187719. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ólomakkumulátorok pozitív aktív anyagának előállítására
1 187719 2 A találmány tárgya eljárás ólomakkumulátorok pozitív aktív anyagának előállítására, amely aktív anyag - PbO és PbOx - ólom-oxidokbói álló porokat - ahol x, 1 és 2 közötti tetszőleges érték és a porok fémólom tartalma legfeljebb 30-35% - tetszőleges arányban, valamint vizet és adalékanyagot tartalmaz. A savas ólomakkumulátorok pozitív elektródjai sok esetben - pl. járművontatási célra, vagy szükség-áramforráskénti felhasználásra gyártott akkumulátoroknál - ún. páncéllemezes, másnéven csöves elektródok. Ezeknek az elektródoknak a szerkezete olyan, hogy az áramvezető ólompálcákat körülvevő aktív anyagréteg valamely saválló textíliába van burkolva, így elkerülhető az aktív anyagnak az áramvezetőről történő lehullása. A csöves elektródok gyártása általában úgy történik, hogy a textíliából kialakított csöves táskákba belehúzzák az áramelosztó hídba csatlakozó áramgyűjtő pálcákat, s a pálcák és a burkoló táskák által határolt térbe rázással juttatják be az oxidált ólomporból és segédanyagokból álló száraz porkeveréket. A művelet erősen veszélyes a környezetre a szálló ólom-oxid porok miatt, s a védekezés még nagy költségek árán sem tökéletes. Elsősorban ebből a célból fejlesztették ki az ún. nedves töltésre alkalmas eljárásokat. Az ismert eljárások azonban elsősorban a töltőberendezések fejlesztési eredményeiről tájékoztatnak, mint a 2 936 025 számú NSZK szabadalmi leírás, vagy a 3 228 796 számú USA szabadalmi leírás. A 4 037 630 számú USA szabadalmi leírás a nedves aktív anyag alkalmazását és a töltő berendezést ismerteti. Az aktív anyag víz és ólom-oxidból készült zagy, amelynek homogenitását állandó keveréssel biztosítják. Az eljárás hátránya, hogy a 9 g/cm1 sűrűségű ólom-oxid por a vízben erősen hajlamos az ülepedésre, és ezért gyakorlatilag az ilyen aktív anyag nem homogén összetételű, konzisztenciáját nem tartja meg. Az instabil anyag feldolgozhatóságát az 1 488 953 számú angol szabadalmi leírás szerint úgy oldják meg, hogy folyamatos cirkulációról és speciálisan megválasztott áramlási rendszerről gondoskodnak, a megoldás bonyolult és drága berendezést igényel. Az instabil anyagkonzisztencia másik hátránya, hogy a textil táskák porózus falán a vízben dús zagyrész kifolyik, melyet a textil anyagára tett szigorú műszaki követelmények előírásával igyekeznek megakadályozni. A textil csövek pórusain történő vízben dús zagy kifolyását az 1 475 490 számú angol szabadalmi leírás szerint úgy akadályozzák meg, hogy az aktív anyaghoz az ólom-oxidokon kívül kénsavat, vizet és kénsavnak ellenálló szálas anyagot kevernek. Az aktív anyagot nyomással sajtolják a porózus textilcsövekbe és ekkor a nyomás hatására a csövek pórusain kifelé törekvő folyadékban dús zagy a szálas anyag részecskéket magával ragadva, azokat a cső belső falához szállítja. Ily módon a csövek belső falán a szálas anyagból képződött bevonat mintegy szűrőréteg működik, és csak az aktív anyag szilárd részeitől mentes folyadék fázist engedni kifolyni a textilcsövek falán. A találmány szerinti eljárás hátránya az, hogy a csöves elektród csövein belül az aktív anyag összetétele a csövek keresztmetszete mentén inhomogén lesz, mivel a szálas anyag mennyisége a cső tengelyének irányában csökken. A száraz porbetöltés során fellépő veszélyes porzás elkerülésére a 4 252 872 sz. USA szabadalmi leírás szerint, 2% poli(tetrafluor-etilén) (PTFE) port vagy szuszpenziót adagolnak az oxidált ólomporhoz és 100‘C-on keverik, aminek hatására a PTFE szálas szerkezetűvé alakul. A szálas szerkezetű PTFE az 1-20 fim méretű ólomoxid szemcséket 100-250 fim méretű granulátumokká alakítja, így csökkentve a porzást. A 4 110 519 sz. USA szabadalmi leírás szintén PTFE alkalmazásáról számol be, elsősorban kent akkumulátor elektródok előállításához. A kent elektród abban különbözik a csöves elektródtól, hogy az aktív anyagot ebben az esetben áramvezető rács „ablakaiba” kenéssel juttatják be, s a kész elektródot nem burkolja a szövetszerű anyag. Ez esetben az aktív anyag és áramvezető közötti kapcsolat igen lényeges szempont, mivel ha a köztük lévő kötés erőssége kicsi, az aktív anyag működés során kihullik a rácsból. A fenti szabadalmi leírás szerint jól tapadó, koherens aktív anyagot lehet kapni, ha 0,1-3 súly % PTFE-t, ólom-oxid port szárazon kevernek 80 *C- on, esetenként MgS04 adalékolással. A száraz por keverése után vizet vagy vizet és kénsavat adagolnak a keverőbe, s tovább keverik az elegyet. A leírás nem számol be az aktív anyag keverék állékonyságáról, tehát arról, hogy mennyi ideig őrzi meg a keverőben beállított viszkozitását. Tapasztalataink szerint az ilyen típusú aktív anyag néhány órán belüli feldolgozást tesz szükségessé, s még ez esetben is számolni kell vízkiválással. Ugyancsak kent elektródok előállításához alkalmazták több évtizeddel korábban a glicerint abból a célból, hogy cementszerüen keményedő aktív anyagot kapjanak. A fenti alkalmazásokról többek között C. Drucker és dr. A. Finkeistein: Galvanische Elemente und Akkumulatoren (Akademische Verlag GMBH. Leipzig, 1932.) című könyve számol be. A glicerin alkalmazásával újabb időkben nem találkozunk feltehetően azért, mert az ólom-glicerát képződésekor keletkező víz a kenést követő szárításkor fokozza az aktív anyag repedezési hajlamát, csökkentve ezáltal a kent elektród élettartamát. A találmánnyal célunk olyan - elsősorban csöves pozitív elektródok előállítására használható - aktív anyag előállítása, amely nedves töltésre alkalmas, azon előnyös tulajdonságainál fogva, hogy viszkozitását változás nélkül hosszú ideig megőrzi, az alkotórészek fajsúly szerint nem frakcionálódnak, a vízfelvevő képessége, s ezáltal a kész elektród porozitása tág határok között változtatható és az ilyen pozitív elektródot tartalmazó akkumulátorok villamos jellemzői azonosak vagy kedvezőbbek, mint az ismert aktív anyagok alkalmazásával készült akkumulátoroké. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy oxidált ólomporokhoz fő komponensként glicerint, PTFE és vízből álló adalékanyagot adva, mindezeket intenzíven keverve olyan masszaszerü anyagot kapunk, mely viszkozitását hosszú ideig - több 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
