DK150868B - Negativ elektrode til blyakkumulatorer samt fremgangsmaade til fremstilling af samme - Google Patents

Description

i 150868

Opfindelsen angår en negativ elektrode til en blyakkumulator, og som indeholder en expander, samt en fremgangsmåde til fremstilling af samme.

5 Det er kendt at anvende expandere eller spredemidler i den negative elektrode af en blyakkumulator. Ved forstyrrelser i udskillelsen af bly under opladning, skal de modvirke dannelsen af kompakte blykrystaller og derigennem bevare pladens porøse struktur. De er derfor nødvendige ved større belastnin-10 ger, især under start af et køretøj ved meget lave temperaturer .

Den foretrukne organiske expander på ligninbasis udgøres af derivater af 1igninsulfosyre. De falder af ved udvinding af cellulose fra træ ved calciumsulfitmetoden. Ligninen går der- 15 ved i sulfitudludning og bliver af denne, efter en oxiderende behandling under tilsætning af alkali, udvundet som inddamp-ningsrest i form af sulfonsurt natriumsalt. Det rengjorte tørringsprodukt bliver også betegnet som oxylignin og fås i handlen under betegnelsen Vanisperse A.

20

Expandere i form af højmolekylære forbindelser med en begrænset vandopløselighed ødelægges oxidativt i løbet af akkumulatorens levetid. Der tages hensyn til expandertabet og den dermed forbundne formindskelse af koldstartydelsen ved, at massen 25 af den negative elektrode forsynes med et overskud af expander og bly.

Fra en frisk akkumulator kan der, under disse omstændigheder, udtages en koldprøvestrøm, hvis amperetal svarer til omkring 30 3,5 gange 20 timers kapaciteten. Ved et batteri på 12 V og 84

Ah er denne strømstyrke på 294 A. En så stor koldstartydelse - der endog kan forøges ved en formindskelse af pladetykkelsen - overstiger de krav, der stilles i praksis. I mange tilfælde er et 5 år gammelt auto-batteri endnu i en sådan tilstand, at 35 køretøjet endog vil kunne starte i kulde. Til dette tidspunkt er omkring 4/5 af den oprindelige expandersubstans opløst, således at kun 1/5 er funktionsdygtigt og åbenbart er tilstrækkeligt til at aktivere elektroden. Expanderens udtømning kan også indtræde allerede efter 3 eller 4 år.

2 150868

Den dermed fremadskridende relativ brede spredning af levetiden er uønsket; den skal indsnævres imod den for tiden værende maksimale værdi, således at startbatteriets forventede middellevetid forøges.

5

Det skal i den forbindelse nævnes, at et startbatteris parametre i dag kan kontrolleres så nøje, at det kun er forsvarligt at tillade en mindre spredning af levetiden.

Dette er eftervist ved talrige forsøg. For at få en afgørende 10 indflydelse på spredningen, må der stilles forskellige krav ved by- og landevejskørsel, ved forskellige typer køretøjer og endelig i afhængighed af bilistens særlige køremåde. Disse forskellige indvirkninger bidrager også væsentligt til de forskellige expanderkrav, og derigennem også til en væsentlig 15 spredning af levetiden.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en negativ elektrode med en ringere spredning af levetiden, og som muliggør en optimal udnyttelse af expanderen, og dette formål er ifølge 20 opfindelsen opnået ved, at expanderen foreligger i elektroden i form af partikler, der er indkapslet i et indhy1 ningsmate-riale, idet indhy1ningsmateri a 1 et opløses fordelt over akkumulatorens levetid.

2g Størstedelen af expanderen bliver derved forbigående udtaget af forrådet, og aktiveres kun i forhold til forbruget på en sådan måde, at koncentrationen af virksom expander forbliver i hovedsagen konstant.

Som indhylningsmateriale kommer højmolekylære eller polymere 30 organiske stoffer eventuelt også copolymerisater af forskellige kunstharpikskomponenter på tale, hvilke indhy1 ningsmate-rialer i almindelige akkumulatorsyrer er stabile, hvorved de angribes af reaktivt hydrogen ved afbrækning af eksisterende kulstofdobbeltbindinger eller ved reduktion og spaltning af 35 oxygenholdige sidekæder.

Indhylningsmaterialets molekyler udmærker sig ved en dipolkarakter, der bevirker, at materialet efter expanderens overfla- 150868 3 del adning aflejres på denne med en bestemt orientering, og indhyller denne med en større eller mindre lagtykkelse. Såvel størrelsen af expanderen som tykkelsen af indhylningen er begrænset af et bredt spektrum. Kapslerne brækkes af til forskel-5 lige tidspunkter, og disse tidspunkter er statistisk fordelt over hele batteriets levetid på en sådan måde, at den udtømte expandermængde nøjagtigt dækker tabet som følge af opløsning, og i middel forbliver i hovedsagen konstant.

10 På denne måde opnås ikke kun en optimal udnyttelse af expanderen; blystøvmængden pr. plade vil også kunne reduceres væsentligt. Ifølge de sædvanlige recepter afpasses forholdet mellem blystøv og expander efter sidstnævntes fulde virksomhed i det friske batteri. Der tages imidlertid ikke højde for ex-15 panderens udtynding ved slutningen af batteriets levetid, eftersom en væsentlig del af den aktive masse er gjort uvirksom ved en kornforøgelse af blysvampen og fra første færd vil kunne spares.

For batterifabrikanten er der betydelige fordele ved denne 20 materialebesparelse, og denne materialebesparelse giver ikke særlige ulemper for brugeren, eftersom brugeren med batteriet ifølge opfindelsen med en uindskrænket brugsværdi har et batteri med en ensartet koldstartydelse.

25 Opfindelsen angår som nævnt også en fremgangsmåde til fremstilling af expanderen. Denne fremgangsmåde er ejendommelig ved det i krav 2 og 3's kendetegnende del angivne.

Ved fremstilling af indkapslingen ifølge opfindelsen er der 30 således i princippet to muligheder, nemlig 1. Forstøvningstørring.

Ved denne metode suspenderes finmalet oxylignin (Vanisperse A) i vand og under tilsætning af en eukolloid såsom gelatine, som 35 under delvis fortrængning af en hydratindhylning udfældes på expanderdelen, dannes en midlertidig stabil dispersion. Overfladespændingen af eukolloidet skal blot være større end over-

Claims (3)

150868 fladespændingen af dispersionsmidlet, idet der ellers ikke vil kunne dannes indkapslingsbindinger. Dispersionen presses derefter gennem dyser i et forstøvningstøranlæg, hvori de nedfaldne dråber af dispersionen udsættes for en modgående varmluft-5 strøm, hvorved vandindholdet bringes til fordampning, Det tørrede materiale underkastes eventuelt en efterbehandling til hærdning af indhylningsmaterialet. Forstøvningstørringen kan også gennemføres med en ikke-vandig 10 dispersion. I dette tilfælde omgiver en hydrofob kolloid eksempelvis en harpiks, den hydrofile expander som en disperge-ret fase. Ved forstøvningen fjernes kun det flygtige dispersionsmiddel, medens harpiksen omkring expanderdelen danner en fast i ndkaps1 i ng. 15 Under forstøvningstørringen dannes der ud over lukkede indkapslinger også til dels åbne, dvs. porøse indkapslinger.

1. Negativ elektrode til en blyakkumulator, og som indeholder en expander, kendetegnet ved, at expanderen foreligger i elektroden i form af partikler, der er indkapslet i et 35 indhylningsmateriale, idet indhylningsmaterialet opløses fordelt under akkumulatorens levetid.

2. Fremgangsmåde til fremstilling af en expander til en negativ elektrode ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 150868 finmalet expander suspenderes i vand under tilsætning af et indhylningsmaterialedannende eukolloid henholdsvis hydrofobt kolloid, og at den stabiliserede vandige henholdsvis ikke-vandige dispersion presses gennem dyser i en forstøvningstør-5 rer, idet de i forstøvningstørreren nedfaldne dråber udsættes for en modgående varmluftstrøm.

2. Smeltindkaps!ing {makroindkapsling).

20 Der fremstilles en suspension af expanderen i en fortrinsvis ikke-vandig væske, som til at begynde med indeholder indkapslingsmaterialet i opløst tilstand. Det kan udgøres af kunstharpiks eller en organisk polymer. Ved at ryste suspensionen med et neutralt salt, eller ved at tilsætte vand, udskilles 25 polymeren i form af små dråber, som udfældes som indhylning på den suspenderede expanderdel. Ved at fjerne overskydende opløsningsmiddel fra indkapslingsmaterialet (desolvation) eller ved kemisk binding kan indhylnigen hærdes. Patentkrav. 30

3. Fremgangsmåde til fremstilling af en expander til negative elektroder ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fin-10 malet expander suspenderes i en ikke-vandig væske indeholdende en kunstharpiks eller en organisk polymer, som indhy1 ningsmate-riale, idet indhylningsmaterialet udskilles på expanderpartik-lerne ved en rystelse af suspensionen med vand eller et neutralt salt.