BRPI0709400A2 - processo para produzir no mìnimo um eletrodo de chumbo para bateria, eletrodo de chumbo para bateria e bateria de chumbo - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA PRODUZIR NO MìNIMO UM ELETRODO DE CHUMBO PARA BATERIA, ELETRODO DE CHUMBO PARA BATERIA E BATERIA DE CHUMBO. Um processo para produzir, no mínimo, um eletrodo de chumbo para bateria (7) que compreende um suporte (8) sobre o qual uma pasta ativa (9) é colocada, caracterizado pelo fato de a superfície da pasta estar em contato com uma substância em pó para a finalidade de reduzir umidade superficial por meio de uma ação mecânica, química ou física.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA PRODUZIR ELETRODOS DE BATERIA, ELETRODOS PRODUZI-DOS POR ESTE PROCESSO, E BATERIAS QUE CONTÉM TAIS ELE-TRODOS".
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a um processo para produzir ele-trodos para bateria, eletrodos produzidos por este processo, e baterias quecontém tais eletrodos, de acordo com a introdução às reivindicações princi-pais.
Técnica Precedente
Baterias utilizadas, por exemplo, para a partida de veículos, sãogeralmente formadas por uma pluralidade de células que compreendem emseu interior um eletrodo positivo e um eletrodo negativo, os quais são naforma de duas placas que se faceiam. Entre os dois eletrodos um eletrólito(ácido sulfúrico) está presente juntamente com um separador micro-poroso,para possibilitar aos íons e cargas moverem livremente. Estes eletrodos a -presentam uma estrutura interna formada de um suporte geralmente umagrade de chumbo, para a condução de corrente. A grade de suporte podeser formada de diversas maneiras, por exemplo, fundida por gravidade, fun-dida de maneira contínua sobre um tambor, expandida a partir de uma tirade chumbo, ou perfurada por meio de equipamento adequado. Uma pastaativa, que consiste em uma mistura de chumbo, oxido de chumbo, ácido sul-fúrico, água e certos aditivos, é espalhada sobre esta grade de suporte. Amistura de pasta ativa é preparada por meio de um misturador industrial paraobter boas características de densidade, umidade, porosidade e consistên-cia. Esta pasta é espalhada de maneira adequada sobre a grade por meiode uma máquina de espalhamento, as propriedades da pasta ativa possibili-tando a ela preencher, de maneira adequada, os furos da grade e aderir àsuperfície da grade.
Depois da operação de espalhamento as placas são prensadaspara melhorar contato entre a pasta ativa e a superfície da grade.
As placas são então inseridas em um forno de secagem rápida,para reduzir o teor de umidade da pasta ativa. Este processo de secagemrápida também dispara uma reação exotérmica com formação de oxido dechumbo e hidróxido de chumbo em adição a outros compostos, o que aque-ce a placa e induz mudanças na estrutura da massa de pasta ativa.
As placas são então submetidas a uma operação de cura emcâmaras adequadas, durante a qual oxidação do chumbo presente na pastaativa é completada e ao final deste processo esta última se solidifica para setomar material ativo. As placas são geralmente colocadas lado a lado para acura, e as superfícies que se faceiam reciprocamente sendo daí capazes deaderir uma à outra. Por esta razão, as placas são algumas vezes separadaspor folhas, por exemplo, de papel.
Uma vez que a reação do chumbo é exotérmica, uma vez dispa-rada durante o processo de secagem rápida, ela prossegue até que a oxida-ção de chumbo esteja completa ou até que o oxigênio e a água a partir daqual o oxigênio é obtido estejam esgotados. Esta reação é disparada emqualquer caso, mesmo na ausência de secagem rápida no forno, contudo, apresença de uma quantidade de água em excesso na mistura poderia resul-tar em estender muito um tempo de cura.
Se a secagem é muito rápida ou muito intensa, a reação químicacessa devido à falta de hidroxilas e íons de hidrogênio e existe adesão pobreentre a grade e o material ativo, o que determina a vida da placa durante aoperação da bateria. A temperatura e o desenho da secagem também de-terminam que sulfatos de chumbo estarão presentes nas placas curadas, aestrutura e a dureza do material ativo. Quando a reação cessa devido à faltade água, a estrutura do material que circunda as partículas de chumbo so-frem mudança irreversível e a reação não pode ser reativada, mesmo mo-lhando novamente a placa.
Secagem muito intensa pode ser o resultado de aquecimentoexcessivo do forno devido, por exemplo, a uma pausa no misturador. Daí,diferentes qualidades de eletrodo podem resultar, mesmo se produtos têm amesma mistura e são submetidos aos mesmos processos de secagem ecura.Descrição da Invenção
Um objetivo da presente invenção é, portanto, fornecer um pro-cesso por meio do qual as desvantagens descritas são superadas, um obje-tivo em particular sendo eliminar o risco de perda de água excessiva a partirda pasta ativa.
Um outro objetivo é conseguir uma pasta ativa mais homogênea.Um outro objetivo é economizar energia.Um objetivo adicional é conseguir um processo mais simples ealcançável com um grupo de máquinas mais econômico.
Um outro objetivo da invenção é reduzir variações de temperatura ede umidade nas placas frescas para melhorar a qualidade dos eletrodos, osquais apresentam a característica de funcionar melhor do que aqueles atu-almente produzidos, os eletrodos produzidos pelo processo da invenção e abateria formada com ditos eletrodos também sendo aspectos da própria in-venção.
Ditos objetivos são alcançados por um processo, por eletrodos,e por meio de uma bateria cujas características estão definidas pelas reivin-dicações.
Breve Descrição dos Desenhos
As características e vantagens da presente invenção serão evi-dentes da descrição detalhada a seguir de uma sua modalidade preferenciale ilustrada por meio de exemplo não-limitativo nos desenhos que acompa-nham, nos quais:
A figura 1 é uma vista frontal de um suporte do lado direito doqual uma pasta ativa foi espalhada;
A figura 2 é uma vista esquemática de uma máquina que imple-menta o processo da presente invenção.
Melhor Modo para Realizar a Invenção
Com referência às figuras que acompanham, estas mostram umeletrodo 7 que compreende um suporte 8 na forma de uma grade cobertacom uma pasta ativa 9 somente na porção direita para clareza de represen-tação. A partir da figura pode ser visto que os suportes 8 apresentam umconector 10. A pasta ativa 9 cobre substancialmente toda a superfície supor-te,a com exceção do conector 10. A pasta ativa 9 é composta principalmentede chumbo, óxido de chumbo, ácido sulfúrico, água, e outros aditivos. Ela épreparada por uma máquina de mistura e é espalhada sobre a grade 8 porum espalhador. Um material em pó, preferivelmente um pó higroscópico, édepositado sobre a superfície da pasta ativa e está representado na figurapor pontilhado sobre a superfície da pasta ativa. A finalidade do material empó é reduzir a umidade superficial da pasta ativa por meio de ação mecâni-ca, física ou química do material. A presença de material em pó possibilitaque a operação de secagem rápida em forno seja evitada, para passar dire-tamente à etapa de cura. O processo compreendendo as seguintes etapas:
1. Preparar uma pasta ativa e misturá-la em uma máquina demistura;
2. Preparar um suporte 8, geralmente uma grade de chumbo;
3. Colocar a pasta ativa 9 sobre o suporte 8 por meio de um es-palhador 20 para formar um suporte com pasta;
4. Colocar o material em pó sobre a superfície de uma correiamóvel por meio de um espanador de correia 21;
5. Deslizar o suporte com pasta formado pelo suporte 8 e pastaativa 9 ao longo da correia móvel com material em pó e espalhado;
6. Permitir que outro material em pó caia sobre o suporte compasta por meio de um espanador de superfície 22 para cobrir toda a superfí-cie;
7. Exercer ligeira pressão sobre as superfícies do suporte compasta passando sob um rolete 23 para aumentar a adesão do material em póà superfície da pasta ativa 9; o material em pó absorvendo a água da super-fície da pasta por meio de ação física ou química;
8. Retirar o suporte com pasta e localizá-lo em um ambiente deatmosfera controlada para a etapa de cura;
9. Ao final da cura, o suporte com pasta se torna o eletrodo pron-to para ser colocado em uma célula de bateria.
Em uma aplicação da invenção, diferente material em pó, prefe-rivelmente higroscópicos, podem ser utilizados de maneira útil, por exemplo,talco, pó de carvalho, pó de papel, cortiça ou sílica.
De maneira vantajosa, o material em pó tem uma dimensão departícula entre 10 micra e 1000 micra.
A quantidade de material a ser aplicada varia de acordo com asdimensões da placa, e daí a área superficial a ser coberta; a faixa está entre1 e 10 de g/m2.
O material em pó pode ser utilizado misturado com fibras de vi-dro ou material plástico moído, para reforçar a superfície do suporte compasta, e do eletrodo acabado.
Para algumas aplicações, o rolete utilizado para prensar ligeira-mente o material em pó depois de sua deposição sobre a superfície de pastaadesiva pode ser aquecido de forma útil. O processo que envolve a secagemdo suporte com pasta antes da cura é completamente eliminado. Isto repre-senta uma grande economia ao mesmo tempo em energia, na fábrica deeletrodo e em custos de produção. Com relação a isto, um processo de se-cagem em forno consome cerca de 300.000 kcal/h, este custo sendo com-pletamente eliminado ao utilizar material em pó colocado sobre a superfícieda pasta ativa. O pó presente sobre a superfície da pasta ativa também im-pede que os suportes com pasta adiram um ao outro quando colocados ladoa lado durante a etapa de cura.
A presente patente também cobre os eletrodos 7 produzidos pormeio do processo descrito que utiliza o material em pó. Estes eletrodosquando produzidos em grande quantidade, apresentam estatisticamentemenos imperfeições do que aqueles produzidos por meio de processos con-vencionais que utilizam o processo normal de secagem em forno. Depois doprocesso de secagem de pó, estes eletrodos apresentam a característica deter o pó principalmente sobre a superfície.
A presente patente também cobre um eletrodo 7 que contémmaterial em pó e uma bateria produzida utilizando no mínimo um de ditoseletrodos.
Este pó melhora a solidez do eletrodo e prolonga sua vida.Esta solidez é ainda melhorada se fibras de vidro ou materialplástico em pó é utilizado juntamente com o pó.
Em uma outra utilização da invenção o material em pó pode serborrifado sobre a superfície da placa por meio de ar.
Claims (13)
1. Processo para produzir no mínimo um eletrodo de chumbopara bateria (1) que compreende um suporte (8) sobre o qual uma pasta ati-va (9) é colocada, caracterizado pelo fato de que a superfície da pasta estarem contato com uma substância em pó para a finalidade de reduzir umidadesuperficial por meio de uma ação mecânica, química ou física.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende as seguintes etapas:a) colocar a pasta ativa (9) sobre o suporte (8) para formar umsuporte com pasta;b) colocar a substância em pó em contato com a pasta ativa (9);c) submeter um suporte com pasta a um processo de cura.
3. Processo como de acordo com as reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que dita substância em pó pode ser um pó higros-cópico.
4. Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracteriza-do pelo fato de que fibras estar presentes em dita substância em pó paraabsorver água.
5. Processo como reivindicado nas de cordo com as reivindica-ções precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita substância em pó écolocada sobre a superfície da pasta ativa (9).
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a dita substância em pó pode ser borrifada contra a superfície dapasta ativa (9) por meio de uma corrente de ar.
7. Processo de acordo com as reivindicações 1 até 5, ca-racterizado pelo fato de que a dita substância em pó é comprimida contra asuperfície da pasta ativa (9).
8. Processo de acordo com a reivindicação precedente, caracte-rizado pelo fato de que a pasta ativa é aquecida durante a etapa de prensa-gem.
9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a dimensão das partículas em pó constituintes de dita substânciaem pó estar entre 10 micra e 1000 micra.
10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o vidro, em forma de fibra ou de pó, é adicionado à ditasubstância em pó.
11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que o material plástico em pó é adicionado à dita substância empó.
12. Eletrodo de chumbo para a bateria (7) que compreende umsuporte (8) e um material ativo (9) colocado sobre o suporte (8) caracteriza-do pelo fato de que compreende material em pó sobre sua superfície.
13. Bateriadechumboquecompreendeumapluralidadedeeletrodos, caracterizada por compreender no mínimo um eletrodo (7) de a-cordo com a reivindicação (12).
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