Rejilla para un electrodo de un acumulador de plomo.

Rejilla obtenida mediante galvanoplastia para un electrodo de un acumulador de plomo que presenta una estructura compuesta de varias capas,

estando formada la misma

- por un núcleo (7) en forma de rejilla de un material que presenta una mayor conductividad eléctrica que el plomo, conteniendo el núcleo (7) cobre o una aleación que contiene cobre o estando hecho de cobre o una aleación que contiene cobre y - por una o varias capas (8, 9) que envuelven el núcleo (7) en forma de rejilla, que contiene/n plomo o una aleación que contiene plomo o que está/n hecha/s de plomo o de una aleación que contiene plomo, caracterizada porque el núcleo (7) se obtiene mediante galvanoplastia y porque la capa (8, 9) que envuelve el núcleo (7) o las capas (8, 9) que envuelven el núcleo (7) se han obtenido mediante una precipitación galvánica.

Rejilla para un electrodo de un acumulador de plomo La invención se refiere a una rejilla obtenida mediante galvanoplastia para un electrodo de un acumulador de plomo que presenta una estructura compuesta de varias capas (rejilla compuesta) . Esta estructura compuesta está formada por un núcleo en forma de rejilla de un material que presenta una mayor conductividad que plomo, conteniendo el núcleo cobre o una aleación que contiene cobre o estando hecho de cobre o una aleación que contiene cobre y por una o varias capas que envuelven el núcleo en forma de rejilla, que contienen plomo o una aleación que contiene plomo o que están hechas de plomo o de una aleación que contiene plomo. La invención se refiere además a una cinta de rejillas, un electrodo para un acumulador de plomo, una cinta de electrodos y un acumulador de plomo.

El acumulador de plomo comprende varias celdas, comprendiendo cada celda al menos un ánodo de dióxido de plomo PbO2, un cátodo de plomo Pb y un electrolito. Los ánodos y cátodos se denominan en conjunto también electrodos. Además de la masa activa (PbO2 o Pb) contienen respectivamente también un portador de masa, la llamada rejilla. La rejilla sirve para la conducción de corriente, confiere al electrodo la resistencia mecánica necesaria y permite la conexión de varios electrodos en la celda. El electrolito es preferiblemente ácido sulfúrico, cuya concentración es por ejemplo del 30 % en peso. Los acumuladores de plomo de este tipo, que se denominan también "baterías", se usan en particular en vehículos, en particular en automóviles. No obstante, también pueden usarse en otros campos de aplicación, en particular en instalaciones estacionarias, como por ejemplo grupos electrógenos de emergencia o sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) .

En los acumuladores de plomo ya conocidos, los electrodos pueden estar realizados de distintas maneras. Los electrodos pueden presentar, por ejemplo, forma de placas. No obstante, también pueden estar arrollados en espiral. Las rejillas contenidas en los electrodos están expuestas a considerables cargas corrosivas. Además, influyen de forma decisiva en los parámetros del acumulador mediante la homogeneidad de la distribución de corriente en el electrodo, así como mediante su resistencia óhmica. Las rejillas se han fabricado hasta la fecha sobre todo mediante fundición en coquilla de aleaciones de plomo fundidas o en procedimientos de desplegado o procedimientos de estampado de chapas de plomo. En las rejillas así obtenidas se introduce la masa activa en forma de una pasta creándose así el electrodo. Los distintos electrodos positivos y negativos se conectan después de otras etapas de tratamiento en paralelo mediante soldadura en los puntos de conexión denominados banderillas conectándose en serie para obtener celdas y baterías.

Debido a la gran carga electroquímica oxidativa en el entorno ácido, en particular sulfúrico, actualmente se usan exclusivamente plomo y aleaciones de plomo como rejilla para el ánodo (electrodo positivo) para obtener durabilidades suficientes de las baterías. Estos materiales tienen la ventaja de formar una capa de cubrición corrosiva, que en la composición es similar a la masa activa. De este modo se garantiza un buen contacto mecánico y químico entre la masa activa y la rejilla durante toda la vida útil, si la composición de la aleación y la estructura favorecen de forma óptima la formación de la capa de cubrición.

Un proceso de corrosión en la superficie de la rejilla es además importante para el proceso de fabricación, en el que se crea un contacto de una buena conductividad eléctrica entre la masa activa y la superficie de la rejilla. Los componentes de la aleación de plomo pueden influir favorablemente en el mantenimiento de este contacto y, por lo tanto, en la resistencia cíclica. Teniendo en cuenta este aspecto es ventajoso que la capa exterior de la rejilla contenga plomo o a una aleación de plomo o que esté hecha de estos materiales.

Debido a las solicitaciones mecánicas que se producen, en el proceso de fabricación es deseable o necesaria una gran resistencia de la rejilla. Este requisito determina también la construcción de la rejilla y la composición de la aleación. Puesto que el plomo puro es blando, la resistencia necesaria se consigue preferiblemente mediante aditivos de aleación que permitan un endurecimiento. Puesto que la resistencia varía, no obstante; en las aleaciones endurecibles en función del tiempo, después de la fabricación de la rejilla deben respetarse tiempos mínimos de almacenamiento y en parte también tiempos máximos de almacenamiento. En la mayoría de los casos, los elementos de aleación añadidos para el endurecimiento causan también un mayor daño por corrosión que el plomo puro, lo cual puede conducir a un fallo prematuro de la rejilla. Además, los componentes de la aleación disueltos en electrolitos influyen en los potenciales de los electrodos y conducen a un mayor consumo de agua y a una mayor descarga espontánea de la batería. Finalmente, la resistencia de la rejilla influye en el servicio de la batería también en la robustez y la durabilidad de la misma.

Además del ataque por corrosión, la conductividad eléctrica comparativamente baja de plomo obliga a un uso de una gran cantidad de material, por lo que se reduce la densidad de potencia que puede alcanzarse. La sustitución o sustitución parcial del plomo falló hasta la fecha por la resistencia insuficiente a la oxidación y la adherencia insuficiente de la masa activa en portadores de masa que no contienen plomo.

Por el documento DE 2241368 es conocido usar para el electrodo negativo (cátodo) , cuya carga oxidativa no es tan elevada, una rejilla de metal desplegado de cobre, que está revestido con plomo y provisto de una inyección de plomo. No obstante, esta solución va unida a elevados costes de fabricación. El espesor reducido usado de la capa de plomo sólo es suficiente para electrodos negativos, pero no para electrodos positivos.

Por el documento DE 4404817 se conoce un procedimiento con el que se obtiene por galvanoplastia una rejilla para un acumulador de plomo endureciéndose la misma mediante una dispersión de partículas introducida al mismo tiempo. De este modo es posible elegir de forma relativamente libre las formas geométricas de las almas y de los campos de la rejilla, por lo que pueden mejorarse las propiedades eléctricas y la densidad de potencia. Las propiedades mecánicas no dependen del tiempo.

Otra mejora ofrece el procedimiento de galvanoplastia según la variante del procedimiento continuo descrito en el documento WO 02/057515 A2. Aquí pueden precipitarse distintas aleaciones de plomo con distintas propiedades sucesivamente en un proceso, de modo que puede fabricarse de forma económica una rejilla acabada de un material compuesto en capas.

No obstante, con los procedimientos anteriormente conocidos aquí mencionados no puede conseguirse una conductividad significantemente más elevada de la rejilla.

Por el documento US 4, 554, 228 es conocido fabricar un cátodo para acumulador de plomos recubriéndose una rejilla de cobre desplegada con capas de una aleación de plomo-estaño y de plomo. Las capas que envuelven el núcleo de cobre se forman mediante precipitación galvánica. No obstante, este electrodo sólo es adecuado como cátodo.

Partiendo de ello, la invención se basa en el objetivo de proponer una rejilla compuesta para un electrodo de un acumulador de plomo con el que pueda aumentarse la densidad de potencia del acumulador de plomo y que también pueda usarse como rejilla para un electrodo positivo.

Según la invención, este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1. La rejilla obtenida mediante galvanoplastia en un procedimiento preferiblemente de varias etapas está formada por un núcleo en forma de rejilla de un material que presenta una mayor conductividad eléctrica que plomo y una o varias capas que envuelven el núcleo en forma de rejilla, que contienen plomo o una aleación que contiene plomo o que están hechas de plomo o de una aleación que contiene plomo. Según la invención, todas las capas de la rejilla compuesta se forman mediante precipitación galvanoplástica. El núcleo se obtiene mediante galvanoplastia.

Es ventajoso fabricar el núcleo mediante una precipitación galvánica continua. El núcleo puede obtenerse en un procedimiento de fabricación continuo en una primera etapa como capa fina con la estructura de rejilla deseada. Puede ser recubierto, por ejemplo en una... [Seguir leyendo]

1. Rejilla obtenida mediante galvanoplastia para un electrodo de un acumulador de plomo que presenta una estructura compuesta de varias capas, estando formada la misma

- por un núcleo (7) en forma de rejilla de un material que presenta una mayor conductividad eléctrica que el plomo, conteniendo el núcleo (7) cobre o una aleación que contiene cobre o estando hecho de cobre o una aleación que contiene cobre y

- por una o varias capas (8, 9) que envuelven el núcleo (7) en forma de rejilla, que contiene/n plomo o una aleación que contiene plomo o que está/n hecha/s de plomo o de una aleación que contiene plomo, caracterizada porque el núcleo (7) se obtiene mediante galvanoplastia y porque la capa (8, 9) que envuelve el núcleo (7)

o las capas (8, 9) que envuelven el núcleo (7) se han obtenido mediante una precipitación galvánica.

2. Rejilla según la reivindicación 1, caracterizada porque existen varias capas (8, 9) que envuelven el núcleo (7) .

3. Rejilla según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque una o varias o todas las capas (8, 9) que envuelven el núcleo (7) están hechas de plomo o de una aleación que contiene plomo.

4. Rejilla según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la capa (8, 9) que envuelve el núcleo (7) o la primera capa (8, 9) que envuelve el núcleo (7) es una aleación de Pb-Ag.

5. Rejilla según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque una o varias o todas las capas (8, 9) que envuelven el núcleo (7) están hechas de Pb o de una aleación de Pb-Sn o de una aleación de Pb-Sn-Sb.

6. Rejilla según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la rejilla (1) presenta una banderilla (5) , pudiendo presentar la banderilla (5) una zona (11) sin núcleo (7) .

7. Cinta de rejillas (12) , caracterizada por varias rejillas (1', 1") según una de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Electrodo para un acumulador de plomo, caracterizado por una rejilla según una de las reivindicaciones 1 a 6.

9. Cinta de electrodos (15) , caracterizada porque comprende una cinta de rejillas según la reivindicación 7.

10. Electrodo para un acumulador de plomo, caracterizado porque el electrodo (16") se ha obtenido de una cinta de electrodos (15) según la reivindicación 9 mediante un proceso de separación y de extrusión en frío.

11. Acumulador de plomo, caracterizado por varios electrodos (17, 18, 19, 20) según la reivindicación 8 y/o 10.