DE3038440C2

DE3038440C2 -

Info

Publication number: DE3038440C2
Application number: DE3038440A
Authority: DE
Inventors: Richard Dipl.-Chem. Dr. Aumayer; Siegfried 3200 Hildesheim De Ziegler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-10-11
Filing date: 1980-10-11
Publication date: 1989-01-26
Also published as: DE3038440A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Elektrode für Bleiakku mulatoren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Elektrode bekannt (CH-PS 4 87 515, CH-PS 4 93 106), bei der in der elektrochemisch aktiven Masse aus thermo plastischem Kunststoff bestehende Fasern enthalten sind, welche zur Verbesserung des Zusammenhalts der elektro chemisch aktiven Masse im Masseträger dienen; hierbei zeigt sich jedoch, daß die Verbindung der Fasern mit der aktiven Masse nicht in jedem Falle ausreichend war. In den vorstehend benannten schweizer Patentschriften werden als Mittel zur Verbesserung dieser Verbindung zwischen Fasern und elektrochemisch aktiver Masse Überzüge der Fasern (Ligninsulfonat) genannt; als Fasermaterial wird Polyäthylen und Polypropylen erwähnt.

Weiterhin ist es bekannt (DE-OS 20 46 014), bei mit Fasern vermischter elektrochemisch aktiver Masse für Bleiakkumu latoren-Elektroden die auf der Oberfläche der Elektroden befindlichen Fasern zu erschmelzen und derart zu verformen, so daß sie infolgedessen eine bessere Verankerung mit der elektrochemisch aktiven Masse erhalten.

Aus der DE-OS 26 58 493 ist außerdem bekannt, daß bei Zugabe von Polytetrafluoräthylen-Pulver zur elektro chemisch aktiven Masse von Bleiakkumulatoren die Zyklen- Lebensdauer der positiven Elektroden und die Nieder strom- und Kältehochstrom-Ausbeute der negativen Elek roden verbessert wird; in der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß der Zusammenhalt der Masse im Gitter nur dann befriedigt, wenn der elektrochemisch aktiven Masse zusätzlich noch Fasermaterial beigemengt ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Elektrode für Bleiakkumulatoren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die in die elektro chemisch aktive Masse einzubettenden thermoplastischen Kunststoff-Fasern keines besonderen Überzugs und keiner besonderen Wärmebehandlung bedürfen, um der elektroche misch aktiven Masse einem festen Zusammenhalt zu geben; die Zugabe der Fasern zur aktiven Masse kann auf herkömm liche Art erfolgen, d. h., als Komponente zur Einstreich paste.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß bei Zugabe der artiger Fasern bei den positiven Elektroden die Zyklen lebensdauer und bei den negativen Elektroden die Nieder strom- und Kältehochstrom-Ausbeute mindestens um den gleichen Prozentsatz verbessert wird wie bei Zugabe von Polytetrafluoräthylen-Pulver, jedoch keine zusätzlichen Faserzugaben notwendig sind; preislich liegen außerdem beispielsweise bei Verwendung von Polypropylen-Fibriden die Kosten bei nur etwa 10% der Kosten von entsprechender Zugabe von Polytetrafluoräthylen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Elektrode für Bleiakkumula toren möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erfindungsgemäß zugegebenen Fasern noch hydrophiliert sind, was noch eine weitere um etwa 10 Punkte verbesserte Zyklenlebensdauer und Stromausbeute mit sich bringt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert;

die Figur zeigt eine plattenförmige Elektrode für Bleiakkumulatoren im Teilschnitt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Figur dargestellte plattenförmige Elektrode für Bleiakkumulatoren besitzt ein Bleigitter als Masse träger 10, der aus einem Rahmen 11, Querstegen 12, Längsstegen 13 und einer am Rahmen 11 angeformten An schlußfahne 14 besteht. Die vom Rahmen 11 und den Stegen 12,13 gebildeten Zwischenfelder 15 sind mit der elektrochemisch aktiven Masse 16 gefüllt; diese elektrochemisch aktive Masse 16 besteht in bekannter Weise in der Hauptsache aus Bleioxiden, Wasser, Schwefelsäure und Zugschlagstoffen (z. B. Lignin, Kohlen stoff, Fasermaterial) und wird üblicherweise in Form einer Paste in den gitterförmigen Masseträger 10 einge bracht. Anstelle eines gitterförmmigen Masseträgers 10 aus Blei sind auch solche bekannt, die nur teilweise aus einem elektrolytbeständigen Metall bestehen und deren andere Teil aus Kunststoff bestehen.

In der elektrochemisch aktiven Masse 16 sind erfindungs gemäß aus thermoplastischem Kunststoff bestehende, elek trolyt- und oxidationsbeständige Fasern 17 enthalten, die eine zersplissene und verzweigte Struktur haben und vorzugsweise Fibride sind. Unter Fibriden versteht man in Längsrichtung hochorientierte Fäserchen mit zellstoff ähnlicher Gestalt von bis zu einigen Millimetern Länge; sie haben eine stark verästelte Struktur mit unterschied licher Länge und unregelmäßigem Durchmesser. Wie im Elektronenmikroskop erkenntlich ist, haben die Fibride durchgehende, in Strömungsrichtung verlaufende Fibril len, die lateral mit scheibenförmigen Gebilden besetzt sind und dadurch an einen Schaschlikspieß erinnern; in Fachkreisen wird diese Struktur "Shish-Kebab" (arabisches Wort für Schaschlik) genannt. Die genannten Fasern, ein schließlich der Fibride 17 zeichen sich durch ein her vorragende Verankerung in der aktiven Masse 16 aus, wodurch die Schüttelfestigkeit mit solchen Fasern 17 versehener aktiver Masse 16 bei der Herstellung von Bleiakkumulatoren und auch während der späteren Lebensdauer äußerst günstig beeinflußt wird. Mittels diesen gut in der aktiven Masse 16 verankerten Fasern 17 wird auch der Zusammenhalt der Masse 16 während der Lade- und Entladevorgänge in einer Batterie äußerst vorteilhaft beeinflußt, während der ja bekanntlich Wasserstoff- und Sauerstoffgase in den Elektroden ent wickelt werden und sich das Volumen der aktiven Masse 16 ändert.

Die diesbezüglichen Fasern 17, die bevorzugt aus Poly äthylen bzw. Polypropylen bestehen, können der elektro chemisch aktiven Masse 16 in einer Menge bis zu einem Gewichtsprozent zugegeben werden, wobei die Gewichtsprozente auf die Summe von aktiver Masse, Zuschläge und Fasern be zogen sind. Werden diese Fasern 17 der positiven aktiven Masse 16 in einer Menge zwischen 0,03 bis 1,0 Gew.-% zuge geben, so wird die Zyklenlebensdauer derartiger Elektroden um mindestens 40% gegenüber der Zyklenlebensdauer von Bleiakkumulatoren ohne Faserzugabe verbessert; die bevor zugte Zugabemenge an solchen Fasern 17 zur positiven aktiven Masse 16 liegt zwischen 0,1 bi 0,15 Gew.-%.

Werden die genannten Fasern 17 der negativen, elektrochemisch aktiven Masse 16 in einer Menge bis zu 0,5 Gew.-% hinzuge fügt, so hat das zur Folge, daß die Niederstrom- und Kältehochstrom-Ausbeute dieser Masse 16 erheblich ver bessert wird: Bei der Zugabe von 0,03 bis 0,05 Gew.-% dieser Fasern 17 wird die Niederstromkapazität der Elektrode um etwa 10% und die Kältehochstromausbeute gleichzeitig um etwa 30% erhöht.

Die Verankerung dieser Fasern 17 in der aktiven Masse 16 un die Verbesserung der Zyklenlebensdauer sowie der Niederstrom- und Kältehochstrom-Ausbeute kann noch um weitere 10 Punkte verbessert werden, wenn die Fasern 17 hydrophiliert sind; das Hydrophilieren von derartigen Fasern 17 erfolgt nach bekannten Verfahren und hat das Ziel, die Fasern mit Wasser nicht nur benetzbar, sondern insbesondere auch dispergierbar und mit anderen hydrophilen Stoffen (Rezepturbestandteilen) mischbar zu machen. Auf grund dieser Eigenschaften sind diese Fasern 17 anläßlich des herkömmlichen Herstellungsprozesses von elektrochemisch aktiver Masse 16 problemlos den anderen Rezepturbestand teilen der aktiven Masse 16 beizumengen.

Claims

1. Elektrode für Bleiakkumulatoren, die sich im wesent lichen aus einem zumindest teilweise elektrisch leit fähigem Masseträger und von diesem Masseträger gehal tener, elektrochemisch aktiver Masse zusammensetzt, die zum Großteil aus Bleioxid besteht und aus thermo plastischem Kunststoff bestehende, elektrolyt- und oxidationsbeständige Fasern enthält, dadurch gekenn zeichnet, daß die Fasern (17) eine zersplissene und verzweigte Struktur haben, vorzugsweise Fibride sind.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (17) hydrophiliert sind.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Fasern (17) aus Polyäthylen bzw. Polypropylen bestehen.

4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Masse (16) bis zu 1 Gew.-% Fasern (17) mit zersplissener und verzweigter Struktur, vorzugsweise Fibride enthält, wobei die Gewichtsprozente auf die Summe von Bleioxid, Zuschläge und Fasern (17) bezogen sind.

5. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die positive, elektrochemisch aktive Masse (16) 0,03 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise jedoch 0,1 bis 0,15 Gew.-% Fasern (17) mit zersplissener und verzweigter Struktur, vorzugsweise Fibride enthält, wobei die Gewichtsprozente auf die Summe von Bleioxid, Zuschläge und Fasern (17) bezogen sind.

6. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die negative, elektrochemisch aktive Masse (16) bis zu 0,5 Gew.-%, vorzugsweise jedoch 0,03 bis 0,05 Gew.-% Fasern (17) mit zersplissener und verzweigter Struktur, vorzugsweise Fibride enthält, wobei die Gewichtsprozente auf die Summe von Bleioxid, Zuschläge und Fasern (17) bezogen sind.