ES2334072T3 - Acumulador de plomo y separador para este. - Google Patents

Abstract

Separador para la separación de placas de electrodos de polos opuestos de un acumulador de plomo con dos hojas de separadores (1), que están unidas entre ellas en regiones del borde (R) dispuestas una sobre otra para formar una bolsa abierta por un lado para enchufar una placa de electrodos, caracterizado porque el grosor del material de base (DR) de las hojas de los separadores (1) aumenta desde el borde exterior de una región del borde (R) en la dirección a la región de contacto (A) de la hoja del separador (1) para una placa de electrodos, y el grosor del material de base (DR2) en la región del borde (R) contigua a la región de contacto (A) es mayor que el grosor del material de base (DA) de la región de contacto (A).

Description

Acumulador de plomo y separador para éste.

La invención se refiere a un acumulador de plomo con al menos un juego de electrodos formado por electrodos en forma de placas positivos y negativos dispuestos de modo alternante, entre los que están dispuestos separadores para la separación de los electrodos de polo contrario, en el que los separadores están conformados, respectivamente, por dos hojas de separadores por medio de la unión de regiones del borde que se encuentran una sobre otra de las hojas de los separadores para formar bolsas abiertas por un lado para enchufar una placa de electrodos.

La invención se refiere además a un separador para la separación de placas de electrodos de polo contrario de un acumulador de plomo de este tipo con dos hojas de los separadores, que están unidas entre ellas en las regiones del borde que están dispuestas una sobre otra para formar una bolsa abierta por un lado para el enchufe de una placa de electrodos.

Tal y como se conoce, los separadores sirven en los acumuladores para separar placas de electrodos de polaridades opuestas eléctricamente entre ellas, de manera que se conforma un recorrido conductor eléctricamente entre dos electrodos a través del electrolito.

En los acumuladores de plomo-ácido, el separador típico es un diafragma poroso con nervios que discurren paralelos sobre una superficie. Regularmente se montan los nervios en contacto con la placa positiva, de manera que a la placa negativa está opuesto un lado liso. Sin embargo, también es posible proveer también al lado opuesto a la placa negativa de nervios, o realizar el montaje a la inversa. Se conoce el hecho de conformar los separadores en forma de una bolsa abierta por arriba, fabricando para ello una hoja de separadores que presenta una longitud que sobrepasa ligeramente la altura de dos separadores. La hoja se pliega a media longitud sobre ella misma, y las regiones laterales se sueldan, por ejemplo, entre ellas, de manera que se conforma la bolsa abierta por arriba.

Del documento EP 0 541 124 B1 se conoce un separador del tipo mencionado al comienzo, que está conformado del modo conocido a modo de bolsa con nervios orientados hacia el interior, para alojar una placa de electrodos positiva. Los nervios en la región central del separador discurren de modo vertical y paralelos entre ellos. Los nervios en la región del borde lateral están formados por secciones cortas, que discurren paralelas entre ellas, que discurren horizontalmente u oblicuamente respecto a los nervios verticales en la región central. Los segundos nervios dispuestos en la región del borde presentan una altura de nervios menor que los primeros nervios dispuestos en la región central, y sirven para poner en contacto con los bordes de la placa de electrodos positiva enchufada en la bolsa.

El documento EP 0 994 518 B1 da a conocer igualmente un separador conformado en forma de bolsa, cuyos nervios apuntan al lado exterior de la bolsa. En la región central están conformados nervios verticales, mientras que las regiones del borde lateral presentan un gran número de nervios más pequeños. Los nervios conformados con una sección transversal cuadrada o rectangular sirven para la reducción de la superficie de apoyo del separador, en particular en la placa de electrodos positiva, ya que allí se puede conformar oxigeno, que dejarla que se corroyera un material separador en contacto plano. Los nervios en la región central y en la región de la pared lateral, así pues, están conformados de tal manera que los gases que se originan se pueden escapar hacia la parte abierta superior del acumulador.

Los nervios han de presentar una cierta estabilidad, a partir de lo cual resulta una cierta anchura mínima. Los separadores han de estar conformados además de tal manera que las placas de los electrodos se pueden desplazar lateralmente en relación a los separadores, en particular respecto a los separadores conformados en forma de bolsa, para hacer posible la orientación de las placas de los electrodos.

El documento US 5,558,952 da a conocer un separador de bolsas, cuyas dos capas, que están unidas entre ellas en dos bordes que están en contacto entre ellos, presentan nervios centrales que discurren paralelos respecto a los dos bordes. En el borde del separador se encuentran en las dos capas nervios dispuestos de modo oblicuo, cuya altura, referida a la capa correspondiente, se reduce desde el interior hacia el exterior. Los nervios se encuentran en la parte que discurre oblicuamente de la bolsa del separador, de manera que discurren con una región que se encuentra relativamente en el interior diagonalmente respecto al borde de un electrodo de placas enchufado en la bolsa del separador. La reducción de la altura de los nervios hacia el exterior está condicionada por medio de la unión de las dos capas por medio de las regiones del borde, por medio de lo cual los nervios de las dos capas discurren en la sección transversal oblicuamente entre ellos.

El grosor del material de base de la hoja del separador, por el contrario, es constante. La unión de bordes que se encuentran uno sobre otro se realiza contiguamente a los nervios inclinados que discurren de modo oblicuo.

La patente US 6,001,503 da a conocer separadores en forma de bolsa para acumuladores de plomo que presentan una región del borde provista de un gran número de nervios de reducida altura que se encuentran dispuestos compactamente uno junto a otro. Dos hojas del separador dispuestas una junto a otra se unen en la región exterior entre ellas, estrechándose las hojas del separador, y entrando en contacto con el borde lateral de una placa de electrodos metida en bolsa.

El documento US 6,410,183 B2 da a conocer un separador de batería para acumuladores de plomo que para el incremento de la resistencia de perforación presenta un gran número de pequeños nervios adicionales en las regiones de los hombros, en las que se unen dos hojas de separadores contiguas entre ellas.

Una forma de realización similar muestra el documento WO 2005/015661 A1. Los nervios adicionales en las regiones del borde son en forma de diente de sierra.

Además, del documento D\cdot 102 52 674 B4 se conoce un separador en el que en la región del borde, junto a un cierto número de primeros nervios están previstos otros nervios con un perfil de nervios ascendente, que en el estado ajustado simétricamente de los electrodos contiguos están en contacto con la superficie de los electrodos con un borde en forma de linea conformado en el punto más elevado de la subida del perfil de los nervios.

El documento US 963,284 A da a conocer un separador para acumuladores con nervios y regiones del borde del mismo grosor que los nervios.

El problema de los separadores en forma de bolsa convencionales reside en que las placas de los electrodos se inmovilizar en las regiones del borde después de la unión de hojas de los separadores dispuestas una sobre otra. Después de esto, las placas de los electrodos ya no se pueden orientar de modo sencillo, y se incrementa el peligro de la perforación de los separadores por medio de los bordes cortantes de las placas de los electrodos.

Así pues, el objetivo de la presente invención es crear un separador y un acumulador de plomo mejorado, que contenga un separador, en el que se mejore la resistencia a la perforación, la acoplabilidad de las regiones del borde de las hojas de los separadores dispuestas una sobre otra, y la posibilidad de desplazamiento de las placas de electrodos.

El objetivo se consigue con el separador del tipo mencionado al comienzo según la invención gracias al hecho de que aumente el grosor del material de base de las hojas del separador en las regiones del borde desde el borde exterior de una región del borde en dirección directa a la región de contacto de la hoja del separador para una placa de electrodos, y que el grosor del material de base en la región del borde que limita con la región de contacto sea mayor que el grosor del material de base de la región de contacto.

A diferencia de las soluciones convencionales, en las que en las regiones del borde, dado el caso, se modifica la geometría por medio de nervios adicionales, ahora se propone aumentar el propio grosor del material de base de la hoja del separador en las regiones del borde. Con ello, se conforma un escalón entre la región de contacto para una placa de electrodos y la región de borde contigua. Este escalón evita una inmovilización de la placa de electrodos en las hojas de separadores, y lleva a que ésta se pueda orientar mejor. La acumulación de material en la región del borde lleva a un incremento significativo de la resistencia a la perforación de los separadores. Gracias al hecho de que el grosor de material de base se reduzca de nuevo en la región del borde desde la región de contacto hacia el exterior, es decir, que aumente en forma de cono en la sección transversal, se consigue además que se quite tensión del material de los bordes de las placas de electrodos metidas en las bolsas.

Representa una ventaja cuando en la región del borde, junto a la región de contacto, está dispuesto al menos un nervio que sobresale por encima del grosor del material de base. Con la ayuda de éste al menos un nervio en la región del borde se puede soportar la orientación y ajuste de las placas de electrodos introducidas en la bolsa. Por lo demás, la superficie de las regiones del borde es lisa para garantizar una unión estable y sencilla de las hojas del separador dispuestas una encima de otra.

Además representa una ventaja cuando de modo habitual en la región de contacto están previstas para una placa de electrodos un gran número de nervios que sobresalen por encima del grosor del material de base de la región de contacto.

En este caso, los separadores pueden tener nervios principales seleccionados para el posicionamiento de una placa de electrodos con una altura de nervios mayor respecto a los nervios auxiliares.

Las bolsas de los separadores pueden estar conformadas de tal manera que los nervios apuntan hacia el exterior, y las placas de electrodos negativas se alojan en la bolsa de separadores lisa interior. Sin embargo, es especialmente ventajoso que los nervios estén en el espacio interior de la bolsa de separadores, y que se introduzcan en la bolsa placas de electrodos positivas.

Las regiones del borde en forma de cono que se encuentran dispuestas una sobre otra en la sección transversal de las hojas de los separadores asignadas se pueden pegar entre ellas, se pueden soldar, o pueden estar moleteadas para la conformación de una bolsa. Igualmente se puede pensar el otros procedimientos de unión adecuados posibles.

El objetivo se consigue además con un separador del tipo mencionado al comienzo gracias al hecho de que el grosor del material de base de las hojas del separador aumente en las regiones del borde desde el borde exterior de una región del borde en la dirección a la región de contacto de la hoja del separador para una placa de electrodo, y el grosor del material de base en la región del borde contigua a la región de contacto sea mayor que el grosor del material de base de la región de contacto.

Otras formas de realización ventajosas se describen en las reivindicaciones subordinadas.

La invención de explica con más detalle a partir de un ejemplo de realización con los dibujos anexos. Se muestra:

Figura 1 Vista de la sección transversal de una hoja del separador con nervios y regiones del borde que discurren en forma de cono de grosor de material de base incrementado;

Figura 2 Vista en sección se la sección transversal de una región del borde de la hoja del separador de la Figura 1;

Figura 3 Vista en sección de la sección transversal de la región de contacto contigua a la región del borde de la hoja del separador de la Figura 1.

Figura 4 Vista en sección de la sección transversal de una región del borde de una hoja del separador conformada en forma de cono a partir de nervios.

La Figura 1 deja reconocer una vista de la sección transversal de una hoja de separador 1, que tiene una región de contacto A para una placa de electrodos (no representada), y regiones de borde R en los bordes laterales. En la región de contacto A están previstos nervios principales y auxiliares 2a, 2b, de modo habitual.

Las regiones del borde R tienen una anchura B_{R}, y presentan un grosor de material de base D_{R} que es mayor que el grosor del material de base de la hoja del separador 1 (sin tener en cuenta los nervios) de la región de contacto A.

La Figura 2 deja reconocer en detalle la región del borde R izquierdo bosquejada en la Figura 1 en una vista aumentada. Se pone de manifiesto que el grosor del material de base D_{R2} (sin tener en cuenta el nervio principal 2a) en la región limite entre la región del borde R y la región de contacto A es mayor que el grosor del material de base D_{A} de la región de contacto. Además se puede reconocer que la región del borde R se estrecha en forma de cono hacia el exterior, haciendo para ello que el grosor del material de base D_{R1} de la hoja del separador 1 en la región del borde R aumente desde el borde exterior de la región del borde R en la dirección (directa) hacia la región de contacto A de la hoja del separador 1 hasta el grosor de material de base D_{R2} máximo, que es mayor que el grosor de material de base D_{R1} en el borde exterior.

Por medio del estrechamiento en forma de cono de las regiones del borde se consigue que una tensión de material se reduzca en los bordes de las placas de electrodos introducidas en bolsas.

También se pone de manifiesto que las regiones del borde R no presentan ningún tipo de nervios y tienen una superficie lisa, de manera que las regiones del borde R de hojas de separadores 1 contiguas entre ellas unidas entre ellas para formar una bolsa se encuentran dispuestas una sobre otra de modo plano. También esto mejora la acoplabilidad de las hojas de separadores asignadas, por ejemplo por medio de pegado, soldado, como por ejemplo soldado por medio de ultrasonidos, moleteado, etc.

Por medio del mayor grosor de material de base D_{R2} de la región del borde R contigua con la región de contacto A en comparación con el grosor del material de base D_{A} de la región de contacto A, y la concentración de material unida con ello, se mejora la resistencia a la perforación de las bolsas de los separadores.

La Figura 3 deja reconocer una sección de la hoja del separador 1 en la región de la sección de contacto A en la sección transversal. Se pone de manifiesto que los nervios principales 2a en el paso a la región del borde R presenta un primer radio R1 que se corresponde preferentemente con el radio R3 en el paso a la región de contacto A, pero que también puede ser diferente. El radio R1 y R3 puede tener, por ejemplo, un valor de 0,3 mm.

El radio R2 de la curvatura de los nervios principales 2a es fundamentalmente menor que los radios de paso R1 y R3, y tiene un valor, por ejemplo, de 0,15 mm.

Además se puede reconocer que entre los nervios principales 2a, 2b está dispuesto un gran número de, por ejemplo, tres nervios auxiliares 2b, que se extienden en la dirección longitudinal de la hoja de los separadores 1. Se pone de manifiesto que el radio de la cabeza R4 de los nervios auxiliares 2b es claramente mayor que el radio de la cabeza R2 de los nervios principales 2a y tiene un valor, por ejemplo, de 0,3 mm, es decir, es el doble en tamaño que el radio de la cabeza R2 de los nervios principales 2a. Además se pone de manifiesto que los radios de paso R5 de los nervios auxiliares 2B a la hoja de los separadores 1 son menores que los radios de paso R1 y R2 de los nervios principales 2a. Por ejemplo, el radio de paso R5 tiene un valor de 0,2 mm.

La altura D_{N} de los nervios auxiliares 2b es menor que la altura D_{H} de los nervios principales. Por ejemplo, la relación entre la altura D_{H} de los nervios principales respecto a D_{N} de altura de los nervios auxiliares 2a tiene un valor de aproximadamente 2,5. En una forma de realización preferida, la altura D_{H} tiene un valor de 1,5 mm, y la altura D_{N} de los nervios auxiliares 2b tiene un valor de 0,6 mm. El grosor del material de base D_{A} de la hoja del separador 1, por lo que a esto se refiere, es todavía menor, y tiene un valor que está, preferentemente, en el intervalo que va de 0,2 a 0,1 mm, 0,15 mm. La relación entre la altura D_{N} de los nervios auxiliares 2b y el grosor del material de base D_{A} de la hoja de los separadores 1 se encuentra, preferentemente, en el intervalo entre 3 y 5, y tiene un valor, preferentemente, de aproximadamente 4.

Además, se puede reconocer que a lo largo de la superficie en la dirección transversal en el espacio intermedio Z entre dos nervios principales 2a consecutivos está previsto un número relativamente reducido de tres nervios auxiliares 2b. En comparación con los nervios convencionales, la acumulación de material por medio de los nervios auxiliares 2b con la ayuda de la altura D_{N} comparativamente elevada de los nervios auxiliares 2b, y en comparación con los nervios auxiliares convencionales de una anchura relativamente grande y un radio de cabeza R4 relativamente grande es tan elevada que se consigue una rigidez relativamente elevada de la hoja de los separadores 1 en la dirección longitudinal. Esto tiene la ventaja de que se puede incrementar el ciclo de trabajo para la fabricación de las bolsas de los separadores y para la introducción en bolsas de las placas de electrodos en las bolsas de separadores que se conforman por medio del plegado y unión de las hojas de los separadores 1 en las regiones de los bordes R.

A partir de la Figura 3 se puede reconocer, además, que los nervios principales 2a están inclinados con un ángulo \alpha de, por ejemplo, 9º. Por medio de este ángulo de inclinación se consigue que las placas de electrodos que se encuentran sobre los nervios principales 2a se puedan desplazar de un modo suficientemente ligero, evitándose por otro lado una conformación de pliegues de las hojas de los separadores 1. A la conformación de pliegues se contraponen igualmente los nervios auxiliares 2b relativamente anchos.

La Figura 4 muestra una vista en sección de la sección transversal de una región del borde de una hoja de separador 1 conformada con la ayuda de nervios 3 en forma de cono. Los nervios 3 están dispuestos distanciados entre ellos y tienen, partiendo del último nervio principal 2a de la región de contacto A en la dirección del borde lateral de la hoja del separador 1 alturas reducidas, de manera que el grosor del material de base promediado de la hoja de los separadores 1 en la región del borde R aumenta desde el borde exterior de la región del borde R en la dirección (directa) hacia la región de contacto A. Por medio de los nervios 3 se puede ahorrar material de modo ventajoso en comparación con una región del borde R en forma de cono maciza bosquejada en la Figura 2.

Claims (12)

1. Separador para la separación de placas de electrodos de polos opuestos de un acumulador de plomo con dos hojas de separadores (1), que están unidas entre ellas en regiones del borde (R) dispuestas una sobre otra para formar una bolsa abierta por un lado para enchufar una placa de electrodos, caracterizado porque el grosor del material de base (D_{R}) de las hojas de los separadores (1) aumenta desde el borde exterior de una región del borde (R) en la dirección a la región de contacto (A) de la hoja del separador (1) para una placa de electrodos, y el grosor del material de base (D_{R2}) en la región del borde (R) contigua a la región de contacto (A) es mayor que el grosor del material de base (D_{A}) de la región de contacto (A).

2. Separador según la reivindicación 1, caracterizado porque en la región del borde (R) contigua a la región de contacto (A) está dispuesto al menos un nervio (2a) que sobresale por encima del grosor del material de base (D_{R2}).

3. Separador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la región de contacto (A) está previsto un gran número de nervios (2a, 2b) que sobresalen por encima del grosor del material de base (D_{A}) de la región de contacto (A).

4. Separador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque nervios principales (2a) seleccionados, para el posicionamiento de una placa de electrodos, tienen una altura de nervio (D_{H}) mayor que la altura de nervio (D_{N}) de nervios auxiliares (2b).

5. Separador según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las regiones del borde (R) en forma de cono que están dispuestas una sobre otras de modo plano en sección transversal de hojas de separadores (1) asignadas están pegadas entre ellas, soldadas o moleteadas para la conformación de una bolsa.

6. Separador según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque los nervios (2a, 2b) están dispuestos en el espacio interior de la bolsa.

7. Acumulador de plomo, que contiene separadores según una de las reivindicaciones anteriores, con al menos un juego de electrodos formado por electrodos en forma de placa positivos y negativos dispuestos de modo alternante, que están dispuestos entre los separadores para la separación de los electrodos de polo opuesto, en el que los separadores están conformados a partir de dos hojas de separadores (1) por medio de la unión de regiones de borde (R) dispuestas una sobre otra de hojas de separadores (1) para conformar bolsas abiertas por un lado para enchufar una placa de electrodos, caracterizado porque el grosor del material de base (D_{R}) de las hojas de los separadores (1) en las regiones del borde (R) aumenta desde el borde exterior de una región del borde (R) en la dirección a la región de contacto (A) de la hoja del separador (1) para una placa de electrodos, y el grosor del material de base (D_{R2}) en la región del borde (R) que limita con la región de contacto (A) es mayor que el grosor del material de base (D_{N}) de la región de contacto (A).

8. Acumulador de plomo según la reivindicación 7, caracterizado porque en la región del borde (R) contigua a la región de contacto (A) está dispuesto al menos un nervio (2a) que sobresale por encima del grosor de material de base (D_{R2}).

9. Acumulador según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque en la región de contacto (A) está previsto un gran número de nervios (2a, 2b) que sobresalen por encima del grosor del material de base (D_{A}) de la región de contacto.

10. Acumulador según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque los separadores tienen nervios principales (2a) seleccionados para el posicionamiento de una placa de electrodos con una altura de nervios (D_{H}) mayor en comparación con la altura de nervio (D_{N}) de los nervios auxiliares (2b).

11. Acumulador de plomo según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque los nervios (2a, 2b) están dispuestos en el espacio interior de la bolsa.

12. Acumulador de plomo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las hojas de separadores (1) que se encuentran planas una sobre otra asignadas en la sección transversal a regiones del borde (R) en forma de cono están pegadas entre ellas, soldadas o moleteadas para la conformación de una bolsa.