CH644228A5

CH644228A5 - METHOD FOR PRODUCING AN ELECTROCHEMICAL CELL AND APPLICATION THEREOF.

Info

Publication number: CH644228A5
Application number: CH1056878A
Authority: CH
Inventors: Joannes Jacobus Petrus Leyen
Original assignee: Electrochem Energieconversie
Priority date: 1977-10-14
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1984-07-13
Also published as: FR2406313A1; FR2406313B1; NL7810013A; IT7851458A0; GB2006101B; BE871222A; SE7810731L; DE2844695A1; JPS6244386B2; GB2006101A; DE2844695C2; JPS5465338A; CA1129946A; ES474165A1; IT1109213B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie die mit dem Verfahren hergestellte Zelle und eine Anwendung des Verfahrens. The invention relates to a method for producing an electrochemical cell according to the preamble of claim 1 and the cell produced by the method and an application of the method.

Ein derartiges Verfahren istz. B. aus der CA-PS 789 656 bekannt. Das bekannte Verfahren kann in der Weise ausgeführt werden, dass man Metalldrähte, Metallprofile oder dergleichen um die Löcher herum und an den Rändern in die Rahmenelemente einbringt. Danach werden zwei Elemente an diesen Löchern durch hochfrequente Erhitzung der Metalldrähte, Metallprofile und dergleichen, verbunden, so dass die angrenzenden Teile des thermoplastischen Kunststoffs erhitzt werden und auf diese Weise die zwei aneinander grenzenden Elemente um die Löcher herum und an den Rändern der Rahmenelemente miteinander verbunden werden. Such a method is e.g. B. from CA-PS 789 656 known. The known method can be carried out by inserting metal wires, metal profiles or the like around the holes and at the edges in the frame elements. Thereafter, two elements are connected to these holes by high-frequency heating of the metal wires, metal profiles and the like, so that the adjacent parts of the thermoplastic are heated, and in this way the two adjacent elements are connected around the holes and at the edges of the frame elements will.

Dieses bekannte Verfahren zeigt den Nachteil, dass man an der zu erhitzenden Stelle einen Metalldraht oder ein Metallprofil anbringen muss. Ausserdem liegen um die Öffnungen häufig Teile eines anderen Materials als dasjenige der Rahmen selbst vor, so dass durch voneinander abweichende Schrumpf- und Dehnungsverhalten der Materialien bei Temperaturänderung Leckgefahr besteht. Ein weiterer Nachteil ist, dass der thermoplastische Werkstoff beim Verschweissen an allen Seiten des Metalldrahts oder -profils erweicht, wodurch sich die Öffnungen, welche in der fertigen Stapelung die Abflusskanäle für Flüssigkeit oder Gas bilden, leicht mit diesem aufgeweichten Werkstoff füllen können. Um dies zu vermeiden, bringt man gewöhnlich in die Öffnungen Stifte oder Rohre oder dergleichen aus Metall ein, die nach Beendigung der Aufstapelung wieder herausgezogen werden. Hierdurch wird die Vorrichtung aufwendig und kompliziert. So lassen sich vor allem die kleinen, die jeweiligen Kammern verbindenden Querkanäle auf diese Weise nur mit Aufwand anbringen. Das nachträgliche Aufbohren dieser Kanäle ergibt auch deutlich Probleme. This known method has the disadvantage that a metal wire or a metal profile must be attached to the point to be heated. In addition, there are often parts of a different material than the frame itself around the openings, so that there is a risk of leakage due to differing shrinkage and expansion behavior of the materials when the temperature changes. A further disadvantage is that the thermoplastic material softens on all sides of the metal wire or profile during welding, as a result of which the openings which form the drainage channels for liquid or gas in the finished stack can easily be filled with this softened material. To avoid this, metal pins or pipes or the like are usually introduced into the openings and are pulled out again after the stacking has ended. This makes the device complex and complicated. In particular, the small transverse channels connecting the respective chambers can only be attached with great effort in this way. The subsequent drilling of these channels also poses significant problems.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle der eingangs genannten Art, das die vorstehend geschilderten Nachteile vermeidet und mit dem eine nahezu leckfreie Zelle erreicht werden kann, ohne dass Metalldrähte, Metallprofile oder dergleichen an der Erhitzungsstelle eingesetzt werden sollen. Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. The object of the invention is therefore a method for producing an electrochemical cell of the type mentioned, which avoids the disadvantages described above and with which an almost leak-free cell can be achieved without the use of metal wires, metal profiles or the like at the heating point. This object is achieved according to the invention for the above-mentioned method for producing an electrochemical cell by the characterizing features of claim 1.

Durch das Verfahren nach der Erfindung kann eine elektrochemische Zelle nach Anspruch 7 erreicht werden, und gemäss Anspruch 8 kann das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung einer elektrochemischen Batterie angewendet werden. An electrochemical cell according to claim 7 can be achieved by the method according to the invention, and according to claim 8 the method according to the invention can be used for producing an electrochemical battery.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung können mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6 erreicht werden. Die elektrochemische Zelle kann z. B. eine Brennstoffzelle sein oder in einer Brennstoffzellenbatterie vorliegen. Advantageous embodiments of the method according to the invention can be achieved with the features of claims 2 to 6. The electrochemical cell can e.g. B. be a fuel cell or be in a fuel cell battery.

Beim Vibrationsschweissen bewegt sich infolge der Vibration die Schweissleiste sehr schnell gegenüber der Fläche des nachfolgenden Elementes an der Berührungsstelle mit demselben, wodurch besonders an der Berührungsstelle ein Energieübergang erfolgt. Der thermoplastische Kunststoff erweicht dadurch vorzugsweise nur stellenweise, d. h. örtlich. Nach Erstarrung bildet sich an Ort und Stelle eine Schweiss- During vibration welding, as a result of the vibration, the welding bar moves very quickly with respect to the surface of the subsequent element at the point of contact with it, as a result of which an energy transfer takes place particularly at the point of contact. The thermoplastic thus preferably softens only in places, i. H. locally. After solidification, a sweat forms on the spot

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

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55 55

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3 3rd

644 228 644 228

Verbindung. Beispiele von Vibrationsschweissung sind Ultra-schallschweissung und Reibungsschweissung. Connection. Examples of vibration welding are ultrasonic welding and friction welding.

Beim erfindungsgemässen Verfahren entfällt an der Erhitzungsstelle ein Metalldraht oder -profil, und es kann eine stark ortsgebundene Erhitzung an der Berührungsfläche oder -stelle zwischen Schweissleiste und dem nächsten zu ver-schweissenden Element erreicht werden. Dadurch kann Leckgefahr ausgeschlossen werden, da infolge der vorzugsweise nur sehr örtlich auftretenden Erhitzung sich z. B. die Öffnungen, welche die Kanäle für den Zu- und Abfluss von Flüssigkeit oder Gas bilden, während des Schweissvorgangs nicht mit geschmolzenem thermoplastischem Werkstoff füllen. Das bekannte Einbringen von Stiften oder Rohren an den für diese Öffnungen vorgesehenen Stellen kann somit unterbleiben; ausserdem brauchen die Kanäle nicht nachträglich gebohrt zu werden. Die kleinen Querkanäle können sich gleichzeitig im gleichen Arbeitsvorgang bilden. In the method according to the invention, a metal wire or profile is omitted at the heating point, and a strongly local heating can be achieved at the contact surface or point between the welding bar and the next element to be welded. This eliminates the risk of leakage because, as a result of the heating, which occurs preferably only very locally, z. B. the openings, which form the channels for the inflow and outflow of liquid or gas, do not fill with molten thermoplastic material during the welding process. The known introduction of pins or tubes at the locations provided for these openings can thus be omitted; furthermore, the channels do not have to be drilled afterwards. The small transverse channels can form simultaneously in the same operation.

Die Stapelung bzw. der Stapel besteht vorzugsweise aus mehr als zwei Elementen, z. B. aus sechs oder mehr und vorzugsweise aus zwölf oder mehr Elementen. Überraschenderweise kann diese Zahl mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens tatsächlich erreicht werden. The stack or stack preferably consists of more than two elements, e.g. B. from six or more and preferably from twelve or more elements. Surprisingly, this number can actually be achieved with the aid of the method according to the invention.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur Herstellung einer elektromagnetischen Zelle, deren Elektroden vorzugsweise mehrschichtig aufgebaut sind und bei der z. B. zumindest eine Schicht jeder Elektrode eine elektrisch leitende Metallgaze bzw. ein Metallgewebe ist. The inventive method is suitable for producing an electromagnetic cell, the electrodes of which are preferably constructed in multiple layers and in which, for. B. at least one layer of each electrode is an electrically conductive metal gauze or a metal mesh.

In einer Ausführungsform des Verfahrens kann man auf eine im Aufbau befindliche Stapelung, welche an der Oberseite des zuletzt aufgelegten Elementes mit Schweissleisten versehen ist, in der Weise ein nächstfolgendes Element aufbringen, indem man auf die Stapelung z. B. ein vorgeformtes Rahmenelement und auf dieses ein dazugehöriges plattenför-miges Elektrodenelement legt, dessen Gaze im Rahmen frei, d. h. unbedeckt, vorliegt. Danach kann man die so aufgelegten beiden Teile des Elementes der Wirkung eines Ultraschall-Schweisshorns unterwerfen, das z. B. an seiner Auflagefläche Rillen aufweist, so dass sich während der Ultra-schallschweissung durch den Fluss des thermoplastischen Werkstoffs durch die Gaze hindurch auf der Oberseite der Stapelung neue Schweissleisten bilden können. In one embodiment of the method, a next succeeding element can be applied to a stack that is under construction, which is provided with welding strips on the top of the last placed element, by placing z. B. a preformed frame element and on this an associated plate-shaped electrode element, whose gauze is free in the frame, d. H. uncovered, present. Then you can subject the two parts of the element so applied to the action of an ultrasonic welding horn, which, for. B. has grooves on its support surface, so that new welding strips can form during the ultrasonic welding by the flow of the thermoplastic material through the gauze on the top of the stack.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden z. B. vorgeformte Elemente benutzt, welche je aus dem ganz oder teilweise aus thermoplastischem Werkstoff gebildeten Rahmen bestehen, in welchen das plat-tenförmige, z. B. blattförmige Elektrodenelement eingefasst ist, wobei z. B. die Gaze an der Stelle des Rahmens freiliegt. Das z. B. blattförmige Elektrodenelement ist dabei vorzugsweise an der die Schweissleisten aufweisenden Aussenseite des Rahmens angeordnet. Beim Aufbau der Stapelung werden die Elemente derart aufgebracht, indem man ein dem bereits aufgebrachten Element nachfolgendes Element mit den Schweissleisten auf dem vorhergehenden Element anordnet. Die an der oberen Seite gelegene Fläche des Rahmenelementes wird dann vorzugsweise der Wirkung eines Ultraschall-Schweisshorns ausgesetzt, das in diesem Fall dann ohne Rillen vorliegt. In another embodiment of the inventive method z. B. used preformed elements, each consisting of the whole or in part formed of thermoplastic material in which the plat-shaped, z. B. is sheet-shaped electrode element, z. B. the gauze is exposed at the location of the frame. The Z. B. sheet-shaped electrode element is preferably arranged on the outside of the frame having the welding strips. When the stack is built up, the elements are applied by arranging an element following the element already applied with the welding strips on the previous element. The surface of the frame element located on the upper side is then preferably exposed to the action of an ultrasonic welding horn, which in this case is then present without grooves.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden z. B. vorgeformte Elemente mit Schweissleisten um die Ränder der Öffnungen und an dem Innen- und/oder Aussenrand des Elements durch Reibungsschweissung aufeinander befestigt. Dazu legt man zwei gegenseitig zu befestigende Elemente aufeinander, so dass die Schweissleisten des einen Elements eine Fläche des anderen Elements berühren, und bewegt die beiden Elemente parallel zueinander. Ein grosser Vorteil dieser Ausführungsform ist z. B. die grosse Zahl der Elemente und damit der Elektrodenelemente, die sich auf diese Weise zu einer Einheit stapeln lassen, ohne dass die Qualität der Schweissverbindungen benachteiligt werden kann und/oder Beschädigungen an den Elementen auftreten können. According to a further embodiment of the method according to the invention, e.g. B. preformed elements with welding strips around the edges of the openings and on the inner and / or outer edge of the element attached to each other by friction welding. For this purpose, two mutually attachable elements are placed on top of one another so that the welding strips of one element touch a surface of the other element, and the two elements are moved parallel to one another. A big advantage of this embodiment is z. B. the large number of elements and thus the electrode elements, which can be stacked into a unit in this way without the quality of the welded joints can be disadvantaged and / or damage to the elements can occur.

Die vorgeformten Elemente können z. B. durch Spritzguss gewonnen werden. Die Gaze wird dabei vorzugsweise an die Formwand gelegt, in der Rillen zur Bildung der Schweissleisten vorgesehen sind, wobei die Schweissleisten entstehen, indem der thermoplastische Werkstoff durch die Gaze hin-durchfliesst. The preformed elements can e.g. B. can be obtained by injection molding. The gauze is preferably placed on the mold wall in which grooves are provided to form the welding strips, the welding strips being formed by the thermoplastic material flowing through the gauze.

Auf diese Weise ist z. B. beim Spritzgiessen die dabei gewünschte maximal mögliche Durchlassöffnung für den geschmolzenen Kunststoff verfügbar. In this way, e.g. B. in injection molding, the desired maximum possible opening for the molten plastic available.

Bei den angegebenen Ausführungsweisen wird vorzugsweise stets Kunststoff auf Kunststoff geschweisst, was z. B. die Gefahr mangelhafter Schweissverbindungen erheblich verringert. In the specified embodiments, plastic is preferably always welded to plastic, which, for. B. significantly reduces the risk of poor weld connections.

Das Verschweissen von Elektrodenteilen durch Ultraschall ist an sich bekannt (z. B. FR-PS 2 115 263 und GB-PS 1 425 030). Die Herstellung einer Stapelung plattenförmiger Elemente mit Kanälen für den Zu- und Abfluss von Gas und Flüssigkeit, insbesondere mit sechs oder mehr oder sogar mit zwölf oder mehr Elementen, ist dem Stand der Technik jedoch nicht zu entnehmen. The welding of electrode parts by ultrasound is known per se (e.g. FR-PS 2 115 263 and GB-PS 1 425 030). However, the production of a stack of plate-shaped elements with channels for the inflow and outflow of gas and liquid, in particular with six or more or even with twelve or more elements, is not apparent from the prior art.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 ein im Aufbau befindlicher Stapel von Elementen in schematischer Darstellung in Draufsicht; Figure 1 is a stack of elements under construction in a schematic representation in plan view.

Fig. 2 einen Teil des Stapels gemäss Ausschnitt II von Fig. 2 shows a part of the stack according to section II of FIG.

1; 1;

Fig. 3 den Teil des Stapels von Fig. 2 im Schnitt entlang der Linie III-III; Figure 3 shows the part of the stack of Figure 2 in section along the line III-III.

Fig. 4 den Stapel von Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie IV-IV mit darauf befindlichem Ultraschall-Schweisshorn beim Aufschweissen eines neuen plattenförmigen Elements; 4 shows the stack from FIG. 1 in section along the line IV-IV with an ultrasonic welding horn located thereon when welding on a new plate-shaped element;

Fig. 5 einen Teil des Stapels von Fig. 4 im Ausschnitt gemäss V in einer Phase des Aufeinanderstapelns im Schnitt, wobei die einzelnen Teile in einer auseinandergezogenen Lage dargestellt sind ; 5 shows a part of the stack from FIG. 4 in the section according to V in a phase of stacking on top of one another in section, the individual parts being shown in an exploded position;

Fig. 6 die Teile der Fig. 5 in ihrer Lage beim Schweissen im Schnitt; und 6 shows the parts of FIG. 5 in their position during welding on average; and

Fig. 7 eine andere Ausführungsform des Aufeinanderstapelns und Verschweissens mit einem Ultraschall-Schweisshorn. Fig. 7 shows another embodiment of stacking and welding with an ultrasonic welding horn.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen angegeben. In the figures, the same parts are given the same reference numerals.

Gemäss Fig. 1 liegt ein plattenförmiges Elektrodenelement 2 vor, das in einem aus thermoplastischem Werkstoff bestehenden Rahmen bzw. Rahmenelement 1 eingefasst ist, so dass ein Element gebildet ist, welches mit den vorgenannten Bestandteilen das oberste Element einer im Bau befindlichen Stapelung ist. Im Rahmen 1 sind Öffnungen 3 bis 10 vorgesehen, welche in der fertigen Stapelung die Kanäle für den Zu- und Abfluss von Flüssigkeit oder Gas bilden. Die Zentralöffnung 11 im Rahmen 1 bildet eine Gas- oder Flüssigkeitskammer zwischen zwei Elektrodenelementen, nachfolgend kurz Elektroden genannt. Um die Öffnungen 3 bis 10 und an den Innen- und Aussenrändern des Rahmens sind Schweissleisten 12 bis 21 angebracht. 1 there is a plate-shaped electrode element 2 which is enclosed in a frame or frame element 1 consisting of thermoplastic material, so that an element is formed which, with the aforementioned components, is the uppermost element of a stack under construction. In the frame 1, openings 3 to 10 are provided, which form the channels for the inflow and outflow of liquid or gas in the finished stack. The central opening 11 in the frame 1 forms a gas or liquid chamber between two electrode elements, hereinafter referred to as electrodes. Welding strips 12 to 21 are attached around the openings 3 to 10 and on the inner and outer edges of the frame.

Wie Fig. 2 und 3 vergrössert zeigen, haben die Schweissleisten 12, 13,20, 21 einen dreieckigen Querschnitt. Die Schweissleiste 13 verläuft nicht kreisförmig um die Öffnung 4, weil im Rahmen desjenigen Elements, das mit dem Rahmen 1 des in Fig. 3 als oberstes Element eingezeichneten Elementes 2 verschweisst wird, ein Querkanal für den Zu- und Abfluss von Gas oder Flüssigkeit aus Kanal 4 der betreffenden Kammer ausgespart ist; derartige Kanäle 301 und 302 (Fig. 3) sind selbstverständlich seitlich durch eine gas- oder flüssigkeitsdichte Schweissverbindung begrenzt. Durch 2 and 3 show enlarged, the welding strips 12, 13, 20, 21 have a triangular cross section. The welding bar 13 does not run in a circle around the opening 4, because in the frame of the element which is welded to the frame 1 of the element 2 shown in FIG. 3 as the top element, a transverse channel for the inflow and outflow of gas or liquid from the channel 4 the chamber in question is left out; such channels 301 and 302 (FIG. 3) are of course laterally delimited by a gas or liquid-tight weld connection. By

5 5

io io

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

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50 50

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60 60

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644 228 644 228

4 4th

Schweissen werden Schweissleisten 21-01,21-02 usw. bzw. 12-01, 12-02 usw. bzw. 20-02, 20-03 usw. verschmolzen. Zwischen den Elektroden 2-01 bis 2-07 usw. befinden sich Kammern 11-01 bis 11-06 usw. der einzelnen, miteinander ver-schweissten Rahmen 1-01, 1-02 usw. Welding, welding strips 21-01,21-02 etc. or 12-01, 12-02 etc. or 20-02, 20-03 etc. are fused. Between the electrodes 2-01 to 2-07 etc. there are chambers 11-01 to 11-06 etc. of the individual welded frames 1-01, 1-02 etc.

Auf der im Bau befindlichen Stapelung 41 der Fig. 4 wird mit Hilfe eines Ultraschall-Schweisshorns 42 ein neues Element befestigt; dieses Schweisshorn 42 wird mit Hilfe eines Generators 43 in Ultraschallschwingungen versetzt. A new element is fastened on the stack 41 under construction in FIG. 4 with the aid of an ultrasonic welding horn 42; this welding horn 42 is set into ultrasonic vibrations with the aid of a generator 43.

Wie Fig. 5 und 6 zeigen, ist das Schweisshorn 42 dort, wo beim Schweissen neue Schweissleisten gebildet werden müssen, mit Rillen 54-55-56 versehen. 5 and 6, the welding horn 42 is provided with grooves 54-55-56 where new welding strips have to be formed during welding.

Der Rahmen 1-00 des zu verschweissenden Elements ist mit flachen Leisten 60, 61, 62 und mit Rillen 57, 58, 59 ausgestattet; beim Schweissvorgang fliesst schmelzendes Material der flachen Leisten 60,61, 62 von den Seitenwänden der Rillen 57, 58, 59 und anschliessend empor in die Rillen 54, 55, 56. Die z. B. blattförmig ausgeführte Elektrode 2-00 des zu verschweissenden Elements besteht aus einem Kollektorgewebe 52, insbesondere einer Gaze, und ein oder mehr Schichten aus elektrochemisch aktivem Material 51, die jedoch im Randabschnitt 53 des Kollektorgewebes 52 fehlen. Beim Schweissen verschmelzen die Leisten 21,12 und 20 des Rahmens 1-01 mit dem Werkstoff des Rahmens 1-00, so dass sich auf dem Rahmen 1-00 wieder neue Leisten bilden. The frame 1-00 of the element to be welded is equipped with flat strips 60, 61, 62 and with grooves 57, 58, 59; during the welding process, melting material of the flat strips 60, 61, 62 flows from the side walls of the grooves 57, 58, 59 and then up into the grooves 54, 55, 56. B. sheet-shaped electrode 2-00 of the element to be welded consists of a collector fabric 52, in particular a gauze, and one or more layers of electrochemically active material 51, which, however, are missing in the edge section 53 of the collector fabric 52. When welding, the strips 21, 12 and 20 of the frame 1-01 fuse with the material of the frame 1-00, so that new strips are again formed on the frame 1-00.

Fig. 7 zeigt die Verwendung vorgeformter Elemente, in denen ein blattförmiges Elektrodenelement 74 bereits im Rahmen 72 befestigt ist. Der zu verschweissende Rahmen 72 ist mit seinen Schweissleisten auf die Stapelung 71 aufgebracht, während sich auf diesem Rahmen 72 das Ultraschall-Schweisshorn 73 befindet. Das Elektrodenelement 74 wurde beim Spritzgiessen am Rahmen 72 angebracht und liegt an dessen Unterseite vor. Die Schweissleiste 75 dringt durch das Elektrodengewebe hindurch. 7 shows the use of preformed elements in which a sheet-shaped electrode element 74 is already fastened in the frame 72. The frame 72 to be welded is applied with its welding strips to the stack 71, while the ultrasound welding horn 73 is located on this frame 72. The electrode element 74 was attached to the frame 72 during injection molding and is present on the underside thereof. The welding bar 75 penetrates through the electrode tissue.

Beispiel 1 example 1

5 Entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 7 wurden vorgeformte Elemente mit Elektroden- und Rahmenelementen der dort geschilderten Art, in denen der thermoplastische Werkstoff ein Polyphenyloxidharz ist und es sich bei der Kollektorgaze um ein Nickelgewebe handelt, durch eine Ultra-10 schallschweissung mittels eines mit einer Frequenz von 20 kHz wirkenden Branson-Ultraschall-Schweissgeräts aneinander befestigt. 5 In accordance with the embodiment according to FIG. 7, preformed elements with electrode and frame elements of the type described there, in which the thermoplastic material is a polyphenyl oxide resin and the collector gauze is a nickel mesh, were welded by an Ultra-10 using a with a Frequency of 20 kHz Branson ultrasonic welding machine attached to each other.

Die auf diese Weise hergestellte Stapelung enthielt zwölf Elemente sowie oben und unten eine Abdeckplatte, wobei 15 sich sämtliche Schweissverbindungen als gas- und flüssigkeitsdicht erwiesen und die Kanäle 3 und Querkanäle 301, 302 sich nicht mit erweichtem thermoplastischem Werkstoff gefüllt hatten. The stack produced in this way contained twelve elements and a cover plate at the top and bottom, 15 of which all the welded joints proved to be gas and liquid-tight and the channels 3 and transverse channels 301, 302 had not been filled with softened thermoplastic material.

20 Beispiel 2 20 Example 2

Entsprechend der erwähnten dritten Ausführungsform wurden vorgeformte Elemente mit Elektroden- und Rahmenelementen durch Reibungsschweissen mit Hilfe eines bei einer Frequenz von 100 Hz wirkenden Branson-Reibschweiss-25 geräts aneinander befestigt. According to the third embodiment mentioned, preformed elements with electrode and frame elements were attached to each other by friction welding with the aid of a Branson friction welding device operating at a frequency of 100 Hz.

Die so erhaltene Stapelung fasste 32 Elemente, die je oben und unten mit einer Abdeckplatte versehen waren, wobei sich sämtliche Schweissverbindungen als gas- und flüssigkeitsdicht erwiesen und die Kanäle 3 sowie Querkanäle 301,302 30 sich nicht mit erweichtem thermoplastischem Werkstoff gefüllt hatten. The stack obtained in this way contained 32 elements, each of which was provided with a cover plate at the top and bottom, with all the welded joints proving to be gastight and liquid-tight and the channels 3 and transverse channels 301, 302 30 not having been filled with softened thermoplastic material.

G G

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

644 228

1. A method for producing an electrochemical cell, in which elements (1, 2; 72, 74) are stacked one on top of the other, which consist of at least two plate-shaped electrode elements (2; 74) and frame elements (1; 72) made entirely or partially of thermoplastic material , and thus builds up a stack (41; 71) of the elements, the electrode elements (2; 74) being framed in the frame elements (1; 72) such that gas or liquid chambers are stacked between the electrode elements (2; 74) (11) and through openings (3 to 10) in the elements (1, 2; 72, 74) form channels for the inflow or outflow of liquid or gas, and in which the elements (1, 2; 72, 74) in the stack (41; 71) by melting together the thermoplastic material of the frame elements (1; 72) with subsequent solidification thereof, characterized in that at the edges of the openings (3 to 10) and on the inside and / or the outer edge of at least one of the frame elements (1; 72) welding strips (12 to 21; 75) are formed from the thermoplastic material and then the elements (1 and 2; 72 and 74) are attached to one another by vibration welding.

2. The method according to claim 1, characterized in that welding strips (12 to 21; 75) are attached each time a frame element (1; 72) is stacked.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the electrode elements (2) each have a plurality of layers (51; 52), wherein at least one of the layers (51; 52) consists of electrically conductive metal gauze (52), characterized in that the stacking (41) is constructed in such a way that the next stacked element (1) and the associated plate-shaped electrode element are placed on the previously stacked element (1, 2) having the welding strips (12 to 21) on the top of its frame element (1) (2), whose gauze (52) is freely available at the location of the frame element (1), and that the frame element (1) and electrode element (2) placed on it are then subjected to the action of an ultrasonic welding horn (42), which is attached to it Contact surface with the top of the stack (41) has grooves (54; 55; 56), through which during the ultrasonic welding the thermoplastic material through the metal gauze (52) up to the top of the stack flow (41) flows and new welding strips (12 to 21) are formed.

4. The method according to claim 1, wherein the electrode elements (74) each have a plurality of layers (51; 52), at least one of the layers (51, 52) made of electrically conductive metal gauze (52), characterized in that the already Preformed elements (72, 74) with the plate-shaped electrode element (74) enclosed in the frame element (72), the metal gauze (52) of which is freely available at the location of the frame element (72) and which is located on the outside of the frame element which has the welding strips (75) (72) is stacked on top of one another by arranging an element (72, 74) following an element (72, 74) with the welding strips (75) on the preceding element (72, 74) and the surface of the frame element ( 72) subject to the action of an ultrasonic welding horn (73).

5. The method according to claim 1, characterized in that the elements (1, 2; 72, 74) are preformed and fastened to one another by means of welding by friction by welding with the welding strips (12 to 21; 75).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at least six elements (1 and 2; 72 and 74) are attached to one another.

7. Electrochemical cell, produced by the method according to claim 1.

8. Application of the method according to claim 1 for the manufacture of an electrochemical battery.