DE3401441C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bleiakkumulator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Bleiakkumulatoren werden insbesondere dort ver­ wendet, wo es auf eine zyklische Belastbarkeit ankommt, bei­ spielsweise beim Antrieb von Elektrofahrzeugen oder U-Booten. Zur Erzielung großer Kapazitäten werden bei derartigen Blei­ akkumulatoren die Gitterplatten sehr lang ausgebildet. Aufgrund der Verwendung von Kupferstreckmetall und der speziellen Streck­ richtung gemäß der DE 22 41 368 C2 wird über die gesamte Länge der Gitterplatte selbst bei relativ langer Ausführung eine ausgezeichnete Stromleitung erzielt.

Aus der DE 22 41 368 C2 ist ein Bleiakkumulator bekannt, der lange negative Elektroden in Form einer aus Kupferstreckme­ tall bestehenden, rechteckigen Gitterplatte aufweist, die als Träger für die aktive Masse und zur Stromzu- bzw. abfüh­ rung dient. Die Streckrichtung des Streckmetalls ist dabei parallel zu derjenigen Seite der rechteckigen Platte, an der die Anschlußfahne angeordnet ist. Ferner ist an der betref­ fenden Seite eine sich über die gesamte Länge erstreckende Bleileiste stromleitend befestigt, mit der die Anschlußfahne ein Stück bildet. Es wäre wünschenswert, wenn ein derartiger Bleiakkumulator eine höhere Kapazität aufweisen würde.

Angaben betreffend die Realisierung einer möglichen Kapazi­ tätsvergrößerung sind dieser Druckschrift nicht zu entneh­ men.

In dem Buch "Storage Batteries", 4. Auflage, New York, Lon­ don, 1955, beschreibt G. W. Vinal allgemein die Physik und Chemie von Akkumulatoren. Betreffend der Dichten des Batte­ rie-Elektrolyten wird in Abs. 1 auf Seite 122 anhand von Beispielswerten die übliche Terminologie erläutert. Gemäß dieser werden Dichten von Elektrolyten üblicherweise durch die dritte Dezimalstelle hinter dem Komma ausgedrückt, deren Einheit dann ein "Punkt" ist. Zur Erläuterung dieser Kurz­ schreibweise werden als Beispiele eine "Zwanzig-Achtzig- Säure" oder eine "Dreizehnhundert-Säure" herausgegriffen und den entsprechenden Ziffernschreibweisen von 1,280 bzw. 1,300 g/ml gegenübergestellt. Bauliche Merkmale von Bleiakkumulato­ ren werden in dieser Schrift nicht angegeben.

In "Blei- und Stahlakkumulatoren für Fahrzeugantrieb und Schiffsbetriebe", Wiesbaden, 1957, E. Witte, Tabelle 10 auf Seite 172 verschiedene Ladefaktoren angegeben. Unter ande­ rem wird auch ein Bereich von 1,1 bis 1,4 genannt, jedoch ist kein Zusammenhang mit einzelnen baulichen Voraussetzun­ gen der Bleiakkumulatoren angegeben.

Antimonarme Bleilegierungen für Bleiakkumulatoren sind aus der DE-31 31 510 C1 und der DE-OS 25 12 049 bekannt. Darin werden Sb-Anteile von 0 bis 2,5% bzw. 1 bis 3,5% angege­ ben.

Aus der DE-32 47 787 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von positiven Rohrplatten für Akkumulatoren bekannt. Bei die­ sem Verfahren wird eine verdünnte Schwefelsäure mit einem Säuredichtebereich von 1,2 bis 1,5, insbesondere etwa 1,3 g/ml dem Bleistaub während des Granulierens zugegeben, bevor das noch feuchte, dadurch erhaltene Granulat nachoxydiert, gesiebt und abschließend in den Füllraum der positiven Rohr­ platten gefüllt wird. Konkrete bauliche Merkmale des Bleiak­ kumulators selbst und insbesondere der negativen Elektroden sowie Betriebswerte des Bleiakkumulators werden in der DE-32 47 787 A1 nicht beschrieben.

Aus der US-28 61 016 ist ein Bleiakkumulator mit einem posi­ tiven Gitter und einer negativen Platte bekannt, die durch einen in der Elektrolytflüssigkeit angeordneten, faserarti­ gen Zelluloseseparator voneinander getrennt sind. Der Elek­ trolyt besteht im wesentlichen aus einer verdünnten Schwefel­ säurelösung mit einer Dichte von 1,200 bis 1,300 g/ml und enthält ferner Silbersulfat, um eine längere Batterielebens­ dauer bei einem Bleiakkumulator dieser Bauart zu erreichen.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen Bleiakkumulator der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem der beschriebene gute Durchmischungseffekt ausgenutzt wird, um die Kapazität des Bleiakkumulators heraufzusetzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 vorgesehen.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß auf­ grund der Verwendung der aus Kupferstreckmetall bestehenden negativen Elektroden die Gasung im unteren Bereich des Akku­ mulators wesentlich früher erfolgt als dies bei normalen Akku­ mulatoren der Fall ist. Aus diesem Grunde wird die in dem Akkumulator vorhandene verdünnte Schwefelsäure schon zu einem relativ frühen Zeitpunkt der Aufladung durch die aufsteigenden Gasblasen von unten nach oben gut umgewälzt, so daß die bei der Ladung entstehende höhere Schwefelsäurekonzentration gut über das gesamte Volumen des Bleiakkumulators verteilt wird.

Statt mit einer normalen Betriebssäuredichte von 1,27 g H₂SO₄/ml arbeitet also der erfindungsgemäße Blei­ akkumulator mit etwa 8% mehr Säure bei gleichem Volumen. Dem­ entsprechend wird die Kapazität des Bleiakkumulators erhöht, ohne daß sein Volumen vergrößert werden müßte. Sie Säure zwi­ schen den Platten wird besser ausgenutzt, und zwar auch bei einer sehr schnellen Entladung. Um der Kapazitätsvergrößerung Rechnung zu tragen, soll die Masse der positiven Platte um etwa 10% vergrößert werden. Dies würde bei einer Rohrtaschen­ platte mit normal 8 mm Rohrdurchmesser eine Vergrößerung des Durchmessers auf etwa 8,4 mm bedeuten.

Ferner beträgt der Ladefaktor 1,0 bis 1,1, insbesondere etwa 1,05. Gegenüber dem normalen Ladefaktor von etwa 1,2 kann wegen der gleichmäßigen Gasung des erfindungs­ gemäßen Bleiakkumulators über die gesamte Plattenlänge ein um gut 10% herabgesetzter Ladefaktor verwendet werden, ohne daß ein Kapazitätsverlust hingenommen werden müßte.

Der erfindungsgemäße geringe Ladefaktor ermöglicht es wiederum, die Bleiseelen der positiven Rohrtaschenplatten aus einer anti­ monarmen Bleilegierung mit vorzugsweise etwa 1,5 bis 3% Sb her­ zustellen. Aufgrund der geringen Gasung des erfindungsgemäßen Bleiakkumulators genügt eine derartige antimonarme Bleilegierung. Auf diese Weise kann nur wenig Antimon in Lösung gehen und zur negativen Platte gelangen, wo Antimon zu einer Vergiftung führen würde. Dies hat zur Folge, daß der Betriebszustand der negativen Elektrode über lange Zeiten konstant ist. Eine Sulfatierung, Vergiftung und hohe Selbstentladung werden vermieden. Insbeson­ dere wird auf diese Weise eine wartungsarme Traktionsbatterie geschaffen.

Die geringe Gasung aufgrund des geringen Ladefaktors hat zur Folge, daß im Laufe des Betriebs des zyklisch belasteten Bleiakkumulators auch nur wenig Wasser nachgefüllt werden muß.

Die Vergrößerung der positiven Masse entspricht der Säuredichte­ erhöhung.

Mit besonderem Vorteil läßt sich der erfindungsgemäße Bleiakku­ mulator als Solarbatterie verwenden. Bei diesem Betrieb wird der Bleiakkumulator durch Solarzellen aufgeladen, um z. B. während der Nacht oder bei bewölktem Himmel statt der Solarzellen zeit­ weise Strom abgeben zu können. Bei dieser Anwendung ist die War­ tungsfreiheit von besonderer Bedeutung, um einen reibungslosen Betrieb zwischen Auf- und Entladung der Bleiakkumulatoren zu gewährleisten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels be­ schrieben:

In einem Gehäuse sind abwechselnd negative Elektroden gemäß der DE 22 41 368 C2 und positive Platten gemäß der DE 32 47 787 A1 angeordnet.

Die Betriebssäuredichte in diesem Bleiakkumulator beträgt 1,29 g H₂SO₄/ml, was einer 39,1%igen verdünnten Schwefelsäure entspricht. Dies bedeutet gegenüber der normalerweise in einem Bleiakkumulator verwendeten Schwefelsäure von 36,2% ein Mehr an Säure von etwa 8%.

Die Bleiseele der Rohrtaschen besteht aus einer Bleilegierung mit ca. 2% Sb. Durch Vergrößerung des Rohrtaschendurchmessers auf 8,4 mm wird die Rohrtaschenmasse gegenüber einem herkömm­ lichen Akkumulator um etwa 10% erhöht.

Der so hergestellte Bleiakkumulator wird mit einem Ladefaktor von etwa 1,05 betrieben und anschließend in üblicher Weise ent­ laden.

Die bevorzugte Anwendung liegt bei Traktionsbatterien aber auch im Solarbereich.

Claims (4)

1. Bleiakkumulator mit langen negativen Elektroden in Form einer aus Kupferstreckmetall bestehenden rechteckigen Gitterplatte, die als Träger für die aktive Masse und zur Stromzu- bzw. -abführung dient, wobei die Streck­ richtung des Streckmetalls parallel zu derjenigen Seite der rechteckigen Platte verläuft, an der die Anschluß­ fahne angeordnet ist, und wobei an der betreffenden Seite eine sich über die gesamte Länge erstreckende Bleileiste stromleitend befestigt ist, mit der die An­ schlußfahne ein Stück bildet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebssäuredichte zwischen 1,290 und 1,300 H₂SO₄/ml beträgt und daß der Ladefaktor 1,0 bis 1,1 beträgt.

2. Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebs­ säuredichte 1,295 g H₂SO₄/ml beträgt und daß der Ladefaktor 1,05 beträgt.

3. Bleiakkumulator nach Anspruch 1 oder 2 mit einer positiven Rohrtaschenplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleiseelen der positiven Rohrtaschenplatten aus einer antimonarmen Bleilegierung bestehen.

4. Bleiakkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleilegierung 1,5 bis 3% Sb enthält.