W pracy przedstawiono badania odporności korozyjnej kolektorów prądowych akumulatorów stacjonarnych przeznaczonych do pracy w systemach pracy rezerwowej. Badano dwie grupy akumulatorów tzn. nowe oraz po pracy w systemach zasilania rezerwowego. W obu grupach akumulatorów stosowane były kolektory prądowe odlewane grawitacyjnie ze stopu Pb-Ca-Sn. Stwierdzono zwiększony ubytek masy po badaniach korozyjnych kolektorów prądowych układów po pracy w systemach zasilania rezerwowego w stosunku do nowych. Równocześnie kolektory prądowe akumulatorów po pracy w systemach zasilania rezerwowego charakteryzują się gorszą spójnością struktury w stosunku do nośników układów nowych. Słowa kluczowe: akumulator kwasowo ołowiowy, akumulatory stacjonarne; kolektory prądowe, korozja, adhezja The study on corrosion resistance of the current collector in stationary lead acid batteries destined for backup power systems This paper presents a study on the corrosion resistance of a current collector of lead acid batteries designed for backup power systems. Two groups of batteries were studied i.e a group of batteries that had operated in backup power systems and a group of new ones. In both groups, the current collectors, which were made of Pb-Ca-Sn alloys and manufactured by radial cast gravity method, were used in batteries. After a corrosion, test an increased weight loss of current collectors from battery after operation in backup power systems was found. Moreover, the corrosion test showed that these current collectors had worse cohesion of the structure than the grid from new systems. Keywords: lead acid battery, current collector, stationary acid lead batteries, corrosion, adhesion.1. Wstęp Chociaż pierwsze akumulatory kwasowo ołowiowe zostały opracowane ponad sto lat temu, są nadal najczęściej stosowanymi chemicznymi źródłami prądu w wielu dziedzinach. Układy te wykorzystywane są min. w przemyśle motoryzacyjnym (akumulatory rozruchowe), oraz jako źródło zasi[...]

  W pracy przedstawiono wyniki badań elektrycznych i odporności korozyjnej ogniw ołowiowych z płytami dodatnimi wytworzonymi z wykorzystaniem odpadowego materiału elektrodowego jako domieszki do masy aktywnej. Do badań użyto nośniki mas aktywnych wykonane metodą ciętociągnioną, ze stopów PbCaSn, na które ręcznie naniesiono pastę dodatnią z różną zawartością masy odpadowej. Przeprowadzone badania pozwoliły zaobserwować różnice w zachowania ogniw w zależności od ilości wprowadzonego materiału odpadowego. Badania elektryczne wykazały, że płyty zawierające 5 i 10% dodatku odpadowej masy aktywnej wykazują pojemności wyższe niż płyty o standardowym składzie. Badania odporności korozyjnej wytworzonych płyt dodatnich z dodatkiem masy odpadowej nie wykazały śladów korozji. Słowa kluczowe: akumulator ołowiowy, kolektor prądowy, odporność korozyjna 1. Wprowadzenie Podstawowym elementem budowy pojedynczego ogniwa jest zestaw ułożonych na przemian dodatnich i ujemnych płyt rozdzielonych separatorem i zanurzonych w elektrolicie rozcieńczonym kwasie siarkowym. Każda płyta dodatnia jak i ujemna składa się z kolektora prądowego (tzw. kratki), stanowiącego szkielet konstrukcyjny wypełniony aktywnym materiałem, którym jest PbO2 na płycie dodatniej i gąbczasty ołowiu w płycie ujemnej [3, 5, 17]. Kierunki badań nad poprawą właściwości akumulatorów ołowiowych koncentrują się na dodatkach węglowych do mas aktywnych oraz na badaniach w celu optymalizacji struktury i wielkości ziaren tlenków ołowiu [1, 8, 15, 16, 18, 20, 22, 23]. Obecnie prowadzone prace zmierzają do zwiększenia trwałości elektrod, poprawie odporności korozyjnej nośników mas czynnych, oraz podwyższeniu wydajności elektrycznej dla zastosowań w pojazdach z systemami start-stop [2, 10, 21]. Zagospodarowanie materiałów elektrodowych powstałych w trakcie i po procesie produkcji płyt akumulatorów kwasowo ołowiowych jest ważnym aspektem z punktu widzenia ochrony środowiska i odpowiednio prow[...]

  W artykule przedstawione zostały zmiany zachodzące w przetwórstwie kratek ołowiowych do zastosowania w rozruchowych akumulatorach ołowiowych na przestrzeni ostatnich czterdziestu lat. Ukazany został rys historyczny oraz zastosowanie akumulatorów kwasowych. Omówiono budowę akumulatora i etapy jego wytwarzania. W dalszej części przedstawiono metody wytwarzania kratek ołowiowych, rozwój konstrukcji oraz ewolucję składu chemicznego stopów stosowanych do wytwarzania kratek akumulatorowych. Akumulator ołowiowy został skonstruowany w 1859 roku przez francuskiego fizyka Gastona Planté i do dzisiaj jest najbardziej popularnym źródłem energii elektrycznej otrzymywanej na drodze przemiany z energii chemicznej. Znajduje zastosowanie w samochodach, innych pojazdach, jak również do zasilania awaryjnego. Budowa akumulatora nie uległa w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat zasadniczym przeobrażeniom. Pojawiły się jednak nowe materiały i technologie produkcji. Zmianie uległ nie tylko skład stopu, ale również metody jego "odlewania", a co za tym idzie również konstrukcja kratki. Obecnie powszechnie stosowane są trzy technologie produkcji kratki: odlewanie grawitacyjne, odlewanie ciągłe — concast, technologia cięto‐ciągniona — exmet. Słowa kluczowe: Kratka akumulatorowa, odlewanie grawitacyjne, odlewanie ciągłe, technologia cięto‐ciągniona, rozruchowy akumulator ołowiowy EVOLUTION OF GRID BATTERY MANUFACTURING PROCESS TO SIL LEAD ACID BATTERY APPLY The article presents the changes in the lead grids manufacturing for lead‐acid starter batteries during the past forty years. Next introduced methods of producing, the development of the construction and the evolution of the chemical composition of practical alloys to producing of battery grids. Lead acid battery was constructed in 1859 by Gaston Plante and to is today a most popular source of the electrical energy received on the way conversion from the chemical energy. Finds the use[...]

  Przedstawiono problem odporności korozyjnej akumulatorów kwasowo ołowiowych. Omówione zostały przyczyny występowania zjawiska korozji nośników materiału aktywnego oraz jej wpływ na właściwości eksploatacyjne akumulatora kwasowo ołowiowego. Pokazano przykłady uszkodzeń elektrod dodatnich powstałe w wyniku tego procesu. Przedstawiono również drugi aspekt odporności korozyjnej kratki ołowiowej związany z procesem tworzenia się warstw tlenkowych niezbędnych do uzyskania trwałych połączeń adhezyjnych z masą aktywną zachodzących w trakcie procesu produkcji akumulatora kwasowo ołowiowych. Warstwy te są elementem niezbędnym dla otrzymania elektrod posiadających wysokie parametry elektryczne. Ponadto przedstawiono badania zależności właściwości korozyjnych nośników mas aktywnych i trwałości cyklicznej ogniw wykonanych na bazie tych nośników. Brak korelacji pomiędzy powyższymi badaniami utrudnia interpretację wyników badań korozyjnych w odniesieniu do właściwości i trwałości elektrycznej akumulatora. Pokazuje, że nie należy spodziewać się prostego przełożenia parametrów korozyjnych kratki na przewidywanie trwałości płyty. Słowa kluczowe: akumulator kwasowo ołowiowy, nośniki mas aktywnych, kratki ołowiowe, korozja, adhezja, granica faz Corrosion resistance of the grids lead acid battery - diffi cult compromise? The problem of the corrosion resistance of lead acid batteries is presented. The causes of grid corrosion and its impact on the performance characteristics of lead acid batteries are described. Along with the description, the examples of damage to the positive electrode caused by this process are shown. Moreover, a second aspect of the corrosion resistance of lead grids is presented. This aspect is related to the formation of oxide layers that are necessary for obtaining adhesive connections with the active mass during the manufacturing process of lead acid batteries. These layers are crucial to produce electrodes of high electrical performanc[...]

Akumulatory zasadowe reprezentowane są głównie przez akumulatory niklowo-wodorkowe (Ni-MH) i akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd). W ostatnim dziesięcioleciu obserwuje się jednak znacząco szybszy rozwó[...]

Badano wpływ aktywacji chemicznej stopów magazynujących wodór typu Mg-Ni na ich właściwości elektrochemiczne. Aktywacja prowadzona była w celu zmodyfikowania struktury i składu warstwy tlenków powstałych bezpośrednio po wytworzeniu materiału stopowego oraz zwiększenia powierzchni elektrody. Stopy amorficzne typu Mg-Ni otrzymywano metodą mechanicznej syntezy. Electrodes prepd. from Mg-base[...]

  Waste electrode material was used for prodn. of active mass for Pb-acid cells with positive plates (addn. up to 15%). The resting voltage of the cells increased while their average capacity decreased with increasing the amt. of the added waste material. The reusability of the waste electrode materials was confirmed. Przedstawiono wyniki badań elektrycznych ogniw kwasowo-ołowiowych z płytami dodatnimi wytworzonymi z wykorzystaniem odpadowego materiału elektrodowego jako domieszki do masy aktywnej. Przeprowadzone badania elektryczne pozwoliły zaobserwować różnice w osiąganych wartościach pojemności wyładowania oraz napięciach pracy ogniw w zależności od ilości wprowadzonego materiału odpadowego. Przeprowadzone badania pozwoliły wstępnie określić możliwość ponownego wykorzystania odpadowych materiałów elektrodowych jako dodatku w nowych dodatnich płytach akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Dynamiczny rozwój cywilizacyjny oraz względy ekonomiczne i ekologiczne stawiają coraz wyższe wymagania chemicznym źródłom prądu. Konsekwencją tego jest szybki postęp technologiczny w produkcji elementów składowych, takich jak elektrody dodatnie i ujemne akumulatorów oraz baterii. Odzyskiwanie materiałów i wprowadzanie ich ponownie do procesu technologicznego umożliwia zmniejszenie zużycia surowców, obniżenie energochłonności, a także ograniczenie ilości odpadów. Zagospodarowanie materiałów elektrodowych powstałych w trakcie i po procesie produkcji płyt akumulatorów ołowiowo-kwasowych, jak również materiałów związanych z eksploatacją akumulatorów, jest ważnym problemem ze względu na ochronę środowiska i odpowiednio prowadzoną gospodarkę materiałami. Źle prowadzona gospodarka odpadami stanowi poważne źródło zanieczyszczeń środowiska oraz prowadzi do jego trwałej degradacji. Znaczenie prac związanych z odpowiednią gospodarką materiałową akumulatorów ołowiowych jest tym większe, że są one wciąż najczęściej stosowanym wtórnym chemicznym źródłem e[...]

  Względy ekonomiczne i daleko posunięty rozwój technologiczny, a także aspekty środowiskowe stawiają coraz wyższe wymagania chemicznym źródłom prądu. Zapotrzebowanie na tanie i jednocześnie przyjazne środowisku źródła energii charakteryzujące się dużą gęstością energii spowodowały wzrost zainteresowania ogniwami typu metal-powietrze. Gęstość energii tych układów wynosi ok. 200 Wh/kg, co stanowi 4-5-krotność wartości uzyskiwanej w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych1). Obecnie prowadzone są intensywne badania nad układami typu Li-O2 oraz Zn-O2, które mają charakteryzować się długą żywotnością i cyklicznością pracy2, 3).Spośród ogniw metal-powietrze najpowszechniejszym jest ogniwo pierwotne z anodą cynkową. Współcześnie produkowane ogniwa pierwotne tego typu można podzielić na dwie grupy: ogniwa z elektrolitem solnym i ogniwa z elektrolitem alkalicznym. W pierwszych elektrolit stanowi roztwór ZnCl2, CaCl2 i NH4Cl, a anoda ma postać blachy cynkowej. W drugich anoda ma postać pasty wykonanej z pyłu cynkowego, a elektrolit stanowi zżelowany roztwór KOH. W obu tych układach elektrody powietrzne bazują na mieszaninie materiałów węglowych i elektrolitu, często spotykane są też dodatki materiałów katalizujących. Istnieją również komercyjne wersje akumulatorów Zn-powietrze jednak ich odwracalność polega na wymienności anody4, 5). W pełni odwracalnym ogniwie cynkowo-powietrznym reakcje przebiegają wg (1)-(8)6): Wyładowanie elektroda ujemna: e OH Zn OH Zn 2 ) ( 4 24 + -  - + - (1) Zn(OH) - ZnO+ H O + 2OH- 2 24 (2) elektroda dodatnia: O + H O + 2e- 2OH- 2 1 2 2 (3) reakcja sumaryczna: 2Zn O 2ZnO 2 +  (4) Ładowanie katoda: - -  + + 24 2 ZnO H O 2OH Zn(OH) (5) - - - +  + OH Zn e OH Zn 4 2 ) ( 24 (6) anoda: OH-  O + H O + 2e- 2 2 1 2 2 (7) reakcja sumaryczna: 2 2ZnO2Zn+O (8) 96/6(2017) 1241 Dr inż. Włodzimierz MAJCHRZYCKI - notkę biograficzną i fotografię Autora drukujemy w bieżącym numerze na str. 1204. Dr inż. Ewa[...]

Dotychczasowe systemy diagnostyczne stosowane w systemach zasilania rezerwowego są mało efektywne i często pomimo braku alarmu ze strony systemu monitorowania, rzeczywista pojemność akumulatorów wynosi znacząco poniżej wartości uznawanych za graniczną (<80% pojemności znamionowej). System taki nie daje więc wystarczających wskazówek dotyczących rzeczywistego stopnia zużycia akumulatora. Jednym z czynników mających istotny wpływ na powyższą sytuację jest zjawisko przedwczesnej nieoczekiwanej utarty pojemności akumulatorów VRLA. Zjawisko to zwane również efektem PCL dotyczy każdego typu akumulatora ołowiowego, ale częściej jest omawiane w odniesieniu do akumulatorów stacjonarnych (praca buforowa i cykliczna), co jest związane z ich długim okresem pracy m.in. w systemach zasilania awaryjnego (nawet >10 lat). Efekt PCL występujący w bateriach VRLA typu AGM jest stosunkowo powszechnym problemem [1-3]. Obecnie problem ten udało się ograniczyć, ale często poprzez mniejszą deklarowaną przez producenta żywotność produktu. Brakuje jednak danych literaturowych dotyczących wiarygodnych metod obejmujących diagnostykę i szacowanie stopnia zużycia akumulatora w obszarze możliwości wystąpienia zjawiska PCL. Rozpoznano 3 główne modele formowania wspomnianego zjawiska:  PCL typu 1 - prawdopodobnie jest to najczęstszy przypadek PCL, a spowodowany jest przez tworzenie warstwy pasywacyjnej (warstwy o wysokiej odporności elektronowej) na granicy faz: kratka/materiał czynny przez powstanie ściśle uporządkowanej warstwy korozyjnej PbSO4. Inną przyczyną mogą być niższe tlenki ołowiu, takie jak PbO1+n, (których tworzenie może być związane z chwilowymi wahaniami pH środowiska w bezpośrednim sąsiedztwie kratki. Niekiedy literatura podaje możliwość wystąpienia obu efektów na granicy faz kratka/masa aktywna. Wg. takiego modelu warstwa granicy faz obejmuje oprócz PbSO4 także warstwę korozyjną (CL - corrosion layer), która składa się z dwóch [...]

  WPROWADZENIE Głównym elementem konstrukcyjnym akumulatora kwasowo- ołowiowego są płyty (elektrody) dodatnia i ujemna [4, 16, 20]. W tym układzie na płytę dodatnią czy ujemną składa się nośnik płyty (ze względu na swój kształt zwany potocznie kratką) i masa czynna. Nośnik płyty wypełniony jest masą zawierającą PbO2 w przypadku płyty dodatniej, a także gąbczasty ołów w płycie ujemnej. Pełni on również funkcję szkieletu konstrukcyjnego każdej płyty, czyli mechanicznego utrzymywania masy aktywnej oraz kolektora prądu elektrycznego [5, 17, 18, 21]. Powinien charakteryzować się dobrymi właściwościami mechanicznymi tj. nie ulegać odkształceniu podczas ich wytwarzania oraz wprowadzania mas czynnych, a także w trakcie eksploatacji. Do produkcji nośników płyt wykorzystywane są głównie stopy ołowiu, ponieważ sam ołów jest zbyt miękkim materiałem. Wprowadzanie dodatków stopowych do ołowiu może prowadzić do uzyskania dobrej mechanicznej wytrzymałości nośnika oraz poprawić właściwości elektryczne kolektorów prądowych. Równocześnie dodatki w materiale stopowym mogą umożliwić uzyskanie stopu charakteryzującego się dobrymi właściwościami odlewniczymi i dobrym przewodnictwem elektronowym, a także wysoką odpornością na korozję [17, 23, 25]. W układach ołowiowych można zastosować kratki wykonane ze stopów antymonowych (Pb-Sb) o niskiej zawartości antymonu lub ze stopów ołowiowo-wapniowych z dodatkiem cyny (Pb-Ca-Sn) [3, 8, 24]. Oprócz wspomnianych głównych składników stopowych, stosuje się w mniejszych ilościach wiele innych dodatków (np. Se, Al, Ag), które mają za zadanie poprawiać lejność stopu czy odporność korozyjną [1, 9, 27]. Korozja anodowa kolektorów prądowych stanowi jeden z ważnych czynników wpływających na właściwości funkcjonalne i trwałość akumulatorów ołowiowych. Jej występowanie powoduje zmniejszenie przyczepności pomiędzy materiałem aktywnym a jej nośnikiem, co uniemożliwia prawidłowy przepływ prądu i skutkuje awariami, a tym[...]