ES2344060T3 - Bateria de plomo-acido con separador de microfibra que tiene caracteristicas de absorcion mejoradas. - Google Patents

Bateria de plomo-acido con separador de microfibra que tiene caracteristicas de absorcion mejoradas. Download PDF

Info

Publication number
ES2344060T3
ES2344060T3 ES04101403T ES04101403T ES2344060T3 ES 2344060 T3 ES2344060 T3 ES 2344060T3 ES 04101403 T ES04101403 T ES 04101403T ES 04101403 T ES04101403 T ES 04101403T ES 2344060 T3 ES2344060 T3 ES 2344060T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
lead
separator
silica
acid battery
regulated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES04101403T
Other languages
English (en)
Inventor
Melchor Fernandez Garcia
Maria Luisa Soria Garcia Ramos
Francisco Trinidad Lopez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Exide Technologies SA
Original Assignee
Exide Technologies SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Exide Technologies SA filed Critical Exide Technologies SA
Application granted granted Critical
Publication of ES2344060T3 publication Critical patent/ES2344060T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • H01M10/12Construction or manufacture
    • H01M10/121Valve regulated lead acid batteries [VRLA]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44Fibrous material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

Una batería de plomo-ácido regulada por válvula que incluye separadores que comprenden microfibras de vidrio, microfibras plásticas o una mezcla de ambas, caracterizada porque los separadores consisten en las citadas microfibras de vidrio, microfibras plásticas o una mezcla de ambas y un agente de relleno que consiste en 2 a 8% (peso/peso) de sílice que tiene una superficie específica mayor que 700 m2/g.

Description

Batería de plomo-ácido con separador de microfibra que tiene características de absorción mejoradas.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a una batería de almacenamiento eléctrico del tipo de plomo-ácido regulada por válvula, que comprende separadores de microfibra que tienen características de absorción mejoradas.
Antecedentes de la invención
Las células electroquímicas, tales como las baterías de plomo-ácido, se conocen desde el final del siglo pasado. En su configuración actual comprenden un ánodo de dióxido de plomo, un cátodo de plomo blando y un separador elaborado con celulosa o material plástico, cuyo material tiene la misión de separar físicamente las placas, suministrando también un conducto a través del electrolito para los iones conductores de la corriente eléctrica.
Las nuevas aplicaciones requeridas actualmente para las baterías han hecho necesario que los desarrollos tecnológicos alcanzados en esta década y en las anteriores se centren principalmente en la obtención de baterías con requisitos de mantenimiento mínimos o sin mantenimiento, mínimas emisiones de gases, que permitan su instalación en entornos "limpios" y con un período de vida útil óptimo, para ser adecuadas para aplicaciones que requieren un número elevado de ciclos de carga-descarga, tales como en aplicaciones de vehículos eléctricos y de tracción.
Estos avances han sido obtenidos trabajando fundamentalmente en las características del separador empleado, lo que ha permitido poner en operación el denominado "ciclo de oxígeno" en la batería de plomo-ácido, llevando a la recombinación o baterías reguladas por válvula (denominadas generalmente VRLA por sus iniciales en inglés).
Las características y el principio de operación de estas baterías se describen en las patentes estadounidenses 3.862.861 y 4.383.011, las patentes británicas GB2062945 y GB2060987 y las patentes españolas 526.291 y 524.556, que describen las modificaciones introducidas en lo que respecta a las placas, contenedores y cubiertas, así como fundamentalmente a nivel del separador. Con respecto a este componente, sus propiedades y composición se describen en la patente estadounidense 5.091.275 y en la solicitud de patente europea 0.466.302 A1.
Los separadores para baterías que usan el "ciclo de oxígeno" se elaboran esencialmente con un lecho de fibras no tejidas formado por una mezcla física de dichas fibras dispuestas aleatoriamente. Con el fin de proporcionar un separador con las propiedades necesarias para su aplicación en la batería, la fibra base debe tener características de tamaño muy precisas. Principalmente, su longitud debe ser de aproximadamente 10 \mum y su diámetro estar en el intervalo de 0,1-1 \mum. Estas propiedades básicas de la microfibra permiten obtener un separador con las siguientes características: una porosidad de aproximadamente 90-95% con un diámetro de poro de aproximadamente 5-25 \mum, una superficie específica en el intervalo de 0,8-2,0 m^{2}/g y una resistencia a la tracción de aproximadamente 600 N*m y una resistividad eléctrica de aproximadamente 0,025 \Omega*cm^{2}.
Las características del separador obtenido se pueden modificar hasta cierto punto mediante una modificación de las características de la fibra base. Las modificaciones de la fibra base mencionadas anteriormente se refieren a sus características dimensionales. En este sentido, el uso de microfibras más pequeñas lleva a materiales del separador con una superficie específica mayor, una capacidad de retención de ácido mayor y un tamaño de poro menor. El uso de microfibras mayores modificaría estas propiedades en la dirección opuesta, teniendo en cuenta sin embargo que las propie-
dades del separador no se pueden modificar indefinidamente sino solo dentro de márgenes relativamente estrechos.
Sin embargo, las características del separador de microfibras de vidrio se pueden modificar de forma importante mediante la adición de agentes de relleno inorgánicos de diferentes variedades y concentraciones. Estos agentes de relleno inorgánicos se depositan dentro de la estructura del separador y modifican de forma importante sus características, especialmente aquellas relacionadas con la porosidad y la distribución de tamaños de poro.
Entre los agentes de relleno inorgánicos, el usado más frecuentemente es la sílice en diferentes variedades y concentraciones. Hay un gran número de documentos de patentes relacionados con el uso de sílice bien sola o bien mezclada con sales inorgánicas, aglomerantes y similares en separadores de baterías.
Varios documentos de patentes se refieren a la adición de un agente de relleno inorgánico, especialmente sílice, al separador de la batería para modificar sus características, pero en la mayoría de los casos los documentos se refieren al uso de una mezcla que incluye la sílice misma con sales orgánicas, generalmente sales de magnesio, además de un aglomerante tal como, por ejemplo, en las patentes estadounidenses 5.091.275, 5.605.569, la publicación internacional WO 91/16.733 y la patente europea EP 0.466.302. En otros casos, el material base del separador no es una microfibra de vidrio sino que es de una naturaleza diferente, generalmente polimérica, y por lo tanto el efecto de la sílice es diferente, como en la patente estadounidense 4.681.750 y en la británica UK 2.169.129A. Todavía en otros casos, la concentración de la sílice añadida es muy diferente del intervalo reivindicado en la presente memoria descriptiva, típicamente mucho mayor, muy por encima del 10%. En lo que se refiere a las características de la sílice, la mayoría de los documentos de la técnica anterior describen el uso de sílices con una superficie específica inferior a 250 m^{2}/g, aunque en algunos casos se describen sílices con una superficie específica mayor.
En particular, el documento US 5.009.971, expedido a favor de Johnson et al., describe separadores de baterías de plomo-ácido reguladas por válvula que comprenden sílice que tiene una superficie específica de 30 a 700 m^{2}/g. Sin embargo, dichos separadores consisten casi exclusivamente en sílice, ya que la sílice está presente en concentraciones extremadamente elevadas de 93 a 99,5%.
El documento US 5.336.573, expedido a favor de Zuckerbrod, describe separadores de batería que comprenden como agente de relleno, entre otros, sílice precipitada. Sin embargo, el material base para el separador es una poliolefina y la cantidad de agente de relleno varía de 20 a 75% en peso.
El documento US 6.124.059, expedido a favor de Bohnstedt, describe separadores para baterías de ácido-plomo que comprenden sílice pirogénica como agente de relleno y sílice precipitada como un agente de relleno adicional. Dicha sílice precipitada tiene un área superficial BET de 60 a 700 m^{2}/g, y el material base es de nuevo un polímero termoplástico. El contenido de agente de relleno es más de 60% hasta un máximo de 80% en volumen con respecto al material separador sólido.
Por último, el documento EP 0.680.105 describe baterías que incluyen separadores que comprenden solo sílice, sin ningún otro componente, en cantidades de 1 a 20%, teniendo dicho separador un tamaño de poro reducido de entre 5 y 10 micrones. Sin embargo, la sílice usada en este documento tiene una superficie específica de solo 200-300 m^{2}/g que es insuficiente para favorecer los cambios deseados en las características de absorción del separador y en la batería que incluye dicho separador.
El uso de sílice hace generalmente necesario el uso de una gran cantidad de ella con el fin de obtener las características requeridas para el separador. Sin embargo, la adición de una concentración elevada de sílice al separador de la batería produce una serie de efectos perjudiciales para el separador y para la batería que lo incorpora. Dichos efectos perjudiciales se pueden resumir como sigue:
-
Una disminución de la porosidad total del separador debida al relleno del espacio vacío con una gran cantidad de material inerte y también debida a la deposición preferencial de la sílice en los poros grandes que son los que contribuyen en mayor proporción a la porosidad total del material. La disminución de la porosidad total del separador produce, a su vez, efectos nocivos en propiedades clave del material, tal como la capacidad de retención de ácido. En las baterías de plomo-ácido reguladas por válvula, la mayoría del ácido, aproximadamente 2/3, es retenido en el separador en los poros del material y cualquier disminución en la porosidad disminuirá la capacidad de retención de ácido del separador.
-
Una modificación importante de la distribución de tamaños de poro del separador. De hecho, los resultados de los análisis de tamaño de poro y de distribución de tamaños de poro realizados en separadores de microfibra de vidrio cargados con pequeñas concentraciones, aproximadamente 6%, de sílice, muestran una gran modificación de la distribución de tamaños de poro que produce una disminución de 35% en el número de poros mayores, una disminución de 30% con respecto al número de poros de tamaño intermedio y una disminución de 17% con respecto al número de poros de tamaño pequeño.
Un desplazamiento demasiado grande de la distribución de tamaños de poro hacia valores bajos tiene efectos adversos sobre las características de capilaridad del separador. La velocidad de capilaridad (medida como la altura a la que sube el ácido en el separador en un tiempo determinado) es inversamente proporcional a la distribución de tamaños de poro, de forma que cuanto menor sea el tamaño del poro menor será la velocidad de capilaridad. Al nivel de la batería, la disminución de la velocidad de capilaridad puede tener efectos nocivos en la operación de llenado de la batería con el electrolito ácido. Si el electrolito necesita más tiempo para humedecer todas las partes del grupo de placas de la célula, es posible que, debido a las reacciones de sulfatación que se producen en las placas durante el llenado, la partes internas de la célula puedan desarrollar condiciones alcalinas que favorezcan las condiciones para el desarrollo de las denominadas dendritas de plomo a través del separador, produciendo el fallo inmediato de la batería.
Otro efecto nocivo adicional del desplazamiento demasiado grande de la distribución de tamaños de poro hacia valores bajos es la disminución de las características de transporte de oxígeno del separador. Cuanto menor sea el tamaño de poro mayor será el factor de tortuosidad y consecuentemente menor serán las características de difusión de oxígeno del separador. Disminuir las características de transporte de oxígeno significa, a nivel de la batería, disminuir las características de recombinación de oxígeno que a su vez determina una de las características más importantes de las baterías VRLA que es la de ser totalmente sin mantenimiento.
-
Una disminución en las características mecánicas del separador, reduciendo la resistencia a la tracción y haciéndolo menos adecuado para el procedimiento de elaboración de las baterías porque es más propenso a romperse. La disminución en la resistencia mecánica es un resultado del efecto adverso de la adición de sílice sobre la acomodación de las microfibras en la estructura del separador. La resistencia mecánica de los materiales de la microfibra de vidrio es un resultado del grado de entrelazado de las microfibras. La sílice, debido a su tamaño de partícula muy pequeño, tiende a depositarse sobre la superficie de las microfibras haciendo el entrelazado de las mismas más difícil. Cuanto mayor sea el contenido de sílice, más se dificulta el entrelazado de las partículas y, consecuentemente, mayor será la disminución de las características mecánicas.
Resumen de la invención
El problema que se resuelve mediante la presente invención es proporcionar una batería de plomo-ácido regulada por válvula que comprende separadores de microfibra de vidrio o microfibra plástica, sin las desventajas causadas por los elevados contenidos de sílice como agente de relleno de dichos separadores.
La solución se basa en proporcionar una batería de plomo-ácido regulada por válvula que comprende separadores de microfibra de vidrio o microfibra plástica a los que se les ha añadido un agente de relleno que consiste en una baja concentración (2 a 8% en peso) de sílice con una superficie específica elevada (por encima de 700 m^{2}/g), según la reivindicación 1. Debido a la provisión de dicha baja concentración de sílice que tiene una superficie específica extremadamente elevada, se conserva la capacidad de retención de ácido de los separadores sin las desventajas producidas por los contenidos de sílice elevados. A pesar de la técnica anterior, también se ha encontrado que no es necesario ningún aglomerante ni ningún otro aditivo cualquiera como componente del agente de relleno con el fin de mantener la integridad física del separador o para darle al separador una forma de lámina. Por lo tanto, el agente de relleno consiste solo en la sílice de elevada superficie específica citada. No es necesario añadir otros componentes al separador según la presente invención.
Por lo tanto, en un primer aspecto, la invención se refiere a una batería que incluye separadores que comprenden microfibras de vidrio, microfibras plásticas o una mezcla de ambas, que se caracteriza porque los separadores consisten esencialmente en las citadas microfibras y un agente de relleno que consiste en 2 a 8% (peso/peso) de sílice que tiene una superficie específica mayor que 700 m^{2}/g.
En un segundo aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para producir una batería de plomo-ácido regulada por válvula, caracterizado porque el separador, previamente a su ensamblaje con las placas positivas y negativas, se carga con un agente de relleno que consiste en 2% a 8% (peso/peso) de sílice que tiene una superficie específica mayor que 700 m^{2}/g.
En un tercer aspecto, la invención se refiere al uso de una batería de plomo-ácido regulada por ácido para aplicaciones de vida útil elevada, tal como aplicaciones robustas.
Ventajas de la invención
Debido a la inclusión en la batería de un agente de relleno que consiste en una baja concentración de una sílice de superficie específica elevada en el separador, se modifican esencialmente las siguientes propiedades del separador (y, por lo tanto, de la batería que incluye dicho separador):
a)
Porosidad: este parámetro no cambia esencialmente con respecto al del separador de microfibra 100%. El material conserva un grado muy alto de porosidad de aproximadamente 90-95%, porque las partículas de sílice, debido a su pequeño tamaño, rellenan esencialmente los poros de mayor tamaño en la estructura del separador. Teniendo en cuenta la pequeña proporción de sílice usada, esto lleva a la total conservación de la porosidad.
b)
Tamaño de poro: el tamaño de poro del separador disminuye, hasta 30% aproximadamente de reducción del tamaño de poro cuando la concentración de sílice aumenta de 0 a 6%. Esto es particularmente debido a una disminución en los poros que tienen un tamaño máximo. La explicación de este hecho reside en la deposición preferente de la sílice en los poros de mayor tamaño de la estructura del separador. Este efecto tiene una gran influencia en el comportamiento y la vida útil de la batería, especialmente en aplicaciones que requieren ciclos profundos y particularmente repetitivos, tales como las baterías usadas en aplicaciones de fuerza motriz (elevadores) así como en baterías para ser usadas en vehículos eléctricos. También mejora de forma significativa el comportamiento de las baterías en aplicaciones flotantes para suministros ininterrumpidos de energía, cambios de teléfono, etc., particularmente en instalaciones en las que no se emplean cargas de ecualización.
c)
Superficie específica: la superficie específica del separador de microfibras experimenta un aumento muy grande debido a la inclusión de sílice en su estructura. El aumento es de aproximadamente 1.000% para adiciones de 4% de sílice y de 1.500% para adiciones de 6% de sílice. La explicación es la elevada superficie específica de la sílice en comparación con la de la microfibra plástica o la microfibra de vidrio. De hecho, mientras que la microfibra tiene una superficie específica de aproximadamente 2 m^{2}/g, la sílice usada tiene un valor más elevado de aproximadamente 700 m^{2}/g. Por lo tanto, adiciones menores tales las mencionadas anteriormente llevan a aumentos espectaculares en la superficie específica del separador. Dicho material con superficie específica muy alta puede suprimir de forma importante la estratificación del ácido que se desarrolla dentro de la batería durante el ciclo. Las características de capilaridad de los separadores de microfibra de vidrio están en relación directa con la distribución de tamaños de poro, de forma que cuanto menor sea el tamaño de poro mayor será la capacidad de capilaridad y, por lo tanto, mayor será la retención de ácido a lo largo de la altura del separador. En estas circunstancias, el movimiento del ácido en la estructura del material estará impedida, produciendo una mayor resistencia de los materiales cargados con sílice a desarrollar la estratificación del ácido. La supresión de la estratificación del ácido implica la eliminación de los efectos perjudiciales asociados con ella, tales como la corrosión y el crecimiento de la rejilla, produciendo un aumento importante en la vida útil esperada.
Globalmente, estos efectos producen un aumento esencial en la vida útil que se puede obtener, una menor corrosión de las rejillas y una disminución en el número de posibles modos de avería, tales como los cortocircuitos a través del separador.
Estas y otras ventajas se mostrarán detalladamente en los siguientes ejemplos.
Dibujos
La figura 1 es una perspectiva esquemática de una batería según la invención. La batería mostrada en la figura 1 incluye un contenedor (1) dentro del que están ensambladas las placas positivas (2) y negativas (3), ambas unidas a través de sus correspondientes cintas de conexión (4) y (5). Entre las placas (2) y (3) hay situados varios separadores (6) hechos de un material basado en un material del tipo microfibra plástica o de vidrio o una mezcla de ambas. A este material se le ha añadido una cierta proporción de sílice durante el procedimiento de elaboración, habiéndose incorporado dicha sílice en la estructura del separador (6), modificando de este modo sus características de absorción. La batería con las características de la invención puede adoptar una configuración diferente a la descrita.
Las figuras 2A, 2B y 2C son diagramas esquemáticos que representan el comportamiento de baterías con diferentes características con respecto al separador usado y el agente de relleno de dicho separador, mostrando los valores de voltaje en el eje Y (vertical) y el número de ciclos en el eje X (horizontal).
Descripción detallada de la invención
Según la presente invención, se proporciona una batería de plomo-ácido que incluye placas positivas, placas negativas y un separador que comprende un material basado en microfibra de vidrio o microfibra plástica, o una mezcla de ambas en cualquier proporción, al que se le ha añadido una pequeña concentración de una sílice de superficie específica elevada durante el procedimiento de elaboración que permanece incorporada en la estructura del separador.
En un modo de realización preferido de la invención, la batería se ensambla empezando por las rejillas de soporte con una aleación de plomo-calcio que se someten a un procedimiento de empastado para incorporar el material activo. A continuación, dichas placas empastadas se someten a un procedimiento de envejecimiento con temperatura y humedad controladas con el fin de proceder a desarrollar la estructura interna de las placas y producir la oxidación del plomo libre restante, quedando las placas de este modo preparadas para el procedimiento de ensamblaje.
La batería se ensambla usando una combinación de las placas mencionadas entre las cuales se interpone un material separador, hecho de microfibra de vidrio, microfibra plástica o una mezcla de microfibra de vidrio y microfibra plástica a las que se le han añadido, durante el procedimiento de su elaboración, sílice con una superficie específica mayor que 700 m^{2}/g en una concentración de 2 a 8% (peso/peso). Después de formar los grupos de placas con el separador interpuesto, se someten al resto de los procedimientos de elaboración que comprenden:
-
soldar las lengüetas positivas y negativas a las cintas de conexión,
-
insertar los grupos soldados en el contenedor de la batería,
-
conectar las diferentes células de la batería,
-
sellar térmicamente la tapa,
-
llenar con ácido y realizar el procedimiento de formación electroquímico,
-
colocar las válvulas y terminar el procedimiento.
La sílice usada es preferiblemente sílice precipitada porque es la que alcanza mayores valores de superficie específica, siendo capaz de alcanzar valores mayores de 700 m^{2}/g.
En un modo de realización adicional, el separador tiene un contenido de microfibras plásticas de entre 0% y 35% en peso. Estas microfibras plásticas son preferiblemente microfibras de poliéster.
En otro modo de realización, las rejillas de soporte de las placas de la batería se hacen con una aleación de plomo-bajo antimonio para las rejillas positivas y de plomo-calcio para las negativas. Esto permite que la invención se lleve a cabo en los sistemas de batería de plomo-ácido denominados "híbridos", en los que la aleación de las rejillas positivas es de plomo-bajo antimonio en lugar de plomo-calcio, lo que significa que las baterías en las que se aplica no presentan algunos de los problemas que se encuentran cuando la aleación de las rejillas positivas es de plomo-calcio.
En todavía otro modo de realización, las rejillas de ambas placas positivas y negativas comprenden una aleación de plomo-estaño. Esto permite que la invención se pueda realizar con esta aleación que tiene propiedades de soldadura superiores. El uso de una aleación de plomo-estaño también da lugar a placas con características superiores en lo que se refiere a las capacidades de plegado y doblado lo que permite elaborar la batería con configuraciones no convencionales.
El procedimiento de elaboración de baterías según la invención se realiza de la siguiente forma:
Antes del ensamblaje de los componentes de la batería, se realiza la adición de la sílice añadiéndola al tanque de dispersión de la fibra, dentro del que se dispersa totalmente mediante agitación fuerte durante el procedimiento de elaboración de los separadores. Por lo tanto, la mayoría de la sílice se integra en la estructura del separador. La adición de la sílice es posible debido a su tamaño muy diferente con respecto a la estructura del separador. De hecho, el tamaño medio de las partículas de sílice varía, dependiendo del tipo, entre 8 y 30 nm, mientras que el tamaño medio de poro de la microfibra del separador es de aproximadamente 12 \mum. Esto permite la incorporación de un número relativamente elevado de partículas en la estructura del separador.
Las ventajas de estas baterías se muestran claramente durante los ensayos realizados como se describe a continuación.
Ejemplos
Se prepararon tres grupos de baterías con las siguientes características:
El primer grupo se consideró el grupo de control, ensamblando con este objetivo seis baterías de recombinación usando diseños y componentes estándar, es decir: aleación de plomo-cadmio tanto en las placas positivas como en las negativas, separador de microfibra al 100% (usado tal y como se suministra, es decir sin añadir ningún agente de relleno) y siendo el resto de componentes los usuales en la técnica, como son conocidos por los expertos en la técnica.
El segundo grupo estaba compuesto por 6 baterías en las que solo se modificó el separador con respecto al grupo mencionado anteriormente. Estas baterías comprendían un separador de microfibra al que se le añadió 5% de sílice.
Finalmente, el tercer grupo comprendía placas positivas con aleaciones de plomo-calcio así como separadores con adición de 8% de sílice, siendo el resto de los componentes idénticos a los del primer grupo.
Los tres grupos se sometieron a ensayos iniciales de caracterización y preparación, después de los cuales se sometieron a ensayos de ciclo profundo, con una profundidad de descarga de 80% de la capacidad real y un régimen de descarga de 2 horas. Las figuras 2A, 2B y 2C representan la duración de la vida útil por ciclo obtenida como un número de ciclos para los tres grupos de baterías. Los ciclos obtenidos se diferencian claramente. Mientras que el primer grupo alcanza una duración media de 500 ciclos, el grupo que incorpora los separadores con adición de 5% de sílice alcanza 850 ciclos. Finalmente, el grupo con adición de 8% de sílice a los separadores obtiene una duración media de 950 ciclos. Una vez que se completaron los ensayos de ciclos, las baterías se desmontaron y se analizaron, observando los siguientes hechos como los descubrimientos más relevantes que pueden ser atribuidos al separador:
Se observó una estratificación muy baja en la densidad del ácido sulfúrico entre las secciones (25) superior e inferior del separador tanto en el segundo como en el tercer grupo, con una diferencia máxima de 0,012 g/cm^{3}, mientras que en primer grupo esta diferencia aumentó hasta 0,035. La adición de sílice redujo de manera importante la estratificación mediante el aumento de la capacidad de retención de ácido en la estructura del separador debido a la disminución del tamaño de poro producida por la adición de sílice.
Adicionalmente, mientras que en el primer grupo se pudieron observar varios cortocircuitos a través del separador, producidos por la deposición de partículas de plomo en su estructura, no se observaron cortocircuitos ni en el segundo ni en el tercer grupo de baterías en los que el se separador se encontró totalmente limpio. Esto es una vez más consecuencia de tamaño de poro más pequeño y de la distribución más uniforme producidos por la adición de sílice.

Claims (10)

1. Una batería de plomo-ácido regulada por válvula que incluye separadores que comprenden microfibras de vidrio, microfibras plásticas o una mezcla de ambas, caracterizada porque los separadores consisten en las citadas microfibras de vidrio, microfibras plásticas o una mezcla de ambas y un agente de relleno que consiste en 2 a 8% (peso/peso) de sílice que tiene una superficie específica mayor que 700 m^{2}/g.
2. Una batería de plomo-ácido regulada por válvula según la reivindicación 1, en la que la sílice es sílice precipitada.
3. Una batería de plomo-ácido regulada por válvula según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el contenido de microfibras plásticas en los separadores está entre 0% y 35%.
4. Una batería de plomo-ácido regulada por válvula según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que las microfibras plásticas son microfibras de poliéster.
5. Una batería de plomo-ácido regulada por válvula según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que las rejillas tanto de las placas positivas como de las negativas comprenden una aleación de plomo-calcio.
6. Una batería de plomo-ácido regulada por válvula según las reivindicaciones 1-4, en la que las rejillas de las placas positivas comprenden una aleación de plomo-bajo antimonio y las rejillas de las placas negativas comprenden una aleación de plomo-calcio.
7. Una batería de plomo-ácido regulada por válvula según las reivindicaciones 1-4, en la que las rejillas tanto de las placas positivas como de las negativas comprenden una aleación de plomo-estaño.
8. Un procedimiento para la elaboración de una batería de plomo-ácido regulada por válvula según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el separador, previamente a su ensamblaje con las placas positivas y negativas, se carga con un agente de relleno que consiste en 2 a 8% (peso/peso) de sílice que tiene una superficie específica mayor que 700 m^{2}/g.
9. Un procedimiento para la elaboración de una batería de plomo-ácido regulada por válvula según la reivindicación 8, en la que la carga del agente de relleno en el separador se realiza añadiendo el citado agente de relleno en el tanque de dispersión de la fibra con agitación fuerte durante el procedimiento de elaboración del separador.
10. El uso de una batería de plomo-ácido regulada por válvula según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para aplicaciones de vida útil elevada, tales como aplicaciones robustas.
ES04101403T 2004-04-05 2004-04-05 Bateria de plomo-acido con separador de microfibra que tiene caracteristicas de absorcion mejoradas. Expired - Lifetime ES2344060T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04101403A EP1585182B1 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Lead-acid battery with microfibre separator having improved absorption characteristics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2344060T3 true ES2344060T3 (es) 2010-08-17

Family

ID=34896114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES04101403T Expired - Lifetime ES2344060T3 (es) 2004-04-05 2004-04-05 Bateria de plomo-acido con separador de microfibra que tiene caracteristicas de absorcion mejoradas.

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1585182B1 (es)
AT (1) ATE472827T1 (es)
DE (1) DE602004027885D1 (es)
ES (1) ES2344060T3 (es)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140255752A1 (en) * 2013-03-07 2014-09-11 Daramic, Llc Laminated oxidation protected separator
EP3123538A4 (en) 2014-03-22 2017-12-27 Hollingsworth & Vose Company Battery separators having a low apparent density
US9293748B1 (en) 2014-09-15 2016-03-22 Hollingsworth & Vose Company Multi-region battery separators
US10177360B2 (en) 2014-11-21 2019-01-08 Hollingsworth & Vose Company Battery separators with controlled pore structure
US10270074B2 (en) 2015-02-19 2019-04-23 Hollingsworth & Vose Company Battery separators comprising chemical additives and/or other components
US9786885B2 (en) 2015-04-10 2017-10-10 Hollingsworth & Vose Company Battery separators comprising inorganic particles
CN118073772A (zh) 2015-05-05 2024-05-24 达拉米克有限责任公司 材料化学:复合电池隔板、vrla电池及相关方法
WO2018147866A1 (en) 2017-02-10 2018-08-16 Daramic, Llc Improved separators with fibrous mat, lead acid batteries, and methods and systems associated therewith
JP7380580B2 (ja) * 2018-09-26 2023-11-15 株式会社Gsユアサ 鉛蓄電池

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1009301A (en) 1970-08-03 1977-04-26 John L. Devitt Maintenance-free lead-acid sealed electrochemical cell with gas recombination
GB2062945B (en) 1979-10-08 1982-12-15 Chloride Group Ltd Electric storage batteries
GB2060987B (en) 1979-10-08 1983-02-02 Chloride Group Ltd Electric storage batteries
US4383011A (en) 1980-12-29 1983-05-10 The Gates Rubber Company Multicell recombining lead-acid battery
US5091275A (en) 1990-04-25 1992-02-25 Evanite Fiber Corporation Glass fiber separator and method of making
CA2034590A1 (en) 1990-07-09 1992-01-10 Mark J. Isaacson Battery separator for recombinant batteries
JPH06243850A (ja) * 1993-02-16 1994-09-02 Japan Storage Battery Co Ltd リテーナ式密閉型鉛蓄電池
US5336573A (en) * 1993-07-20 1994-08-09 W. R. Grace & Co.-Conn. Battery separator
ES2087023B1 (es) * 1994-04-06 1997-03-16 Tudor Acumulador Bateria de acumuladores electricos.
GB0131091D0 (en) * 2001-12-29 2002-02-13 Hawker Batteries Ltd Improvements in or relating to storage devices

Also Published As

Publication number Publication date
EP1585182A1 (en) 2005-10-12
EP1585182B1 (en) 2010-06-30
DE602004027885D1 (de) 2010-08-12
ATE472827T1 (de) 2010-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11976197B2 (en) Separators, batteries, systems, and methods for idle start stop vehicles
KR101828602B1 (ko) 개선된 에너지 저장 장치
JP5190562B1 (ja) エネルギー貯蔵用鉛蓄電池
ES2344060T3 (es) Bateria de plomo-acido con separador de microfibra que tiene caracteristicas de absorcion mejoradas.
ES2685859T3 (es) Aditivo de grafito avanzado para mejorar el ciclo de vida útil de las baterías de plomo-ácido
US11223070B2 (en) Fiber-containing mats with additives for improved performance of lead acid batteries
JPWO2019087686A1 (ja) 鉛蓄電池
EP0680105B1 (en) Electric storage battery
WO2019225389A1 (ja) 鉛蓄電池
WO2019088040A1 (ja) 鉛蓄電池用セパレータおよび鉛蓄電池
JPWO2019087680A1 (ja) 鉛蓄電池
KR870000670B1 (ko) 보수가 필요없는 밀폐형 납산 밧테리
JPH0675406B2 (ja) 密閉形鉛蓄電池
WO2019116704A1 (ja) 制御弁式鉛蓄電池
JP4910277B2 (ja) 鉛蓄電池
JPS6174266A (ja) 密閉鉛蓄電池
Toniazzo Amersorb: a new high-performance polymeric separator for lead–acid batteries
CN114008850A (zh) 液式铅蓄电池用隔离件及液式铅蓄电池
JPH0628169B2 (ja) 密閉形鉛蓄電池
WO2021006019A1 (ja) 活物質保持部材及びその製造方法、電極、鉛蓄電池、並びに、電動車
KR0138533B1 (ko) 재결합 밧데리 및 그 극판 세파레이터
JP2002523880A (ja) 鉛−酸セパレータ、及びこのようなセパレータを使用するセル及びバッテリー
JPH0766791B2 (ja) 再結合形電池及びその隔離板
JP2002260717A (ja) 制御弁式鉛蓄電池
JP2022152914A (ja) 鉛蓄電池