CH487510A - Poröse Trennwand für elektrische Akkumulatoren und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

  Poröse Trennwand für elektrische Akkumulatoren  und Verfahren zu deren Herstellung    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine  poröse Trennwand für elektrische Akkumulatoren und  auf ein Verfahren zu deren Herstellung.  



  Bei der     Akkumulatorherstellung    ist die Herstellung  der Trennwände für den Schutz der     Akkumulatorplatten     vor Kurzschlüssen ein wesentliches Problem. Diese  Trennwände sollen vermeiden, dass die kleinen in dem  Elektrolyten immer vorhandenen Teilchen von abgelö  stem aktivem Material in dem engen Raum zwischen  benachbarten Platten Brücken bilden und den Akkumu  lator dabei kurzschliessen.  



  Im allgemeinen müssen diese Trennwände die fol  genden Bedingungen     erfülIen:     1. Sie müssen eine genügende Anzahl und     ausrei-          chennd    feine Poren haben, damit der Elektrolyt gut       hindurchtreten    kann.  



  2. Sie müssen eine gute chemische Beständigkeit  aufweisen.  



  3. Sie müssen eine gute mechanische Beständigkeit  haben.  



  4. Der elektrische Widerstand muss gering sein  und  5. Sie müssen ausreichend Schutz vor einem Durch  tritt der aktiven Masse bieten.  



  Es wurden viele Substanzen als Grundwerkstoff für  Trennwände vorgeschlagen und verwendet, beispielswei  se Holz, Papier, Glasfasern, mikroporöser Gummi usw.  Unter ihnen sind gegenüber Erweichung und Zerfall  infolge der lang dauernden Einwirkung der Schwefelsäu  re nur     Glasfasern    und mikroporöser Gummi beständig.       Glasfasertrennwände    sind zwar genügend säurebestän-         dig,    enthalten jedoch eine     gewisse    Zahl direkter Durch  gangskanäle, durch die sich Brücken und     Kurzschlüsse     ausbilden können.  



  Die bisher erfolgreichste Trennwand besteht aus  porösem Gummi, der jedoch den Nachteil zu hohen  Herstellungskosten hat. Er hat ausserdem einen hohen  elektrischen Widerstand, der den Innenwiderstand des  Akkumulators erhöht und damit die verfügbare Nutz  energie herabsetzt.  



  Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer in  den physikalischen und chemischen Eigenschaften ver  besserten Trennwand für     Akkumulatorplatten,    welche  die Leistung und die Lebensdauer des Akkumulators im  Vergleich zu Akkumulatoren mit üblichen     Trennwänden     erhöht.  



  Eine erfindungsgemässe Trennwand besteht aus  einem mit säurebeständigem Harz imprägnierten Gewe  be oder     Nonwoven    aus     Acrylfasern.     



  Das Gewebe oder     Nonwoven    hat vorzugsweise eine  Dicke von 0,1 bis 1 mm. Bevorzugt ist es ein     Nonwoven     in Form von Papier.  



  Die in der beschriebenen Trennwand     enthaltenen          Acrylfasern    können durch Nass- oder Trockenspinnen  von     Acrylnitril-Polymeren    hergestellt werden. Diese  Polymere können aus Homo-,     Copolymeren    oder Mi  schungen davon, mit einem Gehalt von wenigstens  80     Gew.o/o        Acrylnitril    bestehen.  



  Beispielsweise kann das Polymer ein     Copolymer    aus  80-98     Gew.o/a        Acrylnitril    und 20-2     Gew.a/o        eines     anderen mit     Acrylnitril        copolyrnerisierbaren        Monomers     mit     Aethylendoppelbindungen    sein. Die besten Ergeb  nisse werden mit papierähnlichen     Nonwovens    aus     Acryl-          fasern        erzielt.     



  Die zur Imprägnierung benutzten säurebeständigen  Harze sind beispielsweise Phenol-,     Phenol/Formalde-          hyd-,        Furfurol-,        Polyvinylchlorid-,        Polyvinylalkohol-,     Polyäthylen-,     Vinylacetat-Harze    usw. Diese     Harze    wer-      den in Lösung angewandt, wobei das verwendete Lö  sungsmittel von der Art des Harzes abhängt. Wenn das  Harz, wie etwa     Phenolharze,    wasserlöslich ist, wird  vorzugsweise Wasser als Lösungsmittel benutzt. Wenn  das Harz in Alkohol löslich ist, wird vorzugsweise ein  Alkohol als Lösungsmittel benutzt.

   Die besten Ergebnis  se werden unter Verwendung einer wässrigen Lösung  eines wasserlöslichen Phenolharzes erzielt.  



  Gelöste Harze können nach irgendeinem bekannten       Beschichtungsverfahren    aufgebracht werden, wie bei  spielsweise Aufsprühen, Tauchen, Klotzen, oder Auf  streichen. Anschliessend wird das getränkte Fasergebil  de in Luft unter Anwendung von Wärme getrocknet,  wobei das Harz aushärtet und das Lösungsmittel ver  dampft. Die so erhaltene poröse Trennwand kann glatt,  geriffelt oder gewellt sein. Im letzteren Fall muss das  Ausgangsmaterial eine Steifheit haben, die ihm bei der  Verarbeitung der Fasern zu Papier durch Behandlung  mit     hitzehärtbaren    Substanzen gegeben werden kann.  



  Schliesslich wird das erhaltene Produkt auf die für  die Trennwände der Akkumulatoren erforderlichen  Grössen zugeschnitten. Die hergestellten Trennwände  haben eine ausgezeichnete     Benetzbarkeit,    eine ausrei  chende     Porosität,    keine Zerbrechlichkeit (sie können  ohne Bruch in einen Winkel von 360  gefaltet werden),  einen     elektrischen    Widerstand, der nicht grösser als bei  den bekannten Trennwänden ist, eine ausgezeichnete  chemische Beständigkeit und eine hervorragende Be  ständigkeit gegenüber, elektrochemischer Oxydation.  



  Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der  vorliegenden Erfindung.    <I>Beispiel 1</I>  Ein     Copolymer    aus 85     Gew.o/o        Acrylnitril    und  15     Gew. ,%o        Vinylacetat    wird in     Dimethylacetamid    gelöst  und nass zu     Filamenten    von 1,5 den versponnen. Diese       Filamente    werden in 12 mm lange Stapelfasern geschnit  ten und nach bekannten Verfahren zu einem     gleichmäs-          sigen    mikroporösen Papier verarbeitet.  



  Das so erhaltene     Acrylfaserpapier    wird in Bandform  in ein Bad eingetaucht, das eine wässrige     Phenolharzlö-          sung    in einer Konzentration von etwa 70     Gew.o/o    ent  hält. Nach Verlassen des Harzbades läuft das Band  durch Quetschrollen, welche die überschüssige Harzlö  sung ausdrücken, wobei der Druck so eingestellt ist, dass  das Band nach der Trocknung ein Trockengewicht von  etwa 120     Gew. /o,    bezogen auf das Papiergewicht, hat.  Das getränkte Band wird dann bei etwa 65  C durch  einen Tunneltrockner geschickt und getrocknet.  



  Das Band wird dann mit einer     Hackmaschine    in  Stücke mit den Abmessungen 12,5 x 14,9 cm geschnit  ten. Die so erhaltenen Trennwände werden einigen  Kontrollen und elektrochemischen und physikalischen  Untersuchungen unterworfen.  



  Die in der folgenden Tabelle angegebenen     Werte     stellen einen Vergleich mit einer Trennwand aus     Zellulo-          sefaserpapier    dar, das mit     Phenolformaldehydharz    be  schichtet ist.

    
EMI0002.0027     
  
    Trennwand <SEP> aus <SEP> Trennwand <SEP> aus
<tb>  Acrylfasern <SEP> Zellulosefasern
<tb>  (1) <SEP> Durchlässigkeit <SEP> 110 <SEP> 129
<tb>  (m1/cm'-'/min)
<tb>  (2) <SEP> Elektrischer <SEP> Widerstand <SEP> 0,258 <SEP> 0,316
<tb>  Q/cm 
<tb>  (3) <SEP> Chemische <SEP> Beständigkeit <SEP> nach <SEP> 240 <SEP> Tagen <SEP> 150
<tb>  (in <SEP> Tagen) <SEP> in <SEP> gutem <SEP> Zustand       Die Kapazität und die Startbereitschaft von Akku  mulatoren mit     Acrylfasertrennwand    (nach den     CEI-          Vorschriften    bestimmt) liegen höher als die niedrigsten  in den Vorschriften beschriebenen Werte.  



  1. Die Wasserdurchlässigkeit ist definiert durch die  Anzahl ml Wasser, die in 1 Minute durch 1 cm' der  Trennwand bei einem     Manometerdruck    von 50 cm WS  und einer Temperatur von 15     "C    hindurchgehen.  



  2. Der elektrische Widerstand ist durch die Wider  standszunahme einer Zelle gegeben, wenn die oben  genannte Trennwand eingesetzt wird. Dabei fliesst ein  Strom von 5     Amp.,    und es wird eine Trennwand von  64,5 cm-- benutzt. Der elektrische Widerstand ist in       Ohm/cm     angegeben.  



  3. Der chemische Widerstand ist angegeben durch  die Anzahl Tage,     während    denen die Trennwand in  einem auf 37,8  C gehaltenen Akkumulator beständig  ist, ohne dass ein     Kurzschluss    eintritt.  



  Die Figur zeigt einen Akkumulator 1 mit den  negativen     Bleioxydplatten    2 und den positiven Bleiplat-         ten    3.     Bleioxydplatten    und Bleiplatten sind jeweils  untereinander durch gemeinsame Stromschienen 5 bzw.  4 verbunden. Zwischen jeder negativen und positiven  Platte ist eine erfindungsgemässe Trennwand 6 angeord  net. Die Trennwände 6 können in an sich bekannter  Weise auf dem Rand des Gefässes 7 hängen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Poröse Trennwand für elektrische Akkumulato ren, gekennzeichnet durch ein mit säurebeständigem Harz imprägniertes Gewebe oder Nonwoven aus Acryl- fasern. 1I. Verfahren zur Herstellung einer Trennwand ge- mäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewebe oder Nonwoven aus Acrylfasern in eine Lösung von säurebeständigem Harz eingetaucht, zum Entfernen überschüssiger Harzlösung durch Quetschwal- zen geführt,

   danach bei etwa 65 C getrocknet und dann in Stücke der erforderlichen Grösse geschnitten wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Trennwand gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe oder Nonwoven 0,1-1 mm dick ist. 2. Trennwand gemäss Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nonwoven Papier ist. 3. Trennwand gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das säurebeständige Harz Phenol-, Phenolformaldehyd-, Furfurol/Aldehyd-, Polyvinylchlo- rid- oder -alkohol-, oder Polyäthylenharz ist. 4.

   Trennwand gemäss Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das säurebeständige Harz ein wasserlösliches Phenolharz ist. 5. Verfahren gemäss Patentanspruch II, dass eine wässrige Lösung eines wasser löslichen Phenolharzes verwendet wird. 6. Verfahren gemäss Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentration von 40-80 Gew.Ol'o des wasserlöslichen Phenolharzes ver wendet wird.