IT9022004A1 - Guaina multitubolare per elettrodi di accumulatori elettrici. - Google Patents

Description

GUAINA MULTITUBOLARE PER ELETTRODI.DI ACCUMULATORI ELETTRICI

DESCRIZIONE

La presente Invenzione riguarda una guaina multltubolare per elettrodi d1 accumulatori elettrici, ad alto potere d1 ritenzione della materia attiva presente in detti accumulatori elettrici.

Più precisamente tale guaina, realizzata 1n tessuto sintetico, è destinata al contenimento della materia attiva delle piastre positive degli accumulatori elettrici al piombo-acido.

E‘ noto che la durata degli accumulatori elettrici al piombo è strettamente legata al distacco della materia attiva dalla piastra positiva ed alla corrosione del supporto conduttore in lega d1 piombo, entrambi questi effetti essendo provocati dagli sforzi meccanici che sono 1n relazione con le varlzioni di volume della stessa materia attiva, dalla sovraccarica degli elementi e dalle vibrazioni a cui la batterla è a volte soggetta.

Per evitare il deterioramento rapido degli accumulatori s1 è cercato di limitare gli inconvenienti citati sviluppando a questo scopo piastre positive tubolari, nelle quali l’anima conduttrice in lega d1 piombo, cosiddetta spina, si trova alloggiata al centro dalla materia attiva con una limitata superficie esposta alla corrosione anodica e con la materia attiva mantenuta pressata e compatta attorno alla spina per mezzo di tubetti 1n materiale resistente agli acidi e poroso.

Questi tubetti sono prodotti sotto forma di guaine multltubolarl, le quali alla fine delle lavorazioni hanno dimensioni e numero di tubetti commisurati alle caratteristiche delle piastre positive tubolari da ottenere.

E'altresì noto che la capacità delle piastra è determinata dalla quantità di materia attiva e dalla accessibilità a questa materia attiva da parte dell'acido nella misura richiesta,mentre ogni fenomeno che può rallentare o ridurre la diffusione dell'acido ha per risultato una maggior caduta di tensione, dunque un effetto pregiudizievole sul buon rendimento dell'accumulatore stesso.Queste cadute d1 tensione sono più gravi nel casi di accumulatori tipo trazione, dove si hanno scariche a forte intensità (in media una scarica ogni 24 ore). Negli accumulatori stazionari è la scarica lenta che predomina, benché per certe applicazioni siano previste anche per g11 accumulatori di questo tipo scariche brevi a forte intensità.

I citati tubetti che mantengono la materia attiva pressata e compatta attorno alle spine devono pertanto possedere precise caratteristiche meccaniche e chimiche.Dal punto di vista meccanico i tubetti devono possedere le seguenti caratteristiche:

-una porosità molto elevata e possibilmente avvicinarsi a una struttura microporosa per poter meglio contenere la materia attiva, particolarmente quando questa sia polvere estremamente fine,

-una buona elasticità, tenendo conto che la materia attiva al l ' interno dei tubi subisce del le variazioni.di volume per effetto delle trasformazioni chimiche cui è sottoposta,

-una buona resistenza all'abrasione, quest'ultima come conseguenza delle vibrazioni alle quali gl accumulatori tipo trazione sono assogettatl nel corso del servizio,

-buona resistenza meccanica costante nel tempo per poter garantire la compattezza della materia attiva positiva e la sua coerenza all'anima d1 piombo conduttrice inserita al centro del tubetto stesso.

Dal punto di vista chimico le caratteristiche richieste sono le seguenti:

-una elevata resistenza all'ossidazione, che nel caso degli accumulatori trazione deve essere particolarmente elevata, questi accumulatori essendo soggetti a cicli continui di carica e scarica a regimi intensi nel corso del quali si ha sviluppo di ossigeno nascente sulla piastra positiva,

-minimo Inquinamento dell'elettrolito dai prodotti di demolizione delle molecole polimeriche, in modo particolare per quanto riguarda 11 cloro o gli ioni perclorati.

Sono note diverse forma di realizzazione d1 tali tubetti,e delle relative guaine multitubolari, ad esempio sono noti dei tubetti realizzati 1n tessuto propriamente detto, in particolare 1n tessuto a base d1 fibre dipoliestere, oppure tubetti realizzati in tessuto "non tessuto", cioè 1n feltro, normalmente ancora di poliestere.

Tuttavia i tubetti noti non sono completamente soddisfacenti in riferimento alle desiderate caratteristiche meccaniche e chimiche, sopra elencate.

In particolare, i tubetti in tessuto propriamente detto a base di fibre di poliestere hanno una buona porosità ed eccellenti caratteristiche meccaniche, buona elasticità, non rilasciano sostanze inquinanti ed hanno una sufficiente resistenza all'ossidazione. Sono largamente impiegati nel settore guaine multltubolari in fibra di poliestere a bava continua ad alta tenacità con eccellenti caratteristiche meccaniche (si vedano ad esempio 1 brevetti italiani n. 959862 e n. 983191 e le domande di brevetto n. 21776 A/75 e 22459 A/75 a nome della stessa richiedente). La porosità è data dalle aperture che sono ottenute nel processo di tessitura dagli spazi liberi tra 1 fili, e il poliestere ad alta tenacità, essendo rivestito normalmente di resine, ha una superficie molto liscia e ciò può comportare difficoltà nel trattenimento di polveri molto fini.

I tubetti in tessuto "non-tessuto" realizzati in feltro, normalmente di poliestere, possiedono naturalmente un'eccellente porosità, ma hanno il loro limite nella scarsa resistenza meccanica del feltro e nell'assenza di elasticità. Inoltre, con il numero di cicli d1 carica e scarica dell'accumulatore, s1 nota un continuo rilassamento dei tubetti stessi e quindi una conseguente perdita di compressione e di coerenza della materia attiva con se stessa e soprattutto con la spina conduttrice in lega d1 piombo.

Uno scopo dell'invenzione è realizzare guaine multltubolari che abbiano eccellenti caratteristiche meccaniche e un'ottima porosità 1n modo da permettere l'impiego di polveri molto fini e da garantirne il contenimento nel tempo di vita dell‘accumulatore al piombo.

Un altro scopo dell'invenzione è realizzare guaine multltubolarl che siano in grado di mantenere costante la compressione della materia attiva sulla spina anche durante le variazioni d1 volume della materia attiva stessa e garantire cosi la coerenza della materia attiva e la costanza della sua conducibilità durante tutto il tempo di vita dell‘accumulatore.

Non ultimo scopo dell'Invenzione è ideare guaine multltubolarl tali da poter essere agevolmente realizzate con diversi gradi di porosità, ottimali per materie attive 1n polveri di varia finezza, e ciò anche a partire da un'unica struttura iniziale.

Questi ed altri scopi sono ottenuti da una guaina multltubolare per elettrodi di accumulatori elettrici la quale si caratterizza per il fatto di essere realizzata in accordo ad una o più delle soluzioni tecniche in seguito rivendicate.

Vengono ora riportate,a titolo di esempi indicativi e non limitativi, le dettagliate descrizioni di forme di esecuzione preferite ma non esclusive dell'Invenzione,date con riferimento agli uniti disegni,nel quali:

la figura 1 illustra nel suo insieme una guaina multitubolare oggetto del presente brevetto;

le figure 2 e 3 mostrano in modo schematico due diverse modalità di sagomatura del tubetti della guaina d1 figura 1, eseguibili nel processo di realizzazione della stessa, in corrispondenza delle fase di termoformazione della guaina; e

la figura 4 evidenzia, in modo fortemente ingrandito, la struttura della guaina secondo l ’ invenzione.

Come mostrano le figure, la guaina 1 è dotata di tubetti 2 la cui struttura è determinata combinando opportunamente l ' Impiego di filati multibava ad alta tenacità con un'elevatissima resistenza alla trazione ed una sufficiente elasticità, indicati con 4 1n figura 4, e filati ottenuti a partire da flocco di fibre sintetiche con un'elevata porosità ed un elevato volume apparente, indicati con 5 in figura 4.

La struttura risultante possiede le caratteristi iche di eccellente porosità dei feltri e le caratteristiche d1 eccellente resistenza meccanica dei filati ad alta tenacità.

Poiché gl 1 sforzi meccanici in ciascun tubetto sono dovuti alle variazioni d1 volume della materia attiva, per contenere queste variazioni di volume viene messo, 1n senso trasversale alla direzione d1 sviluppo del tubetti stessi , un filo con elevatissime caratteristiche meccaniche e di resistenza a trazione e con una sufficiente elasticità. In questo modo gl sforzi di compressione, esercitati radialmente sulla parete del tubetto dalla materia attiva che s1 espande, vengono contenuti elasticamente da filati trasversali ad alta tenacità di eccel lente resistenza meccanica.

L'elevata porosità della struttura è conferita Inserendo nel senso verticale, cioè secondo le generatrici dei tubetti cilindrici , un filamento ottenuto a partire dal flocco del materiale sintetico più idoneo, per esemplo poliestere, e cardati 1n modo da ottenere un elevato volume del filo stesso costituito dalle fibrille del fiocco unite tra loro secondo 1 tradizionali sistemi d1 filatura.

Utilizzando inoltre le ben note tecniche del settore si può far s1 che la parte cardata, cha avrà la funzione di filtro della materia attiva e che conferirà l'elevata porosità alla struttura, sia predominante rispetto al filo trasversale d1 elevata resistenza meccanica per esemplo utilizzando la tessitura a maglia, spiga, panama, ecc. Infatti 1 fili trasversali possono essere 1n un numero Inferiore e d1 titolo elevato,mentre 1 fili verticali possono essere d1 titolo sottile ed in numero molto elevato.

La guaina multltubolare 1 viene ottenuta come segue.

S1 parte da un tessuto doppio tubolare allo stato floscio, Indicato con la nelle figure 2 e 3, realizzato secondo le note tecniche con un normale telalo per tessitura.

Il tessuto avrà la seguente composizione: trasversalmente ai tubetti fili ad alta tenacità di opportuno materiale, per esempio poliestere ad alta tenacità, longitudinalmente al tubetti un filato sempre In poliestere,o poliestere misto ad acrilico,o poliestere misto a modacrillco, ottenuto per filatura da un flocco d1 materia sintetica.

Il tessuto la è un tessuto a due strati realizzato 1n modo che 1 fili ad alta tenacità (di ordito o di trama a seconda che sia successivamente prevista la realizzazione di flg.2 o quella di fig.3, rispettivamente) si intersechino ad intervalli regolari di circa 20 millimetri. In pratica 1 due strati del tessuto doppio si Intersecano e s1 alternano tra loro quanto a posizione superiore e Inferiore. Si ottiene cosi un tessuto doppio tubolare costituito da tubetti paralleli.

In questo tessuto preferibilmente trattato con resine (fenoliche, acriliche,ecc.) si Inseriscono mandrini metallici 3 e si effettua la termoformatura vera e propria In un intervallo di temperatura tra 1 120 ed 200°C. Si procede di seguito all'estrazione del mandrino metallico e s1 ottiene il tappeto multltubolare pronto per 11 taglio ed il confezionamento della singola guaina multltubolare secondo le dimensioni richieste.

La guaina 1 come descritto è prodotta da un tessuto che si presenta come 1n figura 2 o come 1n figura 3, con 1 tubetti 2 diretti trasversalmente o parallelamente alla direzione d1 sviluppo della banda d1 tessuto prodotta dal telaio.

Nel caso di figura 21 mandrini metallici 3 sono predisposti lateralmente alla guaina 1, da parti opposte della stessa, e sono inseribili ed estraibili ad Intermittenza nei tubetti 2.Nel caso d1 figura 3 1 mandrini metallici 3 sono fissi ed il tessuto è trascinato sugli stessi mandrini metallici 3.Questi ultimi rimangono 1n una posizione fissa anche se risultano annegati nei tubetti 2,per la loro forma a S od a C, od altro,posta 1n contrasto a riscontri esterni.

Naturalmente nel caso del tessuto di figura 2 l'ordito è 11 filo a bava continua e la trama è un filo cardato ottenuto da fibre sintetiche,mentre nel caso del tessuto di figura 3 l'ordito è 1n fili cardati e la trama 1n filo a bava continua.

Secondo un ulteriore aspetto dell'Invenzione, la guaina 1 può essere sottoposta ad una fase di realizzazione grazie alla quale pur partendo da un unico tipo d1 tessuto, ad esemplo molto fitto, si possono ottenere livelli di porosità .di diverso valore.

Si prevede Infatti una fase di regolazione della porosità della guaina 1 eseguita mediante un forte stiramento, tarato, della guaina 1 in direzione parallela al tubetti 2, vale a dire parallelamente alla direzione d1 sviluppo del filato 5 ottenuto a partire da fiocco di fibre sintetiche.Questa fase è eseguita prima o durante la termoformazione e la stabilizzazione della guaina e con essa si ottiene un lieve restringimento del filato 5, conseguente alla trazione, con un corrispondente aumento della porosità.

A seconda del livello di stiramento imposto o d1 fatto verlflcantesi, viene variata la porosità della guaina.

Il fenomeno del parziale assottigliamento del filato 5 s1 verifica più agevolmente 1n presenza d1 mandrini metallici 3 fissi, inseriti scorrevoli forzatamente nel tubetti 2, come in figura 3. Infatti allo stiramento s1 aggiunge uno strisciamento forzato 1n un'unica direzione che tende ad orientare le fibre.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1) Guaina multltubolare per elettrodi di accumulatori elettrici, rinforzata e ad alto potere di ritenzione della materia attiva, realizzata in tessuto doppio definente una pluralità di tubetti paralleli, caratterizzata dal fatto che detto tessuto presenta, trasversalmente alla direzione d1 sviluppo di detti tubetti, filati multlbava ad elevata tenacità ed elevata resistenza a trazione, e longitudinalmente, in senso parallelo alla direzione d1 sviluppo di detti tubetti, filati ad elevata porosità ottenuti a partire da fiocco di fibre sintetiche .
2. 2) Guaina multltubolare secondo la rivendicazione 1 , in cui la materia attiva viene contenuta pressata contro la spina dall'elasticità di detto filato multlbava ad elevata tenacità, in modo atto a garantire la coerenza del la materia attiva stessa e la costanza della sua conducibilità elettrica durante la vita dell'accumulatore.
3. 3) Procedimento di realizzazione di una guaina multitubolare del tipo descritto nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di regolazione della porosità della guaina stessa eseguita mediante uno stiramento forzato e tarato di detta guaina nella direzione di sviluppo di detti filati ottenuti a partire da fiocco di fibre sintetiche.
4. 4) Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui detto stiramento viene effettuato in corrispondenza di mandrini metallici fissi inseriti scorrevol i forzatamente 1n detti tubetti e paralleli a detti fi lati ottenuti a partire da fiocco di fibre sintetiche , detti mandrini real izzando, per strisciamento forzato in un ' unica direzione , un affusolamento di detti fi lati .
5. 5) Piastra per accumulatore al piombo caratterizzata dal fatto di comprendere guaine multltubolari realizzate secondo una o più del le nuove soluzioni tecniche descritte e/o i l lustrate.