Elektrischer Sammler. Die Erfindung betrifft, einen elektrischen Sammler mit zum Teil aus elektrischem Iso lierstoff bestehenden Plattenelektroden.
Bei den bekannten Elektrodenbauarten mit Isolierstoffträger, bei -denen Isolierstoff- träger und Stromleiter meist durch Ver nieten oder Verspreizen miteinander verbun den werden, zeigte es sich, dass -die zur Strom- leitung verwendeten Bleche, Bänder oder Drähte schon nach kurzer Zeit duschformiert werden,
so dass Unterbrechungen in der Stromleitung auftraten und der mechanische Zusammenhalt gelockert, wenn nicht gar voll ständig aufgehoben wurde. Da alle :derarti gen, auf den teilweisen oder vollständigen Er satz des metallischen Trägers gerichteten, jahrelangen Versuche fehlschlugen, so kam man zu der Folgerung,
dass Bein Ersatz des metallischen Trägers durch Isolierstoffe weder bei Gitter- noch bei gastenpilatten möglich sei (ve:rgl. z. B. Elektrotechnische Zeitschrift, 58. Jg. (1937), H 35, S. 963).
Es w-Iirde nun gefunden, da.ss .ein praktisch vollkommener Schutz gegen das Durehfor- miesen selbst dünner stromleitender Teile der Elektrode erzielt wird, wenn erfindungs gemäss der Elektrodenmasseträger aus einem metallischen Stromleiterrost und .einem Git ter aus Kunstharz besteht, die dadurch un lösbar miteinander verbunden sind,
dass der :Stromleiterrost stellenweise von Teilen des gunstharzgitters umpresst ist, wobei die Teile ,des Stromleiterrostes, die nicht dem unmittel- baren Stromübergang zur aktiven Masse die nen und auch nicht zudem ldtbaren Teile der Polfahne gehören, gegen ,den Elektrolyten hermetisch abgeschlossen sind.
Es ist dadurch möglich, die die Einfüh- ,rung der Leichtbauweise auf dem Gebiet der Akkumulatorentechnik hindernden Mängel, nämlich den korrodierenden Einfluss des Elektrolyten und der Elektrolyse auf das Gitter oder Rahmenwerk, zu beseitigen und ,die nach einiger Betriebszeit auftretende Lockerung des mechanischen Zusammenhaltes des metallischen und nichtmetallischen Teils derartiger Elektroden zu vermeiden.
Die Vereinigung beider Bauelemente zu einem formsteifen Trägergerüst für die aktive blasse durch teilweises Umhüllen des Strom leiterrostes mit einem plastisch verformbaren Kunststoff, z. B. dem unter dem Namen Tro- litul im Handel befindlichen Polymerisations- produkt, ermöglicht, der aktiven Masse einen unbedingt sicheren Halt zu geben.
Nachdem sich so die Träge rfunktion auf beide Baue:lem:ente verteilt und eine Über- bemessung der metallischen Gitter- oder Rahmenteile mit Rücksicht auf Korrosions festigkeit nicht mehr nötig ist, kann das Stromleitungssystem so knapp bemessen wer den, wie dies die innere Stromleitung des Sammlers zulässt.
Infolge des hermetischen Abschlusses von Teilen des Stromleiterrostes ist es möglich, :diese unter Verwendung eines den Strom gut leitenden, wenn auch vom Elektrolyten aii- greifbaren Metalles, z. B. von Kupfer oder Aluminium, herzustellen. Dabei können die Sammelleisten .des Rostes zum Beispiel aus einem mit Blei umhüllten Kern eines solchen Metalles bestehen, oder eine Deckschicht;
aus einem solchen 11Ieta11 kann über einem Blei kern angebracht sein. Als gut leitendes Me tall ist hier ein solches mit einem spezi fischen Leitungswiderstand bis zu 3,5 . 10--6 Ohm cm\/cm (Aluminium 3,2 .10-i S2 e.m'/cm.) zu verstehen.
Der hermetisch abgeschlossene Teil des Stromleiterrostes (insbesondere die Sammel- leisten) kann mit einem dünnen, das heisst bis zu 1 mm starken, flüssigkeitsdichten Überzug aus einem chemisch und elektrisch gegen den Elektrolyten inaktiven Isolierstoff versehen werden und das eigentliche Trägergerüst selbst aus einem porösen inaktiven Kunst Stoff bestehen. Hierdurch -,wird ein schnellerer Zutritt des Elektrolyten zur aktiven Masse auf einer grösseren Oberfläche ermöglicht.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Kunsts.toffmasseträger ganz oder auch nur teilweise, z. B. auf der Innenseite der Massezellen, zu metallisieren.
Das Kunststoffgerüst kann aus einem Stück hergestellt werden. Es kann aber auch aus zwei Hälften bestehen, welche durch Kleben, Pressen oder Vulkanisieren vereinigt sind.
Um bei Sammlern, die stärkeren Erschüt terungen dauernd ausgesetzt sind, z. B. bei Sammlern von Elektrofahrzeugen, das Her ausfallen aktiver Masse aus den Gittern wirksam zu verhindern, können an sich be kannte Deckblätter aus gelochtem oder porö sem Material Anwendung finden, die zweck mässig durch Vulkanisieren, Verkleben oder dergleichen auf dein -,Hasseträger befestigt werden.
Plattenelektroden der vorliegenden Art eignen sich insbesondere für elektrische Sammler mit höherer Entladezeit, wie solche als ortsfeste Sammler für Fernsprechämter, aber auch für Elektrofahrzeuge und die elek trische Zugbeleuchtung Verwendung finden. Solche Sammler besitzen stets eine mittlere oder grössere Plattendicke und es sind infolge dessen bei ihnen durch Anwendung der Er findung beachtenswerte Baustoffersparnisse möglich.
Dauerversuche finit der neuen Elektrode ergaben bei gleicher Kapazität und etwa glei chem PLaumbedarf eine Gewichtsersparnis von etwa 15 vom Hundert gegenüber einem Sammler mit den gebräuchlichen Bleigitter- platten, die sieh bei Weiterent,\viekl-ung noch erhöhen lassen dürfte. Eine Verringerung der Lebensdauer gegenüber den üblichen Blei saminlern konnte nicht festbestellt werden.
Der Aufbau des erfindungsgemässen Sammlers ermöglicht eine Herstellung der Elektroden in wenig Arbeitsgängen und durchweg in Fliessarbeit.
In der Zeichnung ist ein Teil des Erfin dungsgegenstandes in einem Ausführungs beispiel dargestellt.
Fig. 1 gibt eine Ansicht einer Platten elektrode und Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 gemäss Linie A-B wieder.
Der Isolierstoffträger besteht aus Rah menteilen 5, Längsrippen 3, Querrippen 4 und bildet freie Felder 1, 2, welche mit aktiver Masse (nicht dargestellt) gefüllt sind. In diesen Feldern 1, 2 sind Stromleitungsstege 6 angeordnet, -welche mit den Sammelleisten 9 zum @Stromleiterrost verbunden sind, von. denen ,eine die Polfahne 10 trägt.
An Stelle 5 nur eines,Steges pro Feld können auch meh rere vorgesehen sein. Die Stege 6 sind stellen- weise, und zwar an ihren Kreuzungspunkten mit den Masseträgemrippen 4 und an den Ein trittsstellen in die Rahmenteile 5,
auf ihrem ganzen Umfang von der Kunstmasse umpresst und so unlösbar und unvers@chieblich mit dem Kunststoffmasseträger verbunden und gegen korrodierende Einflüsse des E'-lektrolyten oder dem Elektrolyse wirksam geschützt. Die Teile 3 bis 6, 9, 10 stellenden Elektrodenmasse- träger dar.
Die Teile des Stromleiterrostes, welche nicht dem unmittelbaren .Stromübea- gang zur aktiven Masse dienen und nicht zum lötbaren, das heisst aus der Isoliermasse her ausragenden Teil .der Polfahne gehören, sind somit durch das umpresste Kunstharzgitter hermetisch gegen. den Elektrolyten abge schlossen.
An Stelle einzelner Sammelleisten kann auch ein geschlossener Rahmen Anwendung finden. Bei kleinen Platteneinheiten mag in dessen schon eine,Sammelleiste genügen. Den Stromleiter wird man meistens rostförmig ausbilden; er kann aber auch selbst gitter- förmig sein. Der Einfachheit halber wird er im Text und in den Ansprüchen immer als Stromleiterrost bezeichnet.
Electric collector. The invention relates to an electrical collector with partly made of electrical Iso lierstoff plate electrodes.
In the case of the known types of electrodes with insulating material carriers, where insulating material carriers and current conductors are usually connected by riveting or spreading, it was found that the sheets, strips or wires used to conduct electricity are showered after a short time,
so that interruptions occurred in the power line and the mechanical cohesion was loosened, if not completely broken. Since all attempts of this kind aimed at the partial or complete replacement of the metallic support failed over many years, one came to the conclusion that
that replacing the metallic carrier with insulating materials is not possible with either lattice or guest pilates (cf. e.g. Elektrotechnische Zeitschrift, 58th year (1937), H 35, p. 963).
It would now be found that practically complete protection against the shape of even thin electrically conductive parts of the electrode is achieved if, according to the invention, the electrode mass carrier consists of a metallic conductor grate and a grid made of synthetic resin, which thereby un are releasably connected to each other,
that the: conductor grid is pressed around in places by parts of the synthetic resin grid, with the parts of the conductor grid that are not part of the direct current transfer to the active mass and also not the chargeable parts of the pole lug, are hermetically sealed against the electrolyte.
This makes it possible to eliminate the deficiencies that hinder the introduction of lightweight construction in the field of accumulator technology, namely the corrosive influence of the electrolyte and electrolysis on the grid or framework, and the loosening of the mechanical cohesion of the metallic and non-metallic part of such electrodes to avoid.
The union of the two components to form a rigid support structure for the active pale by partially wrapping the current ladder grid with a plastically deformable plastic, eg. B. the polymerization product sold under the name Troulul, enables the active material to be held securely.
Now that the support function is distributed across both structures and it is no longer necessary to oversize the metal grid or frame parts with regard to corrosion resistance, the power line system can be as tightly dimensioned as the internal power line of the Collector allows.
As a result of the hermetic sealing of parts of the conductor grate, it is possible to: use a metal that conducts the current well, even if it is accessible by the electrolyte, B. of copper or aluminum. The collecting strips .des grate can consist, for example, of a lead-coated core of such a metal, or a cover layer;
from such a 11Ieta11 can be attached over a lead core. A highly conductive Me tall is one with a specific line resistance of up to 3.5. 10--6 ohm cm \ / cm (aluminum 3.2 .10-i S2 e.m '/ cm.) To be understood.
The hermetically sealed part of the conductor grid (especially the busbars) can be provided with a thin, i.e. up to 1 mm thick, liquid-tight coating made of an insulating material that is chemically and electrically inactive against the electrolyte, and the actual support structure itself can be made of a porous inactive art Material. This enables faster access of the electrolyte to the active material on a larger surface.
Of course, it is also possible to use the Kunsts.toffmasseträger in whole or in part, e.g. B. on the inside of the ground cells to metallize.
The plastic frame can be made from one piece. But it can also consist of two halves, which are united by gluing, pressing or vulcanizing.
In order for collectors who are constantly exposed to stronger vibrations such. B. in collectors of electric vehicles, the fall out of active matter from the grids to prevent effectively, can be known cover sheets made of perforated or porous sem material application, which are conveniently attached to your -, hatred carrier by vulcanizing, gluing or the like .
Plate electrodes of the present type are particularly suitable for electrical collectors with a longer discharge time, such as those used as stationary collectors for telephone exchanges, but also for electric vehicles and electric train lighting. Such collectors always have a medium or greater plate thickness and, as a result, considerable savings in building materials are possible with them by applying the invention.
Endurance tests finite with the new electrode resulted in a weight saving of about 15 percent compared to a collector with the usual lead grid plates, which should be increased with further development, with the same capacity and approximately the same chemical space requirement. A reduction in service life compared to the usual lead laminators could not be determined.
The construction of the collector according to the invention enables the electrodes to be produced in a few work steps and consistently in flow work.
In the drawing, part of the invention is shown in an embodiment example.
Fig. 1 is a view of a plate electrode and Fig. 2 is a section through Fig. 1 along line A-B again.
The insulating material consists of frame parts 5, longitudinal ribs 3, transverse ribs 4 and forms free fields 1, 2, which are filled with active material (not shown). In these fields 1, 2 power line webs 6 are arranged, -which are connected to the busbars 9 to @stromleiterrost, of. those who carry the pole flag 10.
Instead of only one web per field, several can also be provided. The webs 6 are in places, namely at their points of intersection with the mass carrier ribs 4 and at the points of entry into the frame parts 5,
encapsulated by the synthetic material over its entire circumference and thus permanently and permanently connected to the plastic material carrier and effectively protected against the corrosive effects of the electrolyte or electrolysis. Parts 3 to 6, 9, 10 represent electrode mass carriers.
The parts of the conductor grating which do not serve the direct .Stromübea- transition to the active mass and not to the solderable, that is from the insulating mass her protruding part .the pole flag are thus hermetically sealed by the molded synthetic resin grid. completed the electrolyte.
A closed frame can also be used instead of individual header strips. In the case of small plate units, a collecting bar may be sufficient. The conductor will usually be designed in the shape of a rust; but it can also be latticed itself. For the sake of simplicity, it is always referred to in the text and in the claims as a conductor grid.