CH645210A5 - Supporto poroso continuo a forma di busta tessuta, di materiale sintetico antiacido termoretraibile, per piastre positive di accumulatori al piombo e piastra positiva con esso ottenuta. - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce ad un supporto poroso continuo a forma di busta tessuta, di materiale sintetico antiacido termoretraibile, per piastre positive di accumulatori al piombo, e alla piastra positiva con esso ottenuta.

Come é noto, oggi esistono principalmente tre grandi mercati per le batterie del tipo piombo:acido: quello per l'avviamento, l'accensione e l'illuminazione dei veicoli a motore a combustione interna, quello della trazione elettrica autonoma a batteria ed infine quello degli impianti stazionari di livellamento di tensione e/o di riserva di energia elettrica per l'emergenza. Ai tre scopi fondamentali corrispondono tre categorie di batterie con tecnologie e caratteristiche elettriche ben differenziate e comunemente chiamate batterie per avviamento, batterie per trazione e batterie stazionarie.

Le ultime due categorie sono spesso semplicemente chiamate batterie industriali.

Tutte le batterie delle tre categorie usufruiscono delle stesse reazioni elettrochimiche e, quindi, degli stessi componenti fondamentali. Tuttavia, le diverse esigenze elettriche hanno condotto a conformazioni notevolmente diverse degli elettrodi.

Le caratteristiche basilari, che si ritrovano nella batteria ricaricabile o secondaria del tipo piombo/acido, sono le seguenti:

1. struttura base dei due elettrodi costituita da una griglia in lega di piombo;

2. materia attiva di composizione e forza elettromotrice diverse ai due elettrodi (essenzialmente biossido di piombo e piombo spugnoso), che reagiranno, in maniera il più possibile reversibile, con l'elettrolito, ricevendo o fornendo energia in corrente elettrica continua nel processo di carica e scarica;

3. un dielettrico poroso costituito da uno più separatori per impedire il passaggio degli elettroni, ma comunque in grado di permettere facilmente lo scambio ionico ed il deflusso dell'elettrolito che cambia durante le reazioni;

4. un elettrolito, cioè una soluzione diluita di acido solforico, che funge contemporaneamente da conduttore e da reagente;

5. recipienti e coperchi che risultano organo di contenimento.

Il processo di carica e scarica deve essere ripetitivo per un lungo numero di cicli.

Elementi strutturali sono le griglie in lega di piombo che servono come telatio portante e conduttore e garantiscono il contatto elettrico con la materia attiva.

Le due materie attive, positiva e negativa, sono ottenute elettrochimicamente, dopo avere impastato le griglie essenzialmente con una massa di osidi di piombo e di acido solforico ed acqua. Dopo la stagionatura, le masse, asciugate e reticolate in cristalli, sono successivamente convertite elettrochimicamente nelle rispettive materie attive positive e negative: biossido di piombo e piombo spugnoso.

È noto che la durata degli accumulatori elettrici al piombo é strettamente legata al distacco della materia attiva della piastra positiva o della negativa ed alla corrosione del supporto conduttore in lega di piombo, soprattutto della positiva. Entrambi questi effetti sono provocati dalle sollecitazioni meccaniche conseguenti alle variazioni di volume della materia attiva per i cicli di carica e scarica e dalla sovraccarica degli elementi ed anche dalle vibrazioni a cui la batteria é spesso soggetta. Per evitare il deterioramemnto rapido degli acumulatori, si é cercato di limitare gli inconvenienti citati, ricorrendo, a questo scopo, anche a particoalri strutture portanti, ad esempio alle guaine multitubolari delle piastre positive specialmente nel caso di batterie industriali (brevetti USA n. 4048399 e UK n. 18749).

Nel settore, invece, delle piastre piane impastate si é cercato di mantenere la materia attiva completa e compatta attorno alla griglia per mezzo di opportuna compressione e con inserimento fra le piastre di segno opposto di materiali atti a sostenere la materia attiva, quali feltri di lana di vetro o separatori e/o distanziatori in materiali sintetici in grado di mantenere la compressione.

È altresì noto che la capacità di una piastra é determinata dalla quantità di materia attiva, ma anche dalla accessibilità a questa materia attiva da parte dell'acido nella quantità necessaria e con la velocità richiesta dalla scarica.

Quindi ogni fenomeno che possa ridurre e rallentare la diffusione dell'acido ha per risultato una maggior caduta di tensione e una riduzione della capacità ed é un fenomeno comunque pregiudizievole al buon rendimento dell'accumulatore stesso.

Queste cadute di tensione sono più gravi nei casi di accumulatori tipo avviamento, che richiedono per brevi periodi intensità di scarica parecchie volte multipla della capacità. Tuttavia le cadute di tensione sono nocive anche nelle batterie per trazione, perché, anche in questo caso, si hanno scariche ancora a forte intensità ed altresì prolungate, per regimi che possono durare da tre a cinque ore.

Attualmente, é conosciuto attraverso la letteratura brevet-tuale e quella tecnica, l'impiego di vari materiali atti a sostentare la materia attiva delle piastre piane.

In particolare vengono utilizzati nelle piastre positive materiali compositi in lana di vetro o in materiale sintetico, i quali possono essere applicati semplicemente contro le facce della piastra positiva, oppure si può ricorrere all'uso di materiali

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sintetici o ancora di lana di vetro avvolgibili in uno o più strati attorno alle piastre positive, in modo da fasciarle completamente. Viene in seguito formato un pacchetto di piastre tenute compressa tra di loro in modo da avere l'autosostentamento reciproco. 5

È chiaro, comunque, che i problemi da risolvere per realizzare una buona piastra piana impastata sono i seguenti:

sostenere la materia attiva e garantirne la coesione fra i suoi cristalli o granuli e l'adesione della stessa contro la griglia di sostentamento; 10

conservare nel tempo la coesione e l'adesione pur assicurando simultaneamente una porosità costante molto elevata, in modo da permettere il flusso veloce e completo dell'elettrolito;

garantire una buona elasticità, in quanto bisogna tener conto che la materia attiva subisce variazioni di volume per la tra- 15 sformazione da Pb02 e PbS04;

una buona resistenza meccanica costante nel tempo; una elevata resisenza all'ossidazione elettrochimica;

un minimo inquinamento dell'elettrolito conseguente ai prodotti di demolizione delle molecole polimeriche con particolare 2o attenzione al cloro e agli ioni perclorici.

Tutte queste peculiari caratteristiche possono essere assicurate e garantite per tutta la durata della vita della batteria mediante l'impiego del ritrovato oggetto della presente invezione.

In particolare tutti gli scopi suddetti si possono ottenere uti- 25 lizzando una busta di materiale sintetico tessuto, chiuso su tre lati.

Dalla letteratura brevettuale é già noto l'impiego di alcune particolari buste, realizzate con vari materiali che hanno lo scopo di sostenere la materia attiva delle piastre. 30

Alcuni metodi, però, si basano su buste realizzate con un metodo di tessitura a calza, per cui, quando la busta viene tesa dall'interno, tende ad allungarsi e ad accorciarsi ritirandosi in senso verticale e scoprendo la parte bassa della materia attiva.

Questo scorrimento relativo é inevitabilmente legato al siste- 35 ma di fabbricazione cosiddetto a calza, in cui i fili non sono fra di loro perpendicolari, ma formano angoli variabili già in fabbricazione.

Questo sistema denuncia chiaramente i suoi limiti concettuali proprio perché, a causa delle variazioni della materia attiva e 40 dalla pressione esercitata dalla stessa contro la busta, quest'ultima tenderà continuamente a cedere, aumentando di larghezza trasversale ed accorciandosi contemporaneamente in senso verticale; scoprendo pericolosamente la parte inferiore delle piastre con gli inevitabili rischi di corto circuito. 45

Altri sistemi prevedono la fabbricazione di buste impiegando materiali o microporosi o tessuti oppure tessuti-non-tessuti. Tutti questi sistemi, tuttavia, prevedono la realizzazione della busta mediante sistemi di termosaldatura o di cucitura o altri sistemi che partono da due pezzi di tessuto o membrana micro- 50 porosa con le dimensioni circa della piastra i quali vengono uniti su due o tre lati in modo da ottenere una busta nella quale é stata oppure viene inserita la piastra in oggetto.

Tutti questi sistemi di chiusura laterali presentano un grave inconveniente. Infatti, se il sistema é ottenuto per termo- 55

saldatura o per funsione a micro-onde, tutte le materie plastiche porose o le fibre sintetiche soggette a questo trattamento mostreranno localmente un indebolimento per quanto riguarda la loro struttura a causa delle modificazioni termiche con conseguente infragilimento locale. Pertanto la resistenza di tutte 60 queste cuciture o di queste termo saldature non é mai elevata ed il procedimento é sovente costoso.

Uno degli scopi della presente invenzione é quello di provvedere una busta per piastre piane, tessuta, che elimini tutti gli inconvenienti sopra citati. 65

Secondo la presente invenzione questo ed altri scopi vengono ottenuti impiegando un supporto poroso continuo a forma di busta tessuta, di materiale sintetico antiacido termoretraibile per piastre positive di accumulatori al piombo, avente tre lati chiusi, ottenuti già durante il procedimento di tessitura, e un lato aperto, e le due serie di fili di tessitura essendo fra di loro perpendicolari e una di esse essendo parallela al Iato aperto.

Uno dei metodi per ottenere il ritrovato della presente invenzione viene ora descritto in dettaglio con riferimento alle piastre delle figure dei disegni allegati che rappresentano due realizzazioni preferite, esemplificative ma non limitative della presente invenzione, ed in cui:

la figura 1 rappresenta la vista prospettica di una piastra positiva provvista di un conduttore centrale; e la figura 2 rappresenta la vista prospettica di un'altra piastra positiva provvista di conduttore concentrato nelle nervature verticali.

Si parte da un normale telaio per tessitura sul quale si fabbrica un tessuto doppio tubolare, per la realizzazione del quale si rimanda ai brevetti U.S.A. n. 4048399 e U.K. 18749.

Ad intervalli regolari di ampiezza opportuna, in funzione delle piastre per le quali sono destinate, vengono realizzate delle tasche di larghezza standardizzata, per esempio 195 mm. e lunghe quanto permette il telaio, ad esempio 2000mm.

Queste tasche vengono tessute nel senso della trama del telaio, ed utilizzano una o più battute di trama come legatura laterale, che delimita la tasca stessa.

Un altro sistema prevede che il tessuto doppio, ad intervalli regolari, venga unito in modo da formare una tasca, semplicemente invertendo la disposizione del tessuto superiore e di quello inferiore e viceversa, per cui la tasca risulta delimitata da queste invenzione dei fili di ordito.

Dopo una lunghezza predeterminata, cioè tutti i fili di ordimento che costituiscono la parte superiore vengono condotti a costituire la parte inferiore della tasca adiacente.

Si ottiene pertanto una delimitazione della tasca determinata immediatamente dall'inversione del tessuto.

Contemporaneamente si realizza una legatura nel senso dell'ordito e cioè perpendicolarmente alle tasche precedentemente descritte; infatti con l'uso di opportuni licci é possibile realizzare una legatura continua nel senso dell'avanzamento della pezza sul telaio.

Questa legatura o queste legature verranno realizzate ad op-purtuni intervalli tra di loro in modo che il risultato finale sia un tessuto doppio legato ad intervalli regolari in modo da essere costituito da tante buste chiuse sui tre lati. Queste buste sono parallele ed adiacenti fra di loro e saranno in seguito frazionate in strisce di tasche multiple della larghezza ad esempio 195 e di larghezza pari al doppio dell'altezza delle buste oggetto dell'invenzione.

Si descriverà ora più in dettaglio un metodo di realizzazione.

Si supponga di partire da un telaio con altezza utile di 2000 mm. Su questo telaio vengono prodotti contemporaneamente, ma distinti fra di loro, due tessuti: uno superiore ed uno inferiore.

Dopo un certo numero di battute prefissato, il tessuto superiore ed il tessuto inferiore si invertono in maniera tale appunto da costituire una prima chiusura o una legatua tra i due tessuti superiore ed inferiore.

Il telaio produce per altri 195 mm., dopo di che inverte ancora i tessuti superiore con l'inferiore, incrociandoli come prima e delimitando così una tasca nel senso della trama, limitata e chiusa dalla due legature, che risultano pertanto parallele fra di loro ad una distanza di 195 mm.

In questo modo il telaio ha prodotto una tasca tubolare della lunghezza di 2000 mm. e larghezza 195 mm.

Con opportuno accorgimento si farà ora procedere ancora il telaio in maniera che oltre alla tasca tubolare piana precedentemente descritta, dia luogo anche ad una legatura continua dei

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due tessuti di cui é costituita, ma questa volta nel senso di orditura e quindi perpendicolare alla tasca stessa.

Supponiamo che queste ultime legature vengano fatte ad intervalli ad esempio di 330 mm. fra di loro.

Il telaio ora prosegue a produrre il tubo adiacente a quello di cui sopra e ad esso del tutto analogo.

Nel frattempo, comunque, per l'ausilio di alcuni licci aggiuntivi, il tessuto viene anche contemporaneamente legato in 7 punti equidistanti di 330 mm. in maniera continua nel senso di orditura, in modo da ottenere così tante legature in unione continue dei due tessuti. Queste legature hanno ciascuna una larghezza variabile a piacere da 2 a 6 mm.

Tagliando poi a metà queste legature si otterranno 6 strisce della larghezza di 330 mm., chiuse da tutti i lati in maniera continua e caratterizzate dal fatto di essere composte da quadretti tubolari piani adiacenti e paralleli fra di loro della larghezza di 195 mm.

In una seconda operazione, o contemporaneamente alla prima, si possono tagliare a metà queste strisce di 330 mm. in due strisce di pezzi da 165 mm. cadauna. Si otterrà pertanto una serie di tasche tubolari piane parallele fra di loro e adiacenti della larghezza di 195 mm. e dell'altezza di 165 mm. Queste tasche saranno caratterizzate dal fatto di essere chiuse senza interruzione su tre lati mediante il sistema di legatura a telaio e aperte solo sul quarto lato o lato di ingresso delle piastre.

Il materiale infine può poi venire impregnato od opportunamente tratto e a questo punto nelle sue tasche tubolari piane si inseriranno le piastre positive. Il nostro complesso risultante verrà poi opportunamente trattato in un forno termico per far si che le buste così prodotte si restringano sulle piastre dando luogo al manufatto oggetto della presente invenzione direttamente collocato in opera. Dopo il trattamento le piastre sono separate l'una dall'altra sul mezzo delle legature con un taglio ad esempio termico.

Perché il procedimento sia utilizzabile industrialmente occorre che le misure trasversali siano maggiori di quelle della piastra da inserire, mentre nel senso dell'altezza, cioè perpendicolarmente alla bocca d'ingresso, la tasca non deve essere retrattile.

Per la busta secondo l'esempio, in trama si deve usare un filato stabilizzato non retraibile e in ordito si deve invece usare un filato a bava continua ad alta tenacità, che abbia una ret-trattilità tale da permettere il facile inserimento delle piastre e, dopo il trattamento termico, una retrazione tale fino a bloccare bene la piastra.

s Queste sono le caratteristiche meccaniche essenziali.

Le particolarità dell'uso indurranno poi l'utilizzatore a scegliere il tipo ed il numero dei fili di ordito e di trama per ottenere quella porosità che permetta il deflusso dell'acido ed un filtraggio compatibile con la granulometria della massa attiva o io di quella sua parte che tende a decadere e a sedimentarsi.

In particolare coloro che vorranno, masse attive molto porose e contemporaneamente un altro filtraggio, potranno introdurre nelle tasche le piastre positive accoppiate con feltrini di poliestere o di lana di vetro con altri separatori, che la tasca i5 retrattile bloccherà contro le piastre stesse, aumentandone l'efficienza e la durata.

Si illustra ora, con due esempi e in base alle figure dei disegni allegate, l'applicazione dei ritrovati alle piastre positive per accumulatori al piombo.

20 Nella figura 1 é illustrata una piastra positiva in cui un conduttore centrale 1 raccoglie la corrente che i conduttori diagonali laterali 3 ricevono o portano alla materia attiva.

Essi, grazie alla loro disposizione, riducono la caduta ohmica nel supporto conduttore, mentre, grazie al supporto conti-25 nuo esterno oggetto del presente ritrovato, i bordi laterali 6 come i conduttori orizzontali 5 sottili hanno praticamente solo funzione di sostegno dei conduttori laterali durante la lavorazione, perché in esercizio la spinta laterale é contenuta dal supporto continuo esterno. Completano le piastre le consuete 30 barrette orizzontali terminali 7 e 2 e la bandiera 8 posta preferibilmente a un terzo di un margine.

Nella figura 2 é invece illustrata una piastra in cui si ha essenzialmente il conduttore concentrato nelle nervature verticali 35 2 in analogia a quanto avviene nelle piastre tubolari, mentre un telaietto di plastica sui lati 6 e sul fondo 7 assicura la conformazione durante la lavorazione, poiché nell'esercizio tutto il sostentamento sia facciale che latereale é realizzato dal sostegno poroso continuo esterno.

40 La barretta terminale superiore 1 e la bandiera 8 sono disposte come nell'esempio precedente.

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2 fogli disegni

Claims (8)

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1. Supporto poroso continuo a forma di busta tessuta, di materiale sintetico antiacido termoretraibile per piastre positive di acccumulatori al piombo, caratterizzato dal fatto di presentare tre lati chiusi, ottenuti già durante il procedimento di tessitura, e un lato aperto e dal fatto che le due serie di fili di tessitura sono fra di loro perpendicolari, essendo una di esse parallela al lato aperto.

2. Supporto poroso continuo a forma di busta tessuta, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere impregnato di materiale polimerizzabile o condensabile.

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RIVENDICAZIONI

3. Supporto poroso continuo a forma di busta tessuta, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato ulteriormente dal fatto che i fili paralleli al lato di ingresso delle piastre sono retraibili termicamente e sono realizzati in filato a bave continue ad alta tenacità, mentre i fili normali al lato di ingresso sono stabili termicamente e sono realizzati in filati di varia natura.

4. Piastra positiva piana impastata per acumulatori al piombo, caratterizzata dal fatto che porta un supporto continuo poroso esterno, ottenuto come dalle rivendicazioni da 1 a 3, e trattato termicamente.

5. Piastra positiva per acumulatori, come dalla rivendicazione 4 caratterizzata dal fatto che il supporto poroso continuo esterno é aperto sul fondo.

6. Piastra secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 4 e 5 caratterizzata dal fatto di avere un grosso conduttore centrale (1) a cui confluiscono i conduttori laterali obliqui (3) essendo i bordi lateriali (6) della griglia sottili.

7. Piastra positiva di accumulatori secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 4 a 5 caratterizzata dal fatto che le parti conduttrici sono essenzialmente verticali, essendo le bordature laterali e di fondo in plastica.

8. Piastra positiva di accumulatori secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 4 a 7, caratterizzata dal fatto che l'assenza del telaio di contenimento sui lati e sul fondo sia metallico o plastico é compensato dal sostengo del supporto poroso continuo esterno, isolato ai lati e sul fondo a strato non conduttore.