PRODUCCION DE SULFATO DE PLOMO TETRABASICO PROCEDENTE DE REACCIONES EN ESTADO SOLIDO PARA LA PREPARACION DE PLACAS ACTIVAS QUE SE VAN A USAR EN BATERIAS DE PLOMO-ACIDO.
Un procedimiento de reacción en estado sólido para la producción de sulfato de plomo tetrabásico haciendo reaccionar
(a) - 4PbO y PbSO4;
(b) - 3PbOPbSO4H2O y PbO;
(c) - 5PbO y H2SO4;
(d) - 4PbO y PbCO3 y H2SO4; o
(e) - 5PbO y (NH4)2SO4;
que comprende las etapas de
(1) mezclar una mezcla estequiométrica de (a); (b); (c); (d); o (e);
(2) calentar dicha mezcla estequiométrica a una temperatura entre 500 y 700ºC durante 3 a 8 horas; y
(3) desaglomerar y tamizar el sulfato de plomo tetrabásico resultante sin ninguna molienda adicional del material
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2005/002373.
Solicitante: GES TECHNOLOGIES IP GMBH.
Nacionalidad solicitante: Suiza.
Dirección: SCHWARZWALDALLEE 215,4058 BASEL.
Inventor/es: FLORES-LIRA,RICARDO, GARZA-DE LA GARZA,SANJUANA.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 28 de Abril de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C01G21/20 QUIMICA; METALURGIA. › C01 QUIMICA INORGANICA. › C01G COMPUESTOS QUE CONTIENEN METALES NO CUBIERTOS POR LAS SUBCLASES C01D O C01F (hidruros metálicos C01B 6/00; sales de oxácidos de halógenos C01B 11/00; peróxidos, sales de los perácidos C01B 15/00; tiosulfatos, ditionitos, politionatos C01B 17/64; compuestos que contienen selenio o teluro C01B 19/00; compuestos binarios del nitrógeno con metales C01B 21/06; azidas C01B 21/08; amidas metálicas C01B 21/092; nitritos C01B 21/50; fosfuros C01B 25/08; sales de los oxácidos del fósforo C01B 25/16; carburos C01B 32/90; compuestos que contienen silicio C01B 33/00; compuestos que contienen boro C01B 35/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares pero que no tienen propiedades de cambiadores de base C01B 37/00; compuestos que tienen propiedades de tamices moleculares y de cambiadores de base, p. ej. zeolitas cristalinas, C01B 39/00; cianuros C01C 3/08; sales del ácido ciánico C01C 3/14; sales de cianamida C01C 3/16; tiocianatos C01C 3/20; procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; obtención a partir de mezclas, p. ej. a partir de minerales, de compuestos metálicos que son los compuestos intermedios de un proceso metalúrgico para la obtención de un metal libre C21B, C22B; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01G 21/00 Compuestos de plomo. › Sulfatos.
- H01M4/20 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej. BATERÍAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 4/00 Electrodos. › de electrodos empastados.
Clasificación PCT:
Clasificación antigua:
![PRODUCCION DE SULFATO DE PLOMO TETRABASICO PROCEDENTE DE REACCIONES EN ESTADO SOLIDO PARA LA PREPARACION DE PLACAS ACTIVAS QUE SE VAN A USAR EN BATERIAS DE PLOMO-ACIDO.](https://patentados.com/img/2010/07/produccion-sulfato-plomo-tetrabasico-procedente-reacciones-estado.jpg)
Fragmento de la descripción:
Producción de sulfato de plomo tetrabásico procedente de reacciones en estado sólido para la preparación de placas activas que se van a usar en baterías de plomo-ácido.
Campo de la invención
Esta invención se refiere en general a la producción de sulfato de plomo tetrabásico y más específicamente a la producción de sulfato de plomo tetrabásico procedente de reacciones en estado sólido para la preparación de placas activas que se van a usar en baterías de plomo-ácido.
Antecedentes
La preparación de electrodos o placas activas para baterías de plomo-ácido implica tres etapas: a) aplicación de la pasta a una rejilla de soporte, b) secado y endurecimiento de la rejilla empastada, y c) formación electroquímica de la rejilla endurecida para producir los materiales activos usados en la batería de plomo-ácido cargada. La formación de la batería se lleva a cabo normalmente haciendo pasar corriente a través del electrodo, los que da como resultado una placa positiva que tiene aglomerados de dióxido de plomo, y una placa negativa que tiene aglomerados de plomo metálico. El sulfato de plomo tetrabásico, 4PbOPbSO4 es un material de partida muy útil para la preparación de electrodos positivos para baterías de plomo-ácido. Según la Patente de los Estados Unidos Nº 3.765.943 y la Patente de los Estados Unidos Nº 3.899.349, las placas o electrodos de batería fabricados con este sulfato y endurecidos en presencia de una cantidad controlada de dióxido de carbono gaseoso, se asocian con un mayor rendimiento del producto, más vida, mayor reproducibilidad de las propiedades químicas y físicas del producto, y una morfología cristalina más adecuada para el funcionamiento de la batería. Aunque se pueden formar electrodos positivos y negativos con sulfato de plomo tetrabásico, este material se usa preferiblemente para las placas positivas. Véase también Pavlov, D y Papazov, G., Journal of Applied Electrochemistry 6, 1976, pp, 339-345, así como Pavlov, D y Kapkov, N.J., Electrochemical Society 137(1), 1990, pp. 16-28.
En el procedimiento de fabricación de las baterías de plomo-ácido, el sulfato de plomo tetrabásico se produce normalmente mezclando las cantidades requeridas de óxido de plomo (a y ß-PbO con plomo libre), ácido sulfúrico y agua. Aunque este procedimiento parece ser muy directo, se ha informado de diversas variaciones importantes del mismo, principalmente en la bibliografía de patentes.
Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos Nº 3.765.943 da a conocer un procedimiento para la fabricación de electrodos positivos para las baterías de plomo-ácido en el que los electrodos se fabrican a partir de rejillas cargadas con pasta y que incluye las etapas de hacer reaccionar óxido de plomo ortorrómbico en una suspensión acuosa con ácido sulfúrico a 80-100ºC para producir sulfato de plomo tetrabásico. El material que contiene plomo contiene al menos un 90% en peso de óxido de plomo, la suspensión acuosa en la que la reacción tiene lugar está acidificada a un intervalo de pH de 1-3,5 antes de la adición del óxido de plomo y el sulfato de plomo tetrabásico se separa de la suspensión acuosa en el intervalo comprendido de una hora después de la adición completa del ácido sulfú-rico.
La Patente de los Estados Unidos Nº 4.324.768 da a conocer un procedimiento para la preparación de compuestos de plomo insolubles en agua que tienen una composición representada por la fórmula general nPbOPbX2, en la que X representa un radical de ácido inorgánico, x indica la valencia del radical X y n es un número de entre 0 y 5, que comprende hacer reaccionar monóxido de plomo según el procedimiento húmedo con un ácido inorgánico o un ácido orgánico en presencia de hidroxilamina en condiciones tales que el valor inicial del pH del sistema de reacción no es mayor de 7. El compuesto de plomo representado por la fórmula general puede ser una ortosal tal como cromato de plomo o una sal básica tal como sulfato de plomo tetrabásico (4PbO.PbSO4). Adicionalmente, puede ser una sal que contenga al menos dos radicales ácidos, tal como silicosulfato de plomo.
La Patente de los Estados Unidos Nº 5.096.611 da a conocer un procedimiento para preparar una pasta de batería que comprende una etapa inicial de formar una mezcla de pasta por reacción entre un óxido de plomo que tiene un bajo contenido de plomo libre y ácido sulfúrico en una suspensión acuosa, seguido por la deshidratación de la suspensión parcialmente reaccionada para obtener el material de la pasta. En una realización descrita, se forma una suspensión que contiene uno o más sulfatos de plomo básico para uso como material activo en los electrodos de la batería de plomo-ácido en un reactor tipo tanque con agitación continua. La suspensión se retira del reactor y se alimenta a una prensa de bandas, que reduce el contenido en humedad de la suspensión hasta el nivel deseado. Las pastas de batería producidas según esta invención se pueden alimentar continuamente a una empastadora para la producción de la masa de las placas positiva y negativa de la batería a partir de rejillas. Este procedimiento puede utilizar una variedad de óxidos de plomo que incluye óxidos Barton, de plomo y no de plomo, de cualquier estructura cristalina, y puede producir una pasta que contenga tanto sulfato de plomo tribásico, sulfato de plomo tetrabásico, como una mezcla de los mismos a una relación especificada. La cantidad de sulfato de plomo tetrabásico en la pasta de la batería se determina durante la formación de la pasta, y no se necesita ajuste posterior. El plomo libre se puede retirar u oxidar y la etapa de endurecimiento desaparece del procedimiento de fabricación de la batería de plomo-ácido. La Patente de los Estados Unidos Nº 5.290.359 da a conocer un equipo para fabricar una pasta de batería siguiendo el procedimiento que se da a conocer en la Patente de los Estados Unidos Nº 5.096.611.
La Patente de los Estados Unidos Nº 5.252.105 da a conocer un procedimiento continuo en el que se prepara un electrodo para una batería de plomo-ácido sin la etapa de endurecimiento convencional. El procedimiento general para preparar electrodos incluye preparar una mezcla de pasta que comprende un precursor de material activo, ácidos que contienen sulfato, y un inhibidor. El precursor de material activo incluye óxidos de plomo que tienen al menos un 10% en peso de óxido de plomo en forma de Pb3O4 (plomo rojo) y un área superficial BET de al menos aproximadamente 0,8 m2/g; deseablemente aproximadamente 1,00 a 1,50 m2/grano y preferiblemente aproximadamente 1,0 a 1,25 m2/g. El inhibidor (preferiblemente un azúcar simple o un compuesto relacionado que tenga al menos un grupo hidroxilo por átomo de carbono) evita la formación del sulfato de plomo tribásico y del sulfato de plomo tetrabásico procedentes de material precursor y los ácidos que contienen sulfato, excepto a elevadas temperaturas (se forma sulfato de plomo tetrabásico con procesamiento adicional a temperaturas normalmente superiores a 80ºC). Se aplica la pasta a las rejillas del electrodo y se hace reaccionar a temperaturas elevadas durante entre aproximadamente 5 y aproximadamente 30 minutos, para formar el material activo del electrodo de los electrodos positivo y negativo. A continuación las placas se ensamblan en las baterías y se cargan. Los electrodos negativos difieren de los positivos, principalmente en los aditivos usados.
La Patente de los Estado Unidos Nº 5.273.554 da a conocer un procedimiento para la fabricación de una batería en el que se produce sulfato de plomo tetrabásico haciendo reaccionar óxido de plomo con un exceso sustancial de un reactivo de sulfato a un pH en el intervalo de 9,3 a 12. Los materiales resultantes proporcionan estructuras de tipo aguja con una anchura generalmente en el intervalo de 3 a 1 µm. Las agujas relativamente estrechas, cuando se emplean en electrodos positivos de una batería de plomo-ácido, mejoran la eficacia de la formación, proporcionan buena adhesividad a la placa positiva, prolongan la vida de la batería, así como, dan como resultado una excelente capacidad por gramo de material activo. En una realización, se prepara un precursor haciendo reaccionar óxido de plomo con ácido sulfúrico en presencia de un exceso de sulfato para formar una pasta y se aplica la pasta a una rejilla con endurecimiento posterior. El control de la temperatura por debajo de 60ºC en el medio de reacción y el exceso de sulfato dan como resultado, tras el endurecimiento a una temperatura por encima de 70ºC y una humedad del 100%, una placa positiva que...
Reivindicaciones:
1. Un procedimiento de reacción en estado sólido para la producción de sulfato de plomo tetrabásico haciendo reaccionar
que comprende las etapas de
2. El procedimiento de reacción en estado sólido de la Reivindicación 1 en el que la mezcla estequiométrica comprende (a).
3. El procedimiento de reacción en estado sólido de la Reivindicación 1 en el que la mezcla estequiométrica comprende (b).
4. El procedimiento de reacción en estado sólido de la Reivindicación 1 en el que la mezcla estequiométrica comprende (c).
5. El procedimiento de reacción en estado sólido de la Reivindicación 1 en el que la mezcla estequiométrica comprende (d).
6. El procedimiento de reacción en estado sólido de la Reivindicación 1 en el que la mezcla estequiométrica comprende (e).
7. El procedimiento de reacción en estado sólido de la Reivindicación 1 en el que la mezcla estequiométrica comprende 3PbOPbSO4H2O y PbO y se obtiene a partir de materiales activos que provienen de pastas usadas para la preparación de placas de la batería de plomo-ácido o de placas redoladas de baterías de plomo-ácido.
8. El procedimiento de reacción en estado sólido de cualquiera de las Reivindicaciones anteriores en el que el sulfato de plomo tetrabásico tiene un tamaño de partícula de menos de 10 µm.
9. El procedimiento de reacción en estado sólido de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa de desaglomeración y tamizado es un procedimiento de dispersión.
10. El procedimiento de reacción en estado sólido de la Reivindicación 9 en el que el procedimiento de dispersión se lleva a cabo en condiciones secas.
11. El procedimiento de reacción en estado sólido de la Reivindicación 9 en el que el procedimiento de dispersión se lleva a cabo en una suspensión líquida.
12. Un procedimiento para fabricar una batería que comprende
Patentes similares o relacionadas:
Batería de plomo-ácido inundada, del 15 de Julio de 2020, de Trojan Battery Company: Una batería recargable de plomo-ácido , que comprende: al menos una placa negativa; al menos una placa positiva que comprende en estado cargado: una rejilla […]
Aditivo de grafito avanzado para mejorar el ciclo de vida útil de las baterías de plomo-ácido de descarga profunda, del 29 de Abril de 2020, de EXIDE TECHNOLOGIES: Una celda de plomo y ácido de descarga profunda para baterías de fuerza motriz, que comprende: un primer electrodo que comprende plomo; un segundo electrodo que […]
Rejillas de batería reformadas, del 12 de Febrero de 2020, de WIRTZ MANUFACTURING CO., INC: Una rejilla de batería que comprende: una rejilla de aleación de plomo […]
Construcción mejorada de batería de plomo-ácido, del 11 de Diciembre de 2019, de Arcactive Limited: Una batería o celda de plomo-ácido que incluye al menos un electrodo que comprende como colector de corriente no compuesto un material de fibra de carbono, y una […]
Baterías de plomo-ácido y pastas para las mismas, del 24 de Julio de 2019, de CABOT CORPORATION: Pasta adecuada para una placa negativa de una batería de plomo-ácido, comprendiendo la pasta óxido de plomo y negro de carbono, en la que el negro de carbono tiene […]
Método para preparar composiciones de material activo que comprenden materiales carbonosos de alta área superficial, del 22 de Mayo de 2019, de CABOT CORPORATION: Un metodo para preparar una composicion de material activo de electrodo negativo para una bateria de plomoacido que comprende un negro de humo que tiene […]
Construcción mejorada de batería de plomo-ácido, del 21 de Septiembre de 2018, de Arcactive Limited: Una batería o celda de plomo-ácido que incluye: al menos un electrodo que comprende como colector de corriente no compuesto un material de […]
Formulaciones de baterías de plomo y ácido que contienen nanotubos de carbono discretos, del 16 de Mayo de 2018, de Molecular Rebar Design, LLC: Una composición para la construcción de baterías de plomo y ácido, que comprende: una pluralidad de fibras de nanotubos de carbono discretos, […]