DE1496133A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zusammensetzen hohler Anoden - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Zusammensetzen hohler Anoden

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DE1496133A1 DE19641496133 DE1496133A DE1496133A1 DE 1496133 A1 DE1496133 A1 DE 1496133A1 DE 19641496133 DE19641496133 DE 19641496133 DE 1496133 A DE1496133 A DE 1496133A DE 1496133 A1 DE1496133 A1 DE 1496133A1
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Description

1 BERLIN 33 Dr.- Ing. HAMS RUSCHKE «MÜNCHEN 27
AufliwU-Vlktorla-Strafle 65
Pal-Amr. Dr. Ruschk, 		Dipl.-lng. HEINZ AGULAR Pat-AnwaltAfflufar·^
Poefjtfwdckonto: PATEKTAKWXLTE Po«t»ch«ckkoirto:
Bankkonto: Münchtn 86277
BeiSc f. Handel u. Indutb!· 1496133 Bankkonto:
Dresdner Bank
Dep.-K»«ie LeopoldtttaBe
Kto. 327608 Kto. 5β515
Quadratur Berlin Telegramm-Adretta:
Quadratu» München
J.D. Hedges and Company Limited Partnership, Kingston,
Jamaica, W,I.
Verfahren und Vorrichtung zum Zusammensetzen hohler
Anoden
Die Erfindung bezieht sich auf Primärbatterien und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Zusammensetzen einer Anode für Trockenelementbatterien, bei
denen die aus Kohlenstoff bestehende Kathodenelektrode das
Außengehäuse der Batterie bildet.
In der USA-Patentschrift Nr, 2 903 499, ausgegeben am 8, September 1959 ist die Ausführung einer Trockenelementbatterie oder Trockenzellenbatterie beschrieben und beansprucht, bei der die Kathodenelektrode oder richtiger die "positive
Elektrode" aus einem Kohlenstoffbecher und einem aus dem Boden des Bechers ragenden, auf der Längsachse des Bechere sich erstreckenden Kohlenstoffstab gebildet wird. Die Anodenelektrod· besteht aus einem ringförmigen Blech, das arischen dem Stab
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und dem Becher angeordnet ist und das im wesentlichen konzentrisch zu diesen Teilen liegt. Der auf der Innenseite und auf der Außenseite des Anodenzylinders innerhalb des Kohlenstoffbechers gelegene Raum ist mit Ausnahme eines gewünschten LuftZwischenraumes mit dem Depolarisationsgemisch ausgefüllt, das aus dem Depolarisationsmittel, einem Elektrolyten und anderen zugemischten Chemikalien besteht. Die Ringanode ist von dem Depolarisationsgemisch durch einen aufsaugenden Scheider oder Separator getrennt, der beispielsweise von einer auf der Anode vorhandenen Papierhülle gebildet wird.
Die Erfindung betrifft nun hauptsächlich das Aufbringen der aufsaugenden Papierhülle auf die zylindrische Anode, und zwar betrifft die Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren sowie eine neue Vorrichtung zum Aufbringen dieser Hülle auf die Anode.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusammensetzen einer zylindris chen Metallanode (negativen Elektroden) für eine Trockenelementbatterie kennzeichnet sich dadurch, daß ein Zuschnitt aus einem aufsaugfähigen Separatormaterial geformt wird; daß auf dieses Material ein WeichnBchungsmittel aufgebracht wird, das das Material überzieht und die Materialporen ausfüllt; daß dieser überzogene oder gsstrichene Zuschnitt um die Anode so gewickelt wird, daß ein erster Abschnitt dieses Zuschnittes \m die Außenseite dieser Anode liegt und ein zwei-
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ter Abschnitt dieses Zuschnittes sich in Axialrichtung von dieser Anode wegerstreckt, und daß dann dieser zweite Abschnitt durch den Innenraum der Anode hindurchgedrückt wird, und an die Innenwand der Anode angelegt wird, so daß der überzogene oder gestrichene Zuschnitt im wesentlichen sowohl die Innenfläche als auch die Außenfläche der Anode bedeckt.
Eine Weiterentwicklung des Verfahrens keunz&ohnet sich dadurch, daß das auf der Innenseite der Asoie gelegene gestrichene Zuschnittmaterial mit eines? weichen elastischen Scheibe, deren Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Anode, in Berührung gebracht und die Scheibe durch diese Anode hindurchgezogen wird, um ü&b auf d©r Innenfläche der Anode vorhandene gestrichene Material s& glätten^ und daß diese Anode mit dem darauf befindlichen gestrichenen Material durch einen weichen elastischen Ring hindurchgezogen wird, dessen Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Anode ist, um das auf der Außenseite der Anode befindliche gestrichene Material zu glätten.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Zuschnitt, der als aufsaugender Separator verwendet wird; Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht einer Vorrich-
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tung zum Aufbringen des in Fig. 1 dargestellten Zuschnittes auf einen Anodenzylinder;
Fig. 3 eine Seitenansicht der in Fig. 2 dargeste 11-ten Vorrichtung;
Fig. 4 ein Schnitt durch die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung, und ·
Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines bei der Vorrichtung nach Fig. 2 und 3 verwendeten Domes.
Fig. 6 und 7 sind schematische Darstellungen, die das Arbeiten des in Fig. 5 dargestellten Dornes zeigen
Fig. 8 und 9 sind schematische Darstellungen, die das Glätten der auf der Anode befindlichen inneren Hülle zeigen, und
Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, die das Glätten der auf dem Anodenzylinder befindlichen äußeren Hülle zeigt.
Bei der Herstellung von Trockelementbatterien.ist es üblich, auf der metallischen Anode eine saugfähige Hülle aufzubringen, um eine unmittelbare Berührung zwischen der Anode und dem Depolarisationsgemisch zu verhüten. Als üblichste Form der saugfähigen Hülle oder des Separators- wird um die Anode ein Papier gewickelt. Aber auch ein aus gestrichener Gaze bestehender Separator hat viele erwünschte Eigenschaften. Ein der-· artiger aus gestrichener oder überzogener Gaze bestehender Separator ist besonders vorteilhaft bei Magnesiumzellen,· die
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bei niedrigen Temperaturen verwendet werden sollen· Dieser Separator besteht aus einer Lage oder aus mehreren Lagen zusammenpreßbaren durchlässigen Materials, das auf beiden Oberflächen mit einem Stärkegel überzogen worden ist. Das Gel füllt auch die Poren des durchlässigen Trägers aus. Es können vielerlei Gewebe als Träger verwendet werden, beispielsweise die herkömmlichen chirurgischen Gazebinden oder ein fein gewebtes Baumwolltuch usw,
Fackpapier oder Kraftpapier, insbesondere ein salzfreies Papier, kann ebenfalls mit Vorteil als saugfähiger Separator Verwendung finden. Für die erfindungsgemäßen Zwecke muß das Papier durch Aufbringen eines Feuchtmateriales erweicht werden, das auf eine oder auf te ide Seiten des Papiers auf gestrichen wird. Ein derartiges Feuchtmaterial kann ein Stärkegel sein.
Das auf das Separatormaterial auf ge strichene Stärkegel ist vorzugsweise hygroskopisch, so daß es nicht austrocknen, sondern Feuchtigkeit absorbiert. Das Stärkegel ist vorzugsweise ein Gel, das bei üblicher Raumtemperatur ohne Erwärmen oder Kühlen geliert und das nicht mit Wasser, sondern vorzugsweise mit einem Elektrolyten hergestellt ist. Ein gut bewährtes Stärkegel ergibt sich dann, wenn bei Raumtemperatur von 33° C, 0,5 g Weizenmehl, 1,0 g Weizenstärke und 8 ecm Elektrolyt gemischt werden. Bei einer Magnesium-
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batterie wird der Elektrolyt dadurch hergestellt, daß Magnesiumbromid und Lithiumehromat in destilliertem Wasser in Mengen von 400 g/l MgBr9 und 0,2 g/l LiCrO* aufgelöst werden. Ein anderes Beispiel für einen Elektrolyten ergibt sich durch Auflösen von 400 g/l Mg(ClO4)2 und 0,2 g/l LiCrO4 in destilliertem Wasser« Besteht die Anode nicht aus Magnesium sondern aus einem anderen Metall, dann muß der Elektrolyt dem zugehörenden elektrochemischen System entsprechen. Für eine Zinkanode wird als Elektrolyt für das Stärkegel eine Auflösung von Ammoniumchlorid und Zinkchlorid in destillietem Wasser verwendet. Auf 3eden Fall muß der Elektrolyt mit dem elektrochemischen System der Batterie verträglich sein.
Ein anderes zufriedenstellendes Feuchtmittd. ist Methylcellulose oder Celluloseether, d.h. die Verbindung, die unter der Handelsbezeichnung Methocel von der Fa. Dow Chemical Company verkauft wird. Für dieses Material ist eine Viskosität von 1500 Centipoises (2 %ige wäßrige Lösung bei 200C) als erwünscht befunden worden.
Zur Herstellung einer Batterie wird ein Anodenzylinder gebildet und der Anodenzylinder mit dem saugfähigen Separator bedeckt oder umwickelt. Der saugfähige Separator, beispielsweise gestrichenes Packpapier, gestrichene Gaze oder gestrichenes fein gewebtes Gewebe wird in auf die in Fig. 1 dargestellte Form geschnitten, deren rechteckiger Abschnitt
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35 von einem trapezförmigen Abschnitt 36 ergänzt wird. Für eine Anode für eine "DH-Zellengr8ße mit eifern Anodenaußendurchinesser von 23,75 mm ist die Basis des Rechteckes 35 etwa 88,9 mm lang, die Höhe des Rechteckes 35 ist etwa 49,21 mm hoch, und die Geeamtnöhe des Zuschnittes kann 95,25 mm betragen. Die kurze Basis des trapezförmigen Abschnittes 36 ist 69,85 mm lang.
Stärkegel oder ein anderes Weichmachungsmittel wird auf die eine Seite oder auf beide Seiten des Zuschnittes B in solcher Weise aufgebracht oder aufgestrichen, daß die zwischenräume zwischen den Fäden oder Fasern ausgefüllt sind. Zu diesem Zweck kann eine Walze verwendet werden, wobei das Weichmachungsmittel erst auf die eine Seite und dann auf die andere Seite aufgebracht wird. Die Anode wird dann um den Anodenzylinder so herumgewickelt, daß alle Teile der Anode bedeckt sind, mit Ausnahme der Klemmenabschnitte des offenen Endes, das anschließend an die Grundplatte angelötet wird·
Das Wickeln des erweichten Zuschnittes auf den Anodenzylinder wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wesentlich erleichtert. Die Vorrichtung besteht aus einer flachen Unterlage 37, die in einen feststehenden Unterlagenteil 38 und in einen beweglichen Unterlageteil 39 unterteilt ist. Der Teil 39 ist an dem fest stehenden Teil 38 mittels an jeder Seite befindlicher Arme 40 angelenkt, so daß der Teil 39 auf die in gestrichelten Linien in Fig. 3 dargestellte Stellung gedreht werden kann. Die zu-
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einander weisenden Kanten der UnterGegenteile 38 und 39 haben Abschrägungen 41.
Der Zuschnitt B wird auf die Unterlage 37 so aufgelegt, daß die Basis der rechteckigen Abschnittes 35 parallel zu einer Seitenkante der Unterlage 37 verläuft und daß der kleinere Abschnitt 36 des Zuschnittes B auf dem beweglichen Teil 39 liegt. Der restliche Teil oder übrige Teil des Zuschnittes liegt auf dem Unterlagenteil 38 auf.
Ein Dorn 42, auf den ein Anodenzylinder O aufgeschoben worden ist, wird auf die Unterlage 37 so aufgesetzt, daß die Achse des Dornes quer zur Länge der Unterlage 37 (Fig, 4) verläuft. Der Dorm 42 besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 43, aus einem kegeligen Abschnitt 44, aus einem zylindrischen Fuß oder einer zylindrischen Scheibe 46. Die Scheibe 46 kann aus einem Schwammaterial, z.B. aus Schwammkautschuk bestehen, während der übrige Teil des Dornes vorzugsweise aus Metall hergestellt ist· Wird in dem Weichmachungsmittel ein Elektrolyt verwendet, dann muß das Metall korrosionsfest sein.
Der Anodenzylinder C wird auf den zylindrischen Abschnitt 43 mit einem solchen Paßsitz aufgeschoben, daß sich der Zylinder G mit dem Dorn 42 dreht, wenn der Dorn 42 auf dem Unterlagenteil 38 abgerollt wird. Der Dorn wird auf die ■ Unterlage 37 so aufgelegt, daß die Dornachse parallel und un-
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gefahr über der Verbindungsstelle zwischen den Unterlageteilen 38 und 39 liegt. Die Innenkante 47 des Dornkopfes 45 liegt an den Seitenkanten 48 der Unterlage 37 an, so daß infolgedessen der Anodenzylinder 16 über dem rechteckigen Abschnitt 35 des Zuschnittes B und der kegelige Abschnitt 44 des Dornes 42 über dem trapezförmigen Abschnitt 36 des Zuschnittes B liegt.
Sobald der Dorn über dem Zuschnitt B liegt, wird der Unterlageteil 39 in der in Fig. 4 dargestellten Weise gedreht, um den zugehörenden Abschnitt des Zuschnittes B von der Unterlage 37 abzuheben und an den Anodenzylinder und den Dorn anzulegen. Der Dorn und die Anode werden dann auf der Unterlage 37 in Richtung des Pfeiles 49 (Fig. 4) gedreht, so daß sich der Zuschnitt auf die Anode und den Dorn aufwickelt. Die Breite des Zuschnittes B ist etwas größer als der Umfang der Anode C, so daß eine Überlappung entsteht. Bei einem Anodenumfang von etwa 74,67 mm ist die größte Breite des Zuschnittes etwa 88,90 mm.
Der Zuschnitt B wird auf die Unterlage 37 so aufgelegt, daß die Basiskante oder die untere Kante des Zuschnittes B einwärts der benachbarten Kante des Anodenzylinders C liegt, so daß ein kurzes Stück 50 (Fig. 6) des Anodenzylinders frei bleibt. Die obere Kante des Zuschnittes B liegt an der zylindrischen Scheibe 46 ab (Fig. 6).
Sobald der Zuschnitt B vollständig um die Anode
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und den Dorn herumgewickelt worden ist, werden die ,Anode und der Zuschnitt entweder von Hand oder in einer zweckdienlichen Klammer gehalten und der Dorn wird aus der Anode und dem Zuschnitt durch Bewegen in Axialrichtung (Pfeil 51 in Fig. 7) herausgezogen· Bei dieser Axialbewegung des Dornes zieht die Schwammscheifoe 46 den Abschnitt 36 des Zuschnittes B zur Innenseite des Anodenzylinders C (Pig. 7). Sobald der Dorn 42 vollständig herausgezogen worden ist, ist die Anode von dem Zuschnitt B mit Ausnahme des Teiles 50 (Fig. 8) vollständig eingehüllt oder bedeckt.
Der auf der Innenseite und der Außenseite der Anode C vorhandene Zuschnitt B ist etwas faltig. Die auf der Innenseite der Anode C befindliche Zuschnitthülle wirddadurch geglättet, daß ein Kolben 52 (Pig. 8 und 9) durch den Innenraum der des Anodenzylinders hindurchgezogen wird. Der Kolben 52 trägt eine aus Schwammaterial, z.B. Schwammkautschuk bestehende Scheibe 53, deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Scheibe 46 und die einen wesentlichen Druck auf den Zuschnitt B ausübt, so daß ein glatter Abschnitt entsteht, der an der Innenfläche des Anodenzylinders gleichmäßig anhaftet. Der an der Außenseite des Anodenzylinders C anliegende Abschnitt des Zuschnittes B wird in ähnlicher Weise geglättet, so daß dieser Abschnitt glatt an der Anodenfläche haftet. Zu diesem Zweck wird der Anodenzylinder durch ein Gesenk
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54· hindurchgezogen, das einen Ring 55 aus Sehwammaterial trägt. Der Innendurchmesser des Ringes 55 ist etwas kleiner als der Durchmesser des Anodenzylinders, so daß die Berührung zwischen dem Zuschnitt B und dein Ring 55 die gewünschte GläitwirEung (Fig. 10) bewirkt. Die Relativbewegung 2wischen dem Anodenzylinder und dem Schwammst er ial (Scheibe 53 oder Ring 55) muß stets in einer solchen Richtung erfolgen, in der das Schwammaterial sich zuerst an diejenige Kante des Anodenzylinders anlegt, die von dem Zuschnitt B bedeckt ist· Ansonsten würde durch die Bügelwirkung der Zuschnitt von dem Anodenzylinder abgestreift, Durch die Bügelwirkung wird eine im wesentlichen gleichförmige Berührung des Zuschnittes B mit allen !Teilen der Anodenflache erreicht, wae für das Arbeiten der Batterie höchst erwünscht ist.
Das Stärkegel oder der andere auf dem Zuschnitt B vorhandene Aufstrich kann nach dem Aufbringen des Zuschnittes auf den Anodenzylinder getrocknet werden, was in einfachster Weise durch Verwendung von Infrarotheizlampen erfolgt. Die Anode wird an einen aus Metall bestehenden Bodenverschloß angelötet oder in anderer Weise befestigt.
Für einen Separator dopelter Dicke werden zwei Lagen des Separatormateriales auf die Unterlage 37 aufgelegt und werden gleichzeitig auf den Dorn aufgewickelt oder zuerst wird der eine Zuschnitt aufgewickelt und dann wird das Aufwickeln
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für einen zweiten Zuschnitt wiederholt.
Es ist zwar eine bestimmte Ausführung des Verfahrens und der Anode dargestellt und beschrieben, doch können Änderungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Patentansprüche zu verlassen. Die beschriebene dargestellte und beschriebene Ausführung ist daher nur als Erläuterungsbeispiel zu werten.
Pat ent ansprüche
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Claims (3)

  1. H96133
    Dr. Expl.
    Patentansprüche:
    Q> Verfahren zum Zusammensetzen einer zylindrischen hohlen Metallanode (negativen Elektroden) für eine Trockenelementbatterie, gekennzeichnet dadurch, daß ein Zuschnitt aus einem augsaugfähigen Separatormaterial geformt wird; daß auf diesem Material ein Weichmachungsmittel aufgebracht wird, das das Material überzieht und die Materialporen mit dem Weichmachungsmittel ausfüllt; daß dieser überzogene oder gestrichene Zuschnitt um die Anode so gewickelt wird, daß ein erster Abschnitt des Zuschnittes um die Außenseite dieser Anode liegt und ein zweiter Abschnitt dieses Zuschnittes sich in Axialrichtung von dieser Anode wegerstreckt, und daß dann dieser zweite Abschnitt durch den Innenraum der Anode hindurchgedrückt und an die Innenwand der Anode angelegt wird, so daß der überzogene oder gestrichene Zuschnitt im wesentlichen sowohl die Innenfläche als auch die Außenfläche der Anode bedeckt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt des Separatorzuschnittes durch den Innenraum der Anode dadurch hindurchgedrückt wird, daß sich dieser zweite Abschnitt an eine Scheibe anlegt, die durch die Anode hindurchgezogen wird, um den zweiten Abschnitt des gestrichenen Materiales nach innen zu ziehen·
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  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennas ichnet, daß das Separatormaterial aus Baumwollgewebe besteht und daß das WeichnBchungsmittel ein hygroskopisches Stärkegel ist.
    4· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Weichmachungsmittel eine wäßrige Lösung eines viskosen Celluloseäthers ist.
    5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennas ichnet, daß das Separatormaterial aus Packpapier besteht,
    6· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennag ichnet, daß das auf der -Innenseite der Anode gelegene gestrichene Zuschnittmaterial mit einer weichen elastischen Scheibe, deren Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Anode, in Berührung gebracht und die Scheibe durch diese Anode hindurchgezogen wird, um das auf der Innenfläche der Anode vorhandene gestrichene Material zu glätten, und daß diese Anode mit dem darauf befindlichen gestrichenen Material durch einen weichen elastischen Ring hid urchgezogen wird, dessen Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Anode ist, um das auf der Außenseite der Anode befindliche &strichene Material zu glätten.
    7· Vorrichtung zum Zusammensetzen einer zylindrischen hohlen Anode für Trockenelementbatterien nach dem Ver-
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    fahren der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Innenseite und die Außenseite dieser Anode mit einem aufsaugenden Separatormatsrial überzogen ist, das aus einem Zuschnitt aus geweichtem gestrichenen aufsaugfähigen Material hergestellt ist, gekennzeichnet durch eine Unterlage (37) mit einem feststehenden Teil (38) und einem beweglichen Teil (39)» der mit dem-feststehenden Teil (38) drehbar verbunden ist, wobei die Unterlage
    (37) den Zuschnitt (B) teilweise auf dem feststehenden Teile
    (38) und teilweise auf dem beweglichen Teil (39) aufnimmt und trägt; durch einen Dorn (42) mit einem zur Aufnahme und zum Halten einer Anode (G) bestimmten zylindrischen Abschnitt (43)» mit einem axial mit diesem zylindrischen Abschnitt (43) fluchtenden und aus diesem Abschnitt (435 ragenden kegeligen Abschnitt (44) und mit einer weichen 'felastisehen Scheibe (46), die an den kegeligen Abschnitt (44) abstößt und einen Durchmesser hat, der größer als der Innendurchmesser der Anode ist, wobei der Born (42) auf die Unterläge (38) aufgelegt und längs dieser Unterlage abgerollt werden .kann, so daß sich der Zuschnitt (B) auf den Dorn (42) se aufwickelt, daß ein Teil des Zuschnittes (B) die Außenseite einer auf dem zylindrischen Abschnitt (43) gelegenen Anode (0) bedeckt und der übrige Teil des Zuschnittes den kegeligen Abschnitt (44) bedeckt und an der Scheibe (46) anliegt, wobei die Drehung des beweglichen Unterlagenteiles (39) ein Ende des Zuschnittes an den Dorn (42) anlegt.
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DE19641496133 1963-02-21 1964-08-13 I6o06.6l» " 375598 Verfahren und Vorrichtung zum Überziehen der Außen- und Innenfläche einer hohlen zylindrischen negativen Metallelektrode mit einer Separatorschicht Pending DE1496133B2 (de)

Applications Claiming Priority (5)

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