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DE29723568U1 - Mass carrier for lead battery electrodes - Google Patents

Mass carrier for lead battery electrodes

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DE29723568U1
DE29723568U1 DE29723568U DE29723568U DE29723568U1 DE 29723568 U1 DE29723568 U1 DE 29723568U1 DE 29723568 U DE29723568 U DE 29723568U DE 29723568 U DE29723568 U DE 29723568U DE 29723568 U1 DE29723568 U1 DE 29723568U1
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Germany
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lead
grid
mass carrier
lead battery
mass
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DE29723568U
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Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
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Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

AnmelderApplicant

Institut für Festkörper- und Institute of Solid State and

Werkstofforschung Dresden e.V.Materials Research Dresden e.V.

Zeichen: 9705 DE-GMReference: 9705 DE-GM

12.08.199812.08.1998

Masseträger für BleibatterieelektrodenMass carrier for lead battery electrodes

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft einen Masseträger für Bleibatterieelektroden, der sich durch ein geringes Gewicht bei hoher Formsteifigkeit und durch günstige Eigenschaften für die Pastierung und Massehaftung auszeichnet.The invention relates to a mass carrier for lead battery electrodes, which is characterized by a low weight with high dimensional rigidity and by favorable properties for pasting and mass adhesion.

Masseträger für Bleibatterieelektroden werden hauptsächlich durch Schwerkraftguß von Hand oder mit Gießmaschinen oder durch Druckguß mit Warmkammer- oder Kaltkammer-Druckgußmaschinen hergestellt (DE 23 46 432, DE 23 63 759) . Diese Verfahren sind jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet. So ist beim Schwerkraftguß die minimale Plattendicke auf 1 mm begrenzt und wegen des ungleichmäßigen Abtrags in der Gußform nicht konstant. Das Druckgußverfahren erfordert eine bestimmte Viskosität der Metallschmelze.Mass carriers for lead battery electrodes are mainly produced by gravity casting by hand or with casting machines or by die casting with hot chamber or cold chamber die casting machines (DE 23 46 432, DE 23 63 759). However, these processes have various disadvantages. For example, with gravity casting the minimum plate thickness is limited to 1 mm and is not constant due to the uneven removal in the mold. The die casting process requires a certain viscosity of the molten metal.

Bekannt ist auch die Herstellung von Masseträgern für Bleibatterieelektroden nach der Streckmetalltechnik (DE 27 21 560, DE 27 10 907). Nachteilig hierbei ist, dass eine vollständige Optimierung der Geometrie des Masseträgers nicht möglich ist.The production of mass carriers for lead battery electrodes using expanded metal technology is also known (DE 27 21 560, DE 27 10 907). The disadvantage here is that a complete optimization of the geometry of the mass carrier is not possible.

Wenig verbreitet ist die Masseträgerherstellung durch Stanzen und Prägen. Hierbei ist die Ausnutzung des Ausgangsmaterials vergleichsweise gering und sind die Möglichkeiten des Gitterdesigns begrenzt.The production of mass carriers by punching and embossing is less common. The utilization of the starting material is comparatively low and the possibilities for grid design are limited.

Es ist auch bereits bekannt, Masseträger auf dem Wege einer galvanischen Bleiabscheidung herzustellen . Hierbei wird in einer Elektrolysezelle Blei an einer Kathode abgeschieden, die aus einem Epoxidharzträger und darauf in Form eines Gitters aufgebrachten Kupferbahnen besteht. Im Elektrolyten befindet sich dabei ein suspendierter Feststoff, der als Dispersoid mit in der Bleischicht galvanisch abgeschieden wird (DE 44 04 817). Durch das Dispersoid wird die Festigkeit der Bleischicht verbessert. Auf diese Weise lassen sich die Materialstärke und damit verbunden das Gewicht der Masseträger verringern, wodurch eine Erhöhung der Energiedichte der Batterie möglich ist. Nachteilig ist jedoch, dass solche Masseträger eine relativ geringe Formsteifigkeit und auch ungünstig glatte Oberflächen und geometrische Voraussetzungen für die Pastierung und Massehaftung aufweisen.It is also already known to produce mass carriers by means of galvanic lead deposition. In this case, lead is deposited in an electrolysis cell on a cathode, which consists of an epoxy resin carrier and copper tracks applied to it in the form of a grid. The electrolyte contains a suspended solid, which is galvanically deposited in the lead layer as a dispersoid (DE 44 04 817). The dispersoid improves the strength of the lead layer. In this way, the material thickness and thus the weight of the mass carrier can be reduced, which makes it possible to increase the energy density of the battery. The disadvantage, however, is that such mass carriers have a relatively low dimensional rigidity and also have unfavorably smooth surfaces and geometric requirements for pasting and mass adhesion.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Masseträger für Bleibatterieelektroden zu entwickeln, der sich durch ein geringes Gewicht bei hoher Formsteifigkeit und mit günstigen Eigenschaften für die Pastierung und Massehaftung auszeichnet.The invention is based on the problem of developing a mass carrier for lead battery electrodes which is characterized by a low weight with high dimensional rigidity and with favorable properties for pasting and mass adhesion.

Diese Problem wird nach der Erfindung mit dem in den Patentansprüchen beschriebenen Masseträger gelöst.This problem is solved according to the invention with the mass carrier described in the patent claims.

Der erfindungsgemäße Masseträger ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem galvanisch abgeschiedenen dispersionsgehärteten Bleigitter besteht, dessen Dicke geringer gehalten ist, als dies für die Formsteif igkeit einer Bleibatterieelektrode erforderlich wäre, und dass dieses Bleigitter durch einen Verformungsschritt mit einem senkrecht zur Gitterebene aufgebrachten Verformungsmuster versehen ist.The mass carrier according to the invention is characterized in that it consists of a galvanically deposited dispersion-hardened lead grid, the thickness of which is kept smaller than would be necessary for the dimensional stability of a lead battery electrode, and that this lead grid is provided with a deformation pattern applied perpendicular to the grid plane by a deformation step.

Erfindungsgemäß weist das Bleigitter eine senkrecht zur Gitterebene aufgebrachten Wellung, Wölbung oder Prägung auf.According to the invention, the lead grid has a corrugation, curvature or embossing applied perpendicular to the grid plane.

In vorteilhafter Weise kann das Bleigitter in seinem Randbereich mit einem anderen Muster versehen sein, als in seinem inneren Bereich. Damit kann, sofern der Fertigungsprozeß oder die Batteriekonstruktion es erfordern, im Randbereich des Bleigitters eine andere Formsteifigkeit als in der Gitterfläche erzielt werden. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, im Randbereich ein Verformungsmuster mit größerem Verformungsgrad zu erzeugen, um im Randbereich eine höhere Formsteifigkeit zu erhalten.The lead grid can advantageously be provided with a different pattern in its edge area than in its inner area. This means that, if the manufacturing process or the battery design requires it, a different dimensional rigidity can be achieved in the edge area of the lead grid than in the grid surface. For example, it can be expedient to create a deformation pattern with a greater degree of deformation in the edge area in order to achieve a higher dimensional rigidity in the edge area.

Mit der Erfindung wird eine rationelle Herstellung der Masseträger mit geringem Gewicht bei hoher Formsteifigkeit und mit günstigen Eigenschaften für die Pastierung und Massehaftung ermöglicht.The invention enables efficient production of mass carriers with low weight, high dimensional stability and with favorable properties for pasting and mass adhesion.

Nachstehend ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an embodiment.

Zunächst werden auf dem Wege einer galvanischen Abscheidung ebene dispersionsgehärtetes Bleigitter mit einer Dicke von lediglich 0,25 mm hergestellt. Hierbei wird ein Elektrolyt verwendet, der aus einer wässrigen Pb (BF4) 2-Lösung besteht, die 150 g/l Pb++, 100 g/l freies HBF4, 2,5 g/l H3PO4, 0,6 g/l Leim und 0,4 g/l Kalziumligninsulfonat sowie als suspendierten Feststoff SiC-Pulver mit einer mittleren Partikelgröße von 1 &mgr;&pgr;&igr; und in einer Konzentration von 50 g/l enthält.First, flat dispersion-hardened lead grids with a thickness of only 0.25 mm are produced by means of galvanic deposition. An electrolyte is used which consists of an aqueous Pb (BF 4 ) 2 solution containing 150 g/l Pb ++ , 100 g/l free HBF 4 , 2.5 g/l H 3 PO 4 , 0.6 g/l glue and 0.4 g/l calcium lignin sulfonate as well as SiC powder as a suspended solid with an average particle size of 1 μπα and in a concentration of 50 g/l.

Diese ebenen Bleigitter, deren Dicke geringer ist, als für die Formsteifigkeit einer Bleibatterieelektrode erforderlich, werden nachfolgend senkrecht zur Gitterebene mit einem Prägerollen-Paar, welches das in Fig. 2 dargestellte Ververformungsmuster erzeugt, verformt. Weitere mögliche Verformungsmuster 1.1 bis 1.4, die jedoch nur als beispielhafte Varianten zu betrachten sind, lassen sich der Fig. 1 entnehmen.These flat lead grids, whose thickness is less than that required for the dimensional stability of a lead battery electrode, are subsequently deformed perpendicular to the grid plane using a pair of embossing rollers, which produce the deformation pattern shown in Fig. 2. Other possible deformation patterns 1.1 to 1.4, which are only to be regarded as exemplary variants, can be seen in Fig. 1.

:X:X

Nach der Verformung besitzen die Bleigitter eine für den nachfolgenden Pastierungsprozeß und die Verwendung in der Bleibatterie ausreichende Formsteifigkeit.After forming, the lead grids have sufficient dimensional rigidity for the subsequent pasting process and use in the lead battery.

Zum Verformen des Bleigitters kann ein Prägerollen-Paar verwendet werden, das in einem anschließenden kontinuierlichen Pastierungsprozeß auch zur Führung des Bleigitters dient.A pair of embossing rollers can be used to deform the lead grid, which also serves to guide the lead grid in a subsequent continuous pasting process.

Im Interesse einer rationellen Fertigung können auch mehrere oder eine Vielzahl Bleigitter bandförmig zusammenhängend in einem kontinuierlichen Prozeß hergestellt und nach dem Pastierungsprozeß vereinzelt werden.In the interest of efficient production, several or a large number of lead grids can be produced in strip form in a continuous process and then separated after the pasting process.

Claims (3)

SchutzansprücheProtection claims 1. Masseträger für Bleibatterieelektroden, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus einem galvanisch abgeschiedenen dispersionsgehärteten Bleigitter besteht, dessen Dicke geringer gehalten ist, als dies für die Formsteif igkeit einer Bleibatterieelektrode erforderlich wäre, und dass dieses Bleigitter durch einen Verformungsschritt mit einem senkrecht zur Gitterebene aufgebrachten Verformungsmuster versehen ist.1. Mass carrier for lead battery electrodes, characterized in that it consists of a galvanically deposited dispersion-hardened lead grid, the thickness of which is kept smaller than would be necessary for the dimensional stability of a lead battery electrode, and that this lead grid is provided with a deformation pattern applied perpendicular to the grid plane by a deformation step. 2. Masseträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bleigitter mit einer senkrecht zur Gitterebene aufgebrachten Wellung, Wölbung oder Prägung versehen ist.2. Mass carrier according to claim 1, characterized in that the lead grid is provided with a corrugation, curvature or embossing applied perpendicular to the grid plane. 3. Masseträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bleigitter in seinem Randbereich mit einem anderen Muster versehen ist, als in seinem inneren Bereich.3. Mass carrier according to claim 1, characterized in that the lead grid is provided with a different pattern in its edge region than in its inner region.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004006562A1 (en) * 2004-02-06 2005-09-01 Dsl Dresden Material Innovation Gmbh Method of forming lead strip materials, for battery electrode grids, involves coating lead strip materials with a plated metal or alloy in one or more plating baths

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004006562A1 (en) * 2004-02-06 2005-09-01 Dsl Dresden Material Innovation Gmbh Method of forming lead strip materials, for battery electrode grids, involves coating lead strip materials with a plated metal or alloy in one or more plating baths
DE102004006562B4 (en) * 2004-02-06 2008-03-27 Dsl Dresden Material Innovation Gmbh Process for coating lead-wire strips, lead-grids made therefrom and their use

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