176863. lajstromszámú szabadalom • Eljárás megnövelt élettartamú ólomakkumulátorok előállítására és/vagy ólomakkumulátorok élettartamának növelésére
3 176863 4 Ezen túlmenően a használat során a negatív elektródlemez porozitása s így kapacitása csökken, ami az élettartamot kedvezőtlenül befolyásolja. További hátrányosság még, hogy a szövettáskás akkumulátor edényének és egyéb szerelvényeinek kialakítása a nagy tömegben gyártott és legkülönbözőbb célokra egyaránt alkalmazott kentlemezes kialakítású indítóakkumulátorokhoz viszonyítva egyedinek tekinthető, így előállítási költségük is magas azokhoz viszonyítva. Dinamikus igénybevételekhez, tehát pl. nagy, ingadozó áramleadás, egyenetlen töltés stb., feltételeire dolgozták ki az úgynevezett kentlemezes akkumulátorokat, amelyeket mindenek előtt indítóakkumulátorként alkalmaznak. Ezek elektródlemezeit lényegében ólompor alapon készített masszának elektródrácsba való kenésével állítják elő, és ezért a kémiai reakció nagyobb felületen zajlik le. Ennek következményeként az akkumulátorok nagyobb töltésmennyiség leadására és felvételére képesek, mint például egy ugyanakkora nagyságú, szintén ólomból, de nem kentlemezes kialakítással készített elektród. A kentlemezes akkumulátor porózus elektródlemezének élettartama alacsony, mivel az igénybevétel során az aktív anyag a pozitív elektródrácsból kihullik, tehát csökken a reakcióba bevonható ólom mennyisége, a kihullott ólom pedig az akkumulátor alján fölgyűlik, iszapzárlatot okoz. A negatív elektródlemezen az aktív anyag ugyanakkor tömörödik, porozitása, s így a lemez kapacitása csökken. Az erős sav (elektrolit) hatására az elektródrácson ólom-dioxid réteg képződik, de emellett a sav a rácsot is megtámadja és korrodálja, ami az iszaposodást fokozza s így az akkumulátor tönkremegy. A találmányunk célja a felsorolt hátrányosságok kiküszöbölése és stacioner igénybevételekre is előnyösen alkalmazható kentlemezes ólomakkumulátor létrehozása, amely az indítóakkumulátorok gyártástechnológiájában ismert lépésekkel előállítható, de ugyanakkor az indítóakkumulátorokhoz viszonyítva jobb paraméterekkel rendelkezik, élettartama hosszabb és gyártása stacioner igénybevételre készült akkumulátorokénál olcsóbb. A tapasztalatok alapján az indítóakkumulátorok, ill. azok elektródlemezei azért nem alkalmasak stacioner igénybevételre, mert a pozitív elektródlemez rácsa a rácskorrózióval szemben kis ellenállást tanúsít és aktív anyaga a rácsból kihull, továbbá mivel a negatív lemez aktív anyaga zsugorodik, tömörödik, porozitása jelentősen lecsökken. Találmányunk alapját egyrészt az a felismerés képezi, hogy az általánosan elterjedt nézetekkel szemben ezüstöt nyomnyi mennyiségben tartalmazó kobaltsó bevitelével az akkumulátorban olyan fémion lesz jelen, ami beépül az ólom-dioxid rétegbe annak a rács korrózióval kikezdett helyeire, és a potenciált olyan irányban tolja el, ami a további oxidációnak nem kedvez, így a rácskorróziót gátolni, az élettartamot pedig növelni lehet. Tapasztalataink szerint a nyomnyi mennyiség legfeljebb 0,1 súly%-os ezüsttartalmat jelent. Egy további felismerésünk az, hogy a pozitív elektródlemeznél a masszahullást, a negatív elektródlemeznél pedig a tömörödést gátló belső váz kialakítható természetes gyapottal, amelynek anyaga egyrészt nem befolyásolja az akkumulátor rendeltetésszerű működését, s másrészt az elektrolit áramlását gyorsítja, az elektronleadást elősegíti. A természetes gyapot az elektródmasszában kezdetben megduzzad, ezért annak porozitását növeli, benne belső vezető hálózatot hoz létre. Később a gyapot anyagának egy része kioldódik és így csatornák jönnek létre. A gyapotszál kénsav hatására a kénsav töménységétől függően vezetővé válik. További ugyancsak előre nem várt felismerésünk az, hogy a pozitív elektród masszájába vízben oldódó foszfátiont, főként foszforsavat adagolva az ezüstöt nyomnyi mennyiségben tartalmazó kobaltsó katalizáló hatására olyan kristály alakú tűszerű ólom-foszfát vegyület jön létre, ami a pozitív elektródlemezben belső vázat képez, és az ólom-dioxid rétegbe beépülve az ólomkihullást és így az iszaposodást gátolni, ezáltal az akkumulátor élettartamát növelni tudjuk. A fenti felismerések alapján megnövelt élettartamú ólomakkumulátorok előállítására és/vagy élettartamának növelésére, előnyösen stacioner igénybevételekre szánt akkumulátorokhoz eljárást dolgoztunk ki, amikoris az akkumulátor elektrolitját kénsavból állítjuk elő, pozitív elektródlemezéhez ólomporból, vízből és kénsavból, negatív elektródlemezéhez ólomporból, vízből, kénsavból, báriumszulfátból, továbbá előnyösen lángkoromból, lignin-szulfonsavból vagy huminsavból, és falisztből vagy fűrészporból alapanyagot készítünk, az alapanyagokat külön-külön masszává formáljuk, majd a masszákat megfelelő lemezrácsokba kenjük, és a találmány szerint az elektrolitba 0,05—1,5 g/1 — előnyösen egyenértékű kobaltsók formájában hordozott — kobaltot adagolunk, amely nyomnyi mennyiségben ezüstöt tartalmaz és/vagy a pozitív elektródlemez alapanyagába az ólompor súlyának 0,005—0,2%-át kitevő mennyiségben kobaltsót, előnyösen kobalt-szulfátot adagolunk, amely nyomnyi mennyiségben ezüstöt tartalmaz és adott esetben a negatív elektródlemez anyagához az ólompor súlyának 0,05—0,5 súly%-át kitevő mennyiségű természetes gyapotot adagolunk. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjában a pozitív elektródlemez alapanyagába az ólompor súlyának 3—8%-át kitevő mennyiségű vízben oldható foszfátot vagy egyenértéknyi foszforsavat adagolunk. A találmány szerinti eljárás egy másik előnyös foganatosítási módjában 10—60 pm szálvastagságú, 1—4 mm hosszúságú gyapotszálat alkalmazunk. Megjegyezzük, hogy a „vízben oldható” szóhasználat alatt az olyan foszfátokat, beleértve a foszforsavat is, értjük, amelynek oldékonysága normál körülmények között 20 °C hőmérsékleten és 1 atm nyomáson legalább 3,5 g/1. A találmány szerinti eljárással előállított kentlemezes akkumulátorok élettartama az eddig ismert indítóakkumulátorénak legalább kétszerese, és károsodás nélkül mintegy másfélszer annyi túltöltési ciklust tűrnek el, aminek az elektródlemezek kis korróziós károsodása és belső struktúrájuk kedvező volta az oka. A találmány szerinti eljárás hatása vizsgálataink szerint abban áll, hogy akár az elektrolitban, akár a pozitív elektródlemez aktív anyagában bevitt kobalt és nyomnyi mennyiségű ezüstionok beépülnek a pozitív elektródlemez rácsfelületén a magas savmennyiség hatására kialakuló ólom-dioxid rétegbe. Ezzel a réteg potenciálja úgy tolódik el, hogy az nem kedvez a további oxidációnak. Miután a két fajta fémion elsősorban a rács hibás helyeire épül be, így tömörebbé teszi a rácson levő ólom-dioxid kristályszerkezetet, csökkenti az anyagtranszportot és az ólomötvözet oxidációját, azaz a rácskorróziót. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
