Material fibroso en hoja de empastado permanente para batería abierta y/o estanca, y batería abierta y/o estanca que comprende un material de empastado permanente.

Material fibroso en hoja de empastado permanente para batería abierta y/o estanca que comprende unasmicrofibras de vidrio resistentes a los electrolitos ácidos,

comprendiendo el material fibroso además un ligantehidrófilo resistente a los electrolitos ácidos, unos hilos de vidrio cortados y resistentes a los electrolitos ácidos y/ounas fibras sintéticas termoligantes y resistentes a los electrolitos ácidos, que tiene un grado Cobb60, determinadosegún la norma ISO 535, superior o igual a tres veces su gramaje, y que comprende, en peso seco, siendo la suma100:

- entre 10 y 99,9 partes de dichas microfibras de vidrio, y

- entre 0,1 y 50 partes de dicho ligante,

- entre 0 y 70 partes de dichos hilos de vidrio cortados,

- entre 0 y 90 partes de dichas fibras sintéticas termoligantes,

siendo el gramaje de dicho material superior o igual a 10 g/m2 e inferior o igual a 60 g/m2 .

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2009/054801.

Solicitante: BERNARD DUMAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 2 rue de la Papeterie 24100 Creysse FRANCIA.

Inventor/es: CLEMENT,NICOLAS, DOILLON,DANIEL, BAYLE,SYLVIE, BENATTAR,NICOLAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08K3/40 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › C08K 3/00 Utilización de ingredientes inorgánicos. › Vidrio.
  • H01M10/06 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01M PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA CONVERSION DIRECTA DE LA ENERGIA QUIMICA EN ENERGIA ELECTRICA. › H01M 10/00 Celdas secundarias; Su fabricación. › Acumuladores de plomo (acumuladores de semi-plomo H01M 10/20).
  • H01M4/14 H01M […] › H01M 4/00 Electrodos. › Electrodos para acumuladores de plomo.
  • H01M4/20 H01M 4/00 […] › de electrodos empastados.

PDF original: ES-2439631_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Material fibroso en hoja de empastado permanente para batería abierta y/o estanca, y batería abierta y/o estanca que comprende un material de empastado permanente.

La presente invención se refiere a un material fibroso en hoja de empastado permanente, en particular para batería abierta y/o estanca, así como a una batería abierta y/o estanca que comprende un material en hoja de empastado permanente y a un procedimiento de empastado de rejilla del electrodo que utiliza dicho material fibroso.

Las baterías de plomo/ácido están formadas por varios elementos que comprenden una placa electrodo positiva y otra negativa, separadas por un separador tridimensional poroso y aislante (en general una película de polímero extruido especialmente concebido para una aplicación en batería abierta, o un separador de microfibras de vidrio para aplicación en las baterías estancas) , empapado el conjunto en un electrolito ácido (generalmente ácido sulfúrico diluido) . Las baterías abiertas contienen generalmente el electrolito líquido mientras que en las baterías estancas el electrolito puede estar gelificado o absorbido en materia microporosa. Las placas electrodos son unas rejillas a base de plomo revestidas de una pasta de materia activa específica a base de plomo/lignina/fibras minerales/ácido, y eventualmente otros ingredientes específicos para la fabricación de la batería, para asegurar el funcionamiento de la batería y su ciclabilidad (durabilidad) , es decir permitir un cierto número de ciclos de carga/descarga de la batería a lo largo del tiempo. Esta materia activa se aporta mediante el empastado de las rejillas, que se realiza mediante depósito continuo de la materia activa sobre una rejilla continua con aplicación de un papel, denominado papel de empastado, sobre por lo menos una de sus caras y que ayuda a retener dicha materia sobre la rejilla durante su fabricacion y manipulacion; la rejilla continua con dicho papel se corta despues en el

formato requerido por los electrodos. Ulteriormente, los electrodos se disponen y se colocan durante el montaje de la batería.

Los documentos FR 2 677 672, EP 0 267 092, US 2008/199769, JP 61-096659, JP 2001-176481, JP 08-130001, JP 63-152850, FR 2 537 921, DE 40 36 233 y DE 29 10 203 describen unos ejemplos de hojas susceptibles de ser utilizadas como separadores para baterías o acumuladores.

El documento FR 2 677 672 describe una hoja, para separador de batería, compuesta por una mezcla de fibras de vidrio y de fibras sintéticas, pudiendo la unión entre las fibras de vidrio obtenerse por reblandecimiento de las fibras sintéticas, por ejemplo de poliéster regular.

El documento EP 0 267 092 describe un papel, para separador de batería, que comprende unas fibras de vidrio, y un ligante acrílico, estando las propiedades del material en hojas relacionadas con el grado de "finura" de las fibras.

El documento US 2008/199769 describe un material para separador de batería compuesto por una mezcla de fibras de vidrio y de fibras orgánicas, destinado a servir de separador en una batería.

El documento JP 61-096659 describe un material no tejido, para separador de batería, que comprende unas fibras de vidrio, unas fibras acrílicas para optimizar la resistencia mecánica, un ligante acrílico, y unas fibras de polipropileno que sirven de resina termoplástica resistente a los ácidos.

El documento JP 2001-176481 describe un separador para batería que comprende unas fibras de vidrio y una resina fenólica para captar el antimonio.

El documento JP 08-130001 describe un separador de batería que comprende polvo de sílice, unas fibras de vidrio, unas fibras sintéticas resistentes a los ácidos y una resina ligante.

El documento JP 63-152850 describe un separador que comprende unas fibras de vidrio y un ligante polimérico resistente a los ácidos, por ejemplo un ligante acrílico.

El documento FR 2 537 921 describe una hoja a base de fibra de vidrio y de polvo de resina epóxido que comprende un agente reticulante, para fabricar unos circuitos impresos.

En el documento DE 40 36 233, se describe un procedimiento de fabricación de un electrodo para acumulador de plomo, comprendiendo el electrodo una envolvente constituida por un material no tejido de fibras sintéticas o de fibras de vidrio.

El documento DE 29 10 203 da a conocer un elemento de batería que comprende una envolvente constituida por un tejido de fibras plásticas resistentes a los ácidos a las cuales se añaden unas fibras de vidrio.

Los papeles de empastado habituales para batería abierta son unos papeles celulósicos de gramaje de aproximadamente 10 a 15 g/m2, deben tener buenas resistencias mecánicas para permitir su manipulación, en particular durante su utilización en los procedimientos de empastado.

Los papeles de empastado habituales para una batería estanca son unos papeles celulósicos o unos papeles a base de microfibras de vidrio que pueden comprender unas fibras sintéticas.

Estos papeles de empastado se disgregan a continuación rápidamente en la batería cuando entran en contacto con el electrolito ácido, sin embargo esto puede perturbar su buen funcionamiento. En efecto, los residuos y productos de degradación del papel se ponen en movimiento en particular por los fenómenos de convección dentro de la batería generados por las reacciones de electrólisis, el burbujeo del electrolito y la agitación térmica inducida por las reacciones químicas exotérmicas. Estos residuos pueden por lo tanto perjudicar a las reacciones químicas y/o ensuciar los electrodos y alterar así la capacidad de ciclabilidad de la batería y por lo tanto su tiempo de vida útil.

Por otra parte, en el caso de una batería abierta, el ácido y las placas empastadas están libres en la batería. La función de mantenimiento mecánico de la materia activa por el papel desaparece debido a la degradación del papel en el ácido, lo cual tiene como consecuencia que esta materia activa se disgregue, caiga al fondo de la batería y pueda provocar al mismo tiempo pérdidas de capacidades, pero también cortocircuitos y corrosiones prematuras; esto tiene por lo tanto también un efecto negativo sobre la ciclabilidad de la batería.

Para mejorar dicha ciclabilidad de la batería abierta, algunos asocian un velo de vidrio al papel de empastado celulósico, sin embargo esto obliga a una operación suplementaria para añadir el velo de vidrio al papel. En efecto, el velo de vidrio, aunque permanece en contacto con la rejilla, no permite el empastado de esta última, de tal manera que se debe utilizar un papel de empastado celulósico.

En la solicitud de patente US 2008/014506 A1, se propone mejorar la ciclabilidad de una batería de plomo/ácido que comprende una válvula, utilizando en particular un papel de empastado que comprende un absorbedor de metales pesados, que es un compuesto de tierra rara, por ejemplo hidróxido de cerio. Los papeles de empastado descritos en los ejemplos 3 y 4, columna 5, de esta solicitud de patente son a base de microfibras de vidrio y comprenden como ligante unas fibras orgánicas que son, o bien celulosa microfibrilada, o bien fibras sintéticas termoligantes. El ligante utilizado será por lo tanto atacado por el electrolito ácido y se podrá también tener problemas de funcionamiento de la batería, relacionados con la degradación del papel y con la falta de mantenimiento de la pasta de materia activa.

La presente invención tiene como objetivo resolver los problemas de ciclabilidad de las baterías abiertas inducidos por los papeles de empastado de la técnica anterior, utilizados en estas baterías, y mejorar el procedimiento de empastado de las placas para batería estanca a partir del papel de empastado de microfibras de vidrio.

Para resolver los problemas de la técnica anterior, los inventores han tenido la idea de proponer que el material de empastado, contrariamente a los de la técnica anterior, no se pueda destruir una vez colocado en su medio de aplicación dentro de los electrolitos ácidos, y por lo tanto que sean permanentes. No hay, de esa forma, residuos o productos de degradación del material de empastado que obstaculicen el funcionamiento de la batería.

Por otra parte, dicho material según la invención puede resistir también una temperatura de 75ºC, temperatura recomendada por los fabricantes de baterías.

Además, el material propuesto por la invención puede actuar también sobre la ciclabilidad de una batería abierta por el hecho de que puede permitir mantener mecánicamente, y más sólidamente, la materia activa de empastado próxima de su posición inicial dentro de la batería, y permitir así mejorar aún más el tiempo de vida útil... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Material fibroso en hoja de empastado permanente para batería abierta y/o estanca que comprende unas microfibras de vidrio resistentes a los electrolitos ácidos, comprendiendo el material fibroso además un ligante hidrófilo resistente a los electrolitos ácidos, unos hilos de vidrio cortados y resistentes a los electrolitos ácidos y/o unas fibras sintéticas termoligantes y resistentes a los electrolitos ácidos, que tiene un grado Cobb60, determinado según la norma ISO 535, superior o igual a tres veces su gramaje, y que comprende, en peso seco, siendo la suma 100:

- entre 10 y 99, 9 partes de dichas microfibras de vidrio, y

-entre 0, 1 y 50 partes de dicho ligante,

-entre 0 y 70 partes de dichos hilos de vidrio cortados,

-entre 0 y 90 partes de dichas fibras sintéticas termoligantes,

siendo el gramaje de dicho material superior o igual a 10 g/m2 e inferior o igual a 60 g/m2.

2. Material según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas microfibras de vidrio tienen un diámetro inferior a 5 µm.

3. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho ligante está reticulado, en particular termorreticulado.

4. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho ligante se selecciona de entre los ligantes poliméricos de base acrílica, epoxi, fenólica, poliéster y poliuretano, preferentemente de entre aquéllos 25 de base acrílica.

5. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho material comprende, en peso seco, siendo la suma 100:

- entre 65 y 80 partes de dichas microfibras de vidrio, y

-entre 5 y 10 partes de dicho ligante,

-entre 0 y 5 partes de dichos hilos de vidrio cortados,

-entre 15 y 20 partes de dichas fibras sintéticas termoligantes.

6. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos hilos de vidrio cortados tienen un diámetro superior o igual a 5 µm y una longitud superior o igual a 3 mm.

7. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichas fibras sintéticas se seleccionan de entre las fibras bicompuestas que tienen un alma de poliéster y una capa externa de (co) poliéster,

que tiene un punto de fusión inferior a 130ºC, siendo su diámetro preferentemente superior o igual a 5 µm y su longitud superior o igual a 3 mm.

8. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho material tiene un gramaje superior o igual a 20 g/m2. 45

9. Material según la reivindicación anterior, caracterizado porque tiene un gramaje comprendido entre 30 y 60 g/m2.

10. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho material tiene una porosidad

determinada según la norma BCI I.

3. 1 superior o igual al 85%, preferentemente superior o igual al 90%. 50

11. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho material tiene una resistencia mecánica dividida por el gramaje en g/m2 y multiplicada por 100 superior o igual a 4 daN/pulgada.

12. Material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se obtiene mediante un 55 procedimiento por vía húmeda.

13. Batería abierta y/o estanca que comprende un material fibroso en hoja de empastado permanente según una de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Procedimiento de empastado de una rejilla de electrodo para batería abierta y/o estanca mediante una pasta de materia activa, caracterizado porque utiliza un material fibroso en hoja de empastado permanente tal como se describe en una de las reivindicaciones 1 a 12.


 

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