DE1194935B - Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer Akkumulatoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIm

Deutsche Kl.: 21b-25/01

Nummer: 1194 935

Aktenzeichen: E 21982 VI b/21 b

Anmeldetag: 17. November 1961

Auslegetag: 16. Juni 1965

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Elektroden für Akkumulatoren, bei der ein elektrochemisch aktives Material in Pulverform und zwei plastisch gemachte, im wesentlichen unverträgliche thermoplastische Harze innig gemischt werden, von welchen Harzen das eine in einem Lösungsmittel unlöslich ist, in dem das andere Harz lösbar ist, worauf die Masse zur Elektrode verarbeitet und einem Lösungsmittel ausgesetzt wird, in welchem das lösbare Harz im wesentlichen aus der Elektrode ent- ίο fernt wird.

Mit der Erfindung ist es möglich, eine neue und verbesserte Akkumulatorenelektrode mit den Strom leitenden Röhrchen oder Taschen zu schaffen, welche gekennzeichnet ist durch eine lange Lebensdauer und durch leichte und wirtschaftliche Herstellung.

Es hat sich gezeigt, daß Akkumulatoren ihre Kapazität im Verlaufe der Lade- und Entladezyklen zu verlieren scheinen, daß jedoch ihre Kapazität bei niedrigeren Spannungsniveaus verfügbar ist. Dieser augenscheinliche Verlust an Kapazität kann der Tatsache zugeschrieben werden, daß sich innerhalb der Akkumulatorelektroden ein hoher innerer Widerstand entwickelt. Die Entstehung eines hohen inneren Widerstandes kann zum Teil einem Verlust an Kontakt zwischen den Teilchen des aktiven Materials zugeschrieben werden und einem Verlust an Kontakt zwischen dem aktiven Material und den als Befestigungsmittel für das aktive Material dienenden Röhrchen oder Taschen. Der Verlust an Kontakt des aktiven Materials kann teilweise zurückgeführt werden auf die Verteilung des aktiven Materials unter dem Einfluß von hohen Drücken, welche sich ergeben beim Entweichen von Gasen durch die Porenstruktur der Elektroden bei Überladungen und insbesondere in einer positiven Elektrode beim Entweichen von Gasen, welche in einer Zelle bei Umpolung entwickelt werden, weil diese Gase durch die Elektrodenstruktur unter der Bedingung geringster Porigkeit treten. Demgemäß liegt einer der wichtigsten Punkte beim Aufbau von Akkumulatoren für lange Lebensdauer in der Festigkeit, mit welcher das aktive Material innerhalb der Befestigungsmittel gepackt ist, gleichgültig ob diese Mittel rohrförmige Hüllen oder Aufnahmetaschen sind.

Um eine dichte Packung des aktiven Materials innerhalb dieser Befestigungsmittel zu erzielen, ist es bei der Elektrodenherstellung allgemein üblich, die Röhrchen abwechselnd mit einer Schicht aktiven Materials und eines leitfähigen Mittels zu füllen und 5c jede Schicht festzustampfen. Diese Praxis ist ersichtlich zeitraubend und kostspielig.

Verfahren zur Herstellung von Elektroden für
Akkumulatoren

Anmelder:

The Electric Storage Battery Company,

Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Schaef er, Patentanwalt,

Hamburg-Wandsbek, Ziesenißstr. 6

Als Erfinder benannt:

Joseph Charles Duddy, Trevorse, Pa. (V. St. A.)

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden vorgeschlagen, bei welchem ein erstes· thermoplastisches Harz, das in einem gegebenen Lösungsmittel löslich ist, und ein zweites thermoplastisches Harz, das mit dem ersten thermoplastischen Harz unverträglich und in dem eingegebenen Lösungsmittel unlöslich ist, unter Hitze und Druck innig gemischt werden, beispielsweise in einer Gummimühle, um eine plastizierte Masse zu erzeugen. Nach der Plastizierung und innigen Mischung der beiden Harze wird zu der plastizierten Masse das aktive Elektrodenmaterial in Pulverform hinzugefügt für den besonderen herzustellenden Elektrodentyp. Nach einer Zeitspanne, die für die gründliche und homogene Mischung des pulverförmigen Elektrodenmaterials und der thermoplastischen Harze ausreichend ist, wird die Mischung aus der Mühle entfernt und beispielsweise durch Kalandern oder Strangpressen geformt, um für die Anwendung bei Elektroden geeignetes Material zu erzeugen. Nach der Formgebung des Materials und anderer Behandlungen, wie sie für die Herstellung der Elektroden erforderlich sind, wird das lösbare Harz herausgelaugt mittels eines Bades aus einem geeigneten Lösungsmittel, wonach das Elektrodenmaterial in einem feinporigen Grundgefüge des unlöslichen thermoplastischen Harzes gebunden bleibt. Als Folge der so erzeugten Feinporigkeit und der Elastizität oder Kaltfließeigenschaften des benutzten permanenten unlöslichen Binders dehnen sich die Elektroden während der Herauslösung des lösbaren Harzes aus. Diese Ausdehnung des porigen Grandgefüges kann den Kapillarkräften zugeschrieben werden, die durch das auslaufende Lösungsmittel bewirkt werden.

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Durch die Erfindung ist es möglich, diese Ausdeh- Produkt bestehen. Drittens muß ein Harz leicht lösnungskräfte in der Struktur eines Befestigungsmittels bar sein in einem Lösungsmittel, in welchem das für ein leitendes aktives Material einer Akkumula- andere Harz praktisch unlöslich ist. Schließlich torenelektrode zu verwenden, um die Bedingung müssen die Harze die Fähigkeit haben, in hohem einer optimalen Plattenporigkeit zu erzielen und 5 Grad mit feinverteiltem aktivem Material beladen

gleichzeitig einen innigen Kontakt der Teilchen des zu werden.

aktiven Materials miteinander und mit den als Be- Beispiele für Harze, die als permanentes, nicht

festigungsmittel dienenden Röhrchen oder Taschen lösbares Bindematerial benutzt werden können, sind:

zu erreichen. Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol und PoIy-

Beim Verfahren nach der Erfindung zur Herstel- io vinylchlorid.

lung von Akkumulatorelektroden des Typs, in wel- Die folgenden wasserlöslichen thermoplastischen

chem das aktive Material sich in einem leitenden Be- Harze sind vom wirtschaftlichen Standpunkt aus

festigungsmittel befindet, ist ferner das bisher erfor- äußerst vorteilhaft für die Verwendung als zeit-

derliche mühsame Füllen und Feststampen entbehr- weiliger löslicher thermoplastischer Binder: PoIy-

lich und ein kontinuierliches Herstellungsverfahren 15 äthylenoxyd, Polyäthylenglycol und Polyvinylpyrrol-

möglich. idon. Es versteht sich jedoch, daß es nicht notwendig

Bei einem Verfahren der eingangs geschilderten ist, daß das als zeitweiliger Binder und als poren-Art wird gemäß der Erfindung die Masse zu Körpern bildendes Mittel benutzte thermoplastische Harz zum Einsetzen in ein leitendes Röhrchen oder eine wasserlöslich ist. Es muß jedoch Sorge dafür getraleitende Tasche von Elektroden geformt, worauf die 20 gen werden, daß bei der Auswahl des Lösungs-Körper in das Röhrchen oder in die Tasche einge- mittels, welches die vorübergehende Harzphase bebracht werden und dann erst das lösbare thermo- seitigen soll, dieses nicht umgekehrt mit dem aktiven plastische Harz aus den Elektroden ausgelaugt wird. Material oder dem Befestigungsmittel reagiert. In

Die Vorteile der Erfindung werden am besten er- dieser Hinsicht sind wasserlösliche Harze erwünscht, läutert in Verbindung mit rohrförmigen Elektroden, 25 weil bei der Benutzung von Wasser als Lösungsfür welche durch Strangpressen Stifte aus in Harz mittel keine schädliche Reaktion festgestellt worgebundenem aktivem Material hergestellt werden, den ist.

und zwar mit oder ohne einen zentralen leitfähigen Die Benutzung eines löslichen thermoplastischen Kern. Die so hergestellten Stifte werden in Durch- Harzes als ein porenbildendes Mittel unterscheidet messern stranggepreßt, die ein leichtes Einpassen in 30 sich von der bisherigen Verwendung porenbildender die Röhrchen gestatten. Zur Bildung der Elektroden Mittel, wie z. B. von Stärke, Salz, Roßhaar u. dgl., werden die Enden der gefüllten Röhrchen durch welche nichts zur Festigkeit der Elektrode während Quetschen verschlossen, um Anschlüsse zu bilden, der Herstellung beitragen und durch ihre Anwesendie geeignet sind für die Verbindung mit den oberen heit die Beladbarkeit des permanenten Binders mit und unteren Streifen des Plattenrahmens. Nach dem 35 elektrochemisch aktiven Bestandteilen begrenzen und Zusammenbau dieser Elektroden werden sie in ein deshalb das Vorhandensein eines höheren Prozent-Bad eines auslaugenden Lösungsmittels gebracht, satzes an Binder in der fertigen Elektrode erfordern, und die lösbare Harzphase des Binders wird heraus- Der Grund dafür, daß diese bekannten porenbildengelaugt. Die Entfernung der lösbaren Harzphase aus den Mittel die Beladung des nichtlöslichen Binders den stranggepreßten Stiften innerhalb der Befesti- 40 mit aktivem Material begrenzen, ist zurückzuführen gungsmittel ergibt kapillare Kräfte, die ausreichend auf die Tatsache, daß solche Materialien im allgehoch sind, um das plastische Grundgefüge diametral meinen von der gleichen physikalischen Natur wie so aufzublähen, daß es in innigen Kontakt mit den das aktive Material sind, d. h. körnig sind und selbst leitenden Befestigungsrohren und mit dem leitenden nicht als Binder wirken.

Kern kommt, wenn letzterer benutzt wird. Es ist ge- 45 Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sieh runden worden, daß optimale Wechselbeziehungen aus der nachfolgenden Beschreibung der in den bestehen zwischen dem Ansatz des aktiven Materials Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele,
und den Harzbindern, dem Verhältnis des Durch- Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsmessers der stranggepreßten Stifte aus aktivem Ma- form der Erfindung, in welcher das aktive Material terial und Harzbinder und dem Durchmesser des 50 in der Form mehrerer getrennter Stifte in Röhrchen Röhrchens. vorliegt;

Wie schon darauf hingewiesen wurde, muß die Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Abänderung

Kombination der benutzten Harze unter Berücksich- des Röhrchens, das in der Elektrode nach F i g. 1

tigung folgender, an sich schon vorgeschlagener Ge- benutzt wird;

sichtspurikte ausgewählt werden: Zuerst müssen 55 Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer anderen Aus-

beide Harze thermoplastisch sein und im wesent- führungsform der Erfindung, in welcher das aktive

liehen ähnliche physikalische Eigenschaften in plasti- Material in einer Mehrzahl von Elektrodentaschen

sdiem Zustand aufweisen. In dieser Hinsicht ist es festgehalten wird, und

wünschenswert, daß die Harze ähnliche Viskositäten F i g. 4 ist ein Schnitt durch eine Abänderung der

im plastischen Zustand haben und daß sie innerhalb 60 Stifte aus aktivem Material nebst Röhrchen, die in

von Temperaturbereichen plastisch werden, die sich einer Elektrode des Typs nach F i g. 1 benutzt

so weit überlappen, daß die Mischung der Harze in werden.

ihrem .plastischen Zustand möglich ist, ohne die In der Zeichnung sind mehrere Formen von

Harzmenge wesentlich herabzusetzen mit abnehmen- Akkumulatorenplatten nach der Erfindung <Jarge-

der Temperatur der Plastizierung. Zweitens müssen 65 stellt. In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegt

die beiden Harze praktisch unverträglich sein, d. h., das aktive Material in Form von mehreren getrenn-

daß sie nach der Vermischung in ihrem plastischen ten Stiften 1 vor, wobei leitfähige Hüllen oder Röhr-

Zustand als getrennte, ausgeprägte Phasen in dem chen 2 vorgesehen sind. Die Stifte 1 nebst Röhrchen

sind an einem oberen Querstück 3 befestigt, welches eine Ableitungsfahne 4 besitzt, während die entgegengesetzten Enden der Stifte an einem Bodenstück 5 befestigt sind. Gewünschtenfalls kann jeder der Stifte aus aktivem Material einen zentralen leitenden Kern 6 aufweisen.

Nach, der Erfindung können die leitenden Hüllen 2, welche die Stifte 1 aus aktivem Material umgeben, von verschiedener Form sein. Es können

material gebunden in einem Grundgefüge aus unlöslichem thermoplastischem Harz umfassen, welches dadurch feinporig gemacht worden ist, daß aus ihm eine lösliche thermoplastische Harzphase entfernt 5 worden ist, wobei die letztere durch die ganze Masse des aktiven Materials und des unlöslichen Harzes hindurch homogen verteilt worden ist. Die Entfernung der löslichen thermoplastischen Harzphase soll nach der Erfindung erfolgen, nachdem die Elektrode auf-

beispielsweise die leitenden Hüllen in Form von ein- io gebaut ist durch Tränken der Elektrode in einem Bad zelnen Gespinstrohren bestehen, die eine Ober- eines geeigneten Lösungsmittels für die lösliche Harzflächenschicht aus Metall besitzen, um leitfähig zu phase und Ausnutzung des Aufquellens, das den Auslaugeprozeß begleitet, um die Bedingung eines innigen Kontaktes der Teilchen aus aktivem Material, und

sein. Für eine alkalische Batterie können die Hüllen 2 beispielsweise aus gewebten, geflochtenen oder

gewirkten Rohren aus Nylon, Tetrafluoräthylen, 15 zwar untereinander und mit der das aktive Material Polyvinylchlorid oder einem anderen synthetischen aufnehmenden Hülle zu erfüllen. Wenn die folgende

Erklärung in Verbindung mit einer Elektrode vom Rohrtyp gegeben wird, welche Nickelhydrat als aktives Material verwendet, so ist doch einleuchtend,

Mischer ein Gewichtsteil Polyäthylen und 1,7 Teile Polyäthylenoxyd innig gemischt, um eine plastizierte Masse zu erzeugen. Insbesondere kann die innige Mischung und Plastizierung der beiden Harze durch-

Harz bestehen und mit metallischem Nickel bedeckt sein, das entweder elektrolytisch oder durch Aufspritzen aufgebracht ist. Die Hüllen 2 können auch

geflochten, gewebt oder gewirkt sein aus einem Draht 20 daß die Lehren der Erfindung in gleicher Weise für

oder einem Draht und synthetischen Harzfäden, andere Elektrodenformen mit anderen aktiven Mate-

welche gegenüber dem Elektrolyten in dem Akkumu- rialien anwendbar sind.

lator widerstandsfähig sind, und sie können entweder Um eine Form eines Stiftes aus aktivem Material

in der Form einzelner Röhrchen oder in der Form für positive Nickelelektroden nach der Erfindung her-

mehrerer untereinander verbundener Röhrchen vor- 25 zustellen, wird unter Hitze und Druck in einem handen sein, welche eine Gruppe von Stiften einschließen, in denen die Fädenkomponenten ringsherum und zwischen einer Mehrzahl von Stiften liegen
und einen gewebten Teil zwischen den einzelnen

Stiften darstellen. Diese letztere Konstruktion ist in 30 geführt werden auf einer Zwei-Rollen-Gummimühle, dem amerikanischen Patent 2350752 beschrieben bei der die Rollen mit verschiedenen Geschwindigworden. Im Rahmen der Erfindung ist es auch mög- keiten arbeiten und auf eine Temperatur von etwa Hch, die Hüllen 2 als perforierte Rohre 7 gemäß 105 bis etwa 120° C erhitzt werden. Nach Beendigung Fig. 2 auszubilden. Für eine alkalische Batterie der Plastizierung und Zumischung der thermokann das Rohr 7 aus perforierten, nickelplattierten 35 plastischen Harze werden zur plastizierten Masse auf Stahlbändern bestehen, welche spiralförmig gewunden der Mühle 12 Gewichtsteile feinverteiltes grünes sind mit einem flachen Gang 8. Gewünschtenfalls Nickelhydrat und 2,8 Gewichtsteile pulverförmiger können die Rohre 7 umgeben sein mit einer Mehr- Graphit zugemischt. Wie dem Fachmann bekannt ist, zahl von Befestigungsringen 9, welche zur Verstärkung steigert Graphit die Leitfähigkeit der Elektrode. Es dienen. Während die bisher beschriebenen Beispiele 40 ist günstig, wenn Graphit zusammengesetzt ist aus sich auf Elektroden beziehen, die getrennte Stifte aus einer Mischung von groben und feinen Graphitteilaktivem Material besitzen und eine allgemein für chen und diese Teilchen mit dem Nickelhydrat beipositive Elektroden verwendete Konstruktion dar- spielsweise in der Kugelmühle vorgemischt werden, stellen, ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung an- bevor sie zu den plastizierten Harzen hinzugegeben wendbar ist auf Elektroden, in welchen die leitenden 45 und mit ihnen gemischt werden.
Hüllen in einer anderen Form, wie z. B..in Form von Nach einer für die durchgehende innige Mischung Taschenelektroden gemäß Fig. 3, vorhanden sind. des Nickelhydrats und des Graphits in den Harzen Wie dargestellt ist, besitzt eine solche Elektrode einen ausreichenden Zeit kann die plastizierte Masse aus leitenden Rahmen 11 mit einer aufstehenden Ablei- der Mühle zur Vorbereitung des Strangpressens enttungsfahne 12 an einer Ecke und einer Mehrzahl von 50 fernt werden. Es hat sich gezeigt, daß eine Zeit von Taschen 13, die von dünnem perforiertem Metallblech etwa 2 bis 3 Minuten ausreichend ist für die Plastigebildet sind, wobei zur Unterstützung ein Rahmen zierung und Mischung der Harze, und eine Zeit in dient. Für eine alkalische Elektrode kann solches der Größenordnung von etwa 7 Minuten hat sich als Metallblech aus Eisen, Eisen plattiert mit Nickel oder ausreichend erwiesen für die durchgehende Mischung aus Nickel bestehen und auch die mit aktivem Material 55 des Elektrodenmaterials in den plastizierten Harzen, wie Cadmium, Eisen, Cadmium und Eisen oder Eisen Das durch die Behandlung in der Mühle her- und Quecksilber gefüllten Taschen. gestellte Material wird alsdann in Streifen geschnitten

Wenn die Elektrode nach der Erfindung in einem und einer Strangpresse zugeführt. Für die Herstellung

Säureakkumulatorsystem Verwendung finden soll, von stiftförmigem Material zur Verwendung in lei-

versteht sich, daß das verwendete leitfähige Metall 60 tenden Hüllen mit einem Durchmesser von 6,23 mm

für die Hülle der Elektrode in diesem Falle aus Me- werden Stäbe stranggepreßt, die einen Durchmesser tall wie z. B. Blei hergestellt wird, das verhältnismäßig unempfindlich in Säureelektrolyten ist.

Während die Form der das aktive Material aufnehmenden Hülle einer Elektrode nach der Erfindung 65 verschieden sein kann, wie vorstehend dargelegt wurde, kann das aktive Material innerhalb der leitenden Hülle das elektrochemisch aktive Elektroden-

von 6,29 mm haben. Die Temperatur des Strangpressenstempels und der Zylinder beträgt beim Strangpressen etwa 104° C.

Gewünschtenfalls können die Stäbe um einen zentralen leitenden Kern gepreßt werden, der für eine Nickelelektrode vorteilhafterweise ein Nickeldraht ist. Für diesen Zweck haben sich Drähte mit einem

Durchmesser von etwa 0,76 mm als geeignet erwiesen. Nach dem Strangpressen der Stäbe werden sie zunächst in die gewünschten Längen geschnitten und in ihre Befestigungshüllen gebracht, die dann in üblicher Weise zu Elektroden aufgebaut werden.

Nach der Erfindung wird alsdann das Polyäthylenoxyd oder eine andere lösbare Harzphase aus den in der Umhüllung befindlichen Stiften aus aktivem Material herausgelaugt. Da Polyäthylenoxyd wasserlöslich ist, kann dies durch Eintauchen der Elektroden in ein Wasserbad erfolgen. Wenn verschiedene Harze verwendet werden, wird ein entsprechend geeignetes Lösungsmittel benutzt. Die Geschwindigkeit der Auflösung des Polyäthylenoxyds in dem Grundgefüge wird sich naturgemäß proportional mit den Abmessungen der Elektrodenkonfiguration verändern, für Elektrodenstifte des beschriebenen Typs hat sich ein 24stündiges Wasserbad als ausreichend für die Entfernung im wesentlichen des ganzen Polyäthylenoxyds als ausreichend erwiesen. Wie vorstehend ausgeführt, ist die Extraktion des Polyäthylenoxyds begleitet durch ein Quellen des nicht lösbaren permanenten Harzgefüges des aktiven Materials, das benutzt wird, um die Bedingung optimaler Elektrodenporigkeit zu begründen und ferner einen Kontakt des aktiven Materials, wobei beide Parameter bis zu einem weiten Grade die endgültige Elektrodenbeschaffenheit regem. Das Quellen, das stattfindet, kann der Abweichung untereinander verbundener Zwischenlücken in dem Grundgefüge zugeschrieben werden infolge der Wirkung kapillarer Expansion. Als Beispiel für die Ausdehnung, welche die unbeeinflußten Stifte aus dem beschriebenen Material unter diesen Bedingungen erfahren können, sei erwähnt, daß Stäbe mit einem Durchmesser von 6,27 mm den maximalen Durchmesser von 6,55 mm nach einer 24stündigen Tränkung erreichen. Dies stellt eine 4%ige Zunahme des Stabdurchmessers dar. Wenn die Stäbe in Luft getrocknet wurden, schrumpften sie auf eine Größe zusammen, die nur 1% stärker als ihr ursprünglicher Durchmesser war. Nach einem Wiederbenetzen erreichten diese Stäbe eine schließliche Stärke, die etwa 1 Vs % größer war als der ursprüngliche Durchmesser. Die durch das Herauslösen der lösbaren Phase nach der Erfindung erfolgende Ausdehnung wird teilweise begrenzt durch das Befestigungsmittel, um einen innigen und beständigen elektrischen Kontakt mit diesem Mittel zu erzielen. Da der Behälter des aktiven Materials die Ausdehnung des aktiven Harzgefüges begrenzt, muß Vorsorge getroffen werden, um einen Zustand zu vermeiden, bei dem die Begrenzung so groß ist, daß die Entwicklung einer genügenden Porigkeit in dem Gefüge beeinträchtigt wird. In jedem Elektrodensystem, das nach der Erfindung hergestellt wird, existiert eine optimale Ausdehnung, die bestimmt ist durch die entwickelte Porigkeit und den elektrischen Kontakt, der zwischen den Teilchen des aktiven Materials im Gefüge besteht und durch den erreichten Kontakt mit dem Befestigungsmittel sowie durch etwa vorhandenen zentralen leitenden Kern. Die Ausdehnung des Harzgefüges kann geregelt werden durch den Ansatz der Mischung, was im einzelnen nachfolgend erläutert wird, und durch Regelung der Größe der verwendeten Einlage.

Für die Elektroden des Röhrchentyps, wie sie in F i g. 1 gezeigt werden, ist es nicht notwendig, daß die Stifte aus aktivem Material eine Einheit umfassen.

Nach der Erfindung kann auch das aktive Material aus einer Mehrzahl dünner Stifte aus aktivem Material und thermoplastischem Harz bestehen, wie es F i g. 4 zeigt. In F i g. 4 ist mit 2 eine leitende Hülle bezeichnet und mit 16 eine Mehrzahl von dünnen Stiften aus aktivem Material und thermoplastischem Harz. Bei der Herstellung einer Elektrode dieses Typs ist jedes Röhrchen mit einer Mehrzahl dünner Stifte gefüllt, wie dargestellt ist, und nach dem Zusammensetzen der Elektrode kann die lösbare Harzphase in der oben beschriebenen Weise gelöst werden. Wie in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann ein zentraler leitfähiger Kern bei dem in F i g. 4 dargestellten Elektrodentyp vorgesehen sein. Ein solcher leitender Kern kann aus einem Draht bestehen und gewünschtenfalls aus einem rohrförmigen Drahtgitter, bei dem die Stifte 16 sich innerhalb und um das Gitter herum befinden.

Wenn es erwünscht ist, aktives Material für Elektroden des Taschentyps gemäß F i g. 3 herzustellen, kann die Mischung aus aktivem Material und thermoplastischem Harz, wie sie aus der Mühle kommt, kalandert werden, um Scheiben oder Folien der gewünschten Stärke zu erhalten. Die Scheiben können dann geschnitten werden, um Teile passender Größe zu erhalten, die in die Tasche einer solchen Elektrode passen. Ersichtlich kann die Erfindung auch bei einer Verwendung anderer aktiver Materialien und anderer Elektrodenkonfigurationen mit Vorteil verwendet werden. So ist beispielsweise die Erfindung anwendbar für die Herstellung von Elektroden, welche aktive Materialien wie Bleioxyde, Zinkoxyde, Cadmiumoxyde oder Eisenoxyde benutzen, um nur einige zu erwähnen. Die Mengen dieser aktiven Materialien, mit denen die plastizierten thermoplastischen Harze beladen werden können, hängt in erster Linie von den Teilchen des aktiven Materials ab. Als allgemeine Regel ist gefunden worden, daß die Beladungsmenge, die erreicht werden kann, zunimmt, wenn die Teilchen des aktiven Materials größer werden.

Bei Elektroden, die nach der Erfindung hergestellt werden, ist die Porigkeit teilweise abhängig von dem Verhältnis des lösbaren thermoplastischen Harzbinders zum unlöslichen thermoplastischen Harzbinder und in größerem Umfang von der Veränderung der Zwischenlücken infolge der Einwirkung kapillarer Expansion.

Da die benutzten Befestigungsmittel das aktive Material in der Elektrode festhalten, kann die Menge des permanenten Harzbinders, welche nach der Entfernung der lösbaren Harzphase in der Elektrode verbleibt, wesentlich geringer sein als diejenige, die erforderlich ist, wenn keine Befestigungsmittel des aktiven Materials benutzt würden. Es ist gefunden worden, daß ein optimaler Elektrodenaufbau nach der Erfindung erreichbar ist, wenn das unlösliche thermoplastische Harz in einer Menge vorhanden ist, die von etwa einem Neuntel der Menge des unlöslichen Harzes bis zum 3fachen der Menge des unlöslichen Harzes variiert.

Sollte die Menge des permanenten oder unlöslichen Harzbinders unter die untere Grenze sinken, die bestimmt ist durch das vorerwähnte Verhältnis 1:9, ergibt sich eine Bedingung maximaler Porigkeit unter Zerreißen der bindenden Harzphase. In diesem Zustand des Zerreißens der Teilchen des aktiven Materials entfernen sie sich von den Elektroden. Um dies zu verhindern, kann zwischen der leitenden Hülle

und dem geformten aktiven Material ein verfilztes, faseriges Filter eingefügt werden mit Poren einer Größe, die geringer sind als die minimale Teilchengröße der Masse aus aktivem Material. Wenn solch ein Filter vorgesehen ist, nähert sich die untere Grenze des unlöslichen Harzbinders einem Sechszehntel der Menge der lösbaren Harzphase, ohne diesen Wert jedoch zu unterschreiten. Es versteht sich auch, daß in dem besonderen vorstehend erwähnten Elektrodenansatz das Verhältnis der spezifischen Harze nicht notwendig dem entspricht, was einen optimalen Elektrodenaufbau für verschiedene Elektrodenkonfigurationen ergibt.

Claims (7)

Patentansprüche: 1S

1. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Akkumulatoren, bei dem ein elektrochemisch aktives Material in Pulverform und zwei plastisch gemachte, im wesentlichen unverträgliche thermo- ao plastische Harze innig gemischt werden, von Welchen Harzen das eine in einem Lösungsmittel unlöslich ist, in dem das andere Harz lösbar ist, worauf die Masse zur Elektrode verarbeitet und einem Lösungsmittel ausgesetzt wird, in welchem das lösbare Harz im wesentlichen aus der Elektrode entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse zu Körpern zum Einsetzen in ein leitendes Röhrchen oder eine leitende Tasche von Elektroden geformt wird, worauf die Körper in das Röhrchen oder in die Tasche eingebracht werden und dann erst das lösbare thermoplastische Harz aus den Elektroden ausgelaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Masse ein Vielfaches des Gewichtes der beiden Harze eines elektrochemisch aktiven Materials in Pulverform zugemischt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das lösbare thermoplastische Harz in einer Menge von V9 bis zu 3 Gewichtsteilen des anderen thermoplastischen Harzes verwendet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrochemisch aktives Material Cadmiumoxyd, Bleioxyde, Zinkoxyd, Eisenoxyd oder Nickelhydroxyd verwendet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht herauszulösendes thermoplastisches Harz Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol oder Polyvinylchlorid verwendet wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als lösbares thermoplastisches Harz Polyäthylenoxyd, Polyäthylen-Glykol oder Polyvinyl-Pyrrolidon verwendet werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewichtsteil Polyäthylen und ¹Ia bis 3 Gewichtsteile Polyäthylenoxyd unter Hitze und Druck innig gemischt werden und der plastizierten Masse ein Vielfaches an Gewicht der Harze eines elektrochemisch aktiven Materials aus Cadmiumoxyd, Bleioxyd, Zinkoxyd, Eisenoxyd oder Nickelhydroxyd in Pulverform zugemischt wird, daß dann das Material so geformt wird, daß es in leitende Röhrchen oder Taschen von Elektroden paßt, worauf nach Einbringen des Materials in die Elektrode diese einem Wasserbad ausgesetzt wird, um das Polyäthylenoxyd zu entfernen und um das porige Gefüge aus Polyäthylen und aus aktivem Material bis zu einem innigen Kontakt mit der leitenden Hülle auszudehnen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschrift Nr. 505 298.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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