187315. lajstromszámú szabadalom • Eljárás savas ólomakkumulátorok adalékot tartalmazó aktív anyagának előállítására
1 IS'7 315 2 A találmány tárgya eljárás savas ólomakkumulátorok adalékot tartalmazó aktív anyagának előállítására műanyagszövettáskás és kent lemezes elektródokhoz kovaföld adalékanyag alkalmazásával. Porózus szilikátokat savas ólomakkumulátorok adalékanyagaként már korábban is alkalmaztak. Az 146 656 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás ólomakkumulátorokhoz alkalmazandó hatóanyagot ismertet, amely a kikevert pozitív vagy negatív hatóanyaghoz 0.1...1%-nyi őrölt, bensőségesen elkevert szilikagélt tartalmaz. Már ebben a korai szabadalmi leírásban is megállapítják, hogy a szilikátokat pl. diatomaföldet, habkövet, valamint ammóniumszulfátot is alkalmaztak már hasonló céllal. Már az említett szabadalmi leírás szerint is a korábbi technika állásaként említett adalékok a gyakorlatban nem váltak be. Ennek oka az, hogy ezeknek az adalékoknak csupán egyszerű őrleményét keverték az aktív anyaghoz. Az őrlemények mind durva, mind egészen finom részecskéket tartalmaztak. Jóllehet ezek az adalékok a gyártott akkumulátorok kezdeti fajlagos kapacitását növelték, azonban az élettartamukat oly mértékben csökkentették, hogy alkalmazásuk a gyakorlatban nem terjedt el. Az említett 146 656 sz. magyar szabadalmi leírás szerint a fenti hátrányt úgy kívánták kiküszöbölni, hogy adalékként különféle kovasavakat, vagy szilikagélt alkalmaztak. Mint a leírásban található, az adalék 70...90% kovasavat tartalmazó nagy fajlagos felületű gél, amely hidrofil adszorbens. Meg kell jegyeznünk, hogy a fenti szabadalmi leírásban olvasható eljárás sem terjedt el, mivel gélszerű anyagot alkalmaztak, s a gélekre jellemző az öregedés. Az öregedés jellegében azt jelenti, hogy a gél idővel spontán elveszti víztartalmát - részben vagy egészen -, szerkezete alapvetően megváltozik, s mindezek következtében néhány 10 töltési-kisütési ciklus után elveszti szerkezettágító hatását. Az 1 338 205 sz. angol szabadalmi leírásban savas ólomakkumulátorok aktív anyagát ismertetik, amely ólomakkumulátorokat gépjárműindító telepként alkalmazzák. A leírt megoldás szerint a kohézív paszta készítésénél az ólomoxidhoz 0.3.. .0.4% üreges szulfátokat, karboximetilcellulózt alkalmaznak. Egyes adalékokat a részecskék hirtelen felmelegítésével majd hűtésével végrehajtott ún. expandáltatásos eljárással állítanak elő. A 3 652 336 sz. USA szabadalmi leírás is expandált szilikát adalékanyag alkalmazását írja le. Ezen eljárásnál alkalmazott szilikát adalékok tartalmazhatnak az akkumulátorok működését gátló szenynyező anyagokat is. Az expandált adalékok alkalmazásának további hátránya azok költséges előállítása. A fenti szabadalmi leírásokban az ismertetett akkumulátorok fajlagos kapacitását nem közlik. A szakirodalom (H. Bode: Lead-Acid Batteries, 1977, London, p. 292...299) a pozitív lemezek elméleti 224.2 Ah/kg értékű fajlagos kapacitását a gyakorlatban max. 120... 125 Ah/kg értékűnek jelöli meg. A technika állása szerinti korábbi, megfelelő minőségűre beállított, de porózus szilikátot nem tartalmazó aktív anyag savellátása kedvezőtlen, s így az ilyen aktív anyag kihasználtsági foka alacsony, az elektródok viszonylag hamar öregednek összefüggő, tömör szulfátréteg képződése következtében. A porózus adalékanyagok alkalmazásának elvi előnye, hogy pórusaikban savat tárolnak, így a kisütés folyamán az elektrokémiai reakcióhoz az adalékanyagot nem tartalmazó aktív anyaghoz mérten több sav áll rendelkezésre. Felismertük azonban, hogy a porózus szilikátok, elsősorban a diatómaföld vagy az ehhez hasonló kovaföld adalékként való alkalmazásának a gyakorlatban az a hátránya, hogy a korábban alkalmazott őrlemények durvább szemcséi az akkumulátor aktív anyagának, annak pórusaiban a töltéskisütés ciklusai alatti, mintegy 2,6-szeres térfogatváltozásai következtében mikrorepedéseket okoztak, amelyek néhányszor tíz töltés-kisütési ciklus után a pozitív lemez poriadását, az aktív anyagnak a tartó- ill. vezetőrácsáról való leválását okozták. Felismertük továbbá, hogy nem következnek be ezek a mikrorepedések, ha az adalékanyag szemcsemérete az aktív anyag szemcseméretének nagyságrendjébe esik, vagy annál kisebb. Ekkor ugyanis a szemcsék közötti térben nincsenek a durva szemcsék mechanikai feszültséget okozó gócai, a szabad térfogat az aktív anyag szemcseméretének a töltéskisütés közötti 2,6-szeres térfogatváltozását felveszi. A találmány elé célul tűztük ki egy olyan eljárás kidolgozását, amelynek foganatosítása révén a savas ólomakkumulátorok aktív anyagának kihasználtsági foka növelhető, elsősorban az aktív anyag savellátásának javítása következtében, következésképpen aktív anyag takarítható meg, ugyanakkor az akkumulátor élettartama növelhető. A kitűzött célt a bevezetőben említett eljárással a találmány szerint úgy érjük el, hogy őrölt kovaföldnek olyan frakcióját választjuk, amelynek szemcsemérete max. 60 pm, öntött térkitöltése max. 300 kg/m3 értékű, amelyet szervetlen erős savval mosunk, majd ebből 0.01...10%-ot az aktív anyaghoz adunk és azzal homogenizáljuk. Műanyag szövettáskás pozitív elektródok aktív anyagához előnyösen 0,1-3% adalékot adunk. Kent lemezes elektródok előállításával előnyösen 0,1-2% adalékot alkalmazunk. A találmány szerinti eljárásnak az az előnye a korábbi eljárásokkal szemben, hogy olyan adalékot alkalmazunk, melynek természetes porozitású van, a savas tisztítással eltávolítjuk belőle azokat a szennyezőket, amelyek az akkumulátorra károsak, ezzel együtt tovább növeljük az adalék porozitásút. Kiválasztjuk a kovaföld megfelelő frakcióját is, ami viselkedését az aktív anyagban döntő mértékben befolyásolja. A savas tisztításnak alávetett, megfelelő frakciójú adalékanyag az aktív anyag ólomvegyületeinek savellátását elősegíti, ill. megjavítja, továbbá megakadályozza az akkumulátor kisülése folyamán tömör, összefüggő ólomszulfát-réteg kialakulását. A találmány szerint alkalmazott kovaföld nem tömör szerkezetű, mint például a kvarcliszt, hanem 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
