DE1162895B

DE1162895B - Tube covering for tube electrodes for electrical collectors

Info

Publication number: DE1162895B
Application number: DEA30965A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dietrich Evers; Fritz Hentschel; Dipl-Chem Dr Gerhard Knauel
Original assignee: VARTA AG
Current assignee: VARTA AG
Priority date: 1958-12-17
Filing date: 1958-12-17
Publication date: 1964-02-13

Description

Röhrchenumhüllung für Röhrenelektroden elektrischer Sammler Die Erfindung betrifft eine Elektrode für galvanische Elemente, insbesondere elektrische Akkumulatoren, mit einer Vielzahl durch waagerechte Querverbindungen vereinigter, in Abstand voneinander angeordneter senkrechter Stäbe aus leitfähigem Material, von denen jeder einzelne mit aktiver Masse umgeben und von einer darüber liegenden, für den Elektrolyten durchlässigen rohrförmigen Umhüllung aus elektrisch isolierendem Material versehen ist, wobei diese Umhüllung aus zwei verschiedenen Materialien gewebt ist.Tubular casing for tubular electrodes of electrical collectors The invention relates to an electrode for galvanic elements, in particular electrical accumulators, with a multitude united by horizontal cross connections, at a distance from one another arranged vertical bars of conductive material, each of which surrounded by active mass and by an overlying one for the electrolyte provided permeable tubular sheath made of electrically insulating material is, this cover is woven from two different materials.

Es sind bereits einschichtige röhrenförmige Umhüllungen für derartige Elektroden bekannt, die aus Glaswollgewebe, gestrickten Glasfäden oder geflochtenen Glasfasern bestehen. Es ist auch vorgeschlagen worden, solche Röhrchen aus Kunststoffgewebe, -geflecht oder -gestrick herzustellen, wobei die Fäden aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyvinylacetat, Polyamid und anderen Kunststoffen bestehen können. Es ist auch bereits der Vorschlag gemacht worden, ganze Gewebetaschen für solche Elektroden aus thermoplastischem Kunststoff herzustellen.There are already single-layer tubular casings for such Known electrodes made of glass wool fabric, knitted glass threads or braided Glass fibers are made. It has also been proposed to use such tubes made of plastic fabric, - to produce braided or knitted fabric, the threads of polyvinyl chloride, polyethylene, Polyvinyl acetate, polyamide and other plastics can exist. It is also The proposal has already been made to use entire tissue pockets for such electrodes made of thermoplastic material.

Ein bedeutender Nachteil dieser Röhrchenumhüllungen besteht darin, daß das Glasgewebe zu starr ist und keine Dehnungen in Längs- oder Radialrichtung aushält; die Röhrchen platzen daher im Betrieb nach einiger Zeit auf. Aus Kunststoffäden hergestellte Röhrchen haben dagegen den Nachteil, daß sie anodisch mehr oder weniger stark oxydiert und daher nach einiger Zeit zerstört werden. Es ist auch vorgeschlagen worden, Röhrchen herzustellen, die aus zwei übereinander angeordneten Schichten bestehen. Bei diesen Umhüllungen können zwei Glasgewebe übereinander angeordnet sein, oder es wird innen ein Glasfasergewebe und außen ein perforiertes Kunststoffrohr verwendet. Man hat auch bereits die Elektroden innen mit gerolltem Vlies aus Glasfasern umgeben, das außen von einem geflochtenen Glasfaserröhrchen, das mit Kunststoff imprägniert ist, umfaßt ist. Ein weiterer Vorschlag erstreckt sich darauf, bei einer doppelten Umhüllung aus Glasfasergewebe die Außenschicht mit Gummi zu imprägnieren.A major disadvantage of these tube wrappings is that they that the glass fabric is too rigid and no stretching in the longitudinal or radial direction endures; the tubes therefore burst after some time during operation. Made of plastic threads Manufactured tubes, however, have the disadvantage that they are more or less anodic heavily oxidized and therefore destroyed after a while. It is also suggested have been able to produce tubes consisting of two layers arranged one on top of the other exist. With these envelopes, two glass fabrics can be arranged one on top of the other or it will be a fiberglass fabric on the inside and a perforated plastic pipe on the outside used. You also have the electrodes inside with rolled fiberglass fleece surrounded, the outside by a braided glass fiber tube with plastic is impregnated, is included. Another suggestion extends to a double cover made of fiberglass fabric to impregnate the outer layer with rubber.

Die geschilderten Röhrchen haben den Nachteil, daß sie -sofern sie aus Glas bestehen - gegen Dehnung zuwenig widerstandsfähig sind, daher im Betrieb des Akkumulators nach einiger Zeit platzen. Sofern sie aus einer Kombination von Glasfasergewebe oder -geflecht mit perforiertem Kunststoff bestehen, sind sie sowohl in Längs- als auch in Radialrichtung wenig dehnbar, so daß auch bei solchen Röhrchen ein Platzen bei Druckeinwirkung durch die Ausdehnung der aktiven Masse eintritt. Solche Röhrchen wachsen nicht mit, wenn die Blei-Stäbe, welche die Ableiter der Elektroden darstellen, sich im Laufe des Betriebes in Längsrichtung ausdehnen. Eine Folgeerscheinung davon ist ein Auslaufen der aktiven Masse, die an den Enden nicht mehr von der Umhüllung abgedeckt wird.The described tubes have the disadvantage that they - insofar as they consist of glass - are not sufficiently resistant to stretching, therefore in operation of the accumulator burst after a while. Unless they are a combination of Made of fiberglass mesh or mesh with perforated plastic, they are both Little stretchable in the longitudinal as well as in the radial direction, so that even with such tubes bursting occurs when pressure is applied due to the expansion of the active material. Such tubes do not grow with the lead rods, which are the arresters of the Represent electrodes, expand in the longitudinal direction in the course of operation. One The consequence of this is a leakage of the active material, which is not at the ends more is covered by the wrapper.

Weiterhin hat man versucht, als Umhüllungsmaterial für Elektrodenplatten und Röhrchenelektroden Textilien aus Kunststoffäden und Glasfäden zu verwenden. Jede Plattenumhüllung oder jedes Röhrchen wird in einem einzigen Arbeitsgang aus Fäden eines anorganischen Materials (z. B. Glas) und eines organischen Materials (z. B. thermoplastischer Kunststoff) gewebt, gestrickt oder geflochten. Die Kombination von Kunststoffäden mit Glasfäden in einem einzigen Gewebe, Gestrick oder Geflecht verbindet zwar Festigkeit mit ausreichender Dehnbarkeit in Längs- und in radialer Richtung, bietet jedoch noch immer keinen befriedigenden Schutz gegen anodische Oxydationsreaktionen.Attempts have also been made as a covering material for electrode plates and tube electrodes to use textiles made of plastic threads and glass threads. Each plate wrap or tube is made in a single operation Threads of an inorganic material (e.g. glass) and an organic material (e.g. thermoplastic plastic) woven, knitted or braided. The combination of plastic threads with glass threads in a single fabric, knitted fabric or braid combines strength with sufficient elongation in the longitudinal and in the radial Direction, however, still does not offer satisfactory protection against anodic Oxidation reactions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine rohrförmige Umhüllung für die aktive Masse der Elektroden von Bleiakkumulatoren herzustellen, bei der die obengenannten Nachteile nicht vorhanden sind. Dieses Röhrchen soll aus einer einzigen Schicht, jedoch aus mindestens zwei verschiedenen Materialien bestehen, wobei die Menge und die Eigenschaften dieser Stoffe so aufeinander abzustimmen sind, daß einerseits eine Beständigkeit gegen Oxydationsangriffe, insbesondere unter Einwirkung des elektrischen Stromes, andererseits eine -genügende Dehnbarkeit in Längsrichtung und in radialer Richtung vorhanden ist. Durch diese besondere Ausführung soll die Vereinigung der Eigenschaften der Verbundröhrchen mit den vorteilhaften Herstellungsbedingungen der einschichtigen Röhrchen angestrebt werden. Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Röhrchenumhüllungen eine Textilstruktur aufweisen, bei der auf der Innenseite der Umhüllung ein oxydations- und säurebeständiges Material, auf der Außenseite ein festes, elastisch dehnbares und säurebeständiges Material überwiegt. Diese Röhrchenumhüllungen besitzen infolge ausreichender Festigkeit und Dehnbarkeit eine lange Lebensdauer. Als oxydations- und säurebeständiges Material haben sich insbesondere Glasfasern oder -fäden bewährt. Wenn man nicht oder nur wenig gezwirnte Glaswollfäden verwendet, liegen diese so breit, daß in dem Gewebe keine größeren Poren entstehen können. Die erhaltene Textilstruktur besitzt daher eine besonders gute Filterwirkung, was für die Verhinderung einer Abschlammung der aktiven Masse und für einen guten Elektrolytdurchtritt von wesentlicher Bedeutung ist. Als festes, elastisch dehnbares und säurebeständiges Material lassen sich beispielsweise Mischpolymerisat aus Acrylnitril und Vinylehlorid, Polyäthylen, Polyester, Polycarbonat und ähnliche Kunststoffe verwenden.The object of the present invention is to provide a tubular casing for the active mass of the electrodes of lead-acid batteries the above disadvantages do not exist. This tube should come from a single layer, but consist of at least two different materials, whereby the quantity and the properties of these substances are to be coordinated with one another, that on the one hand a resistance to oxidation attacks, especially under action of the electric current, on the other hand sufficient elongation in the longitudinal direction and is present in the radial direction. With this special design, the Combination of the properties of the composite tubes with the advantageous manufacturing conditions the single-layer tubes are aimed at. This task was solved according to the invention in that the tube envelopes have a textile structure have, in the case of an oxidation- and acid-resistant on the inside of the envelope Material, on the outside a firm, elastic, stretchable and acid-resistant Material predominates. As a result, these tube sheaths have sufficient strength and ductility long life. As an oxidation and acid-resistant material In particular, glass fibers or threads have proven their worth. If you don't or only If only few twisted glass wool threads are used, they are so wide that they are in the fabric no larger pores can arise. The textile structure obtained therefore has a particularly good filter effect, which helps to prevent sludge formation active mass and essential for good electrolyte penetration is. As a solid, elastically stretchable and acid-resistant material, for example Mixed polymer of acrylonitrile and vinyl chloride, polyethylene, polyester, polycarbonate and similar plastics.

Der Erfindungsgegenstand kann beispielsweise in folgenden Ausführungsarten verwirklicht werden: 1. Bei Ausführung der Röhrchen durch Weben von Fäden bestehen die Kettfäden ausschließlich aus Glaswollfäden, wobei jeder Faden aus mehreren Glasfasern bestehen kann, beispielsweise bis) zu vierhundert. Die Schußfäden bestehen aus Kunststofffäden aus thermoplastischem Material. Durch besondere Webart, z. B. indem der Kettfaden jeweils mehrere Schußfäden überspringt und also damit nicht vom nebenliegenden, sondern erst vom zweiten, dritten oder vierten usw. Schußfaden erfaßt wird, kann erreicht werden, daß die Röhrcheninnenseite zum überwiegenden Teil aus oxydationsbeständigen Glasfasern besteht, während die Röhrchenaußenseite zum überwiegenden Teil von Kunststoffasern gebildet wird.The subject matter of the invention can, for example, be in the following types Be realized: 1. When making the tubes consist of weaving threads the warp threads are made exclusively from glass wool threads, each thread being made up of several glass fibers can consist, for example, up to four hundred. The weft threads consist of plastic threads made of thermoplastic material. By special weave, z. B. by the warp thread skips several weft threads and thus not from the adjacent, but is only caught by the second, third or fourth etc. weft thread, can can be achieved that the inside of the tube is predominantly made of oxidation-resistant Glass fibers are made, while the outside of the tube consists predominantly of plastic fibers is formed.

2. Die Kette besteht nur aus Kunststoffäden. Die Schußfäden bestehen nur aus mehrfaserigen Glasfäden. Auch hier kann durch besondere Webart die Struktur des Röhrchens so eingestellt werden, daß auf der Innenseite überwiegend Glasfäden, auf der Außenseite überwiegend Kunststoffäden vorhanden sind. Beispielsweise kann statt des nächstliegenden Kettfadens immer erst der zweite, dritte, vierte usw. Faden von innen erfaßt werden, so daß der Schußfaden zunächst unter mehreren Kettfäden hindurchläuft (Glas nach innen) und dann einen Kettfaden von außen erfaßt (Kunststoff nach innen).2. The chain consists only of plastic threads. The weft threads exist only made of multi-fiber glass threads. Here, too, the structure of the tube can be adjusted so that on the inside predominantly glass threads, there are predominantly plastic threads on the outside. For example, can instead of the closest warp thread always only the second, third, fourth, etc. Thread are grasped from the inside, so that the weft thread is initially under several warp threads runs through it (glass inwards) and then grasps a warp thread from the outside (plastic inside).

3. Kettfaden aus Kunststoff, Schußfaden zum Teil aus Kunststoff, zum Teil als Glaswollfäden: Beispielsweise können Kunststoff und Glasfäden einander abwechseln, oder auf zwei Kunststoffäden kann ein Glasfaden oder umgekehrt auf zwei Glasfäden ein Kunststoffaden entfallen. Auch hier läßt sich die vorstehend beschriebene besondere Webart anwenden, um auf diese Art und Weise die Innenseite des Röhrchens vorwiegend aus Glasfasern, die Außenseite aus Kunststoffäden zusammenzusetzen.3. Warp thread made of plastic, weft thread partly made of plastic, for Part as glass wool threads: For example, plastic and glass threads can be each other alternate, or on two plastic threads, one glass thread or vice versa on two Glass threads and plastic threads are not required. The above-described can also be used here Apply special weave to this way the inside of the tube mainly made of fiberglass, the outside of plastic threads.

4. Die Ausführungsarten nach Beispiel 1 und 3 können in der Weise kombiniert werden, daß sowohl die Kettfäden als auch die Schußfäden zum Teil aus Glasfäden, zum Teil aus Kunstoffäden bestehen.4. The embodiments according to Examples 1 and 3 can be in the manner be combined so that both the warp threads and the weft threads are partly off Glass threads, partly made of plastic threads.

5. Geflecht aus Fäden, beispielsweise 24fädiges Geflecht: ein Teil dieser Fäden aus Kunststoff und der Rest aus Glasfäden bestehend. Jeder Glasfaden setzt sich aus mehreren Glasfasern zusammen. Die Kunststoffäden können aus mehreren Monofilfäden (z. B. vier- bis sechsfach gefacht) oder aus einer aus endlosen Kunststoffäden bestehenden Kunststoffseide oder aus aus Stapelfasern hergestellten Fäden bestehen. Beispielsweise können acht derartige Kunststoffaserfäden mit sechzehn Glasfaserfäden verflochten werden (Verhältnis dadurch, gleiche Breite der Fäden vorausgesetzt, 1 :2). Demnach bestehen dann 66°/o der äußeren und inneren Oberfläche aus Glas und 33°/o aus Kunststofft Es können auf die angezeigte Weise auch Fäden aus verschiedenen Kunststoffen mit Fäden aus verschiedenen Glassorten oder auch Asbest u. dgl. zusammengewebt, -gestrickt oder -geflochten werden.5. Braid of threads, for example 24-ply braid: one part these threads are made of plastic and the rest of glass threads. Every glass thread is composed of several glass fibers. The plastic threads can consist of several Monofilament threads (e.g. four to six times ply) or one made of endless plastic threads existing synthetic silk or threads made from staple fibers. For example, eight such plastic fiber threads with sixteen glass fiber threads be intertwined (ratio thereby, assuming the same width of the threads, 1: 2). According to this, 66% of the outer and inner surfaces consist of glass and 33 ° / o made of plastic. In the manner shown, threads made of different Plastics with threads from different types of glass or asbestos and the like woven together, - be knitted or braided.

Das bevorzugt zur Verwendung kommende Glas ist alkalihaltig und besitzt einen hohen Kieselsäuregehalt von mindestens 70°/0. Eine besonders vorteilhafte, für Fäden für Röhrchen von Röhrenelektroden an sich bekannte Glaszusammensetzung ist beispielsweise folgende: Si08 ....................... 68 bis 72°/o A603 + Fe803 .. ............ 5 bis 30/0 CaO ....................... 9 bis 110/0 Na80 ...................... 7 bis 50/0 K80 ....................... 11 bis 90/0 In den F i g. 1 und 2 sind Gewebe der erfindungsgemäßen Art dargestellt, welche dem Beispiel 3 entsprechen. Position 1 bezeichnet hier Kettfäden aus Glasfasern, Position 2 Kettfäden aus Kunststoff und Position 3 Schußfäden aus Kunststofft Die Oberfläche des Gewebes besteht in F i g. 1 an der dem Beschauer zugewandten Seite aus Glasfäden und Kunststoffäden im Verhältnis von ungefähr 1 : 2. In F i g. 2 ist das Verhältnis annähernd 1 : 3. Erfindungsgemäß ist also die dem Beschauer in den F i g. 1 und 2 abgewandte, überwiegend aus Glasfäden bestehende Gewebeseite als Innenseite der Röhrchenumhüllung zu verwenden.The preferred glass used contains alkali and has a high silica content of at least 70%. A particularly advantageous glass composition known per se for threads for tubes of tube electrodes is, for example, the following: Si08 ....................... 68 to 72 ° / o A603 + Fe803 .. ............ 5 to 30/0 CaO ....................... 9 to 110/0 Na80 ...................... 7 to 50/0 K80 ....................... 11 to 90/0 In the F i g. 1 and 2 are shown fabrics of the type according to the invention, which correspond to Example 3. Position 1 here denotes warp threads made of glass fibers, position 2 warp threads made of plastic and position 3 weft threads made of plastic. The surface of the fabric is shown in FIG. 1 on the side facing the viewer made of glass threads and plastic threads in a ratio of approximately 1: 2. In FIG. 2, the ratio is approximately 1: 3. According to the invention, the viewer in FIGS. 1 and 2 facing away, predominantly made of glass threads, to be used as the inside of the tube casing.

Claims

Claim: Tubular cover for tubular electrodes of electrical collectors, which is made of glass fibers or threads and acid-resistant, stretchable plastic fibers or threads in a single weaving, knitting or braiding process, characterized by a textile structure in which the inside of the cover predominantly Glass fibers and predominantly plastic fibers are present on the outside. Publications considered: German Auslegeschrift A 23250 VIb / 21 b (published October 18 , 1956); British Patent Nos. 558 736, 560 519, 637 167; U.S. Patent Nos. 2,420,456, 2,176,428.