DE2113337A1

DE2113337A1 - Batterieelektrode

Info

Publication number: DE2113337A1
Application number: DE19712113337
Authority: DE
Inventors: Andersson J Bertil; Lindbergh K Eric E
Original assignee: Tudor AB
Current assignee: Tudor AB
Priority date: 1970-04-16
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1971-11-18
Also published as: DE2113337B2; FR2086126A1; ES390166A1; NL7105193A; ZA711969B; BE765891A; DE2113337C3; FR2086126B1; DK129886C; JPS5815903B1; US3725130A; SE343433B; GB1308096A; ES396548A1; AT303854B; NO133821C; IL36540A0; DK129886B; NO133821B; CH524254A

Description

DR. F. έ. TRETTlN

PATENTANWÄLTIN
6 FRANKFURT/M.

ϊ,5-TEl.781507 Prankfurt a. M., 18. März 1971

Case 626/Mo

AKTIEBOLAGET TUDOR, S-105 28 Stockholm/Schweden

Batterieelektrode

Die Erfindung bezieht sich auf eine Akkumulatorelektrode mit Hülle vom sogenannten Röhrentyp insbesondere für Bleiakkumulatoren, bestehend aus einem stromleitenden Skelett und daran angebrachter aktiver Masse, welche ihrerseits von einer oder mehreren Hüllen umschlossen wird, die gegenüber elektrochemischen Angriffen in der Akkumulatorzelle beständig und porös sind, um dem Elektrolyten unbehinderten Zugang zu der aktiven Masse zu ermöglichen.

Die Hüllen sind notwendig, um zu verhindern, daß sich aktive Masse während der Arbeitsbedingungen der Elektrode ablöst.

Für Elektrodenhüllen ist es besonders wichtig, daß das Material der Hüllen beständig gegen chemische und physikalische Angriffe ist, die während des Ladens und Entladens des Akkumulators auftreten. Gleichzeitig müssen diese Hüllen ausreichend porös sein, damit der Elektrolyt nahezu unbe-

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- 2 hinderten Zutritt zu der aktiven Masse haben kann.

Durch die Erfindung hat ein bisher ungelöstes Problem in der Akkumulatortechnik seine Lösung gefunden. Die Angriffe, denen Elektrodenhüllen ausgesetzt werden, sind auf der chemischen Seite in erster Linie Oxydation dureh naszierenden Sauerstoff und auf der mechanischen Seite Zugbelastungen aufgrund der Volumenzunahme der von der Hülle umschlossenen aktiven Masse infolge Sulfatierung während der Entladeperioden.

Von aus geschlitzten Hartgummiröhren bestehenden Akkumulator-Elektrodenhüllen _s die wenig oxydationsbeständig waren und geringe mechanische Festigkeit hatten, ging man später zu von perforierten Kunststoffolien umgebenen Glasfiberhüllen über. Es kamen auch aus Kunststoffmischfiber gewebte Röhrenhüllen in recht großem Ausmaß zur Anwendung. Auch geschlitzte Röhren, ähnlich den alten Hartgummiröhren, Jedoch aus Polyäthylen bestehend, kamen in Gebrauch, wenn auch in geringem Umfang.

Es wurde festgestellt, daß Glasfiber einer bestimmten Glasqualität ausgezeichnetes MaterM für den hier beabsichtigten Zweck war. Ein Geflecht oder ein Gewebe aus diesem Material hat indessen den entscheidenden Nachteil, daß die einzelnen

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Fäden, aus denen das Gewebe aufgebaut ist, aufgrund ihrer platten Oberfläche nicht in ausreichend hohem Grad aneinander verbunden sind. Durch Imprägnierung mit beispielsweise Phenolharz, hat man versucht, diesen Nachteil zu beseitigen. Man fand bald heraus, da¹?» durch eine solche Imprägnierung, die für die Punktion der Hülle wertvolle Porosität verloren gefangen war, was wiederum zu einer waiter guten Ausnutzung der aktiven Masse in der Elektrode führt. Auch zeigte es %

sich, daß die Bindung der Fäden aneinander nicht ausreichend widerstandsfähig war gegenüber durch die Volumenzunahme der aktiven Masse hervorgerufenen Belastungen. Die durch die Imprägnierung aneinander befestigten ^äden wurden leicht getrennt. Mit Kunststoffolie umkleidete niasfiberhüllen sind relativ kostsnielig herzustellen und weisen eine verhältnismäßig große Wandstärke auf, was zur *Olq:e hat, daß bei pleich großem Außendurchmesser eine kleinere Menge aktive Hasse in der Elektrode untergebracht werden kann, mit einer ver- jj

minderten Leistung des Akkumulators als ^olge.

Gemäß der Erfindung zeichnet sich eine Akkumulatorelektrode mit Hülle der eingangs genannten Art dadurch aus, daß die Hüllen aus einem Glasfasergewebe oder -geflecht mit darauf aufgesinterter oder aufgeschmolzener Kunststoffschicht bestehen.

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Eine vorzugsweise Ausführungsform der Erfindung liegt darin, daß der Kunststoff hauptsächlich auf die Kreuzungspunkte der Gewebefäden konzentriert ist.

Vorzugsweise wird als Kunststoff ein Polyolefin , ζ»Β. Polyäthylen, verwendet. Anstelle von Polyäthylen kann ein anderer schmelzbarer Kunststoff verwendet werden, der beständig im Zusammenhang ist, jedoch sind Polyolefine vorzuziehen. Obwohl die guten Eigenschaften des Glasfibermaterials früher bekannt gewesen sind, konnte das Material aufgrund von weiter oben berichteten Eigenschaften„ nicht verwendet werden. Auch die hinsichtlich des Zusammenhalts guten Eigenschaften des Polyäthylens sind seit langem bekannt gewesen, da das Material jedoch nur in relativ starken Dimensionen während in.einem arbeitenden Akkumulator herrschenden Temperaturverhältnissen formbeständig ist, ist es nur in geringem Umfang als Akkumulator-Elektrodenumkleidung verwendet worden. Die der Erfindung zugrunde liegende Materialkombination besitzt, wie sich ganz überraschend zeigt, alle gewünschten Eigenschaften in Hinblick auf chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit, die nicht erwartet werden konnte.Es hat sich also ganz überraschend gezeigt, daß die Porosität der Hülle gemäß der Erfindung praktisch vergleichbar ist mit der Porosität des fllasfiberschlauchs, der ein Bestandteil in der Hülle ist. Die aktive Masse der Elektrode ist also von einer

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oder mehreren Hüllen umgeben, die ihrerseits aus Glasfiberschlauch bestehen, auf welchen Polyäthylenpulver aufgebracht und gesintert worden ist. Bei der Sinterung zieht sich das Polyäthylenpulver zu kleinen Tropfen zusammen-_s welche sich in Kontakt mit den Fäden, vorzugsweise an den Kreuzungspunkten der Fäden, ansammeln. Das genannte Phänomen erklärt warum die Porosität im Vergleich zu dem unbehandelten Glasfiberschlauch sich nicht wesentlich verringert. f

Bei der Herstellung der Hüllen kann man in der Weise verfahren, wie es aus der beigefügten Zeichnung, mit deren Hilfe die Erfindung nachstehend näher erklärt wird, hervorgeht. Gleichwohl sind andere Verfahren möglich, ohne deshalb aus dem Rahmen der Idee dieser Erfindung zu fallen.

In Fig. 1 wird ein Abschnitt einer Elektrodenhülle gezeigt, wobei die geflochtenen Glasfiberfäden mit 1 und die aufge- S sinterten Polyäthylenkörner mit 2 bezeichnet sind.

Fig. 2 zeigt einen Abschnitt derselben Hülle in Vergrößerung. Aus der Abbildung geht hervor, wie das Polyäthylen sich während der Sinterung hauptsächlich an den Kreuzungspunkten der Fäden ansammelt.

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Fig. 3 zeigt ein Verfahren zur Herstellung der Elektrodenhülle gemäß der Erfindung. Mit 3 wird eine Spule bezeichnet, die einen Glasfiberstrumpf 4 enthält, der kontinuierlich auf einen Metalldorn 5 aufgezogen wird, der auf einer sich in Pfeilrichtung drehenden Laufrolle 6 ruht, welche rund um die Peripherie mit einem Friktionsmaterial belegt ist, welches geeignet ist, das Aufziehen des Glasfiberschlauchs auf den Dorn 5 zu unterstützen, welcher Dorn mit seinem anderen Ende zwischen dem Laufrollenpaar 7, 8 gelagert ist. In einem Behälter 9 ist Polyäthylenpulver 10 in fluidisiertem Zustand mittels über eine Einblasleitung 11 eingeblasener Luft. Der Glasfiberstrumpf 4 wird auf den Dorn 5 durch das fluidisierte Pulver hindurchgeführt, während der Glasfiberstrumpf auf Schmelztemperatur des Polyäthylenpulvers erhitzt wird. In der Zeichnung bildet eine Hochfrequenzspule 12 um den Dorn 5 herum das Erwärmungsmittel, wobei es sich versteht, daß andere Erwärmungsmittel verwendet werden können. Der Dorn 5 erstreckt sich weiterhin durch eine Abkühlungskammer 13, in welcher das noch relativ weiche Polyäthylen versteift. Als Kühlmittel wird kalte Luft verwendet.

Die Hülle wird, wie das auch aus der Zeichnung hervorgeht, praktisch in endloser Länge hergestellt und wird nach dem

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eigentlichen Herstellungsprozeß in geeignete Längenabschnitte geschnitten.

Fig. 4 ist eine teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Elektrode gemäß der Erfindung. Die Elektrode besteht im Prinzip aus einer Anzahl leitender Gitterstäbe 14, welche umgeben werden von aktiver Masse 15 und in der oben beschriebenen Hülle 16 enthalten sind. Die Ritterstäbe Ik sind oben und unten mittels Querleisten 17 und l8 verbunden von denen normalerweise nur die obere Leiste 17 aus leitendem Metall besteht. Eine Kontaktfahne schließt die obere Querleiste 17 ab.

Fig. 5 zeigt die gleiche Elektrode in einer Seitenansicht, Fig. 6 ist ein Hüllenabschnitt, bei welchem das fibröse Material aus einem Geflecht, wohingegen der Hüllenabschnitt gemäß Fig. 7 aus einem Gewebe besteht.

Wenn man die Elektrodenhülle in Form einer Mehrfachhülle mittels der allgemein bekannten sog. Patronengurtwebung herstellen will, wie im Prinzip in Fig. 8 gezeigt, so dürfte das Webverfahren das vorteilhafteste sein. Man kann natürlich die Gewebe auch zu passenden Elektrodenhüllen zusammennähen, die dann gemäß der Erfindung behandelt werden.

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Claims

- 8 Patentansprüche

^r±.) Akkumulatorelektrode mit Hülle vom sogenannten Röhrentyp insbesondere für Bleiakkumulatoren, bestehend aus einem stromleitenden Skelett und daran angebrachter aktiver Masse, welche ihrerseits von einer oder mehreren Hüllen umschlossen wird, die gegenüber elektrochemischen Angriffen in der Akkumulatorzelle beständig und porös sind, um dem Elektrolyten unbehinderten Zugang zu der aktiven Masse zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Hüllen aus einem Glasfasergewebe oder -geflecht mit darauf aufgesinterter oder aufgeschmolzener Kunststoffschicht bestehen.
2. Akkumulatorelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff hauptsächlich auf die Kreuzungspunkte der Gewebefäden konzentriert ist.
3. Akkumulatorelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Polyolefin, z.B. Polyäthylen, ist.

h. Verfahren zur Herstellung der Hülle für eine Akkumulatorelektrode gemäß den vorstehenden Patentansprüchen, dadurch

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gekennzeichnet, daß ein Glasfasergeflecht oder -gewebe über einen oder mehrere Dorne geführt wird, und unter Erhitzung pulverisierten Kunststoff passiert, so daß das Kunststoffpulver auf dem genannten Gewebe schmilzt, wonach dieses abgekühlt und in geeignete Längenabschnitte geschnitten wird.

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