negative paste. Amounts in the range of about 0.05 to 10%, based on the weight of the dry unformed paste, are suitable.

In modo caratteristico ? stato ritenuto essenziale, come esposto nel brevetto U.S.A. 5-862*861, utilizzare in un sistema sigillato un eccesso di materiale attivo negativo rispetto al materiale attivo positivo in modo di ottenere il richiesto ciclo di oss?geno. Secondo un aspetto della presente invenzione, si ? trovato che un soddisfacente ciclo di ossigeno pu? venir ottenuto anche se la quantit? di materiale attivo negativo ? minore di quella di materiale attivo positivo. Si di conseguenza ? preferito utilizzare un rapporto ponderale fra materiale attivo negativo e materiale attivo positivo compreso da circa 0,75 a circa 0,92 o simili. Il risultato ? non soltanto un peso ridotto ma anche una minor spesa senza effetti dannosi sulla prestazione. Typically, it has been found essential, as set forth in U.S. Pat. No. 5,862,861, to utilize in a sealed system an excess of negative active material relative to positive active material in order to achieve the required oxygen cycling. In accordance with one aspect of the present invention, it has been found that a satisfactory oxygen cycling can be achieved even if the amount of negative active material is less than that of positive active material. It is accordingly preferred to utilize a weight ratio of negative active material to positive active material of from about 0.75 to about 0.92 or the like. The result is not only reduced weight but also reduced expense without detrimental effects on performance.

Il materiale impiegato dei separatori 20 deve essere stabile nell'elettrolita acido solforico impiegato, res?stente all'ossidazione da parte di FbO^ e non liberare materiali nell'elettrolita che potrebbero influire dannosamente sulla prestazione della batteria. Inoltre, il materiale dovrebbe essere altamente poroso per esempio almeno 70-75%? meglio fino a 90% o simile e dovrebbe essere sufficientemente comprimibile per adattarsi almeno sostanzialmente alle variabili forme degli elettrodi durante lo assemblaggio ed il servizio. Inoltre, il diametro medio dei pori dovrebbe essere sufficientemente piccolo per impedire la propagazione di dentriti dalla placca negativa e riparare il materiale attivo dalla placca positiva. Il diametro medio dei pori dovrebbe comunque essere sufficientemente grande per essere facilmente bagnato dall'elettrolita e non cos? piccolo da comportare una impedenza interna indebitamente elevata. Il materiale,per separatori deve pure essere in grado di ritenere l'elettrolita per la altezza desiderata del separatore. The separator material 20 must be stable in the sulfuric acid electrolyte employed, resistant to oxidation by FbO2, and not release materials into the electrolyte that could adversely affect battery performance. Furthermore, the material should be highly porous, such as at least 70-75%? preferably up to 90% or similar, and should be sufficiently compressible to conform at least substantially to the varying shapes of the electrodes during assembly and service. Furthermore, the average pore diameter should be small enough to prevent the propagation of dendrites from the negative plate and shield the active material from the positive plate. The average pore diameter, however, should be large enough to be easily wetted by the electrolyte and not so small as to result in an unduly high internal impedance. The separator material must also be capable of retaining the electrolyte over the desired height of the separator.

E per ultimo ma importante, il materiale del separatore deve possibilmente fornire in servizio un volume di vuoto sostanzialmente uniforme attraverso tutto il separatore* Il separatore fornisce cos? di preferenza un volume di vuoto sufficiente per sopportare il tasso di trasporto di ossigeno necessario per la pressione interna desiderata per la batteria. Si ritiene che il volume vuoto sia ottenuto tramite alcuni dei pori i quali hanno le loro pareti coperte con una pellicola di elettr?lita mentre la porzione centrale del foro ? esente da elettrolita? Una soddisfacente efficienza di ricombinazione di ossigeno per alcune applicazioni pu? venir ottenuta anche quando il separatore ? completamente bagnato con elettrolita. L'adattabilit? da questo punto di vista pu? venir determinata mediante misurazioni di perdita di peso (acqua) effettuate durante l'operazione ciclica. Se il materiale ? adatto non si dovrebbe avere una perdita di acqua eccessivamente elevata Lo spessore del separatore sar? determinato in generale dalla capacit? della batteria e dal previsto tasso cooperativo della particolare applicazione. Da questo punto di vista, lo spessore di separatore impiegato non deve in pratica riferire da quelli trovati adatti per altri tipi di batteria al piombo impiegati per .la particolare applicazione di uso finale. And last but not least, the separator material should preferably provide in service a substantially uniform void volume throughout the separator.* The separator thus preferably provides a void volume sufficient to accommodate the oxygen transport rate required for the desired internal pressure of the battery. It is believed that the void volume is achieved by some of the pores having their walls covered with a film of electrolyte while the central portion of the hole is free of electrolyte. Satisfactory oxygen recombination efficiency for some applications can also be achieved when the separator is completely wetted with electrolyte. Suitability in this respect can be determined by weight (water) loss measurements taken during cycling. If the material is suitable, excessively high water loss should not occur. The thickness of the separator will generally be determined by the capacity of the battery and the expected cooperative rate for the particular application. From this point of view, the separator thickness used does not have to practically refer to those found suitable for other types of lead-acid batteries used for the particular end-use application.

Si ? trovato adatto impiegare un materiale di vetro al borosilicato costituito da microfibre di vetro e da trecce mozzate. Materiali di questo tipo sono disponibili in commercio e sono stati in precedenza utilizzati per accumulatori al piombo sigillati. Uno di tali materiali (C.H. Dexter, Division, The Dexter Corporation, Windsor Locks, Connecticut, "Grade 225B") che ? stato trovato soddisfacente, re-? senta le seguenti propriet? caratteristiche: spessore nominale di 300 ?, permeabilit? all'aria (ASTKD It has been found suitable to use a borosilicate glass material consisting of glass microfibers and cut strands. Materials of this type are commercially available and have previously been used for sealed lead-acid batteries. One such material (C.H. Dexter, Division, The Dexter Corporation, Windsor Locks, Connecticut, "Grade 225B"), which has been found satisfactory, exhibits the following characteristic properties: nominal thickness of 300 ?, air permeability (ASTKD

2 2

737-75) di 15,1 litr?/min/100 cm a 12,7 mm di acqua ? P (Prazier Permeometer), una dimensione media di pori di 16,6 ? ed una porosit? (per infiltrazione di mercurio) di 1,2 m /g. Si preferisce utilizzare almeno uno stratodel materiale di vetro al borosilicato adiacente agli elettrodi. Altri strati di altri materiali possono venir impiegati come per esempio per rinforzo per migliorare la maneggiabilit? nel trattamento. Come esempio di illustrazione, si possono vantaggiosamente impiegare fogli, disponibili in commercioinon tessuti,di polietilene, di polipropilene e di poliestere. Tali materiali posseggono la desiderata ritenzione di elettrolita ed inoltre permettono di ridurre le spese nonch? migliorare la resistenza meccanica. Un tale sistema laminare di separatore pu? venire impiegato per dare la necessaria resistenza meccanica per una introduzione relativamente facile di separatori del tipo a tasca e piegati a U nelle tecniche di assemblaggio di batterie SLI ad alimentazione elevata convenzionalmente impiegate. 737-75) of 15.1 liters/min/100 cm at 12.7 mm of water ? P (Prazier Permeometer), an average pore size of 16.6 ? and a porosity (by mercury infiltration) of 1.2 m /g. It is preferred to use at least one layer of borosilicate glass material adjacent to the electrodes. Additional layers of other materials may be used, for example, as reinforcement to improve handling during processing. As an illustrative example, commercially available non-woven sheets of polyethylene, polypropylene and polyester can be advantageously used. These materials possess the desired electrolyte retention and also reduce costs as well as improve mechanical strength. Such a laminar separator system can be be used to provide the necessary mechanical strength for relatively easy introduction of pocket-type and U-bent separators in the conventionally employed high-power SLI battery assembly techniques.

Per una data applicazione, il peso specifico a carica completa dell'elettrolita richiesto pu? vebnir facilmente calcolato. In particolare pesi specifici a carica completa nell'intervallo di 1,255-1,320 possono essere soddisfacenti, ? preferito 1'intervallo 1,285-1,220. Particolari applicazioni possono richiedere l'impiego di pesi specifici dell1acido un poco pi? elevati oppure pi? bassi. For a given application, the required fully charged specific gravity of the electrolyte can be easily calculated. In particular, fully charged specific gravities in the range of 1.255-1.320 may be satisfactory; the range of 1.285-1.220 is preferred. Particular applications may require the use of slightly higher or lower acid specific gravities.

La formazione degli elettrodi impastati pu? venire effettuata mediante tecniche note. In questo modo, prima dell'assemblaggio nel contenitore, gli elettrodi possono venir forn ati mediante convenzionale formazione in vaeca. Quando questa tecnica viene impiegata gli elettrodi formati dovrebbero venire essiccati per eliminare l'elettrolita residuo. The formation of the kneaded electrodes can be performed using known techniques. Thus, before assembly in the container, the electrodes can be provided by conventional vacuum forming. When this technique is used, the formed electrodes should be dried to remove residual electrolyte.

Opportunamente, gli elettrodi non formati ed Conveniently, the unformed electrodes and

i separatori vengono disposti nel contenitore, vengono fatte le necessarie connessioni elettriche, il coperchio viene sigillato al contenitore, si aggiunge il necessario elettrolita attraverso l'apertura nel coperchio per la valvola di sfiato e la valvola viene poi messa in posizione di servizio. La formazione viene poi effettuata impiegando condizioni adeguate per la formazione convenzionale in una sola The separators are placed in the container, the necessary electrical connections are made, the lid is sealed to the container, the necessary electrolyte is added through the opening in the lid for the vent valve, and the valve is then placed in the service position. The formation is then carried out using conditions suitable for conventional formation in a single

fase della batteria al piombo. Pu? essere tuttavia utile impiegare condizioni di finitura di formazione un pochino meno gravose di quelle convenzionalmente impiegate. Pu? essere pure opportuno di raffreddare inizialmente ad un certo grado l'elettrolita di formazione. lead-acid battery phase. However, it may be useful to use slightly less severe forming finishing conditions than conventionally used. It may also be appropriate to initially cool the forming electrolyte to a certain degree.

Si osserver? del pari che quando la formazione viene impiegata in sito, l'inizio di formazione deve verificarsi entro 1/2 fino a 1 ora o simili dopo che l?elettrolita ? stato immesso. Ritardi maggiori possono comportare condizioni che in definitiva creeranno cortocircuiti interni. It should also be noted that when the formation is used in situ, the onset of formation should occur within 1/2 to 1 hour or so after the electrolyte is introduced. Longer delays may result in conditions that will ultimately create internal short circuits.

La Quantit? di elettrolita impiegata dovrebbe di preferenza fare in modo che i materiali assorbenti della batteria vengano completamente saturati, cio? la batteria dovrebbe essere in una condizione di carenza di elettrolita. Hentre la batteria in servizio ? autoregolabile, lina condizione di completa saturazione potrebbe comportare una svantaggiosa formazione di gas durante gli stadi iniziali di carica durante l'operazione ciclica. Inoltre, l'operazione raggiunger? uno stato diequilibrio in cui viene realizzato un efficiente ciclo di ricombinazione di ossigeno. La formazione di gas alguanto pi? elevata che si verifica durante gli stadi iniziali pu? venir sostanzialmente eliminata determinando il particolare volume vuoto richiesto per efficiente ricombinazione di ossigeno. Tuttavia si ? trovato opportuno addizionare elettrolita sufficiente per saturare la capacit? assorbente del sistema fino ad"un livello di circa 90%. The amount of electrolyte used should preferably ensure that the battery's absorbent materials are completely saturated, i.e., the battery should be in an electrolyte-starved condition. While the battery is self-regulating in service, a fully saturated condition could result in undesirable gas formation during the initial stages of charging during cycling. Furthermore, the operation will reach an equilibrium state in which an efficient oxygen recombination cycle is achieved. The rather higher gas formation that occurs during the initial stages can be substantially eliminated by determining the specific void volume required for efficient oxygen recombination. However, it has been found advisable to add sufficient electrolyte to saturate the system's absorbent capacity to a level of approximately 90%.

Si deve stare attenti ad evitare elettrolita libero nel sistema. Cospicue quantit? di elettrolita libero (cio? non immobilizzato nell?elettrolita e nei separatori) pu? avere effetti negativi sulla Prestazione-Secondo un aspetto della presente invenzione, viene previsto uno sfiato mediante una valvola di sfiato auto-sigillante la quale rompe la tenuta nel caso di pressioni interne estremamente basse. A questo scopo viene impiegata una valvola che rompe la 2 tenuta per pressioni interne da circa 0,035 kg/cm Care must be taken to avoid free electrolyte in the system. Large amounts of free electrolyte (i.e., not immobilized in the electrolyte and separators) can have adverse effects on performance. In accordance with one aspect of the present invention, venting is provided by means of a self-sealing vent valve that breaks the seal at extremely low internal pressures. For this purpose, a valve is used that breaks the seal at internal pressures of approximately 0.035 kg/cm

2 2

fino a circa 0,21 kg/cm . Ih effetti si preferisce utilizzare pressioni operative interne non superio- up to approximately 0.21 kg/cm . In fact it is preferable to use internal operating pressures not exceeding

. 2 . 2

ri a circa 0,07 o forse 0,14 kg/cm in modo di poter impiegare i contenitori plastici a pareti sottili normalmente adoperati. I seguenti esempi illustrano ulteriormente la presente invenzione ma non ne sono una limitazione. Se non altrimenti specificato, tutte le percentuali sono in peso. about 0.07 or perhaps 0.14 kg/cm so that the thin-walled plastic containers commonly used can be used. The following examples further illustrate the present invention but are not a limitation thereof. Unless otherwise specified, all percentages are by weight.

ESEMPIO 1 EXAMPLE 1

Questo esempio illustra la prestazione della batteria al piombo sigillata della presente invenzione in confronto ad una batteria convenzionale allagata senza manutenzione. This example illustrates the performance of the sealed lead-acid battery of the present invention compared to a conventional maintenance-free flooded battery.

Sono state assemblate batterie di una capacit? nominale di circa 71 ampere/ora in contenitori di ebanite. Ogni'batteria conteneva 17 placche per cella. Le leghe impiegate per le griglie di entrambe le batterie erano calcio-stagno-piombo avente una composizione nominale di 0,09% di calcio, 0,3% di stagno ed il rimanente piombo? Le densit? della pasta impiegata erano 4,0 g/cm" per il positivo e 4,4 per il negativo, entrambe riferite al peso secco di pasta non formata. Le paste sono state trattate per esposizione a 60?C per circa 16 ore in una atmosfe ra ad umidit? relativa 100%, e successivamente mediante esposizione a 60?C ad una atmosfera ad umidit? relativa 0% per un periodo di circa 48 ore o s?mili. Ogni elettrodo della batteria della presente invenzione ? stato avvolto con separatore a due strati comprendente uno strato interno di un materiale di vetro al borosilicato di nominali 0,35 mm come descr?tto in precedenza ? di uno strato estern o di 0,33 mm di un materiale polipropilenico non tessuto legato per punti, piegato a U attorno all *elettrodo come rappresentato in figura 2. Un convenzionale separatore di cloruro di polivinile avente uno spessore nominale di 0,94 mm con un velo sul retro di 0,3 mm ? stato impiegato per la batteria convenzionale senza manutenzione. Batteries with a nominal capacity of approximately 71 ampere-hours were assembled in ebonite containers. Each battery contained 17 plates per cell. The alloys used for the grids of both batteries were calcium-tin-lead with a nominal composition of 0.09% calcium, 0.3% tin, and the remainder lead. The densities were 0.05 to 0.15. of the paste used were 4.0 g/cm" for the positive and 4.4 for the negative, both based on the dry weight of the unformed paste. The pastes were treated by exposure to 60°C for about 16 hours in a 100% relative humidity atmosphere, and subsequently by exposure to 60°C in a 0% relative humidity atmosphere for a period of about 48 hours or so. Each electrode of the battery of the present invention was wrapped with a two-layer separator comprising an inner layer of a nominal 0.35 mm borosilicate glass material as described above and an outer layer of 0.33 mm of a point-bonded non-woven polypropylene material folded in a U-shape around the electrode as shown in FIG. 2. A conventional polyvinyl chloride separator having a nominal thickness of 0.94 mm with a backing film of 0.3 mm It was used for the conventional maintenance-free battery.

Altri dett?gli costruttivi sono esposti in tabella li Other construction details are shown in the table below.

TABELLA 1 TABLE 1

Parametro Batteria Batter?a sigillata convenzionale Spessore di griglia positiva,mni 1,05 1 ,05 Spessore di griglia negativa,mm 0,99 0,99 Peso secco di pasta di positivo Battery Parameter Conventional sealed battery Positive grid thickness, mm 1.05 1.05 Negative grid thickness, mm 0.99 0.99 Dry weight of positive paste

per placca, g 110 110 Peso secco di pasta di negativo per plate, g 110 110 Dry weight of negative paste

per placca, g 101 101 Rapporto in peso di pasta di positivo/griglia 70/40 70/40 Rapporto in peso di pasta di negativo/griglia, g 62,5/38,5 62, 5/58, 5 Peso specifico di elettrolita 1,285 1 ,285 Distanziatura interplacca, mm 0,56 0, 94 Altri particolari delle batterie nel loro complesso sono esposti in tabella 2. per plate, g 101 101 Weight ratio of positive paste/grid 70/40 70/40 Weight ratio of negative paste/grid, g 62.5/38.5 62.5/58.5 Specific gravity of electrolyte 1.285 1.285 Inter-plate spacing, mm 0.56 0.94 Other details of the batteries as a whole are shown in Table 2.

TABELLA 2 TABLE 2

Parametro Batteria Batteria sigillata convenzionale Peso totale, pasta positiva, kg 3>35 3,35 Peso totale, pasta negativa, kg 3,37 3,37 Peso totale, griglie positive,kg 1,92 1,92 Peso totale, griglie negative,kg 2,08 2,08 Peso totale, piombo entro elemento, kg 10,73 10,73 Peso totale di elettrolita, kg 2,61 6,94 Battery Parameter Conventional sealed battery Total weight, positive paste, kg 3>35 3.35 Total weight, negative paste, kg 3.37 3.37 Total weight, positive grids, kg 1.92 1.92 Total weight, negative grids, kg 2.08 2.08 Total weight, lead within cell, kg 10.73 10.73 Total weight of electrolyte, kg 2.61 6.94

Le placche ed i separatori sono stati disposti The plates and separators have been arranged

nei contenitori? sono state fatte le necessarie connessioni elettriche ed ? stato aggiunto l'acido di formazione del peso specifico 1,200 raffreddato a -17?8?C. Si ? impiegato un regime di carica di 7 ampere per 16,5 ore, seguito da 4 ampere per 5 ore e 2 ampere per 2 ore. Sono stati poi messi in posizione i coperchi. La batteria sigillata includeva una normale valvola di sfiato Bunsen che toglieva la tenuta a 0,035 The necessary electrical connections were made in the containers and the formation acid of specific gravity 1.200 was added and cooled to -17.8°C. A charging rate of 7 amps for 16.5 hours was used, followed by 4 amps for 5 hours and 2 amps for 2 hours. The lids were then placed in place. The sealed battery included a standard Bunsen burner vent that released the seal at 0.035

2 2

kg/cm . Le batterie sono state poi controllate e la prestazione viene esposta in tabella 3: kg/cm . The batteries were then checked and the performance is shown in table 3:

TABELLA 3 TABLE 3

Prova Batteria Batteria sigillata convenzio-. naie Avviamento a freddo a -17,8?C, Battery Test Conventional sealed battery. Cold start at -17.8?C,

tensione dopo 30 secondi, 550 A 8,05 7,60 Resistenza elettrica relativa, voltage after 30 seconds, 550 A 8.05 7.60 Relative electrical resistance,

-17,8?C 9,9 11,2 Capacit? di riserva, scarica a -17.8?C 9.9 11.2 Reserve capacity, discharge at

25 ampere, minuti 78 124 25 amps, 78 124 minutes

Come si pu? vedere, la batteria sigillata della presente invenzione presenta una migliore potenza di avviamento a freddo della convenzionale batteria senza manutenzione. La figura 4 mostra pure questa migliorata prestazione oltre i 60 secondi di scarica alla quale ogni batteria ? stata sottoposta, la curva contrassegnata con 1 essendo il sistema sigillato e la curva 2 valendo per la batteria convenzionale senza manutenzione. As can be seen, the sealed battery of the present invention exhibits improved cold cranking performance over the conventional maintenance-free battery. Figure 4 also shows this improved performance over the 60-second discharge to which each battery was subjected, with the curve marked 1 for the sealed system and curve 2 for the conventional maintenance-free battery.

Tuttavia, come si pu? vedere da tabella 3> la capacit? di riserva della batteria sigillata della presente invenzione era sostanzialmente inferiore a quella della batteria convenzionale senza manutenzione.Si osserver? che le paste di materiale attivo non sono state modificate come in precedenza descritto ed i risultati chiariscono in questo modo la necessit? di una opportuna modifica per ottenere tutti i vantaggi della presente invenzione. However, as can be seen from Table 3, the reserve capacity of the sealed battery of the present invention was substantially lower than that of the conventional maintenance-free battery. It will be noted that the active material pastes have not been modified as previously described, and the results thus clarify the need for appropriate modification to achieve the full advantages of the present invention.

La batteria sigillata ? stata sottoposta ad un ciclo unificato SLI di 12 minuti, regime J240 e non ha pi? funzionato a circa 4500 cicli,il che ? sostanzialmente inferiore a quello tipicamente conseguito dalla prestazione di batterie senza manutenzione disponibili in commercio. Tuttavia si ritiene che la messa fuori servizio sia dovuta ad un difetto di progettazione nelle speciali griglie positive impiegate. The sealed battery was subjected to a 12-minute SLI unified cycle, J240 regime, and failed at approximately 4500 cycles, which is substantially lower than the performance typically achieved by commercially available maintenance-free batteries. However, the failure is believed to be due to a design flaw in the special positive grids used.

ESEMPIO 2 EXAMPLE 2

Questo esempio illustra la prestazione effettuata in grado di venir ottenuta mediante una batteria sigillata costruita secondo la presente invenzione. This example illustrates the performance that can be achieved by a sealed battery constructed in accordance with the present invention.

E1 stata assemblata una batteria di prova avente una capacit? nominale in ampere-ora di circa 67 la quale conteneva 13 placche per cella. Le leghe impiegate avevano la stessa composizione come esposta nell'esempio 1. Le densit? della pasta indurita, non formata erano circa 4,4 g/cm^ per il materiale attivo negativo e circa 3*9 per il materiale attivo positivo. La pasta negativa ? stata fatta da una formulazione che includeva, in parti, 1200 g di litargirio al piombo, 50 g di una convenzionale miscela di espanditore e circa 0,3% di silice colloidale riferiti al peso secco non formato della pasta. A test battery having a nominal ampere-hour capacity of approximately 67 amps was assembled and containing 13 plates per cell. The alloys used had the same composition as set forth in Example 1. The densities of the hardened, unformed paste were approximately 4.4 g/cm^ for the negative active material and approximately 3.9 g/cm^ for the positive active material. The negative paste was made from a formulation that included, in parts, 1200 g of lead-acid litharge, 50 g of a conventional expander mixture, and approximately 0.3% colloidal silica based on the dry, unformed weight of the paste.

Le paste sono state indurite come descritto in esempio 1. Le placche positive sono state avvolte con due strati del materiale al borosilicato come descritto in precedenza e le placche negative sono state avvolte con uno s?lo stato di quel materiale. The pastes were cured as described in Example 1. The positive plates were wrapped with two layers of the borosilicate material as described previously and the negative plates were wrapped with one layer of that material.

Le placche ed i separatori sono stati collocati in un contenitore di plastica a pareti sottili secondo norme SLI impiegato per batterie commerciali senza manutenzione, modificato per ridurre sensibilmente il peso degli appoggi nel fondo del contenitore. Montaggio e formazione sono stati eseguiti come genericamente descritti nell?esempio 1, il regime specifico di formazione richiedendo carica a 7 ampere per 18 ore, seguita da 4 ampere per 6 ore e 2 ampere per 2 ore. The plates and separators were placed in a thin-walled plastic container conforming to SLI standards used for commercial maintenance-free batteries, modified to significantly reduce the weight of the supports at the bottom of the container. Assembly and formation were performed as generally described in Example 1, with the specific formation regime requiring charging at 7 amps for 18 hours, followed by 4 amps for 6 hours, and 2 amps for 2 hours.

Altri dettagli costruttivi sono esposti in tabella 4,avendo incluse per confronto le specifiche per una convenzionali batteria senza manutenzione: Further construction details are shown in Table 4, having included for comparison the specifications for a conventional maintenance-free battery:

TABELLA 4 TABLE 4

Parametro Batteria Specifica sigillata convenzionale Battery Parameter Specification Sealed Conventional

Spessore griglia positiva, mm 1,9 1,62 Spessore griglia negativa, mm 1,5 1,2 Peso secco placca positiva, g 148 149 Peso secco placca negativa, g 104 106 Rapporto in peso pasta positiva/ Positive grid thickness, mm 1.9 1.62 Negative grid thickness, mm 1.5 1.2 Dry weight of positive plate, g 148 149 Dry weight of negative plate, g 104 106 Weight ratio of positive/negative paste

griglia, g 89,8/58,5 87/62 Rapporto in peso pasta negativa/ grid, g 89.8/58.5 87/62 Weight ratio negative paste/

griglia, g 63,5/40,2 66/41 Peso specifico dell'elettrolito 1,290 1,265 La tabella 5 espone i particolari della batteria assemblata, le specifiche per la batteria convenzionale riferite congiuntamente con tabella 4 grid, g 63.5/40.2 66/41 Specific gravity of electrolyte 1.290 1.265 Table 5 shows the details of the assembled battery, the specifications for the conventional battery are given in conjunction with table 4

cio? qui incluse: that is, included here:

Parametro Batteria Specifica sigillata convenzio _ _____ naie Peso totale? pasta positiva, kg 3,23 3?13 Peso totale, pasta negativa, kg 2,6? 2,7? Peso totale, griglie positive,kg 2,46 2,23 Peso totale, griglie negative,kg 1,69 1,71 Peso totale entro elementi, kg 10,05 9,85 Peso totale di elettrolita, kg circa circa 3,13 5,26 Peso totale di "batteria, kg 14,6 17?14? E' stata sottoposta a prove la batteria sigillata e la tabella 6 espone i risultati in confronto alle specifiche per batteria convenzionale qui descritta. Battery Parameter Specification Sealed Conventional _ _____ naie Total weight? positive paste, kg 3.23 3.13 Total weight, negative paste, kg 2.6? 2.7? Total weight, positive grids, kg 2.46 2.23 Total weight, negative grids, kg 1.69 1.71 Total weight within cells, kg 10.05 9.85 Total weight of electrolyte, kg approx. approx. 3.13 5.26 Total weight of "battery", kg 14.6 17.14? The sealed battery has been tested and Table 6 shows the results in comparison to the specifications for the conventional battery described here.

TABELLA 6 TABLE 6

Prova Batteria Specifisigillata ca convenzionale Avviamento a freddo a -17*8?C, Test Battery Specifi sealed conventional AC Cold start at -17*8?C,

Volt a 30 sec.? scarica a 500 A 7*84- 7,2 Capacit? di riserva, 25 A, minuti 91 102 Come si pu? vedere dalla tabella 6, la batteria sigillata della presente invenzione fornisce lo stesso avviamento a freddo migliorato come mostrato nell'esempio 1. Dunque pur non essendo lo stesso della batteria convenzionale? la modifica alle griglie negative unitamente con maggiorata distan2iatura di interplacca ha dato un miglioramente in relazione Volts at 30 sec.? Discharged at 500 A 7*84- 7.2 Reserve capacity, 25 A, minutes 91 102 As can be seen from Table 6, the sealed battery of the present invention provides the same improved cold starting performance as shown in Example 1. So while not the same as the conventional battery, the modification to the negative grids along with increased plate spacing has given an improvement in relation

al confronto mostrato in esempio 1. Un ulteriore miglioramento da questo punto di vista lo si pu? ottenere modificando ulteriormente le paste di materiale attivo, come descritto in precedenza* compared to example 1. A further improvement in this respect can be achieved by further modifying the active material pastes, as described above*

La batteria sigillata ? stata sottoposta alla prova di durata J240, descritta in esempio 1, ed ha realizzato circa 8000 cicli. Durante questo regime di prova, la batteria ? stata scaricata a 500 ampere; sono state determinate le tensioni a 5 secondi ed a 30 secondi. La figura 5 riporta i risultati, la curva 3 essendo le tensioni a 5 secondi e la curva Riessendo le tensioni a 30 secondi. Il mancato funzionamento si ? verificato in conseguenza della corrosione alle griglie positive; considerata essere un difetto di progettazione in tali griglie. The sealed battery was subjected to the J240 endurance test, described in Example 1, and performed approximately 8,000 cycles. During this test regime, the battery was discharged to 500 amperes; the 5-second and 30-second voltages were determined. Figure 5 shows the results, with curve 3 being the 5-second voltages and curve R being the 30-second voltages. Failure occurred as a result of corrosion on the positive grids; this is believed to be a design flaw in those grids.

In maniera significativa, per la durata della prova J240 la batteria sigillata della presente invenzione ha perso soltanto 0,07 kg di acqua (+.0,05 di precisione nella misura) il che ? considerato essere attorno ad un ordine di grandezza minore di quello prevedibile da una batteria convenzionale Significantly, over the duration of the J240 test the sealed battery of the present invention lost only 0.07 kg of water (+.0.05 measurement accuracy) which is considered to be around an order of magnitude less than that expected from a conventional battery.

senza manutenzione. maintenance-free.

Come si ? visto* la "batteria della presente invenzione fornisco dunque tutti i vantaggi di un sistema sigillato ed in particolare realizza migliorata potenza di picco a velocit? relativamente elevate per brevi tempi incontrati in un'ampia variet? di applicazioni discontinue. In un avviamento di motore, applicazioni per accensione ad illuminazione, questa invenzione fornisce quindi potenza di avviamento a freddo nettamente superiore. Questa prestazione viene ottenuta pur mantenendo le altre caratteristiche di prestazione richieste* L'efficiente tasso di ricosabinazione di ossigeno anche per pressioni interne estremamente basse offre superiori caratteristiche delprodotto senza manutenzione. L?impiego di basse pressioni interne permette in maniera analoga la utilizzazione di convenzionali contenitori in plastica a parete sottili,! un aspetto di grande utilit? nelle applicazioni automobilistiche in cui il peso ridotto sta diventando sempre pi? importante. Effettivamente la densit? di energia per volume relativamente elevata, in grado di venir ottenuta* pu? permettere l'impiego di contenitori di dimensioni an che pi? piccole senza che ne faccia le spese la prestazione. As seen, the battery of the present invention thus provides all the advantages of a sealed system and in particular achieves improved peak power at relatively high speeds for short durations encountered in a wide variety of intermittent applications. In engine starting, ignition and lighting applications, this invention thus provides significantly superior cold starting power. This performance is achieved while maintaining other required performance characteristics. The efficient oxygen recosabination rate even at extremely low internal pressures provides superior maintenance-free product characteristics. The use of low internal pressures similarly permits the use of conventional thin-walled plastic containers, an aspect of great utility in automotive applications where low weight is becoming increasingly important. Indeed, the relatively high energy density per volume that can be achieved may permit the use of even smaller container sizes without sacrificing performance.

RIVENDICAZIONI

1. Batteria al piombo senza manutenzione avente caratteristiche adatte per impiego in applicazioni non continuative,comprendente: 1. Maintenance-free lead-acid battery having characteristics suitable for use in non-continuous applications, comprising:

un contenitore sigillato diviso in numerose celle di suddivisione interna; numerose placche positive contenute in ogni cella, ognuna di dette placche comprendendo una griglia autoportante e materiale attivo positivo impastato su detta griglia, a sealed container divided into numerous internal subdivision cells; numerous positive plates contained within each cell, each of said plates comprising a self-supporting grid and positive active material bonded onto said grid,

numerose placche negative contenute in ogni cella, ognuna di dette placche comprendendo una griglia auto-portante e materiale attivo negativo impastato su detta griglia, numerous negative plates contained in each cell, each of said plates comprising a self-supporting grid and negative active material kneaded onto said grid,

almeno uno strato di un materiale di separatore assorbente e trattenente l?elettrolita intimamente a contatto e in separazione in dette placche positive e negative, at least one layer of a separator material absorbing and retaining the electrolyte intimately in contact and separation in said positive and negative plates,

elettrolita acido?solforico assorbito in dette placche e separatori, dette placche e separatori essendo sufficientemente porosi per trattenere elettrolita sufficiente per fornire una capacit? di almeno circa 25 ampere/ora, e sulfuric acid electrolyte absorbed in said plates and separators, said plates and separators being sufficiently porous to retain sufficient electrolyte to provide a capacity of at least about 25 ampere hours, and

detto contenitore avendo almeno una valvola di sfiato normalmente chiusa in grado di sfiatare gas dal contenitore all*atmosfera quando la pressione entro detto contenitore si trova nel campo di circa said container having at least one normally closed vent valve capable of venting gas from the container to the atmosphere when the pressure within said container is in the range of about

2 2

0, 035 f ino a 0,2l kg/cm . 0.035 up to 0.2l kg/cm .

2. Batteria della rivendicazione 1, in cui almeno una delie griglie positive e negative sono di una lega calc?o-st?gno-piomho. 2. The battery of claim 1, wherein at least one of the positive and negative grids is made of a calcium-tin-lead alloy.

5. Batteria della rivendicazione 1, in cui il materiale attivo positivo ha una densit? da circa 5>0 a 4,2 g/cm'\ 5. The battery of claim 1, wherein the positive active material has a density of from about 5.0 to 4.2 g/cm².

4. Batter?a della rivendicazione i, in cui il materiale attivo positivo contiene circa 0,05 fino a 1?(?? in peso d? un agente che trattiene l'elettrolita. 4. The battery of claim 1, wherein the positive active material contains about 0.05 to 1?(?? by weight of an electrolyte retaining agent.

5. Batter?a della rivendicazione 4, in cui dett? agente che trattiene l?elettrolita ? silice colloidale. 5. The battery of claim 4, wherein said electrolyte-holding agent is colloidal silica.

6. Batter?a della rivendicazione 1, in cui il materiale attivo negativo ha una densit? di circa 3>^ fino a 4,1 g/cm^. 6. The battery of claim 1, wherein the negative active material has a density of about 3.0 to 4.1 g/cm3.

7- Batteria della rivendicazione 1, in cui il materiale attivo negativo contiene circa 0,05 fino a !,(?? in peso di un agente che trattiene l?elettrolita. 7. The battery of claim 1, wherein the negative active material contains about 0.05 to !,(?? by weight of an electrolyte retaining agent.

8. Batteria della rivendicazione 7? in cui detto agente che trattiene l'elettrolita ? silice colloidale. 8. The battery of claim 7 wherein said electrolyte holding agent is colloidal silica.

9. Batteria della rivendicazione 1, in cui detto materiale attivo negativo contiene un espanditore organico presente in una quantit? di circa 0,5 fino a circa 1,0% in peso. 9. The battery of claim 1, wherein said negative active material contains an organic expander present in an amount of about 0.5 to about 1.0% by weight.

10. Batteria della rivendicazione 1, in cui detto materiale attivo negativo contiene un additivo il quale riduce al minimo la consolidazione dei cristalli di solfato di piombo durante l?operazione ciclica ed ? presente in una quantit? di circa 0,3 fino a circa 1% in peso. 10. The battery of claim 1, wherein said negative active material contains an additive which minimizes the consolidation of lead sulfate crystals during cycling operation and is present in an amount of about 0.3 to about 1% by weight.

11. Batteria della rivendicazione 1, in cui il rapporto ponderale tra materiale attivo negativo e materiale attivo positivo ? minore di 1,0. 11. The battery of claim 1, wherein the weight ratio of negative active material to positive active material is less than 1.0.

12. Batteria della rivendicazione 10, in cui detto rapporto ponderale si trova nel campo di circa 0,75 fino a 0,92. 12. The battery of claim 10, wherein said weight ratio is in the range of about 0.75 to 0.92.

13- Batteria della rivendicazione 1, in cui detto materiale di separatore che trattiene ed assorbe elettrolita ? un materiale di vetro al borosilicato. 13- The battery of claim 1, wherein said electrolyte-retaining and absorbing separator material is a borosilicate glass material.

14? Batteria della rivendicazione 12, in cui vi sono almeno due strati di detto materiale che trattiene ed assorbe elettrolita e lo strato adiacente a dette placche ? un materiale di vetro al borosilicato. 14? The battery of claim 12, wherein there are at least two layers of said electrolyte holding and absorbing material and the layer adjacent to said plates is a borosilicate glass material.

15- Batteria della rivendicazione 1, in cui un collettore comune collega una molteplicit? di dette ce,l *1 15- The battery of claim 1, wherein a common collector connects a plurality of said cells,l *1

le a detta valvola di sfiato. the said vent valve.

16. . Batteria come sostanzialmente qui descritta, 16. . Battery as substantially described herein,

p.p. GOIILD , IlfC. p.p. GOIILD , IlfC.

SOCfEM ?A BREVETTI S.pj? SOCfEM ?A BREVETTI S.pj?

<&? <&?

? <?> ? <?>

ts, tfl L?Ufficiale Renatile % ts, tfl The Renatile Official %

A A

sr. *v sr. *v

#o A. #o A.

Numero di serie Data di deposito Ilumero di brevetto 195569 5/10/80 Serial Number Filing Date Patent Number 195569 5/10/80

Numero di data ai Classe Sotto-jlasse i?Unit? tecnica Esaminaserie deoosito ! ai gruppo tore 6/195-569 5/10/80 429 Date number ai Class Sub-class i?Technical unit Examination series deosite ! ai group tore 6/195-569 5/10/80 429

Richiedenti: PURUSHOTHAMA RAO, EAGAN MN; FREDERICK L. MARSH, Applicants: PURUSHOTHAMA RAO, EAGAN, MN; FREDERICK L. MARSH,

FRIDLEY, MN. FRIDLEY, MN.

v?.? v?.?

xx Dati .di continuazione ..verificaLi xx Continuation data .verify them

xx Domande estere/P'CT verifica Lo xx Foreign Questions/P'CT verification The

Rivendicate ocura priorit? e- ? come d_e stalo tavole1riv. r?v. tassa pr si i_jno positato?o cor-dise- tot_a indi'dep. doc. stere.Adem ? si U no i tea li peri , ricev .numeropite le con M-AUT-dizioni 35 MN 16 Do you claim high priority? And- ? as shown in tables 1 rev. r?v. tax pr si i_jno positato?o cor-dise- tot_a indi'dep. doc. stere.Adem ? yes One peri tea, reception number of patients with M-AUT-ditions 35 MN 16

USC 119 2 / 87 8007 USC 119 2 / 87 8007

Augustus J. Hipp Augustus J. Hipp

Indirizzo Address

Gould Ine. PAT. DEPT. Gould Ine. PAT. DEPT.

P.O. Box 43140 P.O. Box 43140

St . Paul MN. 55164 St. Paul, MN 55164

Titola: "Batterie al piombo, sigillate, senza manutenzione Title: "Lead-acid batteries, sealed, maintenance-free

per applicazioni saltuarie" for occasional applications"

La presente sta a certificare che l'annessa ? una copia fedele delle Registrazioni dell'Ufficio Brevetti degli Stati Uniti della domanda come depositata origina- This is to certify that the attached is a true copy of the United States Patent Office Records of the application as originally filed.

sigillo riamente e che ? indicata sopra. seal again and which is indicated above.

Per autorizzazione del Commissario dei Brevetti e March 1 -to: C.W. Smitt. By permission of the Commissioner of Patents and March 1 -to: C.W. Smitt.

Data 17 settembre 1981 Ufficiale certificante Date September 17, 1981 Certifying Officer

o-o-o iooo? o-o-o meoo?

H-AUT?3007 H-AUT?3007

/ E?SC.R1?IQI?~ dell*invenzione?induotriola dal titolcH ?Settario al piombo? "por -opplioozioni aslbuoria"? dalie ?luta-otatunitc-noc? GQUL3? IMO? / E?SC.R1?IQI?~ of the invention?is indicated by the title ?Sectario al piombo? "por -opplioozioni aslbuoria"? from the ?luta-otatunitc-noc? GQL3? IMO?

een aedo o ?QU.51ffS- KBAJOWS , Illinoio , U.&?*. een aedo o ?QU.51ffS- KBAJOWS , Illinoio , U.&?*.

o-o -o-o-o-o-o-o o-o -o-o-o-o-o-o

CLiQ-t*- ?-??t-'iVS- >0>^e- d,?? 1^ ^ CLiQ-t*- ?-??t-'iVS- >0>^e- d,?? 1^ ^

Viene descritta una batteria al piombo, sigillata, senza manutenzione, in cui l?elettrolito ? as sorbito e immobilizzato in un separatore poroso-La batteria fornisce energia di picco superiore a regimi relativamente elevati di scarica per i brevi periodi di tempo riscontrati in varie applicazioni saltuarie,ha caratteristiche di prestazione soddisfacenti, funziona efficacemente a pressione interne basse e pu? utilizzare contenitori di plastica, a pareti sottili, impiegati convenzionalmente. A sealed, maintenance-free lead-acid battery in which the electrolyte is absorbed and immobilized in a porous separator is described. The battery provides superior peak energy at relatively high discharge rates for the short periods of time encountered in various intermittent applications, has satisfactory performance characteristics, operates effectively at low internal pressures, and can utilize conventionally used thin-walled plastic containers.

La presente invenzione si riferisce a batterie al piombo e, pi? in particolare, a batterie al piombo sigillate, senza manutenzione, atte all?uso per applicazioni saltuarie come nell?impiego per l?avviamento di automobili, illuminazione e accensione-Per molte applicazioni, l'orientamento della The present invention relates to lead-acid batteries and, more particularly, to sealed, maintenance-free lead-acid batteries suitable for use in occasional applications such as automobile starting, lighting and ignition. For many applications, the orientation of the

teenologia delle batterie al piombo ? di fornire batterie che sono esenti da manutenzione, cio?? un tipo di batteria che pu? essere fatta funzionare senza giungere acqua all *elettrolito durante la sua durata prevista, la darate di tali batterie ? limitata dalla perdita di acqua dovuta allo sviluppo di gas e, pertanto deve essere usato elettrolito in eccesso per compensare la perdita di acque che si verifica in modo da fornire una durata soddisfacente? While the aim of lead-acid battery technology is to provide batteries that are maintenance-free, that is, a type of battery that can be operated without water entering the electrolyte during its intended life, the life of such batteries is limited by water loss due to gassing, and therefore excess electrolyte must be used to compensate for the water loss that occurs in order to provide satisfactory life.

Tipicamente, in tali batterie ? stata resa minima la perdita di acqua usando leghe di griglia aventi un elevato sovrapotenziale da idrogeno. Possono venire impiegate griglie rigide, autoportanti, e talvolta rinforzate strutturalmente, fatte da una variet? di leghe di piombo senza antimonio o a basso tenore in antimonio. Esempi di sistemi di leghe di griglia usati includono calcio-piombo, calcio-stagno-piombo, cadmio-antimonio-piombo , seleniorantiraonio-stagno?piombo con vari ingredienti leganti facoltativi come argento e arsenico nonch? combinazioni di queste leghe? Typically, water loss in such batteries has been minimized by using grid alloys with high hydrogen overpotential. Rigid, self-supporting, and sometimes structurally reinforced grids made from a variety of antimony-free or low-antimony lead alloys may be employed. Examples of grid alloy systems used include calcium-lead, calcium-tin-lead, cadmium-antimony-lead, selenium-antimony-tin-lead with various optional alloying ingredients such as silver and arsenic, as well as combinations of these alloys.

Inoltre, sono note batterie al piombo in cui l'elettrolito ? immobilizzato sotto forma di gel-Tali batterie possonofornire non solo caratteristiche di assenza di manutenzione ma anche d? assenza di versamento, cio?, la batteria pu? venire usata in qualsiasi posizione senza perdita di elettrolito. Tuttavia, le incrinature che si sviluppano nel gel durante la carica, bench? essenziali per il trasporto di ossigeno, danno luogo a condizioni che possono influenzare in maniera negativa la prestazione desiderata. Inoltre, tali batterie sono invariabilmente caratterizzate da una resistenza interna pi? alta e, quindi, non possono venire usate in applicazioni in cui la capacit? di scarica a regi- -me elevato costituisce un requisito, come, per esempio, una batteria di avviamento di automobile, illuminazione ed accensione-Per fornire un modello sigillato e nello stesso tempo evitare "problemi di potenziale con elettroliti sotto forma di gei, sono stati utilizzati sistemi sigillati in cui M *elettrolito viene immobilizzato e assorbito in speciali separatori. ? separa tori non vengono saturati completamente ed i gas sviluppati dirante la sovraccarica o in altri momenti pu? diffondersi rapidamente da un elettrodo all'altro- Cos?, nelle giuste condizioni, l'ossigeno che si sviluppa in corrispondenza dell'elettrodo positivo pu? diffondersi all'elettrodo negativo in cui esso viene .fatto rapidamente reagire con piombo attivo? Efficacemente? ta3.e reazione scarica parzialmente 1*elettrodo negativo impedendo che l'elettrodo negativo raggiunga la sua condizione di carica completa cos? da rendere minimo lo sviluppo di idrogeno. Tale sequenza d? luogo a ci? che ? stato chiamato un "ciclo a ossigeno". Mentre il regime di ricombinazione di ossigeno ? maggiore del regime di ossigeno che viene prodotto in corrispondenza dell'elettrodo positivo? la perdite di acqua e lo sviluppo di pressione debbono essere minime. Additionally, lead-acid batteries are known in which the electrolyte is immobilized in the form of a gel. These batteries can provide not only maintenance-free but also spill-free characteristics, meaning the battery can be used in any position without loss of electrolyte. However, cracks that develop in the gel during charging, although essential for oxygen transport, give rise to conditions that can negatively affect the desired performance. Furthermore, these batteries invariably have a higher internal resistance and, therefore, cannot be used in applications where the capacity is limited. high-rate discharge is a requirement, such as, for example, an automobile starter, lighting and ignition battery. To provide a sealed design and at the same time avoid potential problems with electrolytes in the form of gei, sealed systems have been used in which the electrolyte is immobilized and absorbed in special separators. The separators are not fully saturated and the gases evolved during overcharging or at other times can diffuse rapidly from one electrode to the other. Thus, under the right conditions, oxygen evolved at the positive electrode can diffuse to the negative electrode where it is rapidly reacted with active lead. Effectively, this reaction partially discharges the negative electrode while preventing the negative electrode from reaching its fully charged condition so that hydrogen evolution is minimized. This sequence gives rise to what has been called an "oxygen cycle". While the oxygen recombination regime ? greater than the oxygen regime produced at the positive electrode? Water losses and pressure development must be minimal.

Attualmente? sistemi al piombo sigillati di questo tipo sono stati disponibili in commercio solo in dimensioni di piccola capacit? di ampereora. L'impiego ? stato pertanto generalmente confinato in applicazioni di riserva come illuminazione di emergenza? sistemi di allarme ed apparecchi portatili con durate di ciclo limitata come televisione? lanterne e attrezzi da giardino. Currently, sealed lead-acid systems of this type have been commercially available only in small ampere-hour capacity sizes. Their use has therefore generally been confined to backup applications such as emergency lighting, alarm systems, and portable appliances with limited cycle times such as televisions, lanterns, and garden tools.

Il brevetto U.S.A* 862-861 ? un esempio di configurazione di cella che ricombina ossigeno usando pressioni interne relativamente alte- Si ritiene cos? che la cella incrementi il regime di ricombinazione funzionando sotto una pressione aumentata. Per tale ragione? viene usata una valvola d? scarico che deve essere tarata in modo da aca-vi. "??<?*???? rd?? 3jv?s.??.tv'.je ou.v.nvw> piu cita possibi-:s:- '?'v - vivivi tvu? 'rivoli di sferico d? tipo toaaexx atua *s vraitensre s?lf?eso 4,> l'ino a StP ?rg il prassi?ne .Ir.*;?.!*?* .i?la tipo ai batteria pu? venire usata 'in ^.pplice'/i-orvi eaictiax?e ed in appi.l-?.a?ioni a ciclo pr?ioado in cui ? accettabile ans aurata licitata* U.S. Patent* 862-861 is an example of a cell configuration that recombines oxygen using relatively high internal pressures. It is believed that the cell thus increases the recombination rate by operating under increased pressure. For this reason, a blow-off valve is used, which must be calibrated to aca-vi. "??<?*???? rd?? 3jv?s.??.tv'.je ou.v.nvw> more cita possibi-:s:- '?'v - vivivi tvu? 'rivoli di spherical d? type toaaexx atua *s vraitensre s?lf?eso 4,> l'ino a StP ?rg il pratica?ne .Ir.*;?.!*?* .i?la type ai battery can be used 'in ^.pplice'/i-orvi eaictiax?e and in app.l-?.a?ions to pre-cycle in which it is acceptable ans aurata licitata*

'Una batterle avente an contenitore prismatico ? ioscrltia in Progress in Batteries and Colar Calle, ooiame 2, 1^79, pp? .167 - 17? , ?a ? au tipo che marilesiancata funa lima a pressioni xafcei-na rslati? duomi?Jbasse? ? 1K tipo viene usato px?incipa...?e:nfce ;> -vr applicazioni saltuarie.? A battery having a prismatic container? See Progress in Batteries and Colors, vol. 2, 1979, pp. 167-171. Is it a type that operates like a file at very low pressures?? The 1K type is used for occasional applications.?

? i altro tipo ?i batterie ? riportato sello ? the other type ? the batteries ? reported sealed

Intornat io 1 Syssposium ou Bat?orlas? Octo?ber 21 - 22, 1??63. Gc.ae descritto, in t-arsini generali? le batterie vengono pr?dotte fonasndo una catasta dx pias?re e di separatori piatti, piuttosto molli, la catasta,' dopo compressione, venendo inserita in un idoneo contenitore- In tale catasta o blocco ?i pie s?re -e separatori, di materiale attivo delie piastre e compietamente supportato osi separatori? Il blocco, dopo compressione? deve avere una porosit? sni> eie?-semente elevata da cocsaat'ii'gli eli assorbire a tratt,an?vs tutto 1*elettrolito necessario per un funzionamento efficace ed economico. I separatori sono fatti di terra diatomecea. Vengono descritte batterie adatte per applicazioni di avvisaento di automobili, illuminazione ed accensione, i vantaggi descritti essendo di resistenza a vibrazioni, mancanza di versamento, e aumentata prestazione ad alti regimi a temperature normali e basse. Intornat io 1 Sysposium ou Bat?orlas? October 21 - 22, 1??63. As described in general terms, batteries are produced by making a stack of plates and flat, rather soft separators. The stack, after compression, is inserted into a suitable container. In this stack or block are the plates and separators, made of active material, and fully supported by these separators. The block, after compression, must have a sufficiently high porosity to allow it to absorb and treat all the electrolyte necessary for effective and economical operation. The separators are made of diatomaceous earth. Batteries suitable for automotive warning, lighting and ignition applications are described, the advantages described being resistance to vibration, lack of spillage, and increased performance at high speeds at normal and low temperatures.

Bench? la relazione precisi che la vasta introduzione sul mercato ? stata limitata in ragione di considerazioni commerciali piuttostoch? di prestazione o di qualit?? si ritiene che le caratteristiche di prestazioni non soddisfano i requisiti presenti per tali applicazioni. A prescindere, il tipo di batterie descritto non ha ottenuto un diffuso impiego e non ha avuto un buon successo commerciale. Although the report specifies that widespread market introduction has been limited by commercial considerations rather than performance or quality, it is believed that the performance characteristics do not meet the current requirements for such applications. Regardless, the type of battery described has not achieved widespread use and has not had much commercial success.

Ancora inoltre, ? stato suggerito che un sistema al piombo sigillato, pu? essere ingrandito fino a dimensioni di capacit? maggiori di ampereora di quelle che vengono attualmente usate in commercio (Engineering, October, 197S* 3?h? Age of th? sealed Battery, pp. 1020 ~ 1022). Furthermore, it has been suggested that a sealed lead-acid system can be scaled up to capacities of more than a few ampere-hours than are currently used commercially (Engineering, October, 1975, 3?h? Age of the sealed Battery, pp. 1020 ~ 1022).

E? stato, in verit?, asserito che le caratteristiche del sistema sigillato di batteria dovreb*-be essere particolarmente vantaggioso per un1applicezione SLI in automobili (cio? avviamento, illuminazione e accensione)? It has, in fact, been argued that the characteristics of the sealed battery system should be particularly advantageous for an SLI application in automobiles (i.e. starting, lighting and ignition)?

In aggiunta a ci?, vi sono un certo numero di applicazioni che possono essere chiamate nad impulsi fluttuanti? (cio? un sistema atto a fornire una energia di picco relativamente elevata a regimi di scarica abbastanza alti per brevi periodi di tempo) in cui le caratteristiche attribuite ad un sistema sigillato semprerebbero rendere tale sistema desiderabile all?uso. Batterie per motociclette, avviamento di motori fuoribordo e per energie di riserva per calcolatori sono esempi che ricadono nella categoria- Applicazioni che richiedono una forma relativamente pura di corrente continua hanno anche es.i genze similari. Batterie per tali applicazioni richiedono almeno capacit? di 15 ampere-ora o anche 25 ampere-ora e sostanzialmente maggiori. In addition, there are a number of applications that can be called "floating pulse" (i.e., a system capable of delivering relatively high peak energy at fairly high discharge rates for short periods of time) where the characteristics attributed to a sealed system would always make such a system desirable for use. Batteries for motorcycles, outboard motor starters, and computer backup power are examples that fall into this category. Applications requiring a relatively pure form of direct current also have similar requirements. Batteries for such applications require capacities of at least 15 ampere-hours, or even 25 ampere-hours and substantially greater.

Ancora, per qualsiasi ragione, sistemi sigillati di tali dimensioni capacitive .non sono divenute in alcun modo commercialmente disponibili. Ci? pu? ben essere semplicemente per il fatto che non si ? riusciti a fornire le necessarie caratteristiche di prestazione. Si pu? pertanto ritenere che si ? dimostrato difficile ottenere al meglio la capa, cit? e durata necessarie per tali applicazioni. Inoltre* s? pu? pensai'e che un contenitore di batteria pi? robusto* pi? r?gido sia necessario per resistere alle elevate pressioni interne ritenute necessarie per fornire una soddisfacente efficacia di ricombinasione di ossigeno e che ci? sia particolarmente critico in batterie di dimensioni capacitive relativamente grandi? L?uso di tali contenitori di batteria pi? robusti darebbero luogo naturalmente ad un peso aumentato della batteria? Ci? sarebbe particolarmente nocivo nel campo delle automobili poich? l?orientamento presente ? di fornire sistemi?di batterie in cui il peso possa essere diminuito guanto pi? possibile. Yet, for whatever reason, sealed systems of such capacitive sizes have not become commercially available at all. This may well be simply because the necessary performance characteristics have not been achieved. It can therefore be argued that it has proven difficult to optimally achieve the capacity, city, and endurance required for such applications. Furthermore, it may be argued that a more robust, more rigid battery case is necessary to withstand the high internal pressures thought necessary to provide satisfactory oxygen recombination efficiency, and that this is particularly critical in batteries of relatively large capacitive sizes. Would the use of such more robust battery cases naturally result in increased battery weight? This would be particularly detrimental in the automotive field, since the current trend is to provide battery systems in which weight can be reduced as much as possible.

Principale scopo della presente invenzione ? di conseguenza fornire una batteria al piombo si- h gillata* senza manutenzione* che ? atta a fornire caratteristiche di prestazione soddisfacenti nell?uso in applicazioni ad impulsi saltuari. It is therefore a primary object of the present invention to provide a sealed* maintenance-free* lead-acid battery which is capable of providing satisfactory performance characteristics for use in intermittent pulse applications.

Un altro e pi? specifico scopo della presente invenzione ? di fornire una batter?a al piomno si- Another and more specific object of the present invention is to provide a lead acid battery si-

* gillata atta a prestazioni che eguaglino o superino le caratteristiche richieste da batterie per appliv cazioni di avviamento, illuminazione ed accensione di automobili. * Sealed for performance that equals or exceeds the characteristics required for batteries for automotive starting, lighting and ignition applications.

Un ulteriore scopo si trova nella fornitura di una batteria al piombo sigillata caratterizzata da una migliore densit? di energia volumetrica e gravimetrica? A further aim is to provide a sealed lead-acid battery with improved volumetric and gravimetric energy density.

Ancora un ulteriore scopo della presente invenzione ? di fornire una batteria al piombo sigillata che pu? essere formata con dimensioni che variano da capacit? piccole ad estremamente alte? Ancora un altro scopo si?trova nella fornitura di una batteria al piombo sigillata atta a venire prodotta con un'attrezzatura standard usata per la produzione di convenzionali batterie ad impulsi saltuari* It is a still further object of the present invention to provide a sealed lead-acid battery that can be formed in sizes ranging from small to extremely high capacities. Yet another object is to provide a sealed lead-acid battery that can be produced on standard equipment used for the production of conventional intermittent pulse batteries.

Ancora un ulteriore scopo della presente invenzione ? di fornire una batteria al piombo sigillata atta ad usare i convenzionali contenitori di plastica a pareti sottili spesso impiegati per batterie ad impulsi saltuari. A still further object of the present invention is to provide a sealed lead-acid battery suitable for using the conventional thin-walled plastic containers often employed for intermittent pulse batteries.

Un altro scopo della presente invenzione ? di fornire una batteria si piombo sigillata atta a funzionare a pressione interna estremamente bassa purfornendo caratteristiche d? assenza di manutenzione per una durata prolungata. Another object of the present invention is to provide a sealed lead acid battery capable of operating at extremely low internal pressure while providing maintenance-free characteristics for extended life.

Altri" scopi e vantaggi della presente invenzione potranno essee rilevati dalla descrizione seguen te e dei disegni, in chi: Other objects and advantages of the present invention will be apparent from the following description and drawings, in which:

la figura 1 ? una vista in prospettiva di una batteria formata secondo la presente invenzione? con parti asportate per mostrare la configurazione interna; Figure 1 is a perspective view of a battery formed in accordance with the present invention, with parts broken away to show the internal configuration;

la figura 2 ? una vista in elevazione laterale, in sezione, in esploso, ed illustra la disposizione delle piastre^e dei separatori della batteria della presente invenzione; Figure 2 is an exploded, sectional, side elevational view illustrating the arrangement of the battery separator plates of the present invention;

la figura ? ? una vieta in sezione eseguita gfineralmente lungo la linea 3-3 della figura 1, e che mostra inoltre la configurazione interna della batteria; Figure ? is a cross-sectional view taken primarily along line 3-3 of Figure 1, and also showing the internal configuration of the battery;

la figura 4 ? un diagramma della tensione rispetto al tempo e che mostra la prestazione migliorata di avviamento a freddo con una batteria si piombo sigillata fatta secondo la presente invenzione in confronto ad una batteria senza manutenzione del commercio; e Figure 4 is a voltage versus time plot showing the improved cold cranking performance of a sealed lead acid battery made in accordance with the present invention compared to a commercially available maintenance-free battery; and

la figura 5 ? un diagramma che illustra la prestazione di una batteria al piombo? sigillata? della presente invenzione in una prova di durata di ciclo industriale? Figure 5 is a diagram illustrating the performance of a sealed lead-acid battery of the present invention in an industrial cycle life test.

Bench? Is presente invenzione sia suscettibile di varie modifiche e forme strutturali alternative, verranno mostrate nei 6 isegni e verranno qui descrit te in dettaglio le realizzazioni preferite. Va tuttavia compreso che non si intende limitare la invenzione alle forme strutturali spec?fiche descritte. Al contrario, si intende comprendere tutte le modifiche e forme .strutturali alternative ricadenti nello spirito e nel campo della pre sente invenzione. Pertanto,-bench? le? presente invenzione verr? principalmente descritta in relazione ad una applicazione di avviamento, illuminazione ed accensione per automobili, va rilevato che la presente invenzione pu? essere utilizzata per qualsiasi altra applicazione ad impulsi saltuari. While the present invention is susceptible to various modifications and alternative constructions, the preferred embodiments will be shown in the six drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the invention to the specific constructions disclosed. Rather, it is intended to encompass all modifications and alternative constructions falling within the spirit and scope of the present invention. Therefore, while the present invention will be primarily described in connection with an automobile starting, lighting, and ignition application, it should be noted that the present invention can be utilized for any other intermittent pulse application.

Ino.ltre, l?invenzione ? ovviamente, applicabile nella stessa maniera sia ad una batteria che ad una singola cella. Inoltre, bench? la presente invenzione venga descritta con riferimento a batterie di dimensioni capacitive maggiori, ve rilevato che essa ? ugualmente utile prevedendo piccole dimensioni capacitive. Parimenti, bench? non si potranno ottenere tutti i vantaggi della presente invenzione, si pu? impiegare, se desiderato, un contenitore pi? rigido di quello richiesto dalle pressioni interne, sviluppate in servizio. Furthermore, the invention is obviously equally applicable to a battery or a single cell. Furthermore, although the present invention is described with reference to batteries of larger capacitances, it has been found that it is equally useful with smaller capacitances. Likewise, although not all the advantages of the present invention can be achieved, a more rigid container than that required by the internal pressures developed in service can be used, if desired.

In generale, la presente invenzione ? basata sulla scoperta che una batteria al piombo sigillats, senza manutenzione, atta a varie applicazioni saltuarie come, per esempio, un'applicazione di avviamento, illuminazione ed accensione di automobili pu? essere fornita immobilizzando l'elettrolito in separatori altamente assorbenti, funzionando a pressioni interna estremamente basse che consentono l?uso di convenzionali contenitori a pareti sottili. La batteria della presente invenzione fornir? una energia di picco superiore a regimi di scarica relativamente alti in confronto alle batterie del tipo ricolmo di elettrolito convenzionalmente usate, soddisfacendo nello stesso tempo le altre. caratteristiche di prestazione richieste. In general, the present invention is based on the discovery that a sealed, maintenance-free lead-acid battery suitable for various intermittent applications, such as automobile starting, lighting, and ignition, can be provided by immobilizing the electrolyte in highly absorbent separators, operating at extremely low internal pressures that permit the use of conventional thin-walled containers. The battery of the present invention will provide higher peak energy at relatively high discharge rates compared to conventionally used electrolyte-filled batteries, while meeting other required performance characteristics.

Con riferimento ora ai disegni, le figure 1 e 2 mostrano la batteria 10 secondo la presente invenzione. La batteria 10 ha un contenitore 12, separato in celle individuali da divisori interni ?A. In ciascuna cella, numerosi elettrodi positivi 16 ed elettrodi negativi 18 sono separati da separatori 20 assorbenti. Referring now to the drawings, FIGS. 1 and 2 show the battery 10 according to the present invention. The battery 10 has a case 12, separated into individual cells by internal dividers ?A. In each cell, numerous positive electrodes 16 and negative electrodes 18 are separated by absorbent separators 20.

I collegamenti elettrici necessairi possono essere eseguiti mediante un? qualsiasi delle diverse maniere che sono note nella tecnica. La particolare tecnica impiegata aon forma parte della presente invenzione. Come mostrato, piattine conduttrici 22 uniscono gli elettrodi uno all?altro ed i collegamenti tra celle sono mostrati nella figura 3? Le piattine 22 delle celle terminali sono collegate a terminali esterni 2*5-con mezzi convenzionali-Come si osserva nelle figure 1 e 3? ? previsto uno sfogo di scarico attraverso collettori 26 tramite valvole di scarico automatiche a bassa pressione come* per esempio* valvole bunsen 38? Bench? sia illustrato lo scarico attraverso un collettore* le singole celle potrebbero essere fornite ciascuna di una valvola di scarico se desiderato. D?altro canto* potrebbe essere usato uri unico collettore per le sei celle mostrate o si possono utilizzare pi? di due collettori* The necessary electrical connections may be made by any of several methods known in the art. The particular technique employed herein forms part of the present invention. As shown, conducting strips 22 connect the electrodes to each other, and the connections between cells are shown in FIG. 3. The terminal cell strips 22 are connected to external terminals 25 by conventional means. As seen in FIGS. 1 and 3, exhaust venting is provided through manifolds 26 via automatic low-pressure exhaust valves, such as Bunsen burners 38. Although exhaust through one manifold is illustrated, the individual cells could each be provided with an exhaust valve if desired. On the other hand, a single manifold could be used for the six cells shown, or more than two manifolds could be used.

Gli elettrodi 16 e 13 ed i separatori 20 debbono essere adattati con precisione nelle celle? cio? gli elettrodi e separatori debbono rimanere in condizione assemblata quando il contenitore viene rovesciato. Gli elettrodi possono pertanto essere dimensionati fino a circa le dimensioni interne delle celle. -Per eliminare la possibilit? di cortocircuiti ?* tuttavia* desiderabile dimensionare i separatori usati in maniera tale che i bordi si estendano leggermente oltre tutti i bordi degli elettrodi? come ? mostrato in figura 2. Un mezzo per ottenere ci? in corrispondenza della parte inferiore degli elettrodi ? di ripiegare i separatori attorno allElettrodo con una piega a U come illustrato in figura 2. The electrodes 16 and 13 and the separators 20 must fit precisely in the cells—that is, the electrodes and separators must remain in an assembled condition when the container is inverted. The electrodes may therefore be sized up to approximately the internal dimensions of the cells. To eliminate the possibility of short circuits, however, it is desirable to size the separators used so that the edges extend slightly beyond all edges of the electrodes—as shown in Figure 2. One means of achieving this at the bottom of the electrodes is to fold the separators around the electrode in a U-shaped fold as shown in Figure 2.

E* ovviamente cosi dimostrato l'uso altamente efficace dell'interno del contenitore. Tuttavia, se desiderato, si potrebbero impiegare mezzi distanziatori, per esempio spessori, se le celle impiegate sono sovradimensionate per qualsiasi ragione. This clearly demonstrates the highly effective use of the container interior. However, if desired, spacers, such as shims, could be used if the cells used are oversized for any reason.

Considerando la presente invenzione in maggior dettagli?, le griglie usate come griglie positive e negative possono essere costituite da qualsiasi fra le diverse leghe di griglia note usate per convenzionali batterie senza manutenzione. Come esempio, ? pertanto conveniente utilizzare una lega di calcio-stagno in cui il ten?re in calcio ? da circa 0,06 fino a ?,??) % e lo stagno ? nel campo di 0,1 fino a 0,5 % (preferibilmente 0,2-0,3), entrambe le percentuali essendo in base al peso totale della lega- Le leghe usate debbono es sere atte a fornire griglie autoportanti- Le griglie possono essere formate con qualsiasi fra le tecnicbe note, come colata diretta o metallo espanso ? Considering the present invention in more detail, the grids used as positive and negative grids may be made of any of several known grid alloys used for conventional maintenance-free batteries. As an example, it is therefore convenient to use a calcium-tin alloy in which the calcium content is from about 0.06 to 1.5% and the tin is in the range of 0.1 to 0.5% (preferably 0.2-0.3%), both percentages being based on the total weight of the alloy. The alloys used must be capable of providing self-supporting grids. The grids may be formed by any of several known techniques, such as direct casting or expanded metal.

Vi sono diverse difficolt? associate alla forniture di una struttura interna soddisfacente per un sistema sigillato- Una tale difficolt? insorge dalla necessit? di fornire una capacit? assorbente del sistema tale da assicurare che elettrolito sufficiente verr? trattenuto in modo da fornire la capacit? desiderata- A ci? pu? essere provveduto fino ad una certa misura usando separatori pi? spessi di quelli che sarebbero necessari per un sistema ricolmo di elettrolito. Tuttavia? ci? non potr? costituire in generale una risposta ? completa allorch? la resistenze interna aumenter? quando aumenta il distanziamento delle piastre- :Vi ? pertanto un limite pratico nell*alternanza di caratteristiche di prestazione che potr? verificarsi- Alcuni benefici si possono ottenere usando un elettrolito con peso specifico alquanto maggiore di quello dei sistemi convenzionali ricolmi; ma? anche in ci?? vi ? un limite pratico superiore dovuto a fattori come il verificarsi della diminuizioae di conduttivit?- Un?altra possibilit? ? ovviamente There are several difficulties associated with providing a satisfactory internal structure for a sealed system. One such difficulty arises from the need to provide sufficient system absorptive capacity to ensure that sufficient electrolyte will be retained to provide the desired capacity. This can be achieved to some extent by using thicker separators than would be necessary for a packed system. However, this will not generally be a complete answer as the internal resistance will increase as the plate spacing increases. There is therefore a practical limit to the alternation of performance characteristics that will occur. Some benefits may be obtained by using an electrolyte with a somewhat higher specific gravity than that of conventional packed systems; but even here there is a practical upper limit due to factors such as the occurrence of decreased conductivity. Another possibility is, of course, the possibility of using a more compact electrolyte.

di diminuire la densit? delle paste di materiale attivo. Poich? si debbono evitare? o rendere almeno sostanzialmente minimi? la formazione di muffa sul materiale attivo negativo e lo sfaldamento del materiale attivo positivo, con il preciso adattamento degli elettrodi nei separatori assorbenti utilizzati, la riduzione della densit? del materiale di pasta attivo dovrebbe essere concettualmente possibile? Tuttavia, anche qui, vi sono limitazioni a causa dei problemi di trattamento che insorgono con tali densit? ridotte quando vengono impiegate convenzionali macchine impastatrici, come in una applicazione per automobili. . to reduce the density of the active material pastes. Since mold formation on the negative active material and flaking of the positive active material must be avoided or at least substantially minimized, should reducing the density of the active paste material be conceptually possible by precisely matching the electrodes in the absorbent separators used? However, even here, there are limitations due to the processing problems that arise with such reduced densities when conventional kneading machines are used, as in an automotive application.

Un'altra difficolt? insorge dal ritiro del materiale attivo negativo che si verifica in batterie esposte a condizioni fluttuanti, come ? noto. Ci? pu? costituire un modo principale di avaria, che riduce notevolmente la durata utile di una batteria. E' per questa ragione che i produttori di batterie hanno convenzionalmente usato vari espansori per mantenere la desiderata porosit? nonch? l^area superficiale di materiale attivo delle piastre negative. Another difficulty arises from the shrinkage of the negative active material that is known to occur in batteries exposed to fluctuating conditions. This can be a major failure mode, significantly reducing the useful life of a battery. For this reason, battery manufacturers have conventionally used various expanders to maintain the desired porosity and active material surface area of the negative plates.

Si ? riscontrato che tale difficolt? ? particolarmente grave in sistemi sigillati per applicazioni saltuarie. This difficulty has been found to be particularly serious in sealed systems for occasional applications.

Di conseguenza, per ottenere tutti i vantaggi della presente invenzione, si preferisce utilizzare paste di materiale attivo che hanno capacit? assobente aumentata e che possono venire facilmente trattate con attrezzature convenzionali e fornii re un sistema con caratteristiche di durata e di prestazione soddisfacenti. A questo fine? le dea sita di pasta dei materiali attivi positivi sono inferiori alle densit? di pasta usate per battei rie al piombo ricolme di elettrolito convenzionali che impiegano materiali di ossido di piombo di lunga durata, come quelli ottenuti de un crogiolo di Barton. ?' stato cos? trovato opportuno utilizzare densit? di piastra nel campo da circa 2,9 fino a 4,-1 g/cm' per il materiale attivo positivo non formato, indurito, ?? campo di densit? di 3,0 fino a 4,2 g/cm' per il materiale attivo positivo formato ed indurito ? accettabile. Accordingly, to achieve the full advantages of the present invention, it is preferred to use active material pastes that have increased absorbency and that can be readily processed with conventional equipment and provide a system with satisfactory durability and performance characteristics. To this end, the paste densities of the positive active materials are lower than the paste densities used for conventional electrolyte-filled lead-acid batteries employing long-lasting lead oxide materials, such as those obtained from a Barton crucible. It has thus been found desirable to use plate densities in the range of about 2.9 to 4.1 g/cm² for the unformed, cured positive active material, while a densities range of 3.0 to 4.2 g/cm² for the formed, cured positive active material is acceptable.

Ber fornire le desiderate propriet? di trattenuta di elettrolito, si preferisce incorporare To provide the desired electrolyte holding properties, it is preferable to incorporate

un agente di trattenuta di elettrolito come silice colloidale nella pasta? E* stato trovato idoneo un incorpo raraento di silice colloidale in una quantit? da circa 0,05 - 1,0%, in base al peso del materiale attivo positivo non formato. Sono noti altri materiali di trattenuta di elettrolito che possono essere utilizzati similarmente come sostituti, in tutto o in parte, della silice. Desiderabilmente, l?agente di trattenuta di elettrolito deve anche funzionare come agente ammassante, cio? aumentare la consistenzs della pasta bagnata cos? da migliorare la maneggisbilit?? La silice colloidale soddisfa tale funzione. An electrolyte-retaining agent such as colloidal silica in the paste? A rare incorporation of colloidal silica in an amount of about 0.05 to 1.0%, based on the weight of the unformed positive active material, has been found suitable. Other electrolyte-retaining materials are known that can similarly be used as substitutes, in whole or in part, for silica. Desirably, the electrolyte-retaining agent should also function as a bulking agent, i.e., increase the consistency of the wet paste so as to improve handling. Colloidal silica fulfills this function.

Secondo un ulteriore aspetto preferito della presente invenzione, le caratteristiche del materiale attivo negativo vengono migliorate non solo per aumentare le capacit? assorbente ma anche per compensare gli effetti di ciclo poco profondo in modo da?fornire caratteristiche di durata e prestazione soddisfacenti. A questo fine, la pasta attiva negativa include preferibilmente una combinazione di additivi di pasta convenzionalmente usati al di sopra dei livelli tipicamente usati. According to a further preferred aspect of the present invention, the characteristics of the negative active material are improved not only to increase absorbency but also to compensate for shallow cycling effects to provide satisfactory durability and performance characteristics. To this end, the negative active paste preferably includes a combination of conventionally used paste additives above typically used levels.

Come primo componente si preferisce utilizzare un convenzionale espansore organico ad un livello da circa 0,5 fino a circa 1,4 in,base al peso della pasta non formata secca- Sono noti e sono idonei vari ligno-solionati come, per esempio, ligno-solfona. to di sodio. Inoltre, si preferisce utilizzare un ad ditivo che serve a minimizzare il consolidamento fisico dei cristalli di solfato di piombo formati durante il ciclo in cristalli pi? grandi e alle fine in uno strato essenzialmente solido con porosit? minima ehe d? luogo ad avaria della batteria. Cellulosa in fiocco serve a questo scopo e pu? essere usa As the first component, it is preferred to use a conventional organic expander at a level of about 0.5 to about 1.4 in, based on the weight of the dried unformed pulp. Various lignosulphonates, such as sodium lignosulphonate, are known and suitable. Furthermore, it is preferred to use an additive that serves to minimize the physical consolidation of the lead sulfate crystals formed during the cycle into larger crystals and ultimately into an essentially solid layer with minimal porosity that would result in battery failure. Staple cellulose serves this purpose and can be used.

19 19

to un livello di circa 0,3 fino a circa 1,0% in peso. to a level of about 0.3 up to about 1.0% by weight.

Bon si ritiene che i benefici massimi potranno essere ottenuti utilizzando solo un tipo di espansore quando le funzioni sono considerate differenti. In qualche maniera, l'espansore organico influisce sulla morfologia della struttura del solfato di piombo in modo da ritardare la perdita di porosit?. L?additivo che ritarda il consolidamento si ritiene che serva,in effetti, come mezzo di distanziamento fisico. It is believed that the maximum benefits will be achieved by using only one type of expander when the functions are considered different. In some way, the organic expander influences the morphology of the lead sulfate structure in a way that delays the loss of porosity. The additive that retards consolidation is believed to effectively serve as a means of physical distancing.

Preferibilmente, gli additivi di pasta utilizzati debbono parimenti funzionare ?ose agenti ammassanti della pasta. Cellulosa in fiocco e ligno-solfdnsto di sodio assolvono entrambi a questa funzione. Preferably, the pulp additives used should also function as bulking agents for the pulp. Both staple cellulose and sodium lignosulfuron serve this function.

Si preferisce un miscuglio di 0,75 % di iigno-solfon?to di sodio e 0,6 % di cellulosa in fiocco, entrambe le percentuali essendo in base al peso della pasta non formata secca- L?uso di tale miscuglio sembra fornire la desiderata durata ai ciclo -La densit? di pasta indurita, ra? non formata, per il materiale attivo negativo, deve des?dersb?lmente essere neleagpo d? circa 3,5 fino a 4,4 g/cm*-Un campo di densit? di circa 3,2 fino a 4,? g/cm per il materiale attivo negativo indurito e formato ? soddisfacente" Bench? gli additivi di pasta di negativo descritti in precedenza servano a ritardare la perdita di porosit? e pertanto a mantenere la capacit? assortente? si preferisce inoltre incorporare nella pasta di negativo un agente di trattenuta di elettrolito come silice colloidale. Sono adatte quantit? nel campo da circa 0,05 fino a 1,0%, in base al peso della pasta non formata, secca? A mixture of 0.75% sodium hydroxide and 0.6% flake cellulose is preferred, both percentages being based on the weight of the dry unformed pulp. The use of such a mixture appears to provide the desired cycle life. The density of the cured, unformed pulp for the negative active material should preferably be in the range of about 3.5 to 4.4 g/cm*. A density range of about 3.2 to 4.5 g/cm for the cured and formed negative active material is recommended. "satisfactory" Although the negative paste additives described above serve to retard the loss of porosity and thus maintain the adsorptive capacity, it is also preferred to incorporate an electrolyte-retaining agent such as colloidal silica into the negative paste. Amounts in the range of approximately 0.05 to 1.0%, based on the weight of the unformed, dry paste, are suitable.

In modo caratteristico ? stato ritenuto essenziale* come esposto nel brevetto U.S,A. 5.862,861, utilizzare in un sistema sigillato un eccesso di materiale attivo negativo rispetto al materiale attivo positivo in modo di ottenere il richiesto ciclo di ossigeno. Secondo un aspetto della presente invenzione, si ? trovato che un soddisfacente ciclo di ossigeno pu? venir ottenuto anche se la quantit? di materiale attivo negativo ? minore di quella di materiale attivo positivo. Si di conseguenza ? preferito utilizzare un rapporto ponderale fra materiale attivo negativo e materiale attivo positivo compi'eso da circa 0,75 a circa 0,92 o simili. Il risultato ? non soltanto un peso ridotto ma anche ima minor spesa senza effetti dannosi sulla prestazione. Typically, it has been found essential* as set forth in U.S. Pat. No. 5,862,861, to utilize in a sealed system an excess of negative active material over positive active material in order to achieve the required oxygen cycling. In accordance with one aspect of the present invention, it has been found that a satisfactory oxygen cycling can be achieved even if the amount of negative active material is less than that of positive active material. It is accordingly preferred to utilize a weight ratio of negative active material to positive active material of from about 0.75 to about 0.92 or the like. The result is not only reduced weight but also reduced expense without detrimental effects on performance.

Il materiale impiegato dei separatori 20 deve essere stabile nell'elettrolita acido solforico impiegato, resistente all?ossidazione da parte di PbO^ e non liberare materiali nell'elettrolita che potrebbero influire dannosamente sulla prestazione della batteria- Inoltre, il materiale dovrebbe essere altamente poroso per esempio almeno 70-75%* meglio fino a 9 o simile e dovrebbe essere sufficientemente comprimibile per adattarsi almeno sostanzialmente alle variabili forme degli elettrodi durante lo assemblaggio et? il sev izio. Inoltre, il diametro medio dei pori dovrebbe essere sufficientemente piccolo per impedire la propagazione di dentriti dalla placca negativa e riparare il materiale attivo dalla placca positiva. Il diametro medio dei pori dovrebbe comunq?ne essere sufficientemente grande per essere facilmente bagnato dall'elettrolita e non cos? piccolo da comportare una impedenza interna indebitamente elevata. Il materiale per separatori deve pure essere in grado di ritenere l'elettrolita per la altezza desiderata del separatore-E per ultimo ma importante, il materiale del separatore deve possibilmente fornire in servizio un volume di vuoto sostanzialmente uniforme attraverso tutto il separatore. Il separatore fornisce cos? di preferenza un volume di vuoto sufficiente per sopportare il tasso di trasporto di ossigeno necessario per la pressione interna desiderata per la batteria. Si ritiene che il volume vuoto sia ottenuto tramite alcuni dei pori i quali hanno le loro pareti coperte con una pellicola di elettr?lita mentre la porzione centrale del foro ? esente da elettrolita* Una soddisfacente efficienza di ricombinazione di ossigeno per alcune applicazioni pu? venir ottenuta anche quando il separatore ? completamente bagnato con elettrolita. L'adattabilit? da questo punto di vista pu? venir determinata mediante misurazioni di perdita di peso (acqua) effettuate durante l'operazione ciclica. Se il materiale ? adatto non si dovrebbe avere una perdita di acqua eccessivamente elevata Lo spessore del separatore sar? determinato in generale dalla capacit? della batteria e dal previsto tasso cooperativo della particolare applicazione. Da questo punto di vista, lo spessore di separatore impiegato non deve in pratica riferire da quelli trovati adatti per altri tipi di batteria al piombo impiegati per la particolare applicazione di uso finale. The material used for the separators 20 must be stable in the sulfuric acid electrolyte employed, resistant to oxidation by PbO2, and not release materials into the electrolyte that could adversely affect battery performance. Furthermore, the material should be highly porous, e.g., at least 70-75%*, preferably up to 9% or similar, and should be sufficiently compressible to conform at least substantially to the varying shapes of the electrodes during assembly and service. Furthermore, the mean pore diameter should be sufficiently small to prevent the propagation of dendrites from the negative plate and shield the active material from the positive plate. The mean pore diameter, however, should be large enough to be easily wetted by the electrolyte and not so small as to result in an unduly high internal impedance. The separator material must also be capable of retaining the electrolyte to the desired height of the separator. And last but not least, the separator material should, if possible, provide a substantially uniform void volume throughout the separator in service. The separator thus preferably provides sufficient void volume to accommodate the oxygen transport rate required for the desired internal pressure of the battery. The void volume is believed to be achieved by some of the pores having their walls covered with a film of electrolyte while the central portion of the hole is free of electrolyte. Satisfactory oxygen recombination efficiency for some applications can also be achieved when the separator is completely wetted with electrolyte. Suitability in this respect can be determined by weight (water) loss measurements taken during cycling. If the material is suitable, excessively high water loss should not occur. The thickness of the separator will generally be determined by the battery capacity and the expected co-operation rate for the particular application. From this point of view, the separator thickness used should in practice not refer to those found suitable for other types of lead-acid batteries used for the particular end-use application.

Si ? trovato adatto impiegare un materiale di vetro al borosilicato costituito da aicrofibre di vetro e da trecce mozzate. Kafceriali di questo tipo sono disponibili in commercio e sono stati in precedenza utilizzati per accumulatori al piombo sigillati. Uno di tali materiali (C.H. Dexter, Bivision, The Dexter Corporation, Windsor Locks, Connecticut, 5TGrade 225B") che ? stato trovato soddisfacente, resenta le seguenti propriet? caratteristiche: spessore nominale di 300 ?, permeabilit? all'aria (ASTMD 757-75) di 15/1 litri/min/100 cm^ a 12,7 M di acqua ? P (Fraeier Permeometer), una dimensione media di pori di 16,6 ? ed una porosit? (per infiltrazione di - ?i\ _ It has been found suitable to use a borosilicate glass material consisting of glass fibers and cut braids. Materials of this type are commercially available and have previously been used for sealed lead-acid batteries. One such material (C.H. Dexter, Bivision, The Dexter Corporation, Windsor Locks, Connecticut, Grade 225B) which has been found satisfactory has the following characteristic properties: nominal thickness of 300 μm, air permeability (ASTMD 757-75) of 15 μm liters/min/100 cm^ at 12.7 M water - P (Fraeier Permeometer), a mean pore size of 16.6 μm, and a porosity (for infiltration of - ?i\ _

mercurio) di 1,2 m /g. Si pre.feri<?ce utilizzare almeno uno stratodel materiale di vetro al borosilicato adiacente agli elettrodi. Altri strati di altri materiali possono venir impiegati come per esempio per rinforzo per migliorare la maneggiabilit? nel trattamento. Come esempio di illustrazione, si possono vantaggiosamente impiegare fogli, disponibili in commercio^non tessuti,di polietilene, di polipropilene e di poliestere. Tali materiali posseggono la desiderata ritenzione di elettrolita ed inoltre permettono di ridurre le spese nonch? migliorare la resistenza meccanica. Un tale sistema laminare di separatore pu? venire impiegato per dare la necessaria resistenza meccanica per una introduzione relativamente facile di separatori del tipo a tasca e piegati a U nelle tecniche di assemblaggio di batterie SLI ad alimentazione elevata convenzionalmente impiegate . mercury) of 1.2 m /g. It is preferred to use at least one layer of borosilicate glass material adjacent to the electrodes. Additional layers of other materials may be used as reinforcement to improve handling during processing. As an illustrative example, commercially available non-woven sheets of polyethylene, polypropylene, and polyester may be advantageously used. These materials possess the desired electrolyte retention and also reduce costs as well as improve mechanical strength. Such a laminar separator system can be used to provide the necessary mechanical strength for relatively easy introduction of pocket-type and U-bent separators in conventionally employed high-power SLI battery assembly techniques.

Per una data applicazione, il peso specifico a carica completa dell'elettrolita richiesto pu? ve?nir facilmente calcolato. In particolare pesi specifici a carica completa nell'intervallo di 1,255-1,320 possono essere soddisfacenti, ? preferito l'intervallo 1,285-1,220. Particolari applicazioni possono richiedere l'impiego di pesi specifici dell'acido - <r'5 For a given application, the required full-charge specific gravity of the electrolyte can be easily calculated. In particular, full-charge specific gravities in the range of 1.255-1.320 may be satisfactory; the range of 1.285-1.220 is preferred. Particular applications may require the use of acid specific gravities - <r'5

un poco pi? elevati oppure pi? bassi. a little higher or lower.

La formazione degli elettrodi impastati pu? venire effettuata mediante tecniche note. In questo modo? prima dell'assemblaggio nel contenitore, gli elettrodi possono venir formati mediante convenzionale formazione in vasca. Quando questa tecnica viene impiegata gli elettrodi formati dovrebbero venire essiccati per eliminare l?elettrolita residuo. The formation of kneaded electrodes can be performed using known techniques. Thus, before assembly in the container, the electrodes can be formed using conventional vat formation. When this technique is used, the formed electrodes should be dried to remove residual electrolyte.

Opportunamente , gli elettrodi non formati ed Conveniently, the unformed electrodes and

i separatori vengono disposti nel contenitore, vengono fatte le necessarie connessioni elettriche, il coperchio viene sigillato al contenitore, si aggiunge il necessario elettrolita attraverso l?apertura nel coperchio per la valvola di sfiato e la valvola viene poi messa in posizione di servizio. La formazione viene poi effettuata impiegando condizioni adeguate per la formazione convenzionale in una sola The separators are placed in the container, the necessary electrical connections are made, the lid is sealed to the container, the required electrolyte is added through the opening in the lid for the vent valve, and the valve is then placed in the service position. The formation is then carried out using conditions suitable for conventional formation in a single

fase della batteria al piombo. Pu? essere tuttavia utile impiegare condizioni di finitura di formazione un pochino meno gravose di quelle convenzionalmente impiegate. Pu? essere pure opportuno di raffreddare inizialmente ad un certo grado l?elettrolita di formazione . lead-acid battery stage. However, it may be useful to use slightly less severe forming finishing conditions than those conventionally employed. It may also be appropriate to initially cool the forming electrolyte to a certain degree.

Si osserver? del pari che quando la formazione viene impiegata in sito, l?inizio di formazione deve verificarsi entro 1/2 fino a 1 ora o simili dopo che l?elettrolita ? stato immesso. Ritardi maggiori possono comportare condizioni che in definitiva creeranno cortocircuiti interni. It should also be noted that when the formation is used in situ, the onset of formation should occur within 1/2 to 1 hour or so after the electrolyte is introduced. Longer delays may result in conditions that will ultimately create internal short circuits.

La Quantit? di elettrolita impiegata dovrebbe di preferenza fare in modo che i materiali assorbenti della batteria vengano completamente saturati, cio? la batteria dovrebbe essere in una condizione di carenza di elettrolita. Mentre la batter?a in servizio ? autoregolabile, una condizione d? completa saturazione potrebbe comportare una svantaggiosa formazione di gas durante gli stadi iniziali di carica durante l?operazione ciclica. Inoltre, l?operazione raggiunger? uno stato diequilibrio in cui viene realizzato un efficiente ciclo di ricombinazione di ossigeno. La formazione di gas alquanto pi? elevata che si verifica durante gli stadi iniziali pu? venir sostanzialmente eliminata determinando il particolare volume vuoto richiesto per efficiente ricombinazione di ossigeno. Tuttavia si ? trovato opportuno addizionare elettrolita sufficiente per saturare la capacit? assorbente del sistema fino ad un livello d? circa 9G%. The amount of electrolyte used should preferably ensure that the battery's absorbent materials are completely saturated, i.e., the battery should be in an electrolyte-starved condition. While the battery is self-regulating in service, a fully saturated condition could result in undesirable gas formation during the initial stages of charging during cycling. Furthermore, the operation will reach an equilibrium state where efficient oxygen recombination cycling is achieved. The somewhat higher gas formation that occurs during the initial stages can be substantially eliminated by determining the particular void volume required for efficient oxygen recombination. However, it has been found advisable to add sufficient electrolyte to saturate the system's absorbent capacity to a level of approximately 90%.

Si deve stare attenti ad evitare elettrolita l?bero nel sistema. Cospicue quantit? di elettrolita libero (cio? non immobilizzato nell'elettrolita e nei separatori) pub avere effetti negativi sulla prestazione. Care must be taken to avoid free electrolyte in the system. Large amounts of free electrolyte (i.e., not immobilized in the electrolyte and separators) can have negative effects on performance.

Secondo un aspetto della presente invenzione, viene previsto uno sfiato mediante una valvola di sfiato auto-sigillante la quale rompe la tenuta nel caso di pressioni interne estremamente basse- A questo scopo viene impiegata una valvola che rompe la 2 tenuta per pressioni interne da circa 0,035 kg/cm In one aspect of the present invention, venting is provided by means of a self-sealing vent valve which breaks the seal at extremely low internal pressures. For this purpose, a valve is employed which breaks the seal at internal pressures of approximately 0.035 kg/cm

2 2

fino a circa 0,2l kg/cm . In effetti si preferisce utilizzare pressioni operative interne non superio- up to approximately 0.2l kg/cm . In fact it is preferable to use internal operating pressures not exceeding

2 2

ri a circa 0,07 o forse 0,14-kg/cm in modo di poter impiegare i contenitori plastici a pareti sottili normalmente adoperati. I seguenti esempi illustrano ulteriormente le presente invenzione ma non ne sono una limitazione. Se non altrimenti specificato, tutte le percentuali sono in peso. to about 0.07 or perhaps 0.14 kg/cm so that commonly used thin-walled plastic containers can be used. The following examples further illustrate the present invention but are not a limitation thereof. Unless otherwise specified, all percentages are by weight.

ESEMPIO 1 EXAMPLE 1

Questo esempio illustra la prestazione della batteria al piombo sigillata della presente invenzione in confronto ad una batteria convenzionale allagata senza manutenzione. This example illustrates the performance of the sealed lead-acid battery of the present invention compared to a conventional maintenance-free flooded battery.

Sono state assemblate batterie di una capacit? nominale di circa 71 ampere/ora in contenitori di ebanite. Ogni"batteria conteneva 17 placche per cella. Le leghe impiegate per le griglie di entrambe Batteries with a nominal capacity of approximately 71 ampere hours were assembled in ebonite containers. Each battery contained 17 plates per cell. The alloys used for the grids of both

28 28

le batterie erano calcic-stagno-piorabo avente una composizione nominale di 0,09% di calcio, 0, 3% di stagno ed il rimanente piombo. Le densit? della pasta impiegata erano 4,0 g/cm> per il positivo e 4,4 per il negativo, entrambe riferite al peso secco di pasta non formata. Le paste sono state trattate per esposizione a 60?C per circa 16 ore in una atmosf^ ra ad umidit? relativa 100%, e successivamente mediante esposizione a 60?C ad una atmosfera ad umidit? relativa 0% per un periodo di circa 48 ore o s?mili. Ogni elettrodo della batter?a della presente invenzione ? stato avvolto con separatore a due strati comprendente uno strato intern o di un materiale di vetro al boros?licato di nominali 0,33 mm come descritto in precedenza e di uno strato esterno di 0,33 mm di un materiale polipropilenico non tessuto legato per punti, piegato a U attorno all'elettrodo come rappresentato in figura 2. Un convenzionale separatore di cloruro di polivinile avente uno spessore nominale di 0,94 mai con un velo sul retro di 0,3 mm ? stato impiegato per la batteria convenzionale senza manutenzione. The batteries were calcium-tin-pyrophosphate having a nominal composition of 0.09% calcium, 0.3% tin, and the remainder lead. The densities of the paste used were 4.0 g/cm³ for the positive and 4.4 for the negative, both based on the dry weight of unformed paste. The pastes were treated by exposure to 60°C for about 16 hours in an atmosphere of 100% relative humidity, and subsequently by exposure to 60°C in an atmosphere of 0% relative humidity for a period of about 48 hours or so. Each electrode of the battery of the present invention is was wrapped with a two-layer separator comprising an inner layer of a nominal 0.33 mm borosilicate glass material as described above and an outer layer of 0.33 mm of a point-bonded non-woven polypropylene material folded in a U-shape around the electrode as shown in Figure 2. A conventional polyvinyl chloride separator having a nominal thickness of 0.94 mm with a 0.3 mm backing film was employed for the conventional maintenance-free battery.

Altri dettagli costruttivi sono esposti in tabella 1: Other construction details are shown in Table 1:

29 29

TABELLA 1 TABLE 1

Parametro Batteria Batteria convenzionale Spessore di griglia positiva,mia 1,05 1 ,05 Spessore di griglia negativa,mm 0,99 0, 99 Peso secco di pasta di positivo Battery Parameter Conventional Battery Positive grid thickness, mm 1.05 1.05 Negative grid thickness, mm 0.99 0.99 Dry weight of positive paste

per placca, g 110 110 per plate, g 110 110

Peso secco di pasta di negativo Dry weight of negative paste

per placca, g 101 101 Rapporto in peso di pasta di positivo/griglia 70/40 70/40 Rapporto in peso di pasta di negativo/griglia, g 62, 5/38,5 62, 5/58, 5 Peso specifico di elettrolita 1,285 1,285 Distanziatura interplacea, mia 0,56 0,94 Altri particolari delle batterie nel loro complesso sono esposti in tabella 2, per plate, g 101 101 Weight ratio of positive paste/grid 70/40 70/40 Weight ratio of negative paste/grid, g 62.5/38.5 62.5/58.5 Specific gravity of electrolyte 1.285 1.285 Interspace spacing, mm 0.56 0.94 Other details of the batteries as a whole are shown in table 2,

TABELLA 2 TABLE 2

Parametro Batteria Batteria sigillata convenzionale Peso totale, pasta positiva, kg 5,35 3,35 Peso totale, pasta negativa, kg 3,37 3,37 Peso totale, griglie positive,kg 1,92 1,92 Peso totale, griglie negative,kg 2,08 2,08 Peso totale, piombo entro elemento, kg 10,73 10,73 Peso totale di elettrolita, kg 2,61 6,94 Battery Parameter Conventional sealed battery Total weight, positive paste, kg 5.35 3.35 Total weight, negative paste, kg 3.37 3.37 Total weight, positive grids, kg 1.92 1.92 Total weight, negative grids, kg 2.08 2.08 Total weight, lead within cell, kg 10.73 10.73 Total weight of electrolyte, kg 2.61 6.94

Le placche ed i separatori sono stati disposti The plates and separators have been arranged

nei contenitori, sono state fatte le necessarie connessioni elettriche ed ? stato aggiunto l?acido d? formazione del peso specifico 1,200 raffreddato a ~?7s8?C. Si ? impiegato un regime di carica di 7 ampere per 16,5 ore, seguito da 4 ampere per 3 ore e 2 ampere per 2 ore. Sono stati poi messi in posizione i coperchi* La batteria sigillata includeva una normale valvola d? sfiato Bunsen che toglieva la tenuta a 0,035 kg/cm ?. Le batterie sono state poi controllate e la prestazione viene esposta in tabella 5: The containers were filled with the necessary electrical connections and the formation acid of specific gravity 1.200 was added and cooled to ~7s8°C. A charging rate of 7 amps for 16.5 hours was used, followed by 4 amps for 3 hours and 2 amps for 2 hours. The lids were then placed in place.* The sealed battery included a standard Bunsen burner vent that vented at 0.035 kg/cm². The batteries were then tested and the performance is shown in Table 5:

TABELLA 3 TABLE 3

Prova Batteria Batteria sigillata convenzio ^ naie Avviamento a freddo a -17,8?C, Battery Test Conventional sealed battery Cold start at -17.8?C,

tensione dopo 30 secondi, 550 A 8,05 7? 60 Sesistenza elettrica relativa, voltage after 30 seconds, 550 A 8.05 7? 60 Relative electrical resistance,

-17,8?C 9,9 11,2 Capacit? di riserva, scarica a -17.8?C 9.9 11.2 Reserve capacity, discharge at

2^ ampere, minuti 78 124? 2nd amp, minutes 78 124?

Come si pu? vedere, la batteria sigillata della presente invenzione presenta una migliore potenza fii avviamento a freddo della convenzionale batteria senza manutenzione. La figura 4 mostra pure questa migliorata prestazione oltre i 60 secondi di scarica alla quale ogni batteria ? stata sottoposta, la curva contrassegnata con 1 essendo il sistema sigil As can be seen, the sealed battery of the present invention exhibits improved cold cranking power over the conventional maintenance-free battery. Figure 4 also shows this improved performance over the 60-second discharge to which each battery was subjected, the curve marked 1 being the sealed system.

31 31

lato e la curva 2 valendo per la batteria convenzionale senza manutenzione? side and curve 2 valid for the conventional maintenance-free battery?

Tuttavia, come si pu? vedere da tabella 3? la capacit? di riserva della batteria sigillata della presente invenzione era sostanzialmente inferiore a quella della batteria convenzionale senza manutenzione.Si osserver? che le paste di materiale attivo non sono state modificate come in precedenza descritto ed i risultati chiariscono in questo modo la necessit? di una opportuna modifica per ottenere tutti i vantaggi della presente invenzione? However, as can be seen from Table 3, the reserve capacity of the sealed battery of the present invention was substantially lower than that of the conventional maintenance-free battery. It will be noted that the active material pastes have not been modified as previously described, and the results thus clarify the need for appropriate modification to achieve the full advantages of the present invention.

La batteria sigillata ? stata sottoposta ad un ciclo unificato SLI di 12 minuti, regime J240 e non ha pi? funzionato a circa 4500 cicli,il che ? sostanzialmente inferiore a quello tipicamente conseguito dalla prestazione d? batterie senza manutenzione disponibili in commercio. Tuttavia si ritiene che la messa fuori servizio sia dovuta ad un difetto di progettazione nelle speciali griglie positive impiegate. The sealed battery was subjected to a 12-minute SLI unified cycle, J240 regime, and failed at approximately 4500 cycles, which is substantially lower than the performance typically achieved by commercially available maintenance-free batteries. However, the failure is believed to be due to a design flaw in the special positive grids used.

ESEMPIO 2 EXAMPLE 2

Questo esempio illustra la prestazione effettua-? ta in grado di venir ottenuta mediante una batteria sigillata costruita secondo la presente invenzione. This example illustrates the performance that can be achieved by a sealed battery constructed in accordance with the present invention.

E* stata assemblata una batteria di prova aven A test battery has been assembled

- 32 - - 32 -

te una capacit? nominale in ampere-ora di circa 67 la quale conteneva.13 placche per cella. Le leghe impiegate avevano la stessa composizione come esposta nell'esempio 1. Le densit? della pasta indurita, had a nominal ampere-hour capacity of about 67 ampere-hours and contained 13 plates per cell. The alloys used had the same composition as shown in Example 1. The densities of the hardened paste,

3 3

non formata erano circa 4,4 g/cm per il materiale attivo negativo e circa 3*9 per il materiale attivo positivo. La pasta negativa ? stata fatta da una. formulazione che includeva, in parti, 12QG g di litargirio al piombo, 50 g di una convenzionale miscela di espanditore e circa 0,3% di silice colloidale riferiti al peso secco non formato della pasta. The unformed paste was about 4.4 g/cm3 for the negative active material and about 3.9 g/cm3 for the positive active material. The negative paste was made from a formulation that included, in parts, 120g g of lead litharge, 50 g of a conventional expander mixture, and about 0.3% colloidal silica based on the unformed dry weight of the paste.

Le paste sono state indurite come descritto in esempio 1. Le placche positive sono state avvolte con due strati del materiale al horosilicato come descritto in precedenza e le.placche negative sono state avvolte con uno s?lo stato di quel materiale. The pastes were cured as described in Example 1. The positive plates were wrapped with two layers of the horosilicate material as described previously and the negative plates were wrapped with one layer of that material.

Le placche ed i separatori sono stati collocati in un contenitore di plastica a pareti sottili secondo norme SLI impiegato per batterie commerciali senza manutenzione, modificato per ridurre sensibilmente il peso degli appoggi nel fondo del contenitore. Montaggio e formazione sono stati eseguiti come genericamente descritti nell'esempio 1? il regime specifico di formazione richiedendo carica a 7 ampere per 18 ore, seguita da 4 ampere per 6 ore e The plates and separators were placed in a thin-walled SLI-compliant plastic container used for commercial maintenance-free batteries, modified to significantly reduce the weight of the supports at the bottom of the container. Assembly and formation were performed as generically described in Example 1, with the specific formation regime requiring a 7-amp charge for 18 hours, followed by 4 amps for 6 hours, and

33 33

2 ampere per 2 ore. 2 amps for 2 hours.

Altri dettagli costruttivi sono esposti in tabella 4,attendo incluse per confronto le specifiche per una convenzionali batteria senza manutenzione: Further construction details are shown in Table 4, including for comparison the specifications for a conventional maintenance-free battery:

TABELLA 4 TABLE 4

Parametro Batteria Specifica sigillata convenzionale Battery Parameter Specification Sealed Conventional

Spessore griglia positiva, mm 1,9 1,62 Spessore griglia negativa, ram 1,3 1,2 Peso secco placca positiva, g 148 149 Peso secco placca negativa, g 104 106 Rapporto in peso pasta positiva/ Positive grid thickness, mm 1.9 1.62 Negative grid thickness, ram 1.3 1.2 Dry weight of positive plate, g 148 149 Dry weight of negative plate, g 104 106 Weight ratio of positive/negative paste

griglia, g 89 s8/58,5 87/62 Rapporto in peso pasta negativa/ grid, g 89 s8/58.5 87/62 Weight ratio negative paste/

griglia, g 63,5A 0,2 66/41 Peso specifico dell'elettrolito 1,290 1,265 La tabella 5 espone i particolari della batter?a assemblata, le specifiche per la batteria convenzionale riferite congiuntamente con tabella 4 grid, g 63.5A 0.2 66/41 Specific gravity of electrolyte 1.290 1.265 Table 5 shows the details of the assembled battery, the specifications for the conventional battery are given in conjunction with table 4

cio? qui incluse: that is, included here:

Parametro Batteria Specifica sigillata coznrenziij naie Peso totales pasta positiva, kg 3,23 3?13 Pes? totale, pasta negativa, kg 2,67 2,77 Peso totale, griglie positive,kg 2,46 2,23 Peso totale, griglie negative,kg 1,69 1,71 Peso totale entro elementi, kg 10,03 9,85 Peso totale di elettrolita, kg circa circa 3,13 5,26 Peso totale di batteria, kg 14,6 17,14 E' stata sottoposta a prove la batteria sigillata e la tabella 6 espone i risultati in confronto alle specifiche per batteria convenzionale qui descrit ta. Battery Parameter Specification Sealed Total weight, positive cell, kg 3.23 3.13 Total weight, negative cell, kg 2.67 2.77 Total weight, positive grids, kg 2.46 2.23 Total weight, negative grids, kg 1.69 1.71 Total weight within cells, kg 10.03 9.85 Total weight of electrolyte, kg approx. approx. 3.13 5.26 Total weight of battery, kg 14.6 17.14 The sealed battery was tested and Table 6 shows the results in comparison to the specifications for the conventional battery described here.

TABELLA 6 TABLE 6

Prova Batteria Specifisigillata ca conc_ _ _ __ venzionale Avviamento a freddo a -17?8?C, Battery Test Specified sealed AC conc_ _ _ __ conventional Cold start at -17?8?C,

Volt a 30 see. , scarica a 500 A 7,84 7,2 Capacit? di riserva, ?5 A, minuti 91 102 Come si pu? vedere dalla tabella 6, la batter?a sigillata della presente invenzione fornisce lo stesso avviamento a freddo migliorato come mostrato nell'esempio 1. Dunque pur non essendo lo stesso della batteria convenzionale ? la modifica alle griglie negative unitamente con maggiorata distanziatura di interplaeca ha dato un miglioramente in relazione Volts at 30 see., discharge at 500 A 7.84 7.2 Reserve capacity, ?5 A, minutes 91 102 As can be seen from Table 6, the sealed battery of the present invention provides the same improved cold cranking as shown in Example 1. So while not the same as the conventional battery - the modification to the negative grids along with increased inter-plane spacing has given an improvement in relation

al confronto mostrato in esempio 1. Un ulteriore miglioramento da questo punto di vista lo si pu? ottenere modificando ulteriormente le paste di materiale attivo, come descritto in precedenza* compared to example 1. A further improvement in this respect can be achieved by further modifying the active material pastes, as described above*

La batteria sigillata ? stata sottoposta alla prova di durata J240, descritta in esempio 1, ed ha realizzato circa 8000 cicli. Durante questo regime di prova, la batteria ? stata scaricata a 500 ampere; sono state determinate le tensioni a 5 secondi ed a 30 secondi. La figura 5 riporta i risultati, la curva 3 essendo le tensioni a 5 secondi e la curva 4 essendo le tensioni a 30 secondi. Il mancato funzionamento si ? verificato in conseguenza della corrosione alle griglie positive; considerata essere un difetto di progettazione in tali griglie. The sealed battery was subjected to the J240 endurance test, described in Example 1, and performed approximately 8,000 cycles. During this test regime, the battery was discharged at 500 amperes; the 5-second and 30-second voltages were determined. Figure 5 shows the results, with curve 3 being the 5-second voltages and curve 4 being the 30-second voltages. Failure occurred as a result of corrosion on the positive grids, which is believed to be a design flaw in those grids.

In maniera significativa, per la durata della prova J240 la batteria sigillata della presente invenzione ha perso soltanto 0,0? kg di acqua (,+ 0,05 di precisione nella misura) il che ? considerato essere attorno ad un ordine,di grandezza minore di quello prevedibile da una batteria convenzionale Significantly, over the duration of the J240 test the sealed battery of the present invention lost only 0.0? kg of water (+ 0.05 measurement accuracy) which is considered to be around an order of magnitude less than that expected from a conventional battery.

senza manutenzione. maintenance-free.

Come si ? visto? la batteria della presente invenzione .fornisce dunque,tutti i vantaggi <31 un sistema sigillato ed in particolare realizza migliorata potenza di picco a velocit? relativamente elevate per brevi tempi Incontrati in un'ampia variet? di applicazioni discontinue. In un avviamento di motore, applicazioni per accensione ed illuminazione: questa invenzione fornisce quindi potenza di avviamento a freddo nettamente superiore. Questa prestazione viene ottenuta pur mantenendo le altre caratteristiche di prestazione richieste,, L?efficiente tasso di ricombinazione di ossigeno anche per pressioni interne estremamente basse offre superiori caratteristiche delprodotto senza manutenzione . L?impiego di basse pressioni interne permette in maniera analoga la utilizzazione di convenzionali contenitori in plastica a parete sottili, un aspetto di grande utilit? nelle applicazioni automobilistiche in cui il peso ridotto sta diventando sempre pi? importante. Effettivamente la densit? di energia per volume relativamente elevata* in grado di venir ottenuta, pu? permettere l?impiego di contenitori di dimensioni an che pi? piccole senza,che se faccia le spese la prestazione. As seen, the battery of the present invention thus provides all the advantages of a sealed system and in particular achieves improved peak power at relatively high speeds for short durations encountered in a wide variety of intermittent applications. In engine starting, ignition and lighting applications, this invention thus provides significantly superior cold starting power. This performance is achieved while maintaining the other required performance characteristics. The efficient oxygen recombination rate even at extremely low internal pressures offers superior maintenance-free product characteristics. The use of low internal pressures similarly permits the use of conventional thin-walled plastic containers, an aspect of great utility in automotive applications where low weight is becoming increasingly important. Indeed, the relatively high energy density per volume that can be achieved may permit the use of even smaller container sizes without any sacrifice in performance.

???? ?gfrEHDI0A2ieg?-1. Batteria al piombo senza manutenzione avente caratteristiche adatte per impiego in applicazioni non continuative, comprendente: ???? ?gfrEHDI0A2ieg?-1. Maintenance-free lead-acid battery having characteristics suitable for use in non-continuous applications, comprising:

un contenitore sigillato diviso in numerose celle di. suddivisione interna; numerose placche positive contenute in ogni cella, ognuna di dette placche comprendendo una griglia autoportante e materiale attivo positivo impastato su detta griglia!? a sealed container divided into numerous internally dividing cells; numerous positive plates contained within each cell, each of said plates comprising a self-supporting grid and positive active material kneaded onto said grid!?

numerose placche negative contenute in ogni cella, ognuna di dette placche comprendendo una griglia auto-portante e materiale attivo negativo impastato su detta griglia, numerous negative plates contained in each cell, each of said plates comprising a self-supporting grid and negative active material kneaded onto said grid,

almeno uno strato di un materiale di separatore assorbente e trattenente l?elettrolita intimamente a contatto e in separazione in dette placche positive e negative, at least one layer of a separator material absorbing and retaining the electrolyte intimately in contact and separation in said positive and negative plates,

elettrolita acido-solforico assorbito in dette placche e separatori, dette placche e separatori essendo sufficientemente porosi per trattenere elettrolita sufficiente per fornire una capacit? d? almeno circa 25 ampere/ora, e sulfuric acid electrolyte absorbed in said plates and separators, said plates and separators being sufficiently porous to retain sufficient electrolyte to provide a capacity of at least about 25 ampere hours, and

detto contenitore avendo almeno una valvola di sfiato normalmente chiusa in grado di sfiatare gas dal contenitore all'atmosfera quando la pressione entro detto contenitore si trova nel campo di circa said container having at least one normally closed vent valve capable of venting gas from the container to the atmosphere when the pressure within said container is in the range of about

2 2

0,035 fino a 0,2l lvg/cm . 0.035 up to 0.2l lvg/cm .

2. Batteria della rivendicazione I, in cui almeno una d?lie griglie positive e negative sono di una lega calcio-stagno-piombo. 2. The battery of claim 1, wherein at least one of the positive and negative grids are made of a calcium-tin-lead alloy.

3? Batteria della rivendicazione 1, in cui il materiale attivo positivo ha una densit? da circa 3*0 a z 3? The battery of claim 1, wherein the positive active material has a density of about 3*0 to z

4,2 g/em''. 4.2 g/em''.

4* Batteria della rivendicazione 1, in cui il materiale attivo positivo contiene circa 0,05 fino a 1,0% in peso d? un agente che trattiene l?elettrolita. 5V Batter?a della rivendicazione 4, in cui detto ag?nte che trattiene l?elettrolita ? silice colloidale. 4* The battery of claim 1, wherein the positive active material contains about 0.05 to 1.0% by weight of an electrolyte holding agent. 5V Battery of claim 4, wherein said electrolyte holding agent is colloidal silica.

6. Batteria della rivendicazione 1, in cui il materiale attivo negativo ha una densit? di circa 3*^ fino a 4,1 g/cm". 6. The battery of claim 1, wherein the negative active material has a density of about 3*^ to 4.1 g/cm".

7- Batteria della rivendicazione 1, in cui il materiale attivo negativo contiene circa 0,05 fino a 1,0% in peso di tua agente che trattiene l?elettrolita. 7- The battery of claim 1, wherein the negative active material contains about 0.05 to 1.0% by weight of an electrolyte retaining agent.

8. Batteria della rivendicazione 7, in cui detto agente che trattiene l?elettrolita ? silice colloidale. 8. The battery of claim 7, wherein said electrolyte-holding agent is colloidal silica.

9. Batter?a della rivendicazione 1, in cui detto ma 9. Battery of claim 1, wherein said but

39 39

teriale attivo negativo contiene un espanditene organico presente in una quantit? di circa 0*3 fino a circa 1,0% in peso. The active ingredient in the negative compound contains an organic expander present in an amount of about 0.3 to about 1.0% by weight.

10. Batteria della rivendicazione 1, in cui detto materiale attivo negativo contiene un additivo il quale riduce al minimo la consolidazione dei cristalli di solfato di piombo durante l'operazione ciclica ed ? presente in una quantit? di circa 0,3 fino a circa 1% in peso. 10. The battery of claim 1, wherein said negative active material contains an additive which minimizes the consolidation of lead sulfate crystals during cycling operation and is present in an amount of about 0.3 to about 1% by weight.

11. Batteria della z*ivendicazione 1, in cui il rapporto ponderale tra materiale attivo negativo e materiale attivo positivo ? minore di 1,0. 11. The battery of claim 1, wherein the weight ratio of negative active material to positive active material is less than 1.0.

12. Batteria della rivendicazione 10, in cui detto rapporto ponderale si trova nel campo di circa 0,75 fino a 0,92. 12. The battery of claim 10, wherein said weight ratio is in the range of about 0.75 to 0.92.

13? Batteria della rivendicazione 1, in cui detto materiale d? separatore che trattiene ed assorbe elettrolita ? un materiale di vetro al borosilicato? 14? Batteria della rivendicazione 12, in cui vi sono almeno due strati di detto materiale che trattiene ed assorbe elettrolita e lo strato adiacente a dette placche ? un materiale di vetro al borosilicato? 13. The battery of claim 1, wherein said electrolyte-retaining and absorbing separator material is a borosilicate glass material? 14. The battery of claim 12, wherein there are at least two layers of said electrolyte-retaining and absorbing material and the layer adjacent to said plates is a borosilicate glass material?

15* Batteria della rivendicazione 1, in cui un collettore comune collega una molteplicit? di dette cel^ vQ - 15* The battery of claim 1, wherein a common collector connects a plurality of said cells^ vQ -

le a detta valvola di sfiato. the said vent valve.

16. Batteria come sostanzialmente qui descritta. ^ V-_ ?W.r\TTTT>_ TT.T^r_ 16. Battery as substantially described herein. ^ V-_ ?W.r\TTTT>_ TT.T^r_

djtsu. a ^ ' \> i djtsu. a ^ ' \> i

DICHIARAZIONE E PROCURA - N? di ine. STATEMENT AND POWER OF ATTORNEY - No. of ine.

Domanda originale dell1agente Original question from the agent

Come inventore nominato in appresso, Io con ci? dichiaro che: As the inventor hereinafter named, I hereby declare that:

la mia residenza, l'indirizzo postale e citta? dinanza sono come indicati in appresso dopo il mio nome; my residence, postal address and citizenship are as indicated below after my name;

Io in verit? ritengo di essere l'originale, primo e solo inventore (se solo un nome ? elencato in appresso in 201) od un inventore congiunto (se numerosi inventori sono nominati in appresso in 201-203) dell'invenzione intitolata: " Batterie al piombo sigillate, senza manutenzione, per applicazioni saltuarie"; che ? descritta e rivendicata nella trattazione attaccata; I indeed believe myself to be the original, first and only inventor (if only one name is listed below in 201) or a joint inventor (if several inventors are named below in 201-203) of the invention entitled: "Maintenance-free, sealed lead-acid batteries for occasional applications"; which is described and claimed in the attached specification;

Io non sono a conoscenza e non ritengo che la invenzione sia mai stata nota od usata negli Stati Uniti d'America prima della mia o nostra invenzione di essa; I am not aware of, and do not believe, that the invention was ever known or used in the United States of America prior to my or our invention of it;

Io non sono a conoscenza e non ritengo che la invenzione sia mai stata brevettata o descritta in I am not aware of and do not believe that the invention has ever been patented or described in

* qualsiasi pubblicazione stampata in qualsiasi paese * any publication printed in any country

prima della mia o nostra invenzione di essa e pi? di un anno prima di questa domanda; before my or our invention of it and more than a year before this question;

Io non sono a conoscenza e non ritengo che la invenzione sia stata in uso pubblico od in vendita I am not aware and do not believe that the invention has been in public use or on sale.

negli Stati Uniti d?America pi? di un anno prima di in the United States of America more than a year before

questa domanda; this question;

Io conosco il mio dovere di fornire una informazione di cui Io sia a conoscenza e sia importante I know my duty to provide information that I am aware of and that is important.

per l?esame di questa domanda; for the examination of this application;

l?invenzione non ? stata brevettata o fatta oggetto di un certificato di inventore rilasciato prima della data della presente domanda in alcun paese the invention has not been patented or the subject of an inventor's certificate issued before the date of this application in any country

fuori dagli Stati Uniti d'America in seguito a domanda depositata da me o dai miei legali o rappresentanti o cessionari pi? di dodici mesi prima di questa outside the United States of America pursuant to an application filed by me or my attorneys or representatives or assigns more than twelve months prior to this

domanda; e question; and

per quanto riguarda domande per:brevetti o certificato di inventore sulla invenzione depositata in as regards applications for: patents or inventor's certificate on the invention filed in

qualsiasi paese fuori dagli Stati Uniti d?America any country outside the United States of America

prima di questa domanda da me o da miei legali rappresentanti o cessionari, before this question by me or my legal representatives or assignees,

? nessuna tale domanda ? stata depositata o ? no such application has been filed or

Q tali domande sono state depositate come segue: Q such applications were filed as follows:

?manda (domande) estere precedenti, se vi sono, depositata entro 12 mesi prima di questa domanda ?previous foreign applications, if any, filed within 12 months prior to this application

PAESE N? di domanda Data di Data di Priorit? deposito rilascio rivendi-(giorno, (giorno, cata sotmese,anno) mese, anno) to 35 U.S..C.119 COUNTRY Application No. Filing Date Priority Date Release Reseller-(day, month, year) month, year) to 35 U.S.C. 119

SI NO SI NO YES NO YES NO

Tutte le domande estere, se vi sono, depositate pi? di dodici mesi prima di questa domanda All foreign applications, if any, filed more than twelve months prior to this application

Procura: come inventore nominato, Io con ci? incarico il segu?nte legale(i) e, oppure agente(i) a far proseguire questa domanda e trattare tutti gli affari connessi ad essa nell?Ufficio Brevetti e Marchi di impresa (elencare e n? di registrazione): Power of Attorney: As the named inventor, I hereby instruct the following attorney(s) and/or agent(s) to prosecute this application and handle all matters connected therewith in the Patent and Trademark Office (list and registration no.):

Augustus J. Hipp, Reg. n? 25093 e Augustus J. Hipp, Reg. n? 25093 e

Edward E. Sachs, Reg.n? 204-57 Edward E. Sachs, Reg.n? 204-57

Inviare la corrispondenza a: Chiamate telefoniche August J. Hipp dirette a: Please direct correspondence to: August J. Hipp. Telephone calls to:

Gould Ine., Patent Dept. Augustus J. Hipp Gould Ine., Patent Dept. Augustus J. Hipp

P.O. Box 4-314-0 (612) 681-54-17 o BIT. Box 4-314-0 (612) 681-54-17 or

ST. Paul, Minnesota 55164- 681-5000 ST. Paul, Minnesota 55164-681-5000

Nome completo dell?inventore Inventor's full name

Cognone J Primo Nome Dato Secondo nome dato RAO ? PURUSHOTHAMA Surname J First Name Given Middle Name Given RAO ? PURUSHOTHAMA

Residenza e cittad:Lnanza Residence and city:Lnanza

Citt? Stato o Paese di cittadinanza Paese estero City? State or Country of Citizenship Foreign Country

Eagan Minnesota U.S.A. Eagan Minnesota U.S.A.

Indirizzo Postale Postal Address

Indirizzo Postale Citt? Stato e Codice Postale/ Postal Address City, State, and Zip Code/

Paese Village

1210 Carlson I^ake jane Eagan MN 55123/U.S.A. 1210 Carlson I^ake jane Eagan MN 55123/U.S.A.

44 44

Rome completo dell'inventore Rome complete with the inventor

Cognome Primo nome dato Secondo nome dato Surname First name given Middle name given

cu MARSH FREDERICK LEON Residenza e cittadinanza with MARSH FREDERICK LEON Residence and citizenship

Citt? Stato o Paese di cittadinanza Paese estero City? State or Country of Citizenship Foreign Country

FRIDLEY MINNESOTA U.S.A. FRIDLEY MINNESOTA U.S.A.

Indirizzo Postale Postal Address

Indirizzo Postale Citt? Stato e Codice Pocu stale/Paese Postal Address City, State, and Postal Code State/Country

1523 Windemere Drive Fridley Mn 55421/U.S.A. 1523 Windemere Drive Fridley Mn 55421/U.S.A.

Nome completo dell'inventore Inventor's full name

Cognome Primo nome dato Secondo nome dato ?? Surname First name given Middle name given ??

Residenza e cittadinanza Residence and citizenship

O Citt? Stato o Paese Paese di cittadinanza estero Or City? State or Country Country of foreign citizenship

Sfato e Codice Po-C\J Indirizzo Postale Postal Address and Code Po-C\J

Indirizzo Postale Citt? stale/Paese Postal Address City/Country

Io con ci? dichiaro che tutte le affermazioni I hereby declare that all the statements

qui fatte per mia propria conoscenza sono vere e che made here for my own knowledge are true and that

tutte le affermazioni fatte in seguito ad informazio- all statements made following information

ne e convenzione sono ritenute essere vere; inoltre neither and convention are believed to be true; furthermore

che queste affermazioni sono fatte con la conoscenza that these statements are made with knowledge

Claims (2)

che affermazioni false volontarie e simili cos? fatte sono punibili mediante ammenda o prigione od entrambi, sotto la sezione 1001 del Titolo 18 del Codice degli Stati Uniti, e che tali affermazioni false volontarie possono pregiudicare la validit? della domanda o di qualsiasi brevetto rilasciato per essothat willful false statements and the like so made are punishable by fine or imprisonment or both, under section 1001 of title 18 of the United States Code, and that such willful false statements may impair the validity of the application or of any patent issued therefor Firma dell*in Firma dello Firma dell'inventoventore 201 inventore 202 re 205 PURUSHOTHAMA RAO FREDERICK MARSHSignature of the inventor Signature of the inventor 201 inventor 202 inventor 205 PURUSHOTHAMA RAO FREDERICK MARSH Data: Data: Data:Date: Date: Date: 2 OTTOBRE 1980 2 Ottobre 1980October 2, 1980 October 2, 1980 (per traduzione conforme)(for compliant translation) Affi*? Uxm,Affi*? Uxm, 3>. 003>. 00 4$$4 ?v?v ?5?5 ? *5 XP L?Ufficiale Rotante ? *5 XP The Rotating Officer *~3*~3 > ? ? ir>> ? ? ir> S.S. ol ol
IT49424/81A 1980-10-03 1981-10-05 LEAD BATTERY FOR SALTUAL APPLICATIONS IT1171570B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US19356980A 1980-10-03 1980-10-03

Publications (3)

Publication Number Publication Date
IT8149424A0 IT8149424A0 (en) 1981-10-05
IT8149424A1 true IT8149424A1 (en) 1983-04-05
IT1171570B IT1171570B (en) 1987-06-10

Family

ID=22714170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT49424/81A IT1171570B (en) 1980-10-03 1981-10-05 LEAD BATTERY FOR SALTUAL APPLICATIONS

Country Status (12)

Country Link
JP (1) JPS5792760A (en)
KR (1) KR870000670B1 (en)
AU (1) AU541978B2 (en)
CA (1) CA1179013A (en)
DE (1) DE3139352A1 (en)
FR (1) FR2491684B1 (en)
GB (1) GB2084790B (en)
IN (1) IN155459B (en)
IT (1) IT1171570B (en)
MX (1) MX152354A (en)
NZ (1) NZ198549A (en)
PH (1) PH18448A (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6091572A (en) * 1983-10-24 1985-05-22 Yuasa Battery Co Ltd Sealed lead storage battery
JPS61179061A (en) * 1985-01-31 1986-08-11 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Enclosed type lead storage battery
JPS6386272A (en) * 1986-09-29 1988-04-16 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Sealed lead acid battery
JP2001023620A (en) * 1999-07-09 2001-01-26 Japan Storage Battery Co Ltd Sealed type lead-acid battery
JP4798972B2 (en) * 2004-08-03 2011-10-19 古河電池株式会社 Control valve type lead-acid battery for standby
JP6836315B2 (en) * 2015-03-19 2021-02-24 株式会社Gsユアサ Control valve type lead acid battery
CN106098993B (en) * 2016-07-26 2018-08-07 广东松湖动力技术有限公司 A kind of battery case

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH391022A (en) * 1958-12-19 1965-04-30 Varta Ag Gas-tight sealed electrical accumulator with acidic electrolyte
CA1009301A (en) * 1970-08-03 1977-04-26 John L. Devitt Maintenance-free lead-acid sealed electrochemical cell with gas recombination
IT1048039B (en) * 1974-10-31 1980-11-20 Chloride Group Ltd IMPROVEMENT IN HERMETICALLY CLOSED ACID LEAD ELECTROCHEMICAL BATTERIES
US4137377A (en) * 1977-10-19 1979-01-30 The Gates Rubber Company Maintenance-free lead-acid cell

Also Published As

Publication number Publication date
CA1179013A (en) 1984-12-04
IT1171570B (en) 1987-06-10
IN155459B (en) 1985-02-02
AU7604281A (en) 1982-04-08
GB2084790B (en) 1984-06-27
KR870000670B1 (en) 1987-04-04
FR2491684A1 (en) 1982-04-09
PH18448A (en) 1985-07-08
JPS5792760A (en) 1982-06-09
AU541978B2 (en) 1985-01-31
NZ198549A (en) 1985-08-30
FR2491684B1 (en) 1985-07-19
DE3139352A1 (en) 1982-09-02
GB2084790A (en) 1982-04-15
IT8149424A0 (en) 1981-10-05
MX152354A (en) 1985-07-02
DE3139352C2 (en) 1990-09-06
KR830008367A (en) 1983-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7742279B2 (en) Energy conversion device
CN108899472A (en) A kind of lithium metal battery electrode slice and preparation method thereof and a kind of lithium metal battery
US8752573B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery with filling function, and non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte filling device used therefor
CN201247785Y (en) Composite structure lithium ion battery shell
US20060068294A1 (en) Lead acid battery with gelled electrolyte contained within compressed absorbent separator mat and method of making the same
EP3848996A1 (en) Lead acid storage battery
CN115084532A (en) Negative electrode material, preparation method thereof, negative plate and lithium ion battery
IT8149424A1 (en) LEAD-ACID BATTERY FOR OCCASIONAL APPLICATIONS
TW201633583A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
US5728331A (en) Method of preparing a battery separator
CN118281164A (en) Positive plate, battery and electric equipment
JP2009199730A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2024066106A1 (en) Negative electrode pole piece, battery, battery pack, and electrical device
JP7331856B2 (en) lead acid battery
WO2025236368A1 (en) Battery cell, battery, and electrical device
JPH0729595A (en) Retainer type sealed lead-acid battery
JP2005019086A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
WO2019225161A1 (en) Lead-acid battery
JP2001143679A (en) Sealed lead-acid battery
JP3163510B2 (en) Sealed lead-acid battery
CN2671135Y (en) Moderate bag style Cd-Ni alkali secondary battery set for electric vehicle
JP3221154B2 (en) Sealed lead-acid battery
JP2586249B2 (en) Sealed lead-acid battery
CN107359385A (en) Zinc air gets wet battery and preparation method thereof
WO2025213696A1 (en) Conductive carbon and preparation method therefor, and battery and electric apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
TA Fee payment date (situation as of event date), data collected since 19931001

Effective date: 19941027