DE4019092C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges, dreidimensionales Kompositelektrodengerüst für elektrochemische Elemente und ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 19.

In den letzten Jahren wurden Elektrodenstrukturen entwickelt, die ein feines dreidimensionales Netzwerk aus leitenden dünnen Fäden (Fasern) oder Wänden aufweisen. Sie besitzen eine hohe Porosität von bis zu 95% und eine gleichmäßige Porenstruktur. Sie werden hauptsächlich als Speicherelektroden für Primär- und Sekundärelemente eingesetzt und sind als Faserstruktur- oder Schaumstruktur-Elektroden bekannt geworden.

Aufgrund der feinen Struktur wird die Aktivmasse in dem Elek­ trodengerüst beim Betrieb des Elementes sehr oft kontaktiert und ermöglicht so auch bei Aktivmassen, die aus schlecht lei­ tenden Komponenten bestehen, einen entsprechend verbesserten und weniger verlustreichen Übergang des Stromes in die leitende dreidimensionale Plattenstruktur. Diese leitet dann den Strom zu den Stromfahnen bzw. Zellenpol nach außen weiter. Als Folge konnte die Ausnützung der Aktivmassen auch bei hohen Strömen verbessert werden. Diese Art von Elektroden werden im üblichen Sprachgebrauch heute als besser "belastbar" bezeichnet.

Ein industrieller Gebrauch der Faserstruktur- und Schaumstruk­ turelektroden findet sich beispielsweise auch in alkalischen Systemen wie Nickel-Kadmium-Akkumulatoren, wobei sie sowohl in kleinen Rundzellen mit einer Kapazität bis zu wenigen Ah als auch für große Zellen von mehreren 100 Ah Zellen-Kapazität Eingang gefunden haben. Bei den großen Zellkapazitäten treten allerdings Mängel auf, die vornehmlich im Aufbau der Elektro­ denstruktur zu suchen sind.

Der bereits vorhergehend beschriebene Aufbau der Plattenstruk­ tur erlaubt es, die Aktivmasse sehr gut zu kontaktieren und die Verluste beim Stromübergang von der Aktivmasse zur leitenden Struktur herabzusetzen und damit die Hochstrombelastbarkeit der Zelle zu verbessern.

Um der Aktivmasse möglichst viel Raum zur Verfügung stellen zu können, sind die Gerüst-Strukturen hochporös und beanspruchen selbst oft nur 5 bis 15% des Elektrodenvolumens. Zwangsweise ist damit auch die Menge an leitendem Material entsprechend beschränkt. Unter Umständen wird die durch die bessere Ausnüt­ zung der Aktivmasse an sich verbesserte Belastbarkeit der Elektrode wieder zunichte macht.

Ein Vorschlag, diesen Mangel zu beseitigen, wurde schon in der DE-OS 24 07 426 angegeben. Hier wird in eine metallisierte Glasfasermatte ein Bleiableiterorgan durch Einspritzen einer flüssigen Bleilegierung gebildet. Ein Nachteil dieser Erfindung besteht darin, daß der durch das Einspritzen gebildete Ableiter lediglich einseitig auf die Fasermatte gelangt und überdies nur wenige kurze "Finger" in die Fasermatte hineinragen, so daß der Stromtransport nach wie vor zum größten Teil verlustreich durch die Fasermatte geschieht. Die Erfindung bleibt auch auf dünne Elektroden beschränkt und ist nicht allgemein anwendbar.

Ein anderer Vorschlag wurde durch die Schrift DE-OS 23 22 555 bekannt, in der auf eine mittig angeordnete Bleifolie synthe­ tische Fasern mit einer Aktivmasse auflaminiert werden. Damit wurde eine leichtgewichtige Elektrode geschaffen, deren Aktiv­ masse wegen der auflaminierten Fasern mit der Ableiterfolie fest verbunden ist. Da die Fasern nicht metallisiert werden, besteht der Nachteil, daß keine optimale Stromsammlung aus der Aktivmasse erfolgen kann.

Aus der DE-AS 23 22 555 ist ein Verfahren zur Herstellung einer laminierten Elektrode für leichtgewichtige Bleiakkumulatoren bekannt. Dabei besteht die Matrixstruktur der laminierten Elektrode aus einem nichtmetallischen Material.

Aus der DE-PS 33 18 629 ist ein metallisiertes Plastfaser-Elektrodengerüst auf Vliesstoffbasis für Batterieelektroden zu entnehmen.

In der DE-OS 37 39 735 ist eine Nickelfaserelektrode und ein Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben. Dabei ist ein glattes oder durchbrochenes Nickelblech oder Nickelgewebe einer bestimmten Stärke mit beidseitig aufgelegten porösen Nickelfasergerüsten durch Elektroschweißung verbunden.

Aus der DE-PS 31 34 309 ist eine Verbundelektrode für alkalische Akkumulatoren zu entnehmen, die aus metallischem Gitter und Gitterstäben und Gitterstabzwischenräumen, Kunststoffauflage auf beiden Seiten des metallischen Gitters und einer Vliesabdeckung besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mehrschichtiges, dreidimensionales Kompositelektrodengerüst für elektrochemische Elemente zu schaffen und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, wobei bei dem Kompositelektrodengerüst die vorher geschilderten Nachteile und Mängel nicht auftreten sollen und das allgemein einsetzbar sein soll.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Kompositelektrodengerüstes mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und bezüglich der Herstellungsweise des Kompositelektrodengerüstes mit den Merkmalen des Patentanspruches 9 gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 8 geben bevorzugte Ausführungsformen des Kompositelektrodengerüstes und die Unteransprüche 10 bis 13 bevorzugte Herstellungsweisen eines solchen Kompositelektrodengerüstes an.

Es ist das angestrebte Ziel der Erfindung gewesen, für die beiden wesentlichen Aufgaben eines Elektrodengerüstes, eine material- wie strukturmäßig möglichst günstige Ausführungsform zu schaffen und mittels eines geeigneten Verfahrens ein funktionsfähiges Kompositelektrodengerüst herzustellen.

Das Kompositelektrodengerüst besteht aus einem Elektrodengerüst aus einem dreidimensionalen Netzwerk aus Faser, Fäden (Vlies, Filz u. ä.) oder Wandelementen (Schaumstruktur), in dem sich vornehmlich die Aktivmasse befindet, und aus einem kompakten Leitgerüst, das vornehmlich der reinen Stromleitung dient.

Eine der wesentlichen Aufgaben eines Elektrodengerüstes besteht bekanntlich darin, die durch eine elektrochemische Reaktion im Inneren der Elektrode freiwerdende Energie in Form eines Stromes aufzunehmen. Dazu ist in der Regel eine möglichst große Oberfläche, die gewöhnlich durch Schaffung einer porösen Struktur erreicht wird, notwendig. Für Speicherelektroden ist weiterhin wegen der oftmals schlecht leitenden Aktivmasse, ein möglichst häufiger Kontakt mit der Aktivmasse erforderlich.

Diese Aufgabe wird durch eine dreidimensionale Faser- oder Schaumstruktur bei dem Elektrodengerüst gut erfüllt.

Eine weitere wesentliche Aufgabe des Elektrodengerüsts beinhaltet den möglichst verlustfreien Transport des Stromes aus dem Inneren der Zelle über die Elektrodenfahne zum Zellenpol nach außen. Für diese Aufgabe ist aus den oben genannten Gründen eine dreidimensionale, hochporöse, elektrisch leitende Struktur weniger geeignet. Schon allein der Aufbau der Struktur schafft diese nachteilige Eigenschaft. In der Regel sind diese Strukturen möglichst homogen aufgebaut, so daß die Leitfähigkeit des Gerüsts in allen drei Richtungen annähernd gleich ist. Die Ableiterfahne befindet sich jedoch gewöhnlich an einer Elektrodenkante, die den Stromtransport praktisch nur in eine Richtung zwingt, so daß statistisch eigentlich nur eine Leitfähigkeitsrichtung des hochporösen Gerüsts genützt werden kann. Der Stromtransport über längere Wege fällt damit relativ verlustreich aus.

Gelöst wird die vorher angegebene Aufgabe besser durch eine kompakte, praktisch nicht poröse Hilfsstruktur, die in der Lage ist, den Strom relativ verlustarm zur Stromfahne zu transportieren. Besonders günstig sind dabei Ausführungen, die in Richtung der Stromfahne eine höhere Leitfähigkeit aufweisen als in die beiden anderen Richtungen. Hilfsstrukturen dieser Art können leitende Folien, Lochbleche, Drahtnetze, Gitterstrukturen, Streckmetalle u. ä. und/oder Kombination von diesen sein.

Die Gerüstplatten aus den beiden Gerüstkomponenten zusammen ergeben die erfindungsgemäße Verbesserung zur möglichst verlustarmen Stromaufnahme aus der Aktivmasse und anschließendem Stromtransport zur Ableiterfahne.

Als besonders günstig haben sich dabei Kombinationen aus Lochblech oder Streckmetall mit Faser- oder Schaumstrukturen herausgestellt, wobei die Hilfsstruktur bevorzugt mittig angeordnet wird.

Die erfindungsgemäße Verknüpfung der beiden Komponenten bietet neben verbesserten elektrischen Eigenschaften auch kostenmäßige Vorteile. So kann in der Regel die Menge an elektrolytbeständigem, oft teurem Leitmaterial der dreidimensionalen Struktur verringert werden. Aufgrund des genannten Aufbaues des Kompositelektrodengerüstes braucht streng genommen der Stromtransport innerhalb der dreidimensionalen Netzstruktur nur mehr senkrecht zur Elektrodenfläche bis zur Elektrodenmitte hin möglichst verlustarm erfolgen. Üblicherweise beträgt diese Strecke nur wenige Millimeter, so daß auch mit geringen Mengen an Leitmaterial ein verlustarmer Stromtransport gewährleistet wird.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, auch das Hilfsgerüst kostengünstig zu gestalten, indem ein billiges, gut leitendes Grundmaterial eingesetzt wird, das mit einer nur dünnen Schicht aus elektrolytbeständigem, aber auch teurem Material, überzogen wird.

In ähnlicher Weise kann das Hilfsgerüst auch aus optimal leitendem, aber nicht elektrolytbeständigem Material hergestellt werden, das anschließend mit korrosionsbeständigem Material überzogen wird. Damit können sowohl Kosten als auch unter Umständen Gewicht eingespart werden als auch die elektrischen Eigenschaften weiter verbessert werden. Die Gestaltungen des Hilfsgerüstes kann auch in der Weise ausgeführt sein, daß sie mit der (den) Ableiterfahne(n) eine Einheit bildet bzw. als ein Stück vorgefertigt vorliegt. Eine zum Teil umständliche und gegebenenfalls kostenintensive Befestigung der Fahne an das mehr oder weniger fragile dreidimensionale Strukturgerüst entfällt damit. Die Ausführung des Hilfsgerüstes besteht aus einem mit einer Ableiterfahren versehener leitenden Rahmen der auf der der Fahne gegenüberliegenden Seite offen gestaltet ist, wobei das Material des Hilfsgerüstes aus vernickeltem Stahl oder vernickeltem Kupfer oder Nickel für alkalische Elemente und aus verbleitem Stahl oder verbleitem Kupfer für saure Elemente besteht.

In bevorzugter Weise ist der Rahmen U-förmig ausgebildet und die Hilfsstruktur als Lochblech, wobei der Durchmesser der Löcher 0,1 bis 3 mm beträgt und wobei eine freie Fläche von 5 bis 20%, bevorzugt 12 bis 18%, vorhanden ist, und das Lochblech eine Materialstärke von 0,1 bis 0,5 mm aufweist.

Vorzugsweise ist dabei die Hilfsstruktur als Streckmetall ausgebildet, mit einer Materialstärke von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt 0,2 bis 0,7 mm, besitzt eine Stegbreite von 0,5 bis 3 mm, und der Stegabstand der in Rhombusform gebildeten freien Flächen beträgt 2 bis 15 mm, bevorzugt 4 bis 10 mm.

Als dreidimensionales, elektrisch leitendes Netzwerk für den Grundkörper werden bevorzugt Faserstrukturen in Form von Vliesen, Filzen u. ä. sowie schaumartige Strukturen eingesetzt. Die Herstellung einer derartigen leitenden Matrix erfolgt gewöhnlich in der Weise, daß ein nicht oder sehr schlecht leitender Grundkörper mit der erforderlichen Matrixstruktur durch Metallisieren leitend gemacht wird. Dafür besonders geeignet sind Kunststoffe in Faser- oder Schaumstofform mit retikulierten Wänden aus beispielsweise Polyethylen, -propylen, -ester, -terephthalat, -styrol, -urethane, Nylon u. ä., wobei Polyethylen und Polypropylen sowie Nylon für die Faserform und Polyurethane für die retikulierte Schaumform besonders kostengünstig sind. Das Leitendmachen durch Metallisieren der Basismatrix kann auf verschiedene Art geschehen. Als ein bevorzugter Weg hat sich die stromlose Metallisierung des nichtleitenden Grundkörpers und erforderlichenfalls eine anschließende Verstärkung mittels galvanischer Abscheidung bewährt.

Das Material des Grundkörpers kann auch aus einem Kunststoffgemisch mit unterschiedlichen Schmelzpunkten bestehen, wobei sich in der Praxis insbesondere solche Grundkörper bewährt haben, die aus einem Fasergemisch aus Polypropylen und Polyethylen bestehen. Dabei befindet sich bevorzugt das Material mit dem niedrigeren Schmelzpunkt auf der der Hilfsstruktur zugewandten Seite.

Das Verfahren zur Herstellung des Kompositgerüstes beruht erfindungsgemäß darauf, daß die Basismatrix aus Kunststoff mit dem wenig strukturierten Hilfsgerüst fest verbunden wird und anschließend eine Metallisierung des dreidimensionalen Netzwerks derart erfolgt, daß die metallisch leitende Schicht auf dem Basismaterial in direkter leitender Verbindung mit dem Hilfsgerüst steht und gegebenenfalls eine zusammenhängende Schicht als Überzug, sowohl über das feine Netzwerk als auch über das Hilfsgerüst, bildet.

Das dreidimensionale feine Netzwerk kann sowohl ohne als auch mit einem metallischen Überzug die Verbindung mit dem Hilfsgerüst eingehen. Beispielsweise ist es möglich, eine Filzmatrix aus Polypropylen zuerst einer chemischen Metallisierung mit geringer Schichtdicke zu unterwerfen, anschließend mit dem Hilfsgerüst auf geeignete Weise mechanisch fest zu verbinden und danach im Galvanikbad die leitende Schicht zu verstärken und dabei gleichzeitig das Hilfsgerüst mit einer dünnen Schicht des Metalls zu überziehen. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn das Material des Hilfsgerüstes zwar eine ausgezeichnete Leitfähigkeit, jedoch keine Korrosionsstabilität gegenüber dem Elektrolyten aufweist und durch die Mit-Metallisierung so geschützt werden kann.

Die Verbindung des dreidimensionalen Basisnetzwerkes mit dem Hilfsgerüst wird erfindungsgemäß durch sämtlich bekannte Verbindungsverfahren erreicht, die in der Lage sind eine dauerhafte, mechanisch feste Verbindung zwischen beiden Teilen herzustellen. Bevorzugte Verfahren zum Verbinden von Kunststoffbasisstrukturen mit dem Hilfsgerüst sind Wärmeeinwirkungen mit oder ohne Druck, Ultraschall und Klebetechniken.

Als besonders wirksames Verfahren hat sich die Wärmeeinwirkung herausgestellt. Dabei wird die Hilfsstruktur auf eine Temperatur erwärmt, die mindestens dem Schmelzpunkt einer Materialkomponente der dreidimensionalen Netzmatrix entspricht, und anschließend die Netzmatrix beidseitig mit leichtem Druck mit der Hilfsstruktur verbunden. Als vorteilhaft sich auch das Erhalten - zumindest bis zu einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Kunststoffs - unter Druck erwiesen.

Das Verfahren kann auch kontinuierlich ausgestaltet werden, indem beispielsweise das Streckmetall über Rollen mittig geführt in einer festgelegten Zone auf die erforderliche Temperatur gebracht wird und räumlich unmittelbar danach beidseitig (z. B. von unten und oben) mit der ebenfalls über Rollen zugeführten dreidimensionalen Basisstruktur aus Kunststoff (z. B. Nadelfilzbahn) unter leichtem Druck in Berührung gebracht wird, indem alle drei Teile zusammen durch einen Spalt geführt werden, der von zwei in einem bestimmten Abstand parallel zueinander positionierten Walzen gebildet wird. In einer nachfolgenden Station des Herstellverfahrens wird die Bahn dann zu der gewünschten Elektrodengerüstgröße zugeschnitten oder ausgestanzt.

Eine weitere Variante auch als kontinuierliches Verfahren ergibt eine Hilfsstruktur in relativ dicker Ausführung bis zu einigen Millimetern in Form von Streckmetall oder einer Gitterkonstruktion, in deren freien Öffnungen, die durch Streckmetallrauten bzw. Gitterstäbe gebildet werden, die dreidimensionale Basismatrix eingefüllt ist. Dies kann derart geschehen, daß im ersten Schritt das Streckmetall oder Gitter auf eine Temperatur gebracht wird, die über dem Schmelzpunkt eines Kunststoffes der Basismatrix liegt und anschließend die Basismatrix von beiden Seiten so stark eingedrückt wird, daß sie in den freien Öffnungen der Hilfsstruktur einsinkt und diese damit ausfüllt, wobei die dreidimensionale Matrix und die Dickenabmessungen der Hilfsstruktur bündig miteinander sind.

In einem anderen Verfahren werden zwei übereinanderliegende Bahnen der dreidimensionalen Matrix (z. B. Filzbahn aus Polypropylen) mit einer mittig geführten Hilfsstruktur (z. B. Streckmetall) über Rollen einem Spalt zugeführt wird, die in Form von Stachelwalzen vorliegen. Dabei sind diese so angeordnet, daß sie jeweils über den Öffnungen der Hilfsstruktur hindurch die beiden Bahnen der dreidimensionalen Basisstruktur aus Kunststoff zusätzlich fest verbinden. Die Grundverbindung wird durch den durch die Spalteinstellung erreichten leichten Druck der Außenbahnen auf die Hilfsstruktur erreicht.

In ähnlicher Weise ermöglicht die Ultraschall-Verbindungstechnik eine kontinuierliche Herstellung der Kompositelektrodengerüste, indem die Übertragung der Verbindungsenergie über walzenförmige Sonotroden ausgeführt wird, wobei Anordnungen ähnlich wie bei den Verfahren mit erhitzten Walzen vorhanden sind. Zur Erleichterung der Energieübertragung und um eine allzu starke Dämpfung durch die Gestalt der dreidimensionalen Basisstruktur zu verhindern, sind die walzenförmigen Sonotroden nicht glatt, sondern mit Erhöhungen (z. B. Stacheln) derart ausgestattet, daß sie im Moment des Verschweißens genau über den festen Teilen der Hilfsstruktur positioniert sind.

Ein weiteres Verfahren zur Schaffung einer festen Verbindung der dreidimensionalen Matrix mit der Hilfsstruktur besteht darin, daß die Hilfsstruktur und/oder die dreidimensionale poröse Matrix mit einem Klebstoff überzogen wird, der eine dauerhafte Verbindung der beiden Komponenten ermöglicht und anschließend metallisiert werden kann. Die Auftragung des Klebers kann auch kontinuierlich auf die als Band gestalteten Hilfsgerüste erfolgen bzw. es wird die poröse Matrix aufgetragen.

Für die vorher beschriebenen Verfahrensweisen wird eine Hilfsstruktur bevorzugt, die eine freie Öffnungsfläche von mindestens 26%, bevorzugt zwischen 40 und 70% besitzt.

Für sämtliche kontinuierliche Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die Hilfsstruktur als Band gestaltet etwas breiter ist als die beidseitig aufgebrachten dreidimensionalen Grundkörper, damit ein Rand entsteht, der es erlaubt, Elektrodenfahnen zu befestigen. Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß die als endloses Band ausgeführte Hilfsstruktur an einer oder beiden Seiten bereits die Fahnen befestigt hat oder in dieser Weise als im Ganzen so geformt vorliegt; z. B., daß das Streckmetall-Hilfsgerüst derart ausgestanzt ist, daß ein Teil des Materials als Fahne ausgebildet ist, der nicht gereckt wird.

Nach dem Verbinden der Hilfsstruktur mit der dreidimensionalen porösen Matrix können - insbesondere bei den kontinuierlichen Verfahren - die Platten durch Zuschneiden, Stanzen u. ä. ihre endgültige Form erhalten und werden anschließend dem Verfahrensschritt der Metallisierung zugeführt. Je nachdem welches Verfahren angewandt wird, ist es ohne weiteres möglich, das Gerüstband, bestehend aus dem mittig angeordnetem Hilfsgerüst und der beidseitig verbundenen dreidimensionalen Basisstruktur, über die Rollen weiter einem kontinuierlich arbeitenden Metallisierungsverfahren zuzuleiten und erst danach durch Zuschneiden, Stanzen u. ä. den Gerüstplatten ihre endgültige Form zu geben.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Elektrodengerüste liegt vornehmlich auf dem Gebiete der Sekundärzellen oder Akkumulatoren, sie sind aber auch für den Einsatz als Katalysatorelek­ trodengerüste mit entsprechender Belegung mit einem oder meh­ reren Katalysatorsubstanzen geeignet. Bevorzugt ist der Einsatz als Speicherelektrodengerüste in alkalischen Zellen oder in Bleiakkumulatoren. Ein sehr geeignetes Einsatzgebiet sind auch Speicherplatten wie Nickeloxid-, Kadmium-, Zink-, Eisen-, Sil­ beroxid-, Blei-, Bleioxid-, Quecksilberoxid-, Wasserstoffspei­ cher-Elektroden in Sekundär und/oder Primärelementen.

Die erfindungsgemäßen Kompositelektrodengerüste sind aber nach Entfernung der Basisstruktur aus Kunststoff auch für Hochtem­ peratursysteme wie Natrium/Schwefel, Natrium/Eisenchlorid, Na­ trium/Nickelchlorid verwendbar. Ebenso kann das erfindungsgemäße Kompositelektrodengerüst gut in Katalysator­ elektroden eingesetzt werden.

Claims (13)

1. Mehrschichtiges, dreidimensionales Kompositelektrodengerüst für elektrochemische Elemente, insbesondere für Speicherelektroden, wobei das Elektrodengerüst schichtförmig aufgebaut ist und eine Hilfsstruktur und zu dieser Hilfsstruktur mindestens zwei beidseitig dazu angeordnete mit dieser leitend verbunden, dreidimensionale, hochporöse, homogene metallisierte Matrixstrukturen aus Kunststoff vorhanden sind, wobei die dreidimensionale, hochporöse und homogene Matrix aus vernickeltem oder verbleitem Faservlies oder Faserfilz oder Nadelfilz besteht und eine Porosität von 40 bis 95% und eine Dicke von 0,2 bis 10 mm besitzt und die summierte Faserlänge 200 bis 800 m pro cm³ bei einer Faserstärke von 5 bis 40, bevorzugt 10 bis 30 µm, beträgt, oder die dreidimensionale hochporöse und homogene Matrix in Form einer vernickelten oder verbleiten homogenen offenporigen Schaumstoffstruktur mit einer mittleren Porengröße von 15 bis 300 µm vorliegt, in der die Aktivmassenpaste und/oder die Katalysatorpaste enthalten ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Elektrodengerüst mindestens eine innere, wenig strukturierte und/oder wenig poröse, jedoch gut leitende Strukturschicht besitzt, die vor allem als Stromleitung zur (zu den) Ableiterfahne(n) dient und
• - die Hilfsstruktur in Form eines Lochbleches, Streckmetalls, Netzes oder Gitters baulich vorhanden ist und
• - die Hilfsstruktur des Elektrodengerüstes aus einem offenen U-förmigen Rahmen besteht, der an der der offenen Seite gegenüberliegenden Seite mit einer Fahnenkonstruktion leitend verbunden ist, wobei der leitende Rahmen und die Fahne aus einem Stück gefertigt sind, und
• - wobei das Material der Hilfsstruktur aus vernickeltem Stahl oder vernickeltem Kupfer oder Nickel für alkalische Elemente und aus verbleitem Stahl oder verbleitem Kupfer für saure Elemente besteht.

2. Kompositelektrodengerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige Rahmen und die Fahne aus einem Stück gefertigt sind.

3. Kompositelektrodengerüst nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstruktur als Lochblech ausgebildet ist, wobei der Durchmesser der Löcher 0,1 bis 3 mm beträgt und wobei eine freie Fläche von 5 bis 20%, bevorzugt 12 bis 18%, vorhanden ist und das Lochblech eine Materialstärke von 0,1 bis 0,5 mm aufweist.

4. Kompositelektrodengerüst nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstruktur als Streckmetall ausgebildet ist, mit einer Materialstärke von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt 0,2 bis 0,7 mm, und eine Stegbreite von 0,5 bis 3 mm besitzt und der Stegabstand der in Rhombusform gebildeten freien Flächen 2 bis 15 mm, bevorzugt 4 bis 10 mm, beträgt.

5. Kompositelektrodengerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Grundkörpers für das Vlies oder den Filz oder Nadelfilz oder Schaumstoff aus einem elektrolytbeständigen Material wie Polypropylen, Polyethylen, Polyurethan, Polystyrol, Polyvinylchlorid oder Polyester besteht.

6. Kompositelektrodengerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Grundkörpers aus einem Kunststoffgemisch mit unterschiedlichen Schmelzpunkten besteht.

7. Kompositelektrodengerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Grundkörpers aus einem Fasergemisch aus Polypropylen und Polyethylen besteht.

8. Kompositelektrodengerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Grundkörper das Material mit dem niedrigeren Schmelzpunkt sich auf der der Hilfsstruktur zugewandten Seite befindet.

9. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen, dreidimensionalen Kompositelektrodengerüstes nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsstruktur und eine als Grundkörper dienende dreidimensionale Matrix derart verbunden werden, daß die dreidimensionale Matrix aus Kunststoff mit der Hilfsstruktur mit Hilfe von Wärme und/oder Ultraschall und/oder durch Klebung verbunden und anschließend metallisiert wird, so daß die Hilfsstruktur und die dreidimensionale Matrix eine mechanisch feste Einheit bilden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstruktur auf eine Temperatur oder nur geringfügig darüber gebracht wird, die dem Schmelzpunkt eines Kunststoffes des Grundkörpers der dreidimensionalen Matrix entspricht und anschließend von beiden Seiten der Vlies-, Filz- oder Schaumgrundkörper leicht angedrückt wird, um die oberste Schicht anzuschmelzen, damit sie mit der metallischen Hilfsstruktur eine mechanisch feste Verbindung bildet.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstruktur in Form von Streckmetall, Gitter, Netzen auf oder geringfügig über den Schmelzpunkt eines Kunststoffes des Grundkörpers der dreidimensionalen Matrix gebracht wird und anschließend der Vlies-, Filz- oder Schaumgrundkörper von beiden Seiten so stark eingedrückt wird, daß er mit der Dickenbegrenzung des U-förmigen Rahmens der Hilfsstruktur bündig wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hilfsstruktur eine freie Öffnungsfläche von mindestens 26%, bevorzugt zwischen 40 und 70% gewählt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper als Vlies, Filz oder Schaumstoff mittels Ultraschall mit der Hilfsstruktur verbunden wird, indem über Rollen die Hilfsstruktur in der Mitte und von oben und unten die beiden Grundkörper aus Kunststoff zusammengeführt werden und mittels einer als Rolle oder Walze ausgebildeten Ultraschall-Sonotrode verschweißt werden.