DE1272407B - Akkumulatorenelektrode - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIm
Deutsche Kl.: 21b-25/01
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
P 12 72 407.1-45 (E 27340)
4. Juli 1964
11. Juli 1968
Die Erfindung bezieht sich auf den Aufbau einer elektrischen Akkumulatorenelektrode, deren aktive
Masse sich zwischen zwei Drahtgittern befindet, die mit einer Randeinfassung zusammengehalten sind.
Trotz der Tatsache, daß kleine, hermetisch abgeschlossene alkalische, elektrische Akkumulatoren,
gewöhnlich Knopfzellen genannt, seit mehreren Jahren im Handel erhältlich sind, bestehen noch viele
Probleme im Zusammenhang mit der Herstellung und beim Betrieb von kleinen abgeschlossenen Zellen. Es
ist bekannt, daß Gase oft während des Betriebes der Zellen entwickelt werden, welche Gase durch das
elektrochemische System absorbiert werden müssen, oder aber es entstehen Undichtigkeiten im Verschluß
der Zelle, und/oder es kommt zum Zerspringen der Zelle. Es ist ferner bekannt, daß Elektroden für kleine
abgedichtete Zellen hergestellt werden durch Einkapseln elektrochemisch aktiven Materials in Körben aus
gewebtem Geflecht, die es ermöglichen, daß die entwickelten Gase durch eine oder mehrere Elektroden
absorbiert werden. Diese Elektroden sind kostspielig, schwierig herzustellen, und die Elektroden (insbesondere
positive Elektroden) schwellen während des Arbeitsvorganges der Zelle, was bewirkt, daß das
aktive Material in Kontakt kommt mit dem Geflecht-Korb und zwischen den einzelnen Teilchen unterbrochen
wird. Daraus ergibt sich eine wesentliche Steigerung des elektrischen inneren Zellenwiderstandes.
Es ist durch die französischen Patentschriften 355 479 und 393 507 an sich bereits bekannt, die
aktive Masse einer Elektrode zwischen zwei Drahtgittern anzuordnen und diese Gitter durch eine Randeinfassung
zusammenzuhalten sowie zwischen dem Drahtgitter und der aktiven Masse Asbestpapier anzuordnen.
Die Randeinfassung klemmt nur die Drahtgitter zusammen, und zwar außerhalb der aktiven
Masse, so daß mit den bekannten Anordnungen eine Elektrode entsteht, die dicker als an sich notwendig
ist. Außerdem bilden die Drahtgitter scharfe Ränder an den Stellen, an denen sie um die Kanten des
aktiven Materials umbiegen. Dadurch können während des Betriebes Beschädigungen des Scheiders und
damit Kurzschlüsse auftreten. Überdies kann die Anordnung eines Asbestpapierscheiders unter dem
Drahtgitter bei den bekannten Elektrodenaufbauten die Wanderung vom aktiven Material von einer Elektrode
zur anderen nicht verhindern.
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen elektrischen Elektrodenaufbau zu schaffen, der insbesondere eine
dauerhafte und stabile Konstruktion entstehen läßt. Bei Elektroden nach der Erfindung wird ein guter
Akkumulatorenelektrode
Anmelder:
Electric Storage Battery Company,
Philadelphia, Pa. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Schaefer, Patentanwalt,
2000 Hamburg 70, Ziesenißstr. 6
Als Erfinder benannt:
Bernard Clarence Bergum,
Black Earth, Wis. (V. St. A.)
Bernard Clarence Bergum,
Black Earth, Wis. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 5. Juli 1963 (292 960)
elektrischer Kontakt mit dem elektro-chemisch aktiven Material aufrechterhalten trotz Schwellung
der Elektrode beim Arbeitsprozeß. Die Elektrode nach der Erfindung kann leicht hergestellt, rasch zusammengebaut
werden und eignet sich für die automatische Fertigung, ferner wird bei diesen Elektroden
wirksam das Wandern des aktiven Materials der Elektrode verhindert.
Zu diesem Zweck ist bei einer Akkumulatorenelektrode der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung
zwischen wenigstens einem Drahtgitter und einem umgebogenen Rand der Einfassung eine Membran
eingefügt, die einen festen Mehrfachelektrolyten enthält und die Öffnung der Randeinfassung vollständig
bedeckt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der
in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele.
Fig. 1 zeigt Teile einer Elektrode nach einer bekannten Ausführungsform;
F i g. 2 ist ein Querschnitt eines Elektrodenaufbaues nach der Erfindung, der ein Diaphragma enthält;
Fig. 3 ist ein Querschnitt eines Elektrodenaufbaues mit zwei Diaphragmen.
Es ist gefunden worden, daß eine Elektrode, welche eine metallische Einfassung (Randklammer) mit zwei porigen Trägern für aktives Material besitzt, wobei eine Tablette aus aktivem Material eingekapselt
Es ist gefunden worden, daß eine Elektrode, welche eine metallische Einfassung (Randklammer) mit zwei porigen Trägern für aktives Material besitzt, wobei eine Tablette aus aktivem Material eingekapselt
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wird, leicht hergestellt und zusammengebaut werden gestatten, daß er in Kontakt mit dem aktiven Material
kann und eine besonders dauerhafte und stabile Elek- kommt und daß dennoch das aktive Material innertrodenkonstruktion
ergibt. Solch eine Elektroden- halb der Anordnung gehalten wird. Die Träger sollten
konstruktion kann benutzt werden sowohl für eine auch von genügender Festigkeit sein, um dem Druck
positive als auch für eine negative Elektrode oder für 5 zu widerstehen, der durch die Schwellung des aktiven
beide und ist besonders nützlich für Elektroden, die Materials, durch die Handhabung und durch die
während der Benutzung wesentliche Schwellungen Aktivierungsprozesse verursacht wird. Für die Aktierfahren.
Es ist gefunden worden, daß der Typ dieser vierung von Elektroden ist es oft notwendig, die
Elektrodenkonstruktion besonders nützlich ist zur Elektroden zu laden und zu entladen bis zu dem
Herstellung von Elektroden, die in kleinen, herme- io Punkt, an welchem sie heftig Gase entwickeln, was
tisch abgeschlossenen elektrischen Akkumulatorzellen eine besonders dauerhafte und stabile Elektrode erverwendet
werden sollen. fordert. Die porigen Träger können aus einer metal-
Die Randeinfassung kann ein Ring mit zwei Öff- lischen Abschirmung, aus Streckmetall, aus gewebtem
nungen sein, vorzugsweise mit einem einwärts gerich- oder geflochtenem Metall gebildet werden oder aus
teten Vorsprung an einem Rand des Ringes. Es sei 1S nichtmetallischen Fäden oder nichtmetallischen Abdarauf
hingewiesen, daß durch die ganze Beschrei- schirmungen aus Kunststoff. In den meisten Fällen ist
bung die Elektrodenaufbauten beschrieben werden es erwünscht, daß das Material der porigen Träger
für kreisförmige oder scheibenförmige Zellen, da dies widerstandsfähig ist gegen die Korrosion durch den
die Zellenform ist, welche gewöhnlich benutzt wird, Elektrolyten. Im Falle sich verbrauchender negativer
es können aber auch andere Formen im Rahmen der 20 Elektroden, wie Zink oder Cadmium, kann das Mate-Erfindung
vorkommen. Beim Zusammenbau einer rial der porigen Träger das gleiche sein wie das der
Elektrode nach einem Ausführungsbeispiel der Erfin- negativen Elektrode. Es wird insbesondere bevorzugt,
dung wird ein poriger Träger für aktives Material, einen porigen Träger zu verwenden, der metallisch
z. B. ein Drahtgitter, eingefügt in einen zur Einfassung ist, z. B. eine Drahtabschirmung; denn die Aufrechtdienenden
Ring, der zwei öffnungen besitzt, wobei 25 erhaltung eines guten elektrischen Kontaktes zwischen
der Träger an den einwärts gerichteten Vorsprung, dem aktiven Material und dem porigen metallischen
der an einem Rand des Ringes gebildet ist, anstößt Träger setzt den inneren elektrischen Widerstand her-
und auf ihm ruht. Dann wird das elektrochemisch ab und hilft bei der Aufnahme des Stromes vom
aktive Material, das zu einer Tablette oder Scheibe aktiven Material.
gepreßt sein kann, in die ringförmige Einfassung ein- 30 Das Merkmal des Elektrodenaufbaues gemäß der
gesetzt und ruht auf dem porigen Träger. Ein zweiter Erfindung ist die Verwendung einer Membran oder
poriger Träger für aktives Material wird auf der ande- eines Diaphragmas, welches die Wanderung des
ren Fläche des aktiven Materials angeordnet. Auf aktiven Materials verhindert. Diaphragmen, welche
diesen zweiten Träger wird eine Membran gelegt, die undurchdringlich sind für die Durchwanderung koleinen
festen Mehrfachelektrolyten enthält. Dann wird 35 loidaler Formen des aktiven Elektrodenmaterials,
der Einfassungsring über die Ränder des porigen können vorbereitet werden durch Einbringen eines
Trägers und des Mehrfachelektrolyten gebogen, so festen Mehrfachelektrolyten in die Poren eines
daß die porigen Träger dicht mit dem aktiven Mate- porigen Trägers. Diaphragmen dieses Typs sind berial
verbunden sind, welcher Kontakt trotz Schwel- schrieben in der amerikanischen Patentschrift
lung des aktiven Materials erhalten bleibt. Zusätzlich 40 2 965 697. Ein solches Diaphragma wird eingesetzt
zur verbesserten Leichtigkeit des„ Zusammenbaues zwischen dem porigen Träger und der umgebogenen
und des verbesserten Kontaktes zwischen den porigen Einfassung, und die Seite der Elektrode, welche die
Trägern und dem aktiven Material ersetzt der metal- Membran enthält, sollte so angeordnet werden, daß
lische Einfassungsring viel von dem kostspieligen sie der Elektrode entgegengesetzter Polarität zuge-Drahtgitterschirm,
der gegenwärtig benutzt wird, um 45 kehrt ist. Das Diaphragma kann auch an beiden Seiten
eine korbförmige Einkapselung für Knopfzellenelek- der Elektrode verwendet werden,
troden zu bilden; dadurch werden die Kosten für die Obwohl der Elektrodenaufbau nach der Erfindung
troden zu bilden; dadurch werden die Kosten für die Obwohl der Elektrodenaufbau nach der Erfindung
Elektrode herabgesetzt. Die Membran bedeckt die als besonders nützlich in abgeschlossenen alkalischen
Öffnung der Randeinfassung vollständig. Zellen des Knopfzellen-Typs beschrieben worden ist,
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf 50 kann er in großen oder kleinen, primären oder sekuneinen
Einfassungsring, der einen einwärts gerichteten dären, geschlossenen oder unverschlossenen alkali-Vorsprung
aufweist, auf welchem ein poriger Träger sehen oder Säure-Zellen verwendet werden, und zwar
ruht. Dieser Vorsprung ist nicht wesentlich, aber er entweder für positive oder negative Elektroden. Solch
wird bevorzugt, weil er die Leichtigkeit der Herstel- ein Elektrodenaufbau ist besonders nützlich in alkalung
verbessert, und zwar dadurch, daß er es ermög- 55 lischen Zellen des Silber-Zink-, Silber-Cadmium-Iicht,
einen der porigen Träger und das aktive Mate- und Nickel-Cadmium-Typs. Ein Elektrodenaufbau,
rial in den Einfassungsring durch Einsenken einzu- der ein oder mehrere undurchlässige Diaphragmen,
setzen, welcher Vorgang leicht automatisiert werden wie oben beschrieben, besitzt, ist besonders vorteilkann.
Wenn andererseits der Einfassungsring einen haft, wenn das elektrochemisch aktive Material Silber
einwärts gerichteten Vorsprung nicht aufweist, kön- 60 enthält, da Silber leicht durch eine alkalische Zelle
nen der Träger und das aktive Material eingesetzt wandert. Weiterhin kann der Elektrodenaufbau nach
werden in den Einfassungsring und in ihrer Lage der Erfindung in Behältern benutzt werden, in denen
durch andere Mittel als durch Vorsprünge gehalten eine Mehrzahl von Elektroden der gleichen Polarität
werden. Es können dann beide Ränder des Ringes elektrisch verbunden sind,
umgebogen werden auf die porigen Träger. 6g Ein besseres Verständnis der Elektroden nach der
umgebogen werden auf die porigen Träger. 6g Ein besseres Verständnis der Elektroden nach der
Die prinzipiellen Erfordernisse der porigen Träger Erfindung ist an Hand der Zeichnungen möglich,
für aktives Material liegen darin, daß sie eine ge- Fig. 1 zeigt zunächst Teile einer bekannten Elek-
nügende Porigkeit besitzen, um dem Elektrolyten zu trode vor ihrem Zusammenbau. Dabei ist eine ring-
förmige Einfassung 10 gezeigt, die einen nach innen weisenden Vorsprung 11 längs des unteren Randes
aufweist. In die Einfassung 10 ist eingesetzt ein poriger Träger 12 aus Drahtgitter, welcher auf dem
einwärts gerichteten Vorsprung 11 ruht, und auf den porigen Träger 12 ist ein elektrochemisch aktives Material
in Tablettenform 13 eingesetzt. Die Tablette kann hergestellt werden durch Pressen von pulverförmigem
aktivem Material. Oberhalb der Tablette 13 ist ein weiterer Träger 14 aus Drahtgitter angeordnet.
Gewebte Nickelgitter von 120 Maschen können als porige Träger für aktives Material verwendet werden,
und die Einfassung kann hergestellt sein aus mit Nickel bedecktem Stahl. Sobald die porigen Träger
und die Tablette aus aktivem Material an Ort und Stelle sind, können der obere Rand 15 der Einfassung
10 und der einwärts gerichtete Vorsprung 11 umgebogen oder umgewendet werden bis zum Auftreffen
auf die porigen Träger 14 und 12, so daß der Elektrodenaufbau in seiner Lage gehalten und der Kontakt
zwischen den porigen Trägern und der Tablette aus aktivem Material aufrechterhalten wird.
F i g. 2 erläutert die Elektrode nach der Erfindung.
Sie besitzt eine Einfassung 20, in welche eine Tablette 21 aus aktivem Material eingesetzt ist, ferner ein
Drahtgitter als porigen Träger 22. Zwischen dem porigen Träger 22 und der haltenden Einfassung 20
ist ein Diaphragma 23 eingefügt. Das Diaphragma ist zwischen der Einfassung und dem porigen Träger angeordnet
und nicht zwischen der Tablette 21 aus aktivem Material und dem porigen Träger 22, weil
es nützlich ist, einen elektrisch leitenden Träger in elektrischem Kontakt mit dem aktiven Material zu
haben, so daß er als Stromsammler dienen kann. Wenn die in Fig. 2 dargestellte Elektrode in eine
Zelle gebracht wird, sollte das Diaphragma 23 dem Schneider und/oder der Elektrode entgegengesetzter
Polarität zugekehrt sein, um eine Wanderung des aktiven Materials 21 zur Elektrode entgegengesetzter
Polarität zu verhindern. Dieser Elektrodentyp ist besonders anwendbar, wenn die Tablette 21 aus aktivem
Material Silber enthält.
F i g. 3 erläutert eine Elektrode nach der Erfindung, welche zwei Diaphragmen 26 und 27 enthält, die eingefügt
sind zwischen der Einfassung 28 und den porigen Trägern 29 und 30. Solch ein Aufbau ist anwendbar,
wenn die Elektrode angeordnet werden soll zwischen zwei Elektroden entgegengesetzter Polarität.
Claims (2)
1. Akkumulatorenelektrode, deren aktive Masse sich zwischen zwei Drahtgittern befindet,
die mit einer Randeinfassung zusammengehalten sind, dadurchgekennzeichnet, daß zwischen
wenigstens einem Drahtgitter und einem umgebogenen Rand der Einfassung eine Membran
(23), die einen festen Mehrfachelektrolyten enthält und die öffnung der Randeinfassung vollständig
bedeckt, eingefügt ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Masse Silber enthält.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 028 181;
französische Patentschriften Nr. 355 479, 393 507; britische Patentschrift Nr. 561 820.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 028 181;
französische Patentschriften Nr. 355 479, 393 507; britische Patentschrift Nr. 561 820.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 569/213 7.68 © Bundesdruckerei Berlin
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US292960A US3216860A (en) | 1963-07-05 | 1963-07-05 | Electric storage battery electrode assembly |
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ID=23126991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEP1272A Pending DE1272407B (de) | 1963-07-05 | 1964-07-04 | Akkumulatorenelektrode |
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