DE10302382A1

DE10302382A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Elektroden für Bleiakkumulatoren

Info

Publication number: DE10302382A1
Application number: DE10302382A
Authority: DE
Inventors: Franz Xaver Mittermaier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: DE10302382B4

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Elektroden für Bleiakkumulatoren mit einer Spann- oder Presswalze (3), einer Kühlwalze (5) und einer Endwalze (6), um die ein profiliertes Endlosmetallband läuft. Das Band (4) läuft gegenläufig um die Spann- und Presswalze (3) und die Kühlwalze (5), die in Kontakt zueinander so angeordnet sind, dass dazwischen eine Bleivorlage (2) gebildet ist, über die flüssiges Blei in das Gitterprofil des Bandes (4) eingegossen werden kann. Das dabei gebildete Gitterband wird nach einer Abkühlung an der Kühlwalze (5) hinter der Endwalze (6) abgezogen, mit der aktiven Elektrodenmasse gefüllt und anschließend in einzelne Elektroden aufgeteilt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Elektroden für Bleiakkumulatoren, bei dem ein Gitterband aus Blei gebildet wird, das mit der aktiven Elektrodenmasse gefüllt wird, und das gefüllte Gitterband in einzelne Elektroden geteilt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Herstellung von Elektroden von Bleiakkumulatoren werden bisher stromleitende Gitterprofile als Träger der aktiven Elektrodenmasse verwendet, die im Fallguss oder aus Streckbändern hergestellt werden.

Bei der Herstellung der Gitterprofile im Fallguss besteht der Nachteil, dass die pro Zeiteinheit erreichbare Stückzahl durch den technischen Ablauf des Herstellungsvorganges erheblich begrenzt ist.

Bei der Herstellung der Gitterprofile auf der Basis von Streckmetallen wird aus einem Bleiband ein Gitterprofil dadurch gebildet, dass im Bleiband durch mechanisches Stanzen und Strecken Öffnungen gebildet werden. Die Zwischenräume zwischen den Gitterstäben des Gitterprofils werden dann mit der aktiven Elektrodenmasse gefüllt. Durch das dabei erfolgende Walzen der Bänder erfolgt eine Verdichtung des Metallgefüges, was sich im chemischen und physikalischen Umwandlungsvorgang, das heißt der Formierung der aktiven Elektrodenmasse ungünstig auf das Betriebsverhalten der Batterien auswirkt. Durch die mechanischen Kräfte beim Stanz- und Streckvorgang treten darüber hinaus Risse an den Kreuzungspunkten der Gitterstäbe auf, was insbesondere dann der Fall ist, wenn durch mechanische Abnutzung der Schneidkanten der dabei benutzten Schneidwerkzeuge die Schnitte nicht mehr exakt erfolgen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen eine rationelle Herstellung, das heißt insbesondere eine kostengünstige und in hohen Stückzahlen pro Zeiteinheit erfolgende Herstellung von Elektroden für Bleiakkumulatoren möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das Verfahren und die Vorrichtung gelöst, die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 jeweils angegeben sind.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 16.

Im Folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnungen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

1 eine seitliche Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

2 eine seitliche Schnittansicht einer Ausführungsform der Bleivorlage bei dem in 1 dargestellt Ausführungsbeispiel,

3 eine seitliche Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

4 eine seitliche Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

5 eine Draufsicht auf die Formplattenanordnung bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Die im Folgenden anhand der 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von Elektroden für Bleiakkumulatoren arbeiten nach einem Verfahren, bei dem ein Gitterband aus Blei gebildet wird, das mit der aktiven Elektrodenmasse gefüllt wird und das gefüllte Gitterband in einzelne Elektroden geteilt wird. Dabei wird das Gitterband dadurch gebildet, dass ein mit einem Gittermuster profiliertes Formteil mit Blei ausgegossen wird und nach einem Abkühlen das dabei gebildete Gitterband vom Formteil abgezogen wird.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind hierzu eine Spann- oder Presswalze 3, eine Kühlwalze 5 sowie eine Endwalze 6 vorgesehen, um ein metallisches Endlosband 4, beispielsweise ein Stahlband geführt ist.

Wie es in 1 dargestellt ist, sind die Spann- oder Presswalze 3 und die Kühlwalze 5 über das Band 4 im Kontakt angeordnet und ist das Band 4 dabei so gespannt und gegenläufig geführt, dass an der Kontaktstelle zwischen der Spann- und Presswalze 3 und der Kühlwalze 5 eine Kehle zur Aufnahme einer flüssigen Bleivorlage 2 gebildet ist, das über eine Pumpeneinrichtung zugeführt wird.

Das Band 4 ist ein profiliertes Stahlband, das mit einem Gittermuster profiliert ist, das dem Muster des zu bildenden Gitterbandes entspricht.

Wenn sich die Walzen 3, 5 und 6 drehen, bildet sich durch Bleiverguss aus der Bleivorlage 2 auf dem Band 4 ein Bleiprofilband, das durch Abkühlung an der Kühlwalze 5 erstarrt und als Gitterband 7 hinter der Endwalze 6 vom Profil des profilierten Stahlbandes 4 abgezogen wird.

Da je nach den Abmessungen des gewünschten Gitterbandes das profilierte Stahlband 4 andere Längen aufweisen wird, sind Verstelleinrichtungen an der Kühlwalze 5 und/oder der Endwalze 6 vorgesehen, über die das Band 4 gespannt werden kann.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Band 4 ein glattes metallisches Endlosband und ist die Kühlwalze 5 mit einem Gittermuster profiliert ausgebildet. In diesem Fall wird das gebildete Gitterband 7 hinter der Endwalze 6 vom Gittermuster der profilierten Kühlwalze 5 abgezogen. Der Bleiverguss kann bei dieser Alternative nicht nur an der Kehle zwischen den Walzen 3, 5 sonder auch an der Oberseite der profilierten Kühlwalze 5 erfolgen.

Zur Herstellung von Gitterbändern 7 mit großer Stärke können auch sowohl das Band 4 als auch die Kühlwalze 5 mit einem eingefrästen Gitterprofil ausgeführt sein. In diesem Fall ist ein genau synchroner Lauf dieser beiden Bauteile erforderlich.

Das abgezogene Gitterband 7 geht anschließend durch eine Passierungslinie und wird danach in einzelne Elektroden aufgeteilt.

Dieser Herstellungsvorgang hat den Vorteil, dass der Rahmen des Gitters geschlossen bleibt.

Wie es in 2 dargestellt ist, kann anstelle der in 1 gebildeten Kehle zur Aufnahme einer flüssigen Bleivorlage 2 an der entsprechenden Stelle, nämlich der Kontaktstelle der Spann- und Presswalze 3 mit der Kühlwalze 5 ein Vorlagegefäß 9 vorgesehen sein, das flüssiges Blei enthält und mit einer oder mehreren beispielsweise über ein Ventil verschließbaren Auslauföffnungen versehen ist. Über dieses Vorlagegefäß 9 kann flüssiges Blei zwischen das Band 4 und die Kühlwalze 5 geleitet werden.

Vorzugsweise ist die Kühlwalze 5 mit Kühl- und Heizelemente versehen, derart, dass im unmittelbaren Gießbereich, in dem das flüssige Blei in die Vertiefungen der Profilierungen fließt, durch wechselweises lokales Heizen und Kühlen in der Kühlwalze 5 die Stelle der Erstarrung des Bleis je nach Wunsch gewählt und eingestellt werden kann. Dadurch ist es möglich, auf das Metallgefüge durch eine eventuelle Pressung einzuwirken und die weiteren mechanischen und elektrochemischen Eigenschaften des Gitterbleis zu beeinflussen und damit Voraussetzungen für eine Verbesserung der Batteriequalität zu schaffen.

Das Gitterband 7 kann anschließend zunächst durch ein Elektrolysbad geführt und dadurch mit entsprechendem Gleichstrom je nach Polarität oberflächlich vorformiert werden und anschließend direkt die Pastierungsanlage passieren.

Die Auftrennung in einzelne Elektroden kann entweder nach der Pastierung oder nach einer Reifung oder Aushärtung erfolgen. Bei einer Abtrennung nach der Reifung erübrigt sich die Zwischenlagerung der, einzelnen Elektroden und können die abgetrennten gereiften Elektroden direkt in die Satzlegeanlage eingebracht werden. Die Behandlung der Elektrodenfahnen muss vor dem Angießprozess durchgeführt werden.

In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei der sich eine Gleitfläche 15 an eine mit einem Gittermuster profilierte Formwalze 14 anschmiegt und dazwischen eine Kehle gebildet ist, über die flüssiges Blei einfließt und zu einem endlosen Gitterband 7 gegossen wird, das am Ende der Gleitfläche 15 von der Formwalze 14 abgezogen und der Weiterverarbeitung zugeführt wird.

Auch bei diesem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann ein Bleivorlagebehälter 9, wie er in 2 dargestellt ist, verwandt werden. Der Bleiverguss kann auch an der Oberseite der profilierten Formwalze 14 erfolgen.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es möglich, lediglich durch einen Wechsel der profilierten Walze oder des profilierten Bandes die Form der gebildeten Elektroden beliebig zu ändern.

Bei dem Ausführungsbeispiel, das in 1 dargestellt ist, können die einzelnen Walzen über separate Antriebe verfügen oder auch über einen gemeinsamen Antrieb angetrieben werden.

In 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, bei dem in der in 5 dargestellten Weise einzelne Formteile 10 über eine Transportkette oder ein Förderband 16 um Förderbandrollen 13 geführt werden. Die Formteile 10 sind der in 5 dargestellten Weise aneinander anschließend angeordnet.

An der in 4 dargestellten Stelle des Laufweges des Förderbandes 16, das heißt am oberen Teil der Förderbahn, ist eine Bleivorlage 2 mit flüssigem Blei vorgesehen, über die flüssiges Blei in die vorbeilaufenden Formplatten 10 gegossen wird. Hierzu kann ein Behälter vorgesehen sein, der mit einer verschließbaren Düse versehen ist, durch die das flüssige Blei in die Formplatten 10 fließt, die dicht aneinander liegen. An der Berührungsfläche der Formplatten 10 befindet sich dann eine Schnittstelle für die zu gießenden Einzelelektroden. Der Zufluss des Bleis erfolgt dabei gemäß 4 unmittelbar vor einer Kühlwalze 5, die in Druckkraftwirkung auf die Formplatten 10 von einer auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Druckwalze 17 unterstützt wird, so dass nur das in die Formplatten 10 gefräste Gittermuster ausgegossen wird und das Blei an den Walzen erstarrt.

Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das fertige Gitterband von den Formplatten 10 hinter der Kühlwalze 5 abgezogen.

Vorzugsweise sind gemäß 4 eine Vorheizplatte 12 vor der Kühl- und der Druckwalze 5, 17 vorgesehen, um die Form platten 10 vor dem Eingießen des Bleis an der Bleivorlage 2 vorzuheizen und ist hinter der Kühlwalze 5 eine Glättplatte 11 vorgesehen, die dazu dient, den Bleiguss in den Formplatten 10 zu glätten.

Claims

Verfahren zum Herstellen Elektroden für Bleiakkumulatoren, bei dem – ein Gitterband aus Blei gebildet wird, das mit der aktiven Elektrodenmasse gefüllt wird, und – das gefüllte Gitterband in einzelne Elektroden geteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gitterband dadurch gebildet wird, dass ein mit einem Gittermusters profiliertes Formteil mit Blei ausgegossen wird und nach einem Abkühlen das dabei gebildete Gitterband vom Formteil abgezogen wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruchs 1, gekennzeichnet durch ein mit einem Gittermuster profiliertes Endlosmetallband (4), das gegenläufig um eine Spann- oder Presswalze (3) und eine Kühlwalze (5) läuft, die darüber in Kontakt miteinander angeordnet sind, wobei an der Kontaktstelle zwischen der Spann- und Presswalze 3 und der Kühlwalze (5) eine Bleivorlage (2) gebildet ist, über die flüssiges Blei in das Profil des profilierten Endlosband (4) fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Endwalze (6), um die das Endlosmetallband (4) von der Kühlwalze (5) zu der Spann- und Presswalze (3) läuft.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Kühlwalze (5) mit einem Gittermuster profiliert ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruchs 1, gekennzeichnet durch eine mit einem Gittermuster profilierte Formwalze (14), die in einer Gleitfläche (15) läuft, und an der eine Einrichtung zum Vergießen von flüssigem Blei vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Vergießen von Blei eine Bleivorlage ist, die zwischen der Gleitfläche (15) und der Formwalze (14) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche von einem Endlosmetallband gebildet ist, das sich an die Formwalze (14) anschmiegt und um wenigstens eine Spannwalze läuft.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein endloses Förderband (16), das um Förderbandrollen (13) läuft und auf dem aneinanderliegende Formplatten (10) angeordnet sind, die mit einem Gittermuster profiliert sind, und durch eine Bleivorlage (2), die über den durchlaufenden Formplatten (10) vorgesehen ist und über die flüssiges Blei in die Formplatten (10) gegossen werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Kühlwalze (5), die hinter der Bleivorlage (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Druckwalze (17), die der Kühlwalze (5) gegenüber angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Heizplatte (12), die vor der Bleivorlage (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Glättplatte (11), die hinter der Kühlwalze (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleivorlage (2) einen Bleivorlagebehälter (9) umfasst, der mit wenigstens einer verschließbaren Öffnung versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwalze (5) mit Heiz- und Kühleinrichtungen versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (3, 5, 6) mit einem gemeinsamen Antrieb versehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Walze (3, 5, 6) mit einem eigenen Antrieb versehen ist.