FI70490B - ELEKTRODER FOER BLYACKUMULATOR SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN ELEKTROD - Google Patents

ELEKTRODER FOER BLYACKUMULATOR SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN ELEKTROD Download PDF

Info

Publication number
FI70490B
FI70490B FI780067A FI780067A FI70490B FI 70490 B FI70490 B FI 70490B FI 780067 A FI780067 A FI 780067A FI 780067 A FI780067 A FI 780067A FI 70490 B FI70490 B FI 70490B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
lead
battery
cadmium
acid
batteries
Prior art date
Application number
FI780067A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI70490C (en
FI780067A (en
Inventor
Rudolf Hradcovsky
Otto R Kozak
Original Assignee
Solargen Electronics
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
Priority claimed from US05/781,763 external-priority patent/US4126715A/en
Application filed by Solargen Electronics filed Critical Solargen Electronics
Publication of FI780067A publication Critical patent/FI780067A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI70490B publication Critical patent/FI70490B/en
Publication of FI70490C publication Critical patent/FI70490C/en

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Description

luar^I γβί kuulutusjulkaisu 70490Luar ^ I γβί advertisement publication 70490

«Sf® B 11 UTLÄGG Nl NGSSKRIFT«Sf® B 11 UTLÄGG Nl NGSSKRIFT

C (45) P.atc;;tti ir.y3-*uiettyC (45) P. atc ;; tti ir.y3- * uietty

Patent ::.31 lal at 10 00 1086 (51) Kv.lk.‘/lnt.CI.* H 01 M k/]k SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansöknlng 780067 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 09.01.78 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 09.01 .78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 1 6.08.78Patent ::. 31 lal at 10 00 1086 (51) Kv.lk. '/ Lnt.CI. * H 01 M k /] k FINLAND —FINLAND (21) Patent application - Patentansöknlng 780067 (22) Application date - Ansökningsdag 09.01.78 (FI) (23) Starting date - Giltighetsdag 09.01 .78 (41) Has become public - Blivit offentlig 1 6.08.78

Patentti-ja rekisterihallitus /44) N ahtavaksi panon ja kuul.julkaisun pvm. — 27.03.86National Board of Patents and Registration / 44) Date of publication and date of publication. - 27.03.86

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet ^ 5.02.77, 28.03.77 USA(US), /68909, 781762 Toteennäytetty-Styrkt (71) Solargen Electron ies, Ltd., 562 Fifth Avenue, New York, New York 1 0036, USA(US) (72) Rudolf Hradcovsky, Long Beach, New York,Patent and registration authorities '' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. application - Int. trap (32) (33) (31) Privilege claimed - Begärd priority ^ 5.02.77, 28.03.77 USA, / 68909, 781762 Proven-Styrkt (71) Solargen Electron ies, Ltd., 562 Fifth Avenue, New York, New York 1 0036, USA (72) Rudolf Hradcovsky, Long Beach, New York,

Otto R. Kozak, Long Beach, New York, USA(US) (7*0 Oy Borenius & Co Ab (5*0 Lyijyakun elektrodit ja menetelmä elektrodin valmistamiseksi -Otto R. Kozak, Long Beach, New York, USA (US) (7 * 0 Oy Borenius & Co Ab (5 * 0 Lead-acid battery electrodes and method of electrode production -

Elektroder för blyaekumulator samt förfarande för framstä11 ning av en elektrodElectrode for a battery accumulator for the purpose of the frame11

Keksinnön kohteena on lyijyakun elektrodi, siitä valmistettu negatiivinen elektrodi sekä menetelmä elektrodin valmistamiseksi. Lähemmin määriteltynä keksinnössä käytetään aktiivista massaa tällaisten elektrodien valmistamiseksi, joissa tämä aktiivinen massa on kiteisen ja monikiteisen lyijyperoksidin seos. Keksinnön kohteena on myös aktiivisen massan käsittävän elektrodin valmistusmenetelmä.The invention relates to a lead battery electrode, a negative electrode made therefrom and a method for manufacturing the electrode. More specifically, the invention uses an active mass to make such electrodes, wherein this active mass is a mixture of crystalline and polycrystalline lead peroxide. The invention also relates to a method of manufacturing an electrode comprising an active mass.

Sähkökennon rakenne ja toiminta ovat sinänsä tunnetut. Tällainen kenno, joka on joko primäärinen tai sekundäärinen kenno, on sähkökemiallinen koje, jossa on kaksi johtavaa materiaalia olevaa levyä, jotka on upotettu elektrolyyttiin. Primäärisen kennon tarkoituksena on kehittää sähköjännite ja kertakäyttöisesti eli palautumattomasta muuttaa kemiallinen energia sähköenergiaksi. Sekundäärinen kenno toimii sen sijaan palautuvasti ja se voi muuttaa kemiallista energiaa sähköenergiaksi tai päinvastoin. Sekundäärisiä kennoja sanotaan tavallisesti "akku-kennoiksi" .The structure and operation of the electric cell are known per se. Such a cell, which is either a primary cell or a secondary cell, is an electrochemical device having two plates of conductive material embedded in an electrolyte. The purpose of the primary cell is to generate electrical voltage and to convert chemical energy into electrical energy in a disposable manner. The secondary cell, on the other hand, operates reversibly and can convert chemical energy into electrical energy or vice versa. Secondary cells are commonly referred to as "battery cells".

Akkukennon luovuttaessa sähkötehoa sanotaan kennon "purkautuvan", jolloin kemiallinen energia muuttuu sähköenergiaksi. Kun taas akku-kenno vastaanottaa sähköenergiaa, on prosessi päinvastainen ja kennon sanotaan "varautuvan".When the battery cell releases electrical power, the cell is said to "discharge", whereby the chemical energy is converted into electrical energy. While the battery cell receives electrical energy, the process is reversed and the cell is said to be "charging."

2 704902 70490

Kaksi tai useampia kennoja, jotka on yhdistetty toisiinsa joko sarjassa tai rinnan, muodostavat pariston, ja sellaista paristoa, joka on tehty liittämällä yhteen useita akkukennoja, sanotaan akkuparistoksi.Two or more cells connected to each other either in series or in parallel form a battery, and a battery made by connecting several battery cells together is called a battery.

On olemassa kaksi yleistä akkuparistotyyppiä, nimittäin lyijy-happo-tyyppinen paristo, josta yksinkertaisesti käytetään nimeä "lyijy-paristo", ja nikkeli-lipeätyyppinen eli Edison-tyyppinen paristo, joka yleisesti sanotaan "alkaliparistoksi". Keksintö Koskee ensiksi mainittua paristotyyppiä.There are two common types of batteries, namely a lead-acid type battery, which is simply referred to as a "lead battery", and a nickel-lye type or Edison type battery, commonly referred to as an "alkaline battery". The invention relates to the first-mentioned type of battery.

Lyijy-happopariston kennot koostuvat positiivisesta, ly1jyoksidia olevasta levystä ja negatiivisesta, lyijysientä olevasta levystä, jotka on upotettu laimennettuun rikkihappoliuokseen (elektrolyyttiin). Jokaisen levyn aktiivinen massa eli materiaali on levyn se osa, joka kemiallisesti muuttuu sähkön virratessa pariston läpi. Tätä aktiivista massaa kannattaa kehys tai hila, joka on puhdasta lyijyä tai lyijy-lejeerinkiä, esim. lyijyn ja antimonin lejeerinkiä, jonka kaksinkertaisena tehtävänä on kannattaa aktiivista massaa ja johtaa sähkövirtaa. Keksintö koskee erikoisesti uutta, ainutlaatuista ja entistä parempaa aktiivista massaa.The cells of the lead-acid battery consist of a positive plate of lead oxide and a plate of a negative lead fungus immersed in a dilute sulfuric acid solution (electrolyte). The active mass or material of each plate is the part of the plate that chemically changes as electricity flows through the battery. This active mass is supported by a frame or lattice which is pure lead or a lead alloy, e.g. an alloy of lead and antimony, which has the dual function of supporting the active mass and conducting an electric current. The invention relates in particular to a new, unique and improved active mass.

Tyypillisen lyijy-happotyyppisen pariston varaus- ja purkausjaksot voidaan kuvata seuraavalla palautuvalla reaktiolla: varautuminen purkautuminenThe charge and discharge cycles of a typical lead-acid type battery can be described by the following reversible reaction:

Ph02+2H2S04+Pb --> 2PbS04+2H20 (+)levy (-)levyPh02 + 2H2SO4 + Pb -> 2PbSO4 + 2H2O (+) plate (-) plate

Positiivisen levyn aktiivinen materiaali on ruskeaa, huokoista lyijy-oksidia, kun taas negatiivisen levyn aktiivinen massa on harmaata, sienimäistä ja huokoista puhdasta lyijyä.The active material of the positive plate is brown, porous lead oxide, while the active mass of the negative plate is gray, spongy and porous pure lead.

Markkinoilla nykyään saatavilla lyijy-happoparistoilla on rajoittunut suorituskyky, joten lukuisia yrityksiä ja ehdotuksia on aikaisemminkin tehty näiden paristojen parantamiseksi. Täten parannukset, jotka kohdis tuvat näiden paristojen varautumis- ja purkautumisominaisuuksiin, niiden virran purkautumismäärän suurentamiseen ja paristokennojen sisäisen resistanssin pienentämiseen, ovat eräitä niistä lukuisista ominaisuuksista, joihin tämän alan ammattimiehet ovat kohdistaneet melkoista huomiota. Eräät ovat kohdistaneet huomionsa elektrodeihin, kun taas 3 70490 toiset ovat ehdottaneet erilaisia elektrolyyttejä kennojen ja niitä sisältävien paristojen kokonaissuorituskyvyn parantamiseksi.Lead-acid batteries available on the market today have limited performance, so numerous attempts and suggestions have been made in the past to improve these batteries. Thus, the improvements in the charge and discharge characteristics of these batteries, the increase in their current discharge rate, and the reduction of the internal resistance of the battery cells are some of the numerous characteristics to which considerable attention has been paid by those skilled in the art. Some have focused on electrodes, while 3,70490 others have suggested various electrolytes to improve the overall performance of cells and batteries containing them.

Niinpä US-patentissa no 2.933.547 on selitetty paristo, joka on valmistettu useista kiinteässä tilassa olevista sähkökemioista, jotka muodostuvat hopea- ja sinkkielektrodeista, ja joissa on kiinteä solva-toitunutta kationinvaihtohartsia oleva kalvo, joka on sovitettu näiden elektrodien väliin.Accordingly, U.S. Patent No. 2,933,547 discloses a battery made of a plurality of solid state electrochemistry consisting of silver and zinc electrodes having a solid solvated cation exchange resin film interposed between these electrodes.

US-patentissa no 3.468.719 on selitetty kiinteässä tilassa oleva ioninen johdin, joka on tehty monikiteisestä materiaalista, jossa rakenteellinen hilakoppi on muodostettu alumiini- ja happi-ionien yhdistelmästä, ja natriumioneista, jotka vaeltavat hilakoppiin nähden sähkökentän vaikutuksesta. Tätä materiaalia käytetään puolikenno-erottimena paristojen rakenteessa, kuten on lähemmin selitetty tämän patentin esimerkissä 3.U.S. Patent No. 3,468,719 discloses a solid state ionic conductor made of a polycrystalline material in which a structural lattice box is formed of a combination of aluminum and oxygen ions and sodium ions that migrate relative to the lattice box by an electric field. This material is used as a semi-cell separator in the structure of batteries, as further explained in Example 3 of this patent.

US-patentissa no 3.499.796 on selitetty keraaminen kerrostuma, joka on sovitettu kahden sähkökemiallisesti ja kationisesti johtavan kiteisen komponentin väliin, jotka ovat kationeja vaihtavassa suhteessa toisiinsa ja joiden välissä on kationisesti johtava, elektronisesti ei-johtava kiteinen komponentti, minkä lisäksi tässä patentissa on selitetty tällaisista kennoista muodostettuja akkulaitteita.U.S. Patent No. 3,499,796 discloses a ceramic deposit interposed between two electrochemically and cationically conductive crystalline components which are in cation-exchanged relationship with a cationically conductive, electronically non-conductive crystalline component therebetween, and further discloses battery devices formed from such cells.

US-patentissa 3.709.820 on selitetty orgaaninen kiinteä elektrolyytti, jona on kiteinen elektroneja luovuttava ja vastaanottava kompleksi, jossa on 7,7,8,8-tetrasyaanokinodimetaania, aromaattista amiinia olevia ionisia kiteitä ja tähän ioniseen hilakoppiin kyllästettyä nestettä. Tässä patentissa selitettyä elektrolyyttiä käytetään kondensaattoreissa näiden resistanssin pienentämiseksi.U.S. Patent 3,709,820 discloses an organic solid electrolyte having a crystalline electron donating and accepting complex of ionic crystals of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane, an aromatic amine, and a liquid impregnated in this ionic lattice box. The electrolyte described in this patent is used in capacitors to reduce their resistance.

US-patentissa no 3.765.915 on selitetty beta-alumiinioksidin polykitei-sen keraamisen tuotteen käyttämistä elektrolyyttinä n atrium-rikkityyppiä olevien paristokennojen rakenteessa.U.S. Patent No. 3,765,915 discloses the use of a polycrystalline ceramic product of beta-alumina as an electrolyte in the construction of Atrium-sulfur type battery cells.

Edellä mainitut patentit edustavat vain muutamia niistä lukuisista patenteista, jotka kuvaavat tämän alan tekniikassa suoritettua tutkimustyötä ja toimintaa. Tästä huolimatta on kuitenkin lyijy-happoparistcr ja sen kennojen perusrakenne pysynyt pääasiallisesti muuttumattomana. Nykyään, samoin kuin jo useita vuosikymmeniä sitten valmistetaan lyijy-happoparistoja liittämällä sarjaan lukuisia kennoja (yleensä 4 70490 3 tai 6), joissa positiivisen levyn aktiivisena massana on huokoinen lyijyoksidi, ja negatiivinen levy on sienimäistä huokoista lyijyä, ja elektrolyyttinä toimii laimennettu rikkihappo.The aforementioned patents represent only a few of the numerous patents that describe research and practice in the art. Nevertheless, the basic structure of the lead-acid battery and its cells has remained largely unchanged. Today, as well as several decades ago, lead-acid batteries are manufactured by connecting a series of cells (usually 4,70490 3 or 6) in which the active plate is a porous lead oxide as the active mass and the negative plate is a spongy porous lead and the dilute sulfuric acid is the electrolyte.

Tämän keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada entistä parempia akkukennoja ja näistä valmistettuja kojeita.It is an object of the present invention to provide even better battery cells and instruments made therefrom.

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada akkuparisto, jossa positiivisen elektrodin aktiivisena massana on ainutlaatuinen materiaali, joka on tehty kiteisestä ja monikiteisestä lyijyoksidista. Tämä moni-kiteinen eli "polykiteinen" lyijydioksidi on materiaalia, jossa lyijy esiintyy lyijyoksidin erilaisissa kasvu- ja kehitysasteissa olevina kiteinä. Näitä paristoja tullaan seuraavassa sanomaan "lyijy-kide-paristoiksi" niiden erottamiseksi ennestään tunnetuista lyijy-happo-paristoista.It is also an object of the invention to provide a battery in which the active mass of the positive electrode is a unique material made of crystalline and polycrystalline lead oxide. This polycrystalline or "polycrystalline" lead dioxide is a material in which lead is present as crystals of different degrees of growth and development of lead oxide. These batteries will hereinafter be referred to as "lead-crystal batteries" to distinguish them from previously known lead-acid batteries.

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada uusia ja ainutlaatuisia lyijykideparistoja, joilla on ylivoimaiset suoritusominaisuudet, verrattuna tavanomaisiin lyijyparistoihin.It is also an object of the invention to provide new and unique lead crystal batteries with superior performance characteristics over conventional lead batteries.

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada sellaisia lyijykideparistoja, joilla on entistä pienempi sisäinen resistanssi ja suurempi potentiaaliero (sähkömotorinen voima) kuin ennestään tunnetuilla lyi-jyparistoilla.It is also an object of the invention to provide lead crystal batteries which have an even lower internal resistance and a higher potential difference (electromotive force) than previously known lead-acid batteries.

Keksinnön vielä eräänä toisena tarkoituksena on aikaansaada lyijyki-deparistoja, joilla on entistä suurempi sähkövirran varaus- ja purka-uskapasiteetti, ja jotka voidaan varata huomattavasti lyhyemmässä ajassa kuin ennestään tunnetut lyijyparistot.Yet another object of the invention is to provide lead-acid batteries which have an even higher current charge and discharge capacity and which can be charged in a considerably shorter time than the previously known lead-acid batteries.

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada lyijykideparistoja, joille on ominaista huomattavasti pienempi sulfatoituminen verrattuna lyijy-happoparistoon.It is also an object of the invention to provide lead crystal batteries which are characterized by a significantly lower sulfation compared to a lead-acid battery.

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada menetelmä aktiivisen massan kiteisen ja polykiteisen lyijyoksidin valmistamiseksi.It is also an object of the invention to provide a process for the preparation of crystalline and polycrystalline lead oxide in active pulp.

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada ainutlaatuinen positiivinen levy, jota käytetään akkukennojen ja tällaisista kennoista valmistettujen paristojen konstruoimiseksi.It is also an object of the invention to provide a unique positive plate used to construct battery cells and batteries made from such cells.

5 704905 70490

Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada sellaisia positiivisia levyjä, jotka käsittävät kannatuslevyn, joka on tehty esim. lyijystä, lyijyn ja antimonin lejeeringistä tai ei-johtavasta kanto-ainemateri-aalista, ja jossa on johtava pinnoite, ja tämän kannatuslevyn pinnassa on kiteistä ja monikiteistä lyijyoksidia.It is also an object of the invention to provide positive plates comprising a support plate made of e.g. lead, an alloy of lead and antimony or a non-conductive carrier material and having a conductive coating, and the surface of this support plate has crystalline and polycrystalline lead oxide.

Keksinnön tarkemmat kohteet ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista ja esitetään seuraavassa selityksessä oheisten piirustusten perusteella, jotka ovat tämän hakemuksen eräänä osana.More specific objects of the invention appear from the appended claims and are set forth in the following description with reference to the accompanying drawings, which form a part of this application.

Keksinnön mukaan saadaan akkukenno, jossa kennon positiivisen elektrodin aktiivisena massana on kiteisen ja monikiteisen lyijyperoksidin (Pb02) seos. Ensin lyijyn ja kadmiumin seos lasketaan tai muulla sopivalla tavalla sovitetaan tasaisena kiinnitarttuvana kerroksena kanna-tuslevylle, joka on tehty lyijystä, lyijyn ja antimonin lejeeringistä tai sopivasta inertistä, ei-johtavasta materiaalista, joka on päällystetty lyijyllä tai lyijyn ja antimonin lejeeringillä. Lyijy-kadmium-seos voidaan laskea kannatuslevylle kuumasuihkuttamalla, soveltamalla ns. "jauhemetallurgista" menetelmää tai elektrolyyttisesti päällystämällä, jotka kaikki menetelmät seuraavassa selitetään lähemmin.According to the invention, a battery cell is obtained in which the active mass of the positive electrode of the cell is a mixture of crystalline and polycrystalline lead peroxide (PbO 2). First, the mixture of lead and cadmium is lowered or otherwise suitably applied as a uniform adhesive layer to a support plate made of lead, an alloy of lead and antimony, or a suitable inert, non-conductive material coated with lead or an alloy of lead and antimony. The lead-cadmium mixture can be applied to the support plate by hot spraying, applying the so-called by a "powder metallurgical" process or by electroplating, all of which are explained in more detail below.

Lyijyn ja kadmiumin seoksella päällystetty kannatuslevy upotetaan tämän jälkeen säiliöön, jossa elektrolyyttinä on rikkihapon laimea liuos, ja jossa on katodina lyijylevy tai -pelti. Tämän jälkeen kannatuslevy yhdistetään sähkölähteen positiiviseen napaan ja lyijylevy yhdistetään tämän lähteen negatiiviseen napaan. Sähkövirta aiheuttaa kulkiessaan levyjen läpi lyijy-kadmiumkerroksessa olevan lyijyn hapettumisen lyijyperoksidiksi, joka esiintyy kiteisenä ja monikiteisenä massana, kun taas kadmium reagoi rikkihapon kanssa kadmiumsulfaatiksi, joka laskeutuu lyijylevylle sienimäisenä materiaalina. Tämän jälkeen kannatuslevy poistetaan liuoksesta, huuhdotaan puhtaaksi vedellä ja kuivataan.The support plate coated with a mixture of lead and cadmium is then immersed in a tank in which the electrolyte is a dilute solution of sulfuric acid and in which a lead plate or sheet is cathode. The support plate is then connected to the positive terminal of the power source and the lead plate is connected to the negative terminal of this source. As the electric current passes through the plates, the lead in the lead-cadmium layer oxidizes to lead peroxide, which occurs as a crystalline and polycrystalline mass, while cadmium reacts with sulfuric acid to form cadmium sulfate, which settles on the lead plate as a spongy material. The support plate is then removed from the solution, rinsed clean with water and dried.

Kolme edellä selitetyllä tavalla valmistettua kannatuslevyä upotetaan tämän jälkeen toiseen säiliöön, jossa on laimeaa rikkihappoliuosta. Keskimmäinen kannatuslevy yhdistetään sähkölähteen positiiviseen napaan, kun taas molemmat muut kannatuslevyt yhdessä kytketään tämän sähkölähteen negatiiviseen napaan. Sähkövirran kulkiessa yhdistelmän läpi tulee keskimmäinen kannatuslevy varatuksi positiivisesti, ja lyijyperoksidi pysyy muuttumattomana, kun taas molempien muiden levyjen lyijyoksidi pelkistyy lyijyksi ja tulee negatiivisesti varatuksi.The three support plates prepared as described above are then immersed in a second container containing a dilute sulfuric acid solution. The middle support plate is connected to the positive terminal of the power supply, while the other two support plates together are connected to the negative terminal of this power supply. As an electric current passes through the combination, the middle support plate becomes positively charged, and the lead peroxide remains unchanged, while the lead oxide of the other two plates is reduced to lead and becomes negatively charged.

6 70490 Sähkölähde poistetaan muutamien minuuttien kuluttua, jolloin kennon sähkömotorinen voima pienenee arvosta 2,9 volttia arvoon noin 2,4 volttia ja pysyy tässä arvossa pääasiallisesti vakiona. Kenno on nyt varattu ja se varastoi tehoa myöhemmin vapautettavaksi.6 70490 The power supply is removed after a few minutes, at which point the electromotive force of the cell decreases from 2.9 volts to about 2.4 volts and remains essentially constant at this value. The cell is now charged and stores power for later release.

Kolme tai useampia tällaisia kennoja voidaan yhdist ' 1 keksinnön mukaisen lyijyk.idepariston muodostamiseksi.Three or more such cells may be combined to form a lead-acid battery according to the invention.

Kuvio 1 havainnollistaa kaaviollisesti keksinnön mukaista menetelmää aktiivisen massan, toisin sanoen kiteisen ja monikiteison lyijyoksidin valmistamiseksi.Figure 1 schematically illustrates a process according to the invention for the preparation of active mass, i.e. crystalline and polycrystalline lead oxide.

Kuvio 2 havainnollistaa kaaviollisena diagrammana positiivisten ja negatiivisten levyjen muodostamista ja kennoa, jossa on tällaiset levyt.Figure 2 illustrates in a schematic diagram the formation of positive and negative plates and a cell having such plates.

Kuvio 3 esittää kahta käyrää, jotka vertaavat keksinnön mukaan valmistetun lyijykidekennon ominaisuuksia tavanomaisen lyijyhappotyyppisen kennon ominaisuuksiin.Figure 3 shows two curves comparing the properties of a lead crystal cell made according to the invention with the properties of a conventional lead acid type cell.

Nyt on yllätyksellisesti havaittu, että akkukennojen suorituskykyä voidaan huomattavasti parantaa varustamalla kennot ainutlaatuisella positiivisella levyllä, jossa on kiteistä ja monikiteistä lyijyoksidia PbOg aktiivisena massana. Näin ollen tällaisista kennoista valmistetut lyijykideparistot omaavat ylivoimaisia suoritusominaisuuksia, verrattuina tavanomaisiin lyijyhappoparistoihin.It has now surprisingly been found that the performance of battery cells can be greatly improved by equipping the cells with a unique positive plate with crystalline and polycrystalline lead oxide PbOg as the active mass. Thus, lead crystal batteries made from such cells have superior performance characteristics as compared with conventional lead acid batteries.

Keksintö selitetään seuraavassa yksityiskohtaisesti erikoisesti akku-kennon ja tällaisista kennoista valmistetun pariston perusteella.The invention will be explained in detail below, in particular on the basis of a battery cell and a battery made of such cells.

Tämä. selitys ei kuitenkaan millään tavoin rajoita keksinnön piiriä, koska on olemassa muita akkukojeita, jotka voidaan konstruoida edellä selitettyjen periaatteiden perusteella, ja jotka näin ollen kuuluvat tämän keksinnön piiriin.This. however, the description does not limit the scope of the invention in any way, as there are other battery devices which can be constructed on the basis of the principles described above and which therefore fall within the scope of the present invention.

Nyt on havaittu, että keksinnön mukaisella tavalla konstruoidulla akkukennolla on ominaisuuksia, joita ei tähän asti ole voitu saavuttaa aikaisemman tekniikan mukaisissa akkukennoissa, joten kojeet, esim. akkuparistot, jotka on muodostettu kytkemällä sarjaan tällaisia kennoja, myös ovat suoritusominaisuuksiltaan ylivoimaisia verrattuina tavanomaisiin lyijyparistöihin. Näistä parantuneista ominaisuuksista mainittakoon pienempi sisäinen resistanssi, suurempi aktiviteetti, 70490 7 pienempi sulfatoituminen, paremmat varaus- ja purkausominaisuudet, suurempi kapasiteetti, nopeampi varaus ja suurempi sähkömotorinen voima kennoa kohden. Tämä ominaisuuksien luettelo ei kuitenkaan ole millään tavoin täydellinen.It has now been found that a battery cell constructed in accordance with the invention has properties which have hitherto not been achievable in prior art battery cells, so that devices, e.g. batteries formed by connecting such cells in series, also have superior performance over conventional lead-acid batteries. These improved properties include lower internal resistance, higher activity, 70490 7 lower sulfation, better charge and discharge properties, higher capacity, faster charge and higher electromotive force per cell. However, this list of features is by no means exhaustive.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistettu ainutlaatuinen aktiivinen massa koostuu pääasiallisesti kiteisestä ja monikiteisestä lyijyoksidista (PbC^), jossa lyijyllä on maksimaalinen elektroni-valenssinsa 4, ja josta käytetään nimitystä lyijyperoksidi erotukseksi yhdisteestä PbO, jossa lyijyllä on pienempi elektronivalenssinsa 2.The unique active mass produced by the process of the invention consists essentially of crystalline and polycrystalline lead oxide (PbCl 2), in which lead has a maximum electron valence 4, and which is referred to as lead peroxide to distinguish PbO, in which lead has a lower electron valence 2.

Tässä käytetty sanonta ”monikiteinen" tarkoittaa yksinkertaisten lyijyperoksidia olevien massojen koostumusta, joissa nämä kiteet ovat kasvun ja kehittymisen vaihtelevissa vaiheissa. Niinpä keksinnön mukainen aktiivinen massa on lyijyperoksidin yksinkertaisten kiteisten massojen ja tällaisten monikiteisten koostumien seosta.As used herein, the term "polycrystalline" means a composition of simple lead peroxide pulps in which these crystals are in varying stages of growth and development. Thus, the active pulp of the invention is a mixture of simple crystalline pulps of lead peroxide and such polycrystalline compositions.

Keksinnön erään sovellutusmuodon mukaan, jota kuvio 1 erikoisesti esittää, päällystetään kannatuslevy 1, joka tyypillisesti on tehty puhtaasta lyijystä (Pb) tai lyijyn ja antimonin lejeeringistä (Pb-Ob), kerroksella Pb-Cd seuraavassa selitettävällä tavalla, ja upotetaan elektrolyyttinä toimivaan, säiliössä 3 olevaan laimeaan rikkihappo-liuokseen. Tässä käytettynä kannatuslevynä on sopivasti noin 0,2 mm paksu lehti, joka tehdään lyijyn ja antimonin lejeeringistä. Kannatus-levyn paksuus voi kuitenkin vaihdella jonkin verran, riippuen akku-kojeen kulloinkin sovelletusta rakenteesta ja tarkoitetusta käytöstä.According to an embodiment of the invention, shown in particular in Figure 1, a support plate 1, typically made of pure lead (Pb) or an alloy of lead and antimony (Pb-Ob), is coated with a layer Pb-Cd as described below and immersed in an electrolyte tank 3 dilute sulfuric acid solution. The support plate used herein is suitably a sheet about 0.2 mm thick made of an alloy of lead and antimony. However, the thickness of the support plate may vary somewhat, depending on the particular design and intended use of the battery device.

Ennen kuin kannatuslevy 1 upotetaan rikkihappoliuokseen, suihkutetaan lyijyn ja kadmiumin kuumaa sulatetta lehden pinnalle tavanomaisen ruiskupistoolin avulla tai käyttämällä jotain muuta sopivaa ruisku-kojetta, tasaisen ja kiinnitarttuvan, lyijyä ja kadmiumia olevan kerroksen muodostamiseksi lehden molempiin pintoihin. Pelkistävää kaasua, esim. vetyä, käytetään kuuman sulatteen suihkuttamisen yhteydessä, ja suihkuttaminen keskeytetään, kun muodostuneen kerroksen paksuus kummassakin pinnassa saavuttaa arvon noin 0,5 mm. Tämäkin paksuus voi vaihdella jonkin verran, riippuen kojeen konstruktiosta, halutusta resistanssista ja käyttötarkoituksesta. Yleensä voi Pb-Cd-kerroksen paksuus kummassakin pinnassa vaihdella rajoissa noin 0,1...Before the support plate 1 is immersed in the sulfuric acid solution, a hot melt of lead and cadmium is sprayed onto the surface of the sheet by means of a conventional spray gun or some other suitable spray gun to form a smooth and adhesive layer of lead and cadmium on both surfaces of the sheet. A reducing gas, e.g. hydrogen, is used in the spraying of the hot melt, and the spraying is stopped when the thickness of the layer formed on each surface reaches a value of about 0.5 mm. This thickness can also vary somewhat, depending on the construction of the instrument, the desired resistance and the intended use. In general, the thickness of the Pb-Cd layer on each surface can vary within about 0.1 ...

2 mm, sopivasti rajoissa noin 0,5...noin 1,2 mm, ja sopivin paksuus on noin 1 mm.2 mm, suitably in the range of about 0.5 to about 1.2 mm, and the most suitable thickness is about 1 mm.

8 704908 70490

Pb-Cd-sulate valmistetaan päällystämällä noin 1 mm paksu kadmiumlanka elektrolyyttisesti tai galvaanisesti siten, että saavutetaan lyijyn ja kadmiumin painosuhde noin 1:1, minkä jälkeen muodostunut lanka sulatetaan, ruiskutetaan lehden pintaan seuraavassa se liiettävällä tavalla lämpötilassa, joka on korkeampi kuin lyijyn ja kadmiumin sulamispiste, mutta alempi kuin lyijyn ja antimonin sen erikoisen lejeeringin sulamispiste, josta kannatuslevy tehdään in, että Pb-Cd sintrautuu kannatuslevyn pintaan.The Pb-Cd melt is prepared by electrolytically or galvanically coating a cadmium wire about 1 mm thick to a lead to cadmium weight ratio of about 1: 1, after which the formed wire is melted, sprayed onto the surface of the sheet in the next adhesive temperature melting point, but lower than the melting point of lead and antimony in the special alloy from which the support plate is made in that Pb-Cd sintered to the surface of the support plate.

Pb-Od-kerroksen saattamiseksi paremmin tarttumaan kiinni kannatus-levyn 1 pintaan voidaan kannatuslevy ensin hiekkapuhaltaa useita minuutteja karhennetun pinnan muodostamiseksi siten, että 3intrautu-nut Pb-Cd-seos paremmin sitoutuu levyn pintaan.In order to make the Pb-Od layer better adhere to the surface of the support plate 1, the support plate can first be sandblasted for several minutes to form a roughened surface so that the integrated Pb-Cd mixture binds better to the surface of the plate.

Kuvio 1 esittää säiliötä 3, joka on tehty ei-johtavasta materiaalista (kuten lasista, muovista, jne.), ja joka sisältää elektrolyyttinä laimeaa rikkihappoliuosta, jolla on likimain sama ominaispaino kuin niillä rikkihappoliuoksilla, joita käytetään tavanomaista tyyppiä olevissa lyijy-happoparistoissa. Tässä säiliössä 3 on myös lyijylevy 5, joka toimii negatiivisena elektrodilla eli katodina. Edellä selitetyllä tavalla valmistettu kannatuslevy 1 upotetaan elektrolyyttiin kuvien 1 näyttämällä tavalla ja kytketään sähkölähteen 7 positiiviseen napaan, jonka jännite on 3 volttia (esim. paristoon), kun taas lyijy-levy 3 yhdistetään tämän jännitelähteen negatiiviseen napaan. Vaikka elektrolyyttiin voidaan upottaa useita kannatuslevyjä, jotka yhdistetään sähkölähteeseen, selitetään ja kuvataan keksintö havainnollisuuden vuoksi yhden positiivisen levyn valmistuksen yhteydessä.Figure 1 shows a container 3 made of a non-conductive material (such as glass, plastic, etc.) and containing as a electrolyte a dilute sulfuric acid solution having approximately the same specific gravity as those sulfuric acid solutions used in conventional type lead-acid batteries. This container 3 also has a lead plate 5 which acts as a negative electrode, i.e. a cathode. A support plate 1 prepared as described above is immersed in the electrolyte as shown in Figs. 1 and connected to a positive terminal of an electric source 7 having a voltage of 3 volts (e.g. a battery), while a lead plate 3 is connected to the negative terminal of this voltage source. Although a plurality of support plates can be embedded in the electrolyte and connected to an electrical source, the invention will be explained and described in connection with the manufacture of a single positive plate for the sake of clarity.

kun sähköpiiri suljetaan selitetyllä tavalla, reagoi kannatuslevyn Pb-Cd-kerroksessa oleva kadmium rikkihapon kanssa kadmiumsulfaatiksi, joka laskeutuu huokoisena sienimäisenä massana lyijylevylle 5. Vesi hajoaa vedyksi (Hr,) ja hapeksi (02). Vety ilmestyy kaasukuplina negatiivisen elektrodin pinnassa, kun taas happi reagoi nopeasti ja jatkuvasti lyijyn kanssa lyijyperoksidiksi (Pb02) kiteisenä ja moni-kiteisenä massana. Aktiivisen massan muodostuminen sujuu täten loppuun muutamissa minuuteissa, minkä jälkeen kannatuslevy poistetaan, huuhdotaan puhtaaksi ja kuivataan. Se on nyt valmis käytettäväksi keksinnön mukaisessa lyijykidekennossa tai -paristossa.when the circuit is closed as described, the cadmium in the Pb-Cd layer of the support plate reacts with sulfuric acid to form cadmium sulfate, which settles as a porous sponge-like mass on the lead plate 5. Water decomposes into hydrogen (Hr,) and oxygen (O 2). Hydrogen appears as gas bubbles on the surface of the negative electrode, while oxygen reacts rapidly and continuously with lead to lead peroxide (PbO 2) as a crystalline and polycrystalline mass. The formation of the active mass is thus completed in a few minutes, after which the support plate is removed, rinsed clean and dried. It is now ready for use in a lead crystal cell or battery according to the invention.

Kiteistä ja monikiteistä lyijyperoksidia oleva aktiivinen massa on tummanruskeaa...mustaa materiaalia. Se on kovaa, homogeenista, 9 70490 erittäin huokoista, ja sen sisäinen resistanssi on varsin pieni.The active mass of crystalline and polycrystalline lead peroxide is a dark brown ... black material. It is hard, homogeneous, 9 70490 very porous, and its internal resistance is quite low.

Valmistettaessa kannatuslevyä, jossa aktiivisena massana on kiteistä ja monikiteistä lyijyperoksidia, on tämän massan muodostumisen kannalta kriittistä, että Pb-Sb-levy on pinnoitettu sintratulla Pb-Cd-kerroksella. Täten on pidettävä huoli Pb-Cd-lejeeringin muodostumisen välttämiseksi kannatuslevyä päällystettäessä sintraamalla tai kuuma-ruiskuttamalla keksinnön tämän sovellutusmuodon mukaan. Kadmiumin läsnäolo sintratussa massassa on myös kriittistä, koska se myötävaikuttaa PbOg-kiteiden ja-moniki teiden muodostumiseen tai edistää tätä muodostumista. Lisäksi on havaittava, että vaikka kadmium reagoi säiliössä 3 olevan rikkihapon kanssa kadmiumsulfaatiksi ja poistetaan tästä säiliöstä, jää silti kadmiumin tähteitä aktiiviseen massaan.When producing a support plate in which the active mass is crystalline and polycrystalline lead peroxide, it is critical for the formation of this mass that the Pb-Sb plate is coated with a sintered Pb-Cd layer. Thus, care must be taken to avoid the formation of a Pb-Cd alloy when the support plate is coated by sintering or hot-spraying according to this embodiment of the invention. The presence of cadmium in the sintered pulp is also critical because it contributes to or promotes the formation of PbOg crystals and Moniki pathways. In addition, it should be noted that although cadmium reacts with the sulfuric acid in tank 3 to form cadmium sulfate and is removed from this tank, cadmium residues still remain in the active mass.

Keksinnön mukaisen lyijykidepariston valmistamiseksi, kolme samanlaista kannatuslevyä 1a, 1b ja 1c, jotka on valmistettu edellä selitetyllä tavalla, upotetaan säiliöön 9 kuvion 2 näyttämällä tavalla.To produce a lead crystal battery according to the invention, three similar support plates 1a, 1b and 1c, prepared as described above, are immersed in the container 9 as shown in Fig. 2.

Tämä säiliö 9 on rakenteeltaan samanlainen kuin lyijy-happoparisto, ja se sisältää laimeaa rikkihappoliuosta, jota tavanomaisesti käytetään tällaisissa paristoissa. Kannatuslevyt 1a ja 1c liitetään yhteen johtimella 11 ja yhdistetään johtimella 13 3-voltin sähkölähteen 15 (esim. pariston tai pariston varauslaitteen, jne.) negatiiviseen napaan, kun taas kannatuslevy 1b yhdistetään tämän jännitelähteen 15 positiiviseen napaan johtimella 17. Piirin tultua täten suljetuksi kannatuslevyissä 1a ja 1c oleva PbOg pelkistyy Pb:ksi, ja levyt varautuvat negatiivisesti, kun taas kannatuslevyllä 1b oleva PbOg pysyy kemiallisesti muuttumattomana ja tulee positiivisesti varatuksi.This container 9 is similar in structure to a lead-acid battery and contains a dilute sulfuric acid solution conventionally used in such batteries. The support plates 1a and 1c are connected together by a conductor 11 and connected by a conductor 13 to the negative terminal of a 3-volt power source 15 (e.g. battery or battery charger, etc.), while the support plate 1b is connected to the positive terminal 15 of this voltage source 15 by conducting the circuit. and PbOg in 1c is reduced to Pb, and the plates are negatively charged, while the PbOg in support plate 1b remains chemically unchanged and becomes positively charged.

Täten lyijylevyt tulevat toimimaan negatiivisina elektrodeina eli katodina ja lyijyperoksidilevy tulee toimimaan positiivisena elektrodina eli anodina.Thus, the lead plates will act as negative electrodes, i.e. the cathode, and the lead peroxide plate will act as the positive electrode, i.e. the anode.

Muutamien minuuttien kuluttua, kun kenno on tullut täysin varatuksi, poistetaan sähkölähde 15, jolloin kennon sähkömotorinen voima alenee arvosta 2,9 volttia arvoon noin 2,4 volttia, ja pysyy pääasiallisesti vakiona tässä arvossa. Kenno on nyt varautunut ja se varastoi tehoa myöhempää vapauttamista varten.After a few minutes, when the cell has become fully charged, the power source 15 is removed, reducing the electromotive force of the cell from 2.9 volts to about 2.4 volts, and remaining substantially constant at this value. The cell is now charged and stores power for later release.

Kun edellä selitetyllä tavalla valmistettu kenno kytketään sarjaan muiden kennojen kanssa, esim. 3 kennon kanssa, jolloin jokainen kenno sisältää useita, tavallisesti 17 tai 19 rinnan kytkettyä levyä, muodostuu lyijykideparisto, jossa on 51 tai 57 levyä, riippuen jokaisessa 10 70490 kennossa olevien levyjen lukumäärästä. Voidaan ilmeisesti kytkeä sarjaan useampia kuin 3 kennoa, esim. 6 kennoa, jne. tarpeen mukaan.When a cell manufactured as described above is connected in series with other cells, e.g., 3 cells, each cell containing a plurality of plates, usually 17 or 19 connected in parallel, a lead crystal battery having 51 or 57 plates is formed, depending on the number of plates in each 10,70490 cells. . Obviously, more than 3 cells, e.g. 6 cells, etc. can be connected in series as needed.

Tämän keksinnön mukaisilla lyijykideparistoilla on ylivoimainen suorituskyky, verrattuna lyijyhappoparistoihin. Niinpä 31 tai 57 levyä sisältävä lyijykideparIsto voi sen pienemmän sisäisen resistanssin ansiosta vastaanottaa noin 10...noin 15 kertaa enemmän sähkövirtaa kuin lyijyhappoparisto. Tämän seurauksena lyijykideparisto voidaan varata paljon nopeammin kuin lyijvhappoparisto. Samoin on lyijykide-pariston purkautumisnopeus parantunut, koska se voi syöttää huomattavasti enemmän sähkövirtaa nopeammin kuin lyijyhappoparisto.The lead crystal batteries of this invention have superior performance compared to lead acid batteries. Thus, a lead crystal battery containing 31 or 57 plates can receive about 10 to about 15 times more electric current than a lead acid battery due to its lower internal resistance. As a result, a lead crystal battery can be charged much faster than a lead acid battery. Likewise, the discharge rate of a lead crystal battery has improved because it can supply significantly more electric current faster than a lead acid battery.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen lyijykidekennon purkautumiskäyrää ja tyypillisen lyijyhappokermon purkautumiskäyrää. Lyijykidekennon purkautumiskäyrä on tässä kuviossa näytetty kokoviivoin piirrettynä, kun taas lyijyhappokennoa edustava purkautumiskäyrä on piirretty katkoviivoin. Näiden molempien käyrien vertailu osoittaa, että ensimmäisten 16 minuutin aikana (mikä toisin sanoen vastaa noin 80‘/j purkautumis jaksosta) pysyy lyijykidekennon sähkömotorinen voima vakiona ja laskee tämän jälkeen hyvin vähän arvosta 2,32 arvoon noin 2,30 volttia, kun taas lyijyhappokennon sähkömotorinen voima laskee jatkuvasti saman jakson aikana arvosta 2,1 arvoon noin 2,0 volttia. Tämä erotus on erikoisen merkityksellinen tällaisista kennoista tehdyissä paristoissa ja osoittaa, että lyijykideparisto voi pysyttää suuremman sähkömotorisen voiman kuin lyijyhappoparisto, joten sillä on ylivoimainen suorituskyky.Figure 3 shows the discharge curve of a lead crystal cell according to the invention and the discharge curve of a typical lead acid cream. In this figure, the discharge curve of the lead crystal cell is shown in solid lines, while the discharge curve representing the lead acid cell is shown in broken lines. A comparison of these two curves shows that during the first 16 minutes (i.e. corresponding to a discharge cycle of about 80 '/ j) the electromotive force of the lead crystal cell remains constant and then decreases very little from 2.32 to about 2.30 volts, while the electromotive force of the lead acid cell the force decreases continuously over the same period from 2.1 to about 2.0 volts. This difference is particularly significant in batteries made from such cells and shows that a lead crystal battery can retain a higher electromotive force than a lead acid battery, so it has superior performance.

Lisäksi keksinnön mukaisella lyijykideparistolla on noin 25...noin 30% suurempi kapasiteetti kuin tavanomaisella lyijyhappoparistolla. Lisäksi lyijykidekenno kykenee paljon täydellisempään varautumiseen ja purkautumiseen ilman mitään jälkireaktiota tai itsevarautumista, verrattuna lyijyhappokennoon. Täten lyijykideparistolla on paljon suurempi sähkökapasiteetti kuin verrattavissa olevan painon ja tilavuuden omaavalla lyijyhappoparistolla. Edellä esitettyjen periaatteiden mukaan valmistetut kennot kehittävät noin 0,1...noin 0,2 volttia suuremman sähkömotorisen voiman kuin ne tavanomaiset akkukermot, joista lyijyhappoparistot valmistetaan.In addition, the lead crystal battery of the invention has about 25 to about 30% more capacity than a conventional lead acid battery. In addition, the lead crystal cell is capable of much more complete charging and discharging without any after-reaction or self-charging, compared to a lead acid cell. Thus, a lead crystal battery has a much higher electrical capacity than a lead acid battery of comparable weight and volume. Cells made according to the above principles generate about 0.1 to about 0.2 volts more electromotive force than the conventional battery creams from which lead acid batteries are made.

Edellä esitetyn selityksen mukaan sintrattua lyijyä ja kadmiumia sijoitettiin kannatuslevyjen pinnalle kuumaruiskuttamalla siten, että saatiin tähän pintaan muodostumaan homogeeninen, tasainen ja kiinni- tarttuva Pb-Cd-kerros. Seuraavassa selitetään kaksi muuta menetelmää tällaisten Pb-Cd-kerrosten muodostamiseksi Pb-Sb-kannatuslevyn pintaan.As described above, sintered lead and cadmium were deposited on the surface of the support plates by hot spraying to form a homogeneous, uniform and adhesive Pb-Cd layer on this surface. Two other methods for forming such Pb-Cd layers on the surface of a Pb-Sb support plate are explained below.

„ 70490„70490

Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaan liuotetaan pehmeää rakeista lyijyn ja kadmiumin 1:1 seosta, jossa rakeiden koko on noin 100... melkein 500 mikrometriä, sekoitetaan tahnaksi sopivaan orgaaniseen nesteeseen, kuten esim. metanoliin (tai etanoliin). Tämä tahna lasketaan sitten kannatuslevyn pinnalle sopivan seulan avulla. Tämän jälkeen metanoli haihdutetaan, levy kuivataan ja Pb-Cd sintrataan noin 3 sekunnin aikana puristimessa, jonka lämpötila on noin 300... noin 400 °G. Nytkin on lämpötilaa ja painetta sintrautumisen aikana valvottava huolellisesti siten, että saadaan vältetyksi Pb-Cd-lejeerin-gin muodostuminen.According to another embodiment of the invention, a soft granular 1: 1 mixture of lead and cadmium with a particle size of about 100 to almost 500 micrometers is dissolved and mixed into a suitable organic liquid, such as methanol (or ethanol), as a paste. This paste is then applied to the surface of the support plate by means of a suitable sieve. The methanol is then evaporated, the plate is dried and the Pb-Cd is sintered for about 3 seconds in a press at a temperature of about 300 to about 400 ° G. Even now, the temperature and pressure during sintering must be carefully monitored to avoid the formation of a Pb-Cd alloy.

Kannatuslevyllä olevan Pb-Cd-kerroksen paksuutta voidaan säätää seulan asianomaisen valinnan avulla ja laskemalla sopiva määrä tahnaa tasaisesti levyn pinnalle. Täten voidaan noin 0,5 mm paksu Pb-Cd-kerros laskea kannatuslevyjen molemmille sivuille.The thickness of the Pb-Cd layer on the support plate can be adjusted by appropriate selection of the screen and by spreading a suitable amount of paste evenly on the surface of the plate. Thus, a layer of Pb-Cd about 0.5 mm thick can be laid on both sides of the support plates.

Sen jälkeen, kun haluttua paksuutta oleva kerros on muodostettu kannatuslevylle, upotetaan tämä säiliöön, joka sisältää laimeaa rikki-happoliuosta ja lyijylevyn, kuten edellä jo selitettiin kuvion 1 perusteella, jolloin kannatuslevyn pintaan samalla tavoin muodostuu kiteistä ja monikiteistä lyijyperoksidia (Pb02). Pb-Cd-kerroksesta kotoisin oleva kadmium reagoi rikkihapon kanssa ja laskeutuu kadmium-sulfaattina, josta kadmium voidaan ottaa talteen ja käyttää uudelleen, minkä jälkeen yhtä tai useampaa kannatuslevyä käytetään lyijykideparis-ton valmistamiseksi edellä kuvion 2 perusteella selitetyllä tavalla.After the desired thickness layer is formed on the support plate, it is immersed in a container containing a dilute sulfuric acid solution and a lead plate, as already described above with reference to Fig. 1, whereby crystalline and polycrystalline lead peroxide (PbO 2) is similarly formed on the support plate surface. Cadmium from the Pb-Cd layer reacts with sulfuric acid and precipitates as cadmium sulfate, from which cadmium can be recovered and reused, after which one or more support plates are used to prepare a lead crystal battery as described above with reference to Figure 2.

Keksinnön erään toisen sovellutusmuodon mukaan lasketaan kannatus-levylle kova tiivis lyijy-kadmiumlejeerinki sähkögalvaanisesti fluori-boraattikylvyssä. Täten saadaan kaksi elektrodia, joista toinen on tehty lyijy-antimonilejeeringistä katodina, ja toinen on tehty lyijy-kadmiumlejeeringistä 1:1 anodina, ja jotka tämän jälkeen upotetaan fluoriboraattikylpyyn, jonka koostumus on seuraava: lyijyfluoriboraattia, Pb(BF^)2 119 g metallista lyijyä, Pb 65 ·' fluoriboorihappoa, HBF^ 1,0 g boorihappoa 8,0 g kadmiurafluoriboraattia Cd(BP^) 32,5 g 12 70490 kadmiummetallia Cd 12,0 g ammoniumfluorihoraattia 8,0 g vettä 134 g Tämän jälkeen elektrodit yhdistettiin 5 voltin jännitelähteen positiiviseen ja negatiiviseen napaan tunnin ajaksi, kunnes katodin kumpaankin pintaan oli muodostunut tasainen kerros kadmiumia ja lyijyä, paksuus noin 0,1 mm. Tämän jälkeen sähkölähde kytkettiin pois, katodi poistettiin kylvystä, huuhdottiin puhtaaksi vedellä ja kuivattiin.According to another embodiment of the invention, a hard dense lead-cadmium alloy is deposited on the support plate electroplated in a fluoroborate bath. Thus, two electrodes are obtained, one made of lead-antimony alloy as the cathode and the other made of lead-cadmium alloy as the 1: 1 anode, which are then immersed in a fluoroborate bath having the following composition: lead fluoroborate, Pb (BF 2) 2 119 g of metallic lead , Pb 65 · 'fluoroboric acid, HBF ^ 1.0 g boric acid 8.0 g cadmium urofluoroborate Cd (BP ^) 32.5 g 12 70490 cadmium metal Cd 12.0 g ammonium fluorohydrate 8.0 g water 134 g The electrodes were then connected at 5 volts to the positive and negative terminals of the voltage source for one hour until a uniform layer of cadmium and lead, about 0.1 mm thick, had formed on each surface of the cathode. The power supply was then turned off, the cathode removed from the bath, rinsed clean with water and dried.

Kolmen sellaisen kannatuslevyn valmistamiseksi, joiden pinnoissa oli kiteistä ja monikiteistä lyijyperoksidia, upotettiin kolme edellä selitetyllä tavalla valmistettua katodi-kannatuslevyä laimean rikkihapon muodostamaan elektrolyyttiin, minkä jälkeen niitä käsiteltiin esim. kuvion 1 yhteydessä selitetyllä tavalla. Täten saatuja kannatus-levyjä käytettiin sitten lyijykidekennon valmistamiseksi edellä kuvion 2 perusteella selitetyllä tavalla.To prepare three support plates with crystalline and polycrystalline lead peroxide on the surfaces, three cathode support plates prepared as described above were immersed in an electrolyte formed by dilute sulfuric acid, after which they were treated, e.g., as described in connection with Fig. 1. The support plates thus obtained were then used to make a lead crystal cell as described above with reference to Fig. 2.

Edellä esitetystä yksityiskohtaisesta selityksestä selviää, että keksinnön mukainen lyijykideparisto on huomattavasti ylivoimainen lyiDyhappoparistoon verrattuna. Edellä selitettyjen lukuisten ainutlaatuisten tunnusmerkkien lisäksi on lyijykideparisto tavallisesti noin 15...noin 30% kevyempi kuin lyijyhappoparisto, jolla on verrattavissa oleva koko ja kapasiteetti, ja lyijykidepariston kapasiteetti on noin 25...noin 30% suurempi, verrattuna vastaavan koon ja painon omaavaan lyijyhappoparistoon. Keksinnön mukaisen pariston kyky vastaanottaa huomattavasti enemmän tehoa huomattavasti lyhyemmässä ajassa tämän pariston merkityksellisesti pienemmän sisäisen resistanssin ja suuremman aktiviteetin ansiosta voidaan tätä paristoa erikoisen hyvin käyttää ajoneuvoissa, jotka edellyttävät nopeaa kiihtymistä, esim. sähkökäyttöisissä kulkuneuvoissa ja autoissa ja muissa sähkökäyttöisissä tehonlähteissä.From the detailed description given above, it is clear that the lead crystal battery according to the invention is considerably superior to the lead acid battery. In addition to the numerous unique features described above, a lead crystal battery is usually about 15 to about 30% lighter than a lead acid battery of comparable size and capacity, and the lead crystal battery has a capacity of about 25 to about 30% greater compared to a lead acid battery of similar size and weight. . The ability of the battery according to the invention to receive much more power in a much shorter time due to the significantly lower internal resistance and higher activity of this battery makes it particularly suitable for use in vehicles requiring fast acceleration, e.g. electric vehicles and cars and other electric power sources.

Keksinnön mukaan valmistetut lyijykideparistot sulfatoituvat vain vähäisesti tai ei ollenkaan. Tämä tarkoittaa käytännöllisenä tosiasiana, että nämä paristot voivat purkautua pisteeseen, joka lähenee nolla-jännitettä. Sen sijaan on sulfatoituminen eräs melko yleinen ilmiö lyijyhappoparistoissa,joten lyijyhappoparistoja ei voida purkaa alle noin 1,5...1,8 voltin jännitettä, koska muuten pysyvää sulfatoitu-mista tulee tapahtumaan niissä lyijytiloissa, jotka pitävät aktiivisen massan tahnan paikallaan.The lead crystal batteries according to the invention have little or no sulphation. This means, as a practical fact, that these batteries can discharge to a point approaching zero voltage. Instead, sulfation is a fairly common phenomenon in lead-acid batteries, so lead-acid batteries cannot be discharged below a voltage of about 1.5 to 1.8 volts because otherwise permanent sulfation will occur in those lead states that hold the active mass paste in place.

13 7049013 70490

On myös muistettava, että vaikka keksintö edellä on selitetty ja laivattu jossain määrin yksityiskohtaisesti, voidaan lukuisia muutoksia ja/tai muunnoksia tehdä, jotka selviävät edellä selitetystä, ja jotka täten lankeavat tämän keksinnön ajatuksen ja hengen piiriin.It should also be borne in mind that although the invention has been described and illustrated in some detail above, numerous changes and / or modifications may be made which are apparent from the foregoing description and thus fall within the spirit and spirit of the present invention.

Niinpä voidaan sen sijaan, että käytetään Ph-3b-kannatuslevyjä, käyttää inerttiä ei-johtavaa kannatuslevyä (joka esim. on sopivaa muovia, tai selluloosamateriaalia), jolle lyijy tai lyijyn ja antimonin seos voidaan laskea edellä selitetyllä tavalla. Tällaiset kannatus-levyt ovat huomattavasti kevyempiä kuin Ph-Sb-kannatuslevyt, ja näin ollen myös näistä valmistetut paristot tulevat olemaan huomattavasti kevyempiä.Thus, instead of using Ph-3b support plates, an inert non-conductive support plate (e.g., a suitable plastic, or cellulosic material) can be used on which lead or a mixture of lead and antimony can be calculated as described above. Such support plates are considerably lighter than Ph-Sb support plates, and therefore batteries made from them will also be considerably lighter.

Vaikka keksintö edellä on kuvattu viittaamalla Ph:Cd-painosuhteeseen 1:1, voi tämä suhde vaihdella arvosta noin 30...noin 70 paino-%, ja sopivia tuloksia saavutetaan rajoissa noin 45...noin 55 paino-%. Optimaalisia tuloksia saavutetaan kuitenkin siinä tapauksessa, että käytetään molempien komponenttien likimain yhtä suuria painomääriä.Although the invention has been described above with reference to a Ph: Cd weight ratio of 1: 1, this ratio can range from about 30% to about 70% by weight, and suitable results are obtained in the range of about 45% to about 55% by weight. However, optimal results are obtained if approximately equal amounts of weight of both components are used.

Jos seos on pääasiallisesti lyijyä, esim. 70 paino-%, tulee Pb-Cd-kerros olemaan pehmeämpi ja vähemmän huokoinen, kun taas siinä tapauksessa, että kadmiumkomponenttia käytetään valtaosana, esim. 70 paino-% seoksesta, tulee muodostunut Pb-Cd-kerros kovemmaksi ja huokoisemmaksi. Pb-Cd-kerroksen optimaalinen kovuus ja huokoisuus saavutetaan siinä tapauksessa, että seossuhde on likimain 1:1 painon mukaan laskettuna.If the mixture is predominantly lead, e.g. 70% by weight, the Pb-Cd layer will be softer and less porous, whereas if the cadmium component is used predominantly, e.g. 70% by weight of the mixture, the formed Pb-Cd layer will be harder and more porous. Optimal hardness and porosity of the Pb-Cd layer are achieved in the case where the mixture ratio is approximately 1: 1 by weight.

Claims (8)

14 7049014 70490 1. Elektrodi lyijyakkuja varten, joka elektrodi on muodostettu lyijydioksidilla päällystetystä johtavasta kantajasta, tunnet-t u siitä, että lyijydioksidi esiintyy paitsi lyijydioksid in tavallisessa kidemuodossa myös polykiteisessä muodossa erilaisissa kasvu- ja kehitysasteissa olevina kiteinä.An electrode for lead-acid batteries, which electrode is formed from a conductive support coated with lead dioxide, characterized in that lead dioxide is present not only in the usual crystalline form of lead dioxide but also in polycrystalline form as crystals at different stages of growth and development. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisesta elektrodista valmistettu negatiivinen elektrodi lyijyakkua varten, tunnettu siitä, että se on valmistettu muuntamalla johtavalla kantajalla olevaa lyijy-dioksidipäällystä, jossa lyijydioksidi esiintyy paitsi lyijydioksi-din tavallisessa kidemuodossa myös polykiteisessä muodossa erilaisissa kasvu- ja kehitysasteissa olevina kiteinä.A negative electrode for a lead-acid battery according to claim 1, characterized in that it is prepared by converting a lead-dioxide coating on a conductive support in which lead dioxide is present not only in the usual crystalline form of lead dioxide but also in polycrystalline form as crystals of different growth and development stages. 3. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen elektrodin valmistamiseksi tunnettu siitä, että kantaja päällystetään lyijy-kadmiumseoksella, jonka jälkeen seosteen lyijy hapetetaan anodisesti rikkihapossa lyijydioksidiksi, jolloin kadmium pääasiallisesti liukenee rikkihappoon, ja katodina käytetään lyijyä.A method of manufacturing an electrode according to claim 1, characterized in that the support is coated with a lead-cadmium mixture, after which the lead of the mixture is anodized in sulfuric acid to lead dioxide, whereby cadmium is substantially soluble in sulfuric acid, and lead is used as the cathode. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lyijy-kadmiumkerros ruiskutetaan kantajalle kuumana pelkistävässä ilmakehässä.A method according to claim 3, characterized in that the lead-cadmium layer is sprayed onto the support hot in a reducing atmosphere. 5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lyijystä ja kadmiumista pelkistävässä orgaanisessa nesteessä muodostuva tahna levitetään kantajalle ja neste haihdutetaan pois.A method according to claim 3, characterized in that the paste formed in the organic liquid reducing lead and cadmium is applied to the support and the liquid is evaporated off. 6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lyijy-kadmiumkerros levitetään galvaanisesti.Method according to Claim 3, characterized in that the lead-cadmium layer is applied galvanically. 7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulate sisältää 30 - 70 paino-%, edullisesti 45 - 55 paino-%, lyijyä.Process according to Claim 4, characterized in that the melt contains 30 to 70% by weight, preferably 45 to 55% by weight, of lead. 8. Patenttivaatimuksen 4 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lyijyn painosuhde kadmiumiin sulatteessa on 1:1. 70490 15Process according to Claim 4 or 7, characterized in that the weight ratio of lead to cadmium in the melt is 1: 1. 70490 15
FI780067A 1977-02-15 1978-01-09 ELEKTRODER FOER BLYACKUMULATOR SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN ELEKTROD FI70490C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US76890977A 1977-02-15 1977-02-15
US76890977 1977-02-15
US05/781,763 US4126715A (en) 1977-03-28 1977-03-28 Method and apparatus for reinking typing ribbon cartridges
US78176377 1977-03-28

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI780067A FI780067A (en) 1978-08-16
FI70490B true FI70490B (en) 1986-03-27
FI70490C FI70490C (en) 1986-09-19

Family

ID=27118101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI780067A FI70490C (en) 1977-02-15 1978-01-09 ELEKTRODER FOER BLYACKUMULATOR SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN ELEKTROD

Country Status (8)

Country Link
JP (1) JPS53104822A (en)
AR (1) AR216118A1 (en)
DK (1) DK150608C (en)
ES (1) ES465370A1 (en)
FI (1) FI70490C (en)
GR (1) GR73029B (en)
PT (1) PT67357B (en)
SU (1) SU797618A3 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI70490C (en) 1986-09-19
DK150608B (en) 1987-04-13
ES465370A1 (en) 1979-01-01
FI780067A (en) 1978-08-16
GR73029B (en) 1984-01-25
JPS53104822A (en) 1978-09-12
PT67357B (en) 1979-05-15
DK529677A (en) 1978-08-16
DK150608C (en) 1988-04-05
PT67357A (en) 1978-01-01
JPS6122421B2 (en) 1986-05-31
AR216118A1 (en) 1979-11-30
SU797618A3 (en) 1981-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110176591B (en) Aqueous zinc ion secondary battery and preparation method of anode based on organic electrode material
JP2005505102A (en) Current collector structure and method for improving the performance of lead acid batteries
US5952123A (en) Electrode plates for lead-acid battery and their manufacturing method
JP2010073533A (en) Chargeable and dischargeable battery
US5667917A (en) Electrode with conductive fillers
US6617071B2 (en) Active material for high power and high energy lead acid batteries and method of manufacture
CA2489953A1 (en) Battery including carbon foam current collectors
US4140589A (en) Method for lead crystal storage cells and storage devices made therefrom
US3873367A (en) Zinc-container electrode
FI70490B (en) ELEKTRODER FOER BLYACKUMULATOR SAMT FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN ELEKTROD
US2810006A (en) Electric current producing cell
CS214885B2 (en) Lead accumulator cell and method of making the said
JPS62103976A (en) Cathode plate for enclosed lead storage battery
US3930883A (en) Zinc-containing electrode
Matthews et al. The behaviour of lead dioxide electrodes in acidic sulfate electrolytes
JPS584263A (en) Methdo of producing solid conductor for storage battery
JPS6063875A (en) Paste type cadmium anode plate for sealed alkaline storage battery
EP0331599B1 (en) Process for obtaining electrodes with a non-woven support of nickel or nickel alloy fibres
JPH01302661A (en) Lead acid battery and its manufacture
JP3344152B2 (en) Manufacturing method of electrode plate for lead-acid battery
JP4719962B2 (en) Manufacturing method of sealed lead-acid battery
JP2787058B2 (en) Method for manufacturing electrode plate for lead-acid battery
JPS6081765A (en) Manufacturing method for paste type cadmium negative electrode plate
KR20210119569A (en) Reversible manganese dioxide electrode, method for the production thereof, use thereof and rechargeable alkaline manganese battery containing such an electrode
JPH11111275A (en) Manufacture of plate for lead-acid battery

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: SOLARGEN ELECTRONICS, LTD.