196533. lajstromszámú szabadalom • Ólomakkumulátor, különösen tartós egyenletes igénybevételre
3 196533 4 A találmány tárgya ólomakkumulátor, különösen tartós egyenletes igénybevételre, amely folyadékzáró anyagból készült válaszfalakkal elválasztott cellák két végén elektromos kivezetésekhez csatlakoztatott soros kapcsolásával van kialakítva, ahol a cellákban egymástól térközzel elválasztott ólom alapanyagú elektródok vannak elrendezve. Ismert módon az ólomakkumulátort a szokásos 25...40% koncentrációjú kénsavval töltjük fel. A találmány szerinti ólomakkumulátor alkalmas zárt kialakításra és az ismerteknél nagyobb fajlagos energiasürűséget biztosit. Az ólomakkumulátorok előállításának eddig alkalmazott technikája szerint az ólom-oxidot és ólomszulfátot tartalmazó aktív masszát rácsba bekenik, majd szárítják és ezzel a kivént elektrokémiai reakció számára a viszonylag nagy fajlagos felülete létrehozzák. A rácsot általában ötvözött ólomból készítik és benne helyezkedik el a pozitív vagy negatív elektród szerepét betöltő aktív massza. Az ólomakkumulátorok cellás felépítésűek, a cellákat általában szigetelő anyagból készült falak választják el. Minden cellában egymás mellett szomszédos elektród lemezek vannak elrendezve, amelyek váltakozva anódsinre vagy katódsínre csatlakoznak. Az elektród lemezek váltakozva anódokként, illetve katódokként szolgálnak. Látszik, hogy az ólomakkumulátorok viszonylag nagy mennyiségű ólmot tartalmaznak és az ólom tömegének jelentős része az akkumulátor energetikai folyamataiban alig vesz részt. A sínek jelenléte miatt káros feszültséggrédienssel is számolni kell. Mindezek következményeként a legjobb hatásfokú ólomakkumulátorok tömege nagy, és ami evvel jár az energiasűrűség kicsi. Bár elméletileg 175 Wh/kg érhető el, a mai legjobb akkumulátorok is csak 38 Wh/kg szintet érnek el. Az energiasűrüség viszonylag kis voltát a vezető sínek és más alkatrészek jelenléte is okozza. Az ólomakkumulátorok további hátránya, hogy erős kisütéskor az aktív massza egy része az elektród vázát alkotó rácsból kihull, aminek következménye az akkumulátor kapacitásának lassú csökkenése. Az ólomakkumulátorok alkalmazásának egyik legfontosabb területe a gépjármüvek elektromos energiaellátásénak biztosítása. Az üzemeltetés során számos egymással nehezen összeegyeztethető kövtelményt kell teljesíteni. Korlátozni kell a töltőáram és a kisütöáram nagyságát is, hogy a kénsavoldatban jelenlevő viz elektrolitikus bontása ne következhessen be. Ez annyit jelent, hogy egy adott feszültséget csak viszonylag rövid időn keresztül szabad túllépni. A gázfejlödés nehezen korlátozható, ezért az ólomakkumulátorok zárt kivitele csak nagy nehézségek árán oldható meg. A találmány feladata olyan ólomakkumulátor létrehozása, amely adott esetben zárt kivitelű is lehet, az ismert akkumulátorokhoz képest megnövelt energiasürűséget biztosit, vagyis kisebb tömeg mellett nyújtja ugyanazt a teljesítményt. A találmány alapja az a felismerés, hogy az ólomból készült vastag rácsot és a rá kenéssel felvitt aktív masszát más technológiával készült elektródokkal kell felváltani. A felismerés szerint lényegében hasonló módon kell az ólomakkumulátort felépíteni, mint azt az alkáli töltésű (lúgos) akkumulátorok esetében egyebek között az 1 532 712 lsz. GB szabadalmi leírás javasolja. Abban műanyagból készült házba szorosan illeszkedően, folyadéktömören zéró módon tartólemezek vannak beépítve, amelyek két oldalán egy-egy akkumulátorcella van kialakítva. Az aktiv masszát ebben az esetben is kenéssel viszik fel, anyaga Fe/Ni, Fe/Ag, Fe/Fe, stb., mint az a lúgos akkumulátorok esetében szokásos. A kitűzött feladat megoldására olyan ólomakkumulátort hoztunk létre, amely folyadékzáró anyagból készült válaszfalakkal elválasztott cellák két végén elektromos kivezetésekhez csatlakoztatott soros kapcsolásával van kialakítva, ahol a cellákban egymástó; térközzel elválasztott ólom alapanyagú elektródok vannak elrendezve, ahol a találmány szerint az elektródok célszerűen a válaszfalakként kialakított hordozóra ólom alapanyagból fémszórással vagy elektrolitikus lerakatással felvitt legalább egy porózus szerkezetű óiomréteggel vannak kialakítva. Ez esetben a válaszfal anyaga általában ólom vagy grafit, vagyis elektromosan vezető ar yag. Célszerű megoldás az is, amikor az elektródok a válaszfalaktól elválasztva, á cellákban vannak ólomlemezeken kialakítva. Előnyösen az elektródok többrétegű szerkezetként vannak kialakítva, és legalább egy 0,1...2,0 t%, célszerűen 0,6 t% bárium-sziliciddel ötvözött ólomréteg van. Az elektródok mechanikai szilárdságát javítja, ha legalább egy, két ólomréteg között elrendezett szigetelő anyagú, a fémszórással bevont felületen túlnyúlóan elhelyezett hálót építünk be szerkezetükbe. Az elektrolit kiömlés elleni védelmét biztosítja, ha az elektródok között kolloidáiis kovasav-anhidridből kialakított szeparátor van, amely 1,8...10,0 t%, előnyösen 2,6 t% szilíoium-diszulfidot tartalmaz. A találmány szerinti ólomakkumulátor jól kialakítható műanyag tartóedényben gyakorlatilag nem igényel karbantartást, ha terhelése egyenletes, az üzemelés során erősen változó terhelések nem lépnek fel. A fajlagos energiasűrüség tömegre vonatkoztatva 8(i...110 Wh/kg, mig térfogatra vonatkoztatva 750,..950 Wh/dmJ (az eddigi 48... 110Wh/dmJ helyett). A találmány szerinti ólomakkumulátort a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
