NO781033L - Elektrodeplate for blyakkumulatorer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrorer en elektrodeplate for blyakkumulatorer hvis overflate er forsynt med stovfikserende overtrekk.

I akkumulatorindustrien er forskjellige arbeids-trinn ved fremstilling av elektrodeplatene, spesielt etter mellomtorkinger, ledsaget av en skadelig blystovutvikling. Ifolge erfaringer dannes den overveiende mengde blystov av tildannede positive plater i lopet av deres videre fremstilling helt til innbygging i batteriet.

Av hensyn til skjerpede forskrifter når det gjelder miljovern og arbeidsplasshygiene er det påbudt å avhjelpe, dette misforhold.

Oppfinnelsen har derfor til hensikt ved hjelp av en overflatebehandling av elektrodeplatene som uten vanskelig-heter kan innpasses i produksjonsforlopet, å redusere blystov-dannelsen henholdsvis å binde blystbvet slik at det under elektrodenes håndtering i det minste oppstår meget liten av-slipning.

Fra U.S. patent 3-905.829 er det kjent en fremgangsmåte som foreslår behandling av frisk pastadannede elektrodeplater ved hjelp av påpensling eller påsproyting av en vandig opplosning av vannopplbselige organiske polymerforbind-elser, også dypping i en slik opplosning. Disse vannopplbselige polymerer er blant annet polyvinylalkohol, polyetylen-oksyd, alkylcellulose og stivelse. Etter fordamping av vannet etterlater de på platenes overflate en, tynn film som binder blystbvpartiklene. På grunn av de filmdannende produkters vannopplbselighet varer deres stbvbindende virkning imidler tid kun forbigående til en etterfølgende vaskebehandling igjen fjerner overtrekket vidtgående.-

Hvis det med de påforte organiske polymerforbind-elser under tildanningsprosessen ikke foregår noen gjennom-gripende oksydasjon frem til kullsyre, vil som rest gjen-blivende andre syrer som eddiksyre, maursyre, sitronsyre med flere, fordi de danner opploselige blysalter, kunne fore til korrosjon.

Hvis behandlingen for stovfiksering imidlertid foregår på de allerede tildannede og deretter særlig stov-utsatte positive plater, kan det ikke unngås at minst en del av de vannopploselige organiske substanser trekkes inn i batterielektrolytten hvorved uønsket påvirkning av de elek-trokjemiske prosesser under ladningen/utladningen ikke kan forutsees. Tilstedeværelsen av opploselige. organiske stof-fer i batterielektrolytten vil også meget ofte gjore seg ufordelaktig bemerkbart med skumdannelse.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en støvfri elektrodeplate som ved hjelp a<y>overflatebehandling med et sjiktdannende materiale kun har liten tendens til stbvdannelse, hvorved det dannede overtrekk kjemisk skal være vidtgående indifferent og akku-mulatorens elektriske egenskaper upåvirket.

Denne oppgave blir lost ifolge oppfinnelsen ved at overtrekket som filmdannende bestanddel inneholder et silikat.

Når det gjelder elektrodeplatene ifolge oppfinnelsen, dreier det seg fortrinnsvis om positive gitterplater som enten torr eller fuktig i få sekunder er blitt dyppet i fortynnede oppløsninger av eksempelvis natriumsilikat, Na^SiO^

(natronvannglass), og så er blitt tbrket i ca. 1 h ved 60°C

i omluftovn. Eventuelt kan oppløsningen også påfbres ved hjelp av sprbyting. Selvfølgelig kan såvel positive som også negative elektrodeplater behandles i henhold til oppfinnelsen, og det såvel etter pastadannelsen som også etter tildanningen; foretrukket foregår behandlingen etter pastadannelsen.

Det markedsføres mange sorter natriumsilikatopp- losninger under betegnelsen "natron-vannglass". Disse produkters kjemiske sammensetning og fysikalske egenskaper ligger omtrent innenfor folgende ramme: 22 - 37% Si02, 6 - 18% Na20, 28 - 55% faststoffinnhold, tetthet 1,26 - 1,75 g/cm<5>og viskositet (20°C) 20 - 2000 cP. For anvendelsen ifolge oppfinnelsen har natron-vannglass hvis analyseverdier gjennom-gående omtrent faller sammen med de nevnte områders nedre grenser, vist seg som særlig gunstig.

Et slikt vannglass påfores platene enten ufortynnet eller fortynnet med vann i forholdet 1:1 ved dypping, hvorved dyppetiden utgjor opptil 1 minutt, fortrinnsvis 10 sekunder. Deretter tbrkes det i 1 - 2 h ved 60°C. Den torre plateoverflate fremstår derpå glasert.

I fabrikker hvor platene tildannes i blokkassen foretas vannglassbehandlingen fortrinnvis på de. friskt pastadannede plater fordi monteringsarbeidet allerede for til-danningstrinnet praktisk er avsluttet. Som det har vist seg ved dette påvirkes det på pastadannelsen folgende curing på ingen måte negativt av vannglassfilmen. Dessuten kan det konstateres at platene har mindre tendens til avslamming.

For å bedbmme den evne overtrekkene ifolge oppfinnelsen har til å binde stbv, underkastes platene enten en vibrasjonstest eller en avslipningstest. Det viser seg at den av en impregnert elektrodeplate avgitte stbvmengde kun utgjor ca. 5 - 10% av stbvdannelsen for en ubehandlet elektrodeplates vedkommende.

Den av platen opptatte vannglassmengde er avhengig av opplbsningens konsentrasjon hvorved også opplbsningens viskositet er av betydning fordi lavt viskose oppløsninger trenger dypere inn i porene, hbyere viskose opplbsninger imidlertid langsommere kan renne av etter uttaging fra opplbsningen. For det andre er den opptatte mengde vannglass avhengig av platens fuktighet. Således er det f.eks. blitt konstatert at en torr plate av relativt hbyvikbs ufortynnet vannglass i lbpet av 1 sekund opptar ca. 10 g, mens en fuktig plate i lbpet av 10 sekunder kun opptar 5 g. Når det gjelder fortynnede, lawiskbse vannglassopplbsninger, ligger de av platen opptatte mengder fikseringsmiddel etter en behandlingstid på 1 minutt på mindre enn 3 g (torr plate) henholdsvis mindre enn 1 g (fuktig-plate) (disse verdier gjelder elektrodeplater med dimensjonene 149 x 106 x 1,6 mm). Dette kan lett forklares derav at det i den porose plates indre tilstedeværende vann under den relativt lange behandlingstid ikke kan utveksles så raskt. På tross av dette hol-der i tilslutning utviklede stovmengder seg omtrent like lave, nemlig redusert til verdier på mindre enn.1,4 mg/plate,

mens stovdannelsen uten fikseringsmiddel når opp til 10 mg/ plate.

Da altså stovfikseringen også er mulig ved anvend-else av fuktige plater, oppstår den fordel å kunne behandle tildannede plater straks etter vaskingen uten på forhånd å behove å torke dem. Dette er av interesse av hensyn til energibesparelsen.

Behandlingens varighet har kun liten 'innflytelse

på stovbindingen. Behandlingsresultatet forandres ikke lenger vesentlig når det gjelder dyppetider mellom 10 sekunder og 1 minutt, slik at behandlingsvarigheten på 10 sekunder ansees som fullt ut tilstrekkelig.

Det stovbindende overtrekks virkning ifolge oppfinnelsen okes ved at vannglass i sure oppløsninger under dannelse av Si-O-Si-broer i lbpet av kort tid kondenseres til polykiselsyre og derved har tendens til nettdannelser.

Elektrodeplatens elektriske forhold berbres praktisk talt ikke av overtrekket i henhold til oppfinnelsen.

En ekstra fordel oppnås ved at vannglassopplbsningen blandes med en sterkt fortynnet vandig dispersjon av en organisk polymerforbindelse. De derved dannede overtrekk utmerker seg på grunn av den organiske bestanddel ved forhbyet elas-tisitet. De organiske additiver som alle er vannuopplbselige, kan såvel være enkle polymerer som polyvinylacetat, poly-styren, polyakrylater, polyvinylkorid eller kopolymerisater hvis komponenter eksempelvis dannes av styren og akrylsyreester, styren og butadien eller vinylacetat og maleinsyre-ester. De tilhbrer gruppen termoplastiske polymerisasjons-kunststoffer og anvendes ellers som lakkråstoffer i lakkindu-strien. Et slikt produkt finnes i handelen under betegnelsen "Mowilith".

For anvendelsen i henhold til oppfinnelsen for-tynnes den i handelen vanlige ca. 50%ige vandige dispersjon av det polymere kunststoff til forholdet 1:10, og denne fortynning blandes med den i handelen vanlige vannglassopplbs-ning i forholdet 1:1. • Behandlingsvæsken har så ialt et faststoffinnhold på 15 vekt-% - 27 vekt-%. Påfbringen av vann-glassopplosningen med kunststoff-additivet på elektrodeplaten og dens torking foretas på samme måte som beskrevet ovenfor.

Dette resulterer i et overtrekk som reduserer stbvdannelsen på optimal måte til en rest på ca. 2,5% av stovmengden for en ubehandlet plates vedkommende.

De etterfølgende tabeller 1 og 2 gir et over-blikk over behandlingsresultatene såvel med rene vannglassopplbsninger som også med en vannglass/"Mowilith"-kombina-sjon, ordnet etter torre og fuktige plater. I begge til-feller ble det anvendt positive tildannede plater og det ble utfort en stbvavslipningstest.

Interessant er en sammenligning av forsok nr. 3 (torr plate) med forsok nr. 7 (fuktig plate): I begge tilfelle ble det med en stovmengde på 0,76 mg/plate oppnådd den samme beskyttelsesverdi selv om det for den fuktig plates vedkommende i behandlingsvæsken ble benyttet mindre vannglass og den sjiktdannende substansmengde kun nådde en 1/3 av den hos den torre plate.

I tillegg til de nevnte kunststoffer har dessuten sukker og natriumsulfat vist seg som egnede tilsetninger til natronvannglass. Det tilkommer dem derfor rollen som pore-dannere fordi de senere av elektrolytten kan utlbses fra det uoppløselige kiselsyreovertrekk og derved forhindre en for stor tildekning av den elektrokjemisk aktive elektrodeover-flate. Vannglass er imidlertid også ved siden av disse tilsetninger det stbvbindendende sjikts hovedbestanddel og således den egentlige filmdanner.

En 30%ig sukkeropplosning, blandet med ufortynnet vannglassopplosning i forholdet 1:1, var ikke istand til å senke stovmengden til 1% av den til en ubehandlet plate, hvorved dyppetiden riktignok utgjorde 8 minutter.

Når natronvannglassopplbsningen ble fortynnet med 15%ig Na2SO^-opplosning i forholdet 1:1, fremkom det etter 10 sekunders dyppetid og tbrking en stovmengde kun halvpar-ten så stor som den man får med den samme fortynning, men uten Na2S0^.

Claims (17)

1. Elektrodeplate for blyakkumulatorer, hvis overflate er forsynt med stbvfikserende overtrekk,karakterisert vedat overtrekket som filmdannende bestanddel inneholder et silikat.

2. Elektrodeplate ifolge krav 1,karakterisert vedat overtrekket består av alkalimetallsili-kat, spesielt av natriumsilikat.

3. Elektrodeplate ifolge krav 1 og 2,karakterisert vedat overtrekket ved siden av silikat inneholder en liten mengde av et termoplastisk kunststoff.

4. Elektrodeplate ifolge et av kravene 1 - 3»karakterisert vedat overtrekket i tillegg inneholder en poredanner.

5. Elektrodeplate ifolge krav 4,karakterisert vedat poredanneren er sukker.

6. Elektrodeplate ifolge krav 4,karakterisert vedat poredanneren er natriumsulfat.

7. Elektrodeplate ifolge et av kravene 1 - 6,karakterisert vedat det termoplastiske kunststoff er et kopolymerisat av akrylsyreester og styren.

8. Elektrodeplate ifolge et av kravene 1 - 7»karakterisert vedat det termoplastiske kunststoff er et kopolymerisat av butadien og styren.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av en elektrodeplate ifolge et eller flere av kravene 1-8,karakterisert vedat elektrodeplaten ved dypping eller sproy-ting behandles med en opplosning som inneholder silikat.

10. Fremgangsmåte ifolge krav 9,karakterisert vedat platenes behandling foretas etter tildanningen.

11. Fremgangsmåte ifolge' krav 9,karakterisert vedat platenes behandling foretas for tildanning en.

12. Fremgangsmåte ifolge kravene 9-11,karakterisert vedat behandlingen foretas med ufortynnet vann-glas sopplbsning.

13. Fremgangsmåte ifolge kravene 9-11,karakterisert vedat behandlingsvæsken er natronvannglassopplosning som i tillegg inneholder en liten mengde av et termoplastisk kunststoff.

14. ' Fremgangsmåte ifolge et eller flers av kravene 9- 13,karakterisert vedat behandlingsvæsken i tillegg inneholder en poredanner, spesielt sukker eller natriumsulfat.

15. Fremgangsmåte ifolge krav 13,karakterisert vedat behandlingsvæsken består av omtrent like volumdeler av en natronvannglassopplosning med '28 - 55 vekt-% feaststoffandel og en vandig dispersjon av et termoplastisk kunststoff med en faststoffandel på 2 - 7 vekt-%.

16. Fremgangsmåte ifolge krav 14,karakterisert vedat behandlingsvæsken består av omtrent like volumdeler av en natronvannglassopplosning med 28 - 55 vekt-% faststoffandel og en vandig opplosning med 10 - 30 vekt-% sukker.

17. Fremgangsmåte ifolge et eller flere av kravene 9-16,karakterisert vedat behandlingen foretas på fuktige plater.