DE1496222C - Verfahren zur Herstellung von Elektro denwickeln, insbesondere fur Akkumolatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ~ Herstellung von Elektrodenwickeln, insbesondere für Akkumulatoren, durch Aufwickeln zweier mit Sintermasse beschichteter Elektrodenstreifen unter Zwischenlage von Separatorbändern um einen Dorn, indem ein Ende eines der Elektrodenstreifen in einem im Dorn befindlichen Spalt gehalten wird, auf diesen Elektrodenstreifen das Separatorband und auf dieses der zweite Elektrodenstreifen und ein weiteres Separatorband aufgelegt wird und der Wickel durch Drehung des Doms aufgebracht wird.

Akkumulatoren, bei denen zwei streifenförmige Elektroden mit entgegengesetzter Polarität spiralartig gewickelt sind, unter Zwischenlegung entweder von . zwei oder von einem einzigen um die eine oder andere der Elektroden gebogenen Separatorband, sind bereits bekannt (deutsche Patentschrift 911506). Diese Akkumulatoren verfügen über vorteilhafte Betriebseigenschaften. Ihre Herstellung, deren Prinzip, d.h. die gleichzeitige Wicklung der Elektroden und der Sepa- ao ratoren, sehr einfach ist, weist jedoch Schwierigkeiten bei der Durchführung auf. Die insbesondere bei alkalischen Akkumulatoren·, ζ. B. Nickel-Cadmium-Akkumulatoren verwendeten Elektroden haben im allgemeinen eine gesinterte dünne Trägerschicht. Diese Art as von Elektroden hat gewöhnlich auf beiden Seiten der z. B. aus einem gelochten Metallstreifen bestehenden Trägerfläche gesinterte Schichten.

Zur spiralförmigen Herstellung der Elektroden und der Separatoren ordnet man beispielsweise ein Ende des Elektrodenstreifens mit negativer Polarität in einem auf der ganzen Länge eines Doms vorgesehenen Schlitz an. Der Dorn wird dann etwa um 360° gedreht, um die Elektrode auf dem Dorn festzulegen. . Anschließend wird die zweite Elektrode mit positiver Polarität in dem Schlitz angeordnet. Bei diesem Beispiel ist die Elektrode mit positiver Polarität mit einem oder zwei Separatoren bedeckt.

Wenn das Wickeln der Elektroden beendet ist, genügt es, die auf diese Weise hergestellte Elektrode bzw. Wicklung in einem Schutzgehäuse anzuordnen.

Die Durchführung des Verfahrens weist verschiedene Schwierigkeiten auf. Das Verfahren setzt voraus, daß die Elektrodenstreifen frisch gepastet und gerade in einem solchen Trocknungsstadium sind, daß die aktive Masse noch genügend plastisch ist, um bei der durch das Wickeln bedingten Krümmung nicht den Zusammenhalt mit dem tragenden Streifen zu verlieren. Diese Einschränkung führt zu einer erheblichen Erschwerung des Herstellungsprozesses. Die Elektroden besitzen am Ende scharfe Winkel, die dazu neigen, die Separatoren an dieser Stelle zu durchschneiden und Kurzschlüsse zu erzeugen. Die in den Schlitz des Domes gelegte Elektrode wird am Austritt des Schlitzes praktisch rechtwinklig abgebogen. Die gesinterten Schichten neigen an dieser Stelle dazu, einzureißen und sich von der Folie zu lösen oder scharfkantige Grate zu bilden, die den Separator durchschneiden oder Kurzschlüsse hervorrufen können. Dies führt zu einem verhältnismäßig hohen Ausschuß in der Herstellung und erhöht wesentlich die Herstellungskosten der auf diese Art hergestellten Akkumulatoren.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile zu vermeiden. Es zeichnet sich dadurch aus, daß man mindestens das vom Spalt des Doms gehaltene Ende der Elektrodenstreifen in eine Schutzfolie einschlägt. Die Schutzfolie besteht vorzugsweise aus einem haftenden geschmeidigen Material, z. B. aus einem Polyyinylchlorid- oder Polyäthylenband mit einer Klebeschicht.

Die Schutzfolie ist von den Kanten des eingeschlagenen Endes des Elektrodenstreifens weg ein Stück weit an der Oberfläche des Elektrodenstreifens entlanggelegt und hat zweckmäßig eine dem Elektrodenstreifen entsprechende Breite, um den ganzen Einschlagbereich zu schützen.

Vorzugsweise sieht man hinsichtlich des Doms, in dessen Spalt man bei der Herstellung die eine, gegebenenfalls längere Elektrode einführt, eine Schutzfolie vor, die die Fläche der Elektrode über einen Bereich schützt, der soviel größer ist als derjenige im Spalt des Doms, daß sich die Überdeckung des Elektrodenstreifens mit der Schutzfolie außerhalb des Spalts zweckmäßig noch an der Wickelaußenfläche eine halbe öder ganze Windung weit fortsetzt.

Zweckmäßig schlägt man auch das äußere Ende der Elektrodenstreifen in Schutzfolie ein.

Auf diese Weise bleibt die gesinterte Masse haften und neigt nicht mehr dazu, bei einem Abreißen einen Kurzschluß in den Akkumulatoren hervorzurufen. Es ist also möglich, Elektroden auch dann noch zu verwenden, wenn sie geringe Fehler aufweisen, während bisher solche Elektroden aus obengenannten Gründen zum Ausschuß gegeben wurden. Die dem elektrochemischen Austausch entzogenen Elektrodenflächen sind im Verhältnis zur gesamten Fläche der Elektroden sehr gering; eine solche Anordnungsweise beeinflußt die Eigenschaften eines Akkumulators praktisch nicht.

Um jedoch den elektrochemischen Austausch überhaupt nicht zu stören, kann gemäß der Erfindung die Schutzfolie aus einem Material bestehen, das bei elektrochemischen Reaktionen auftretende Ionen durchläßt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. 1 im Querschnitt einen Akkumulator gemäß der Erfindung,

Fig. 2 und 3 perspektivische Teilansichten von zwei Elektrodenstreifen mit entgegengesetzter Polarität, ;,·.-·

Fig. 4 einen zur Herstellung von gewickelten Elektroden dienenden Dom,

Fig. 5. einen Schnitt gemäß der Linie V-V in Fig.4. ■-■■ .--v'-'-r·-- ■-■■;·■·;- r.· ·■■■>. ;. .·.. ...;■■:..

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht ein Akkumulator mit spiralförmig gewickelten Elektrodenstreifen im wesentlichen aus einer Elektrode 2 größerer Länge, z. B. mit negativer Polarität, aus einer kürzeren Elektrode 3 mit z. B. positiver Polarität und aus zwei Separatorbändem 4 und 5, die, wie in Fig. 1 dargestellt, aus einem einzigen um die kürzere Elektrode 3 gebogenen bzw. gewickelten Streifen bestehen. An der Außenfläche der Wicklung bzw. Elektrode erkennt man ein Schutzgehäuse 6 des auf diese Weise hergestellten Akkumulators.

Im dargestellten Beispiel ist eine Schutzfolie 7 auf der längeren Elektrode 2 in dem Bereich, mit dem die Elektrode auf dem Dom zur Bildung der Wicklung befestigt war, angeordnet. Wie man in Fig. 1 erkennen kann, bedeckt die Schutzfolie 7 die Elektrode auf einer Seite über eine Länge 7 a, die etwas größer als die Breite des Doms ist, und zwar auf der Elektrodenseite, die zum Inneren der Spirale gewandt ist.

Die Schutzfolie ist um den Rand 7 b der Elektrode geschlagen und bedeckt von der Elektrodenfläche, die zur Außenseite der spiralförmigen Wicklung gewandt ist, einen Teil 7 c; sie steht mit mindestens einem Teil des Separators 4 in Berührung. Der Teil 7 c S entspricht zweckmäßig einer halben bis einer- ganzen Windung der Wicklung um den Dorn.

Eine andere Schutzfolie 8 ist an dem Ende des kürzeren Elektrodenstreifens 3 vorgesehen und so um deren Seitenkanten 86 gebogen, daß sie sie bedeckt. Sie bildet auf den einander gegenüberliegenden Seiten eine schmale Randeinfassung 8 α bzw. 8 c.

Diese Anordnungsart wird verwendet, wenn die Elektrode 2 an der Außenseite der Wicklung langer ist als die Elektrode 3; wäre es umgekehrt — was selbst mit einer kürzeren Elektrode 3 möglich ist -—, würde die Schutzfolie 8 an der Außenseite der Elektrode 2 angeordnet werden.

In ähnlicher Weise wie die Schutzfolie 8 ist eine Schutzfolie 9 um das Ende des Elektrodenstreifens 3 *o in Nähe der Wicklungsmitte sattelartig gelegt, die die Kante 9 b der Elektrode bedeckt und auf den einander gegenüberliegenden Seiten zwei schmale Randeinfassungen 9 a und 9 c bildet.

Die Anordnung der beiden Schutzfolien ist in Fig. 2 und 3 perspektivisch dargestellt.

Die Schutzfolien 8 und 9 machen oft vorhandene scharfe Kanten an den Elektrodenenden, die mit einer Trennmaschine herkömmlicher Bauweise geschnitten wurden, unschädlich, und die Separatorenstreifen 4 und 5 sind nicht in Gefahr, an diesen Stellen durch die so bedeckten Elektrodenstreifen zerschnitten zu werden.

Die Schutzfolie 7 vermeidet in gewissem Grad das Reißen und Ablösen des gesinterten Metalls von der Elektrode, unmittelbar am Austritt des Doms, d. h. an der Stelle, wo die Elektrode 2 eine rechtwinklige Krümmung la (Fig. 5) aufweist. Die Folie 7 verhindert außerdem, daß die abgerissenen Teile des gesinterten Metalls den Separatorstreifen nicht durch- bohren.

Die Schutzfolie 7 erleichtert außerdem die Anordnung der Elektrode auf den Dorn. In den Fig. 4 und 5 ist die zwischen zwei Halbzylindern 10 und 11 des Wicklungsdorns eingespannte Elektrode 2 ersiehtlieh. Nachdem die Wicklung fertiggestellt ist, muß man die beiden Halbzylinder 10 und 11 herausziehen. Gewöhnlich besteht der Wicklungsdorn folglich aus zwei halbzylindrischen Stangen 10 und 11, die parallel zur Achse der Wicklung gleiten können, ausgehend von Reitstöcken 12 und 13 einer Wickelbank. Zu dem in Fig. 4 dargestellten Zeitpunkt ist der mit dem Reitstock 13 verbundene Halbzylinder 10 in Reitstock 12 gesteckt, wogegen der mit dem Reitstock 12 verbundene Halbzylinder 11 auf dem halben Weg zwischen den Reitstöcken 12 und 13 liegt, um sogleich in den Reitstock 13 einzugreifen. Die geschmeidige und glatte Schutzfolie gestattet dabei ein leichtes Verschieben der Halbzylinder 10 und 11 auf der Elektrode 2. So

Dies hat den Vorteil, daß die Anordnung der Elektrode 2 auf dem Wickeldorn erleichtert wird und das Metall während der Herstellung der Wicklung nicht abreißt. Nachdem die Wicklung hergestellt ist, erfolgt das Zurückziehen der Halbzylinder 10 und 11 wegen der Schutzfolie sehr leicht.

Mit der Schutzfolie 7 können bei gegebener Elektrodenstärke Dorne mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser verwendet werden, da man das Abreißen und Reißen der gesinterten Masse an der Stelle 2 α, an der die Folie rechtwinklig gebogen wird, nicht mehr zu befürchten hat. Umgekehrt ist es möglich, auf einen Dorn mit bestimmtem Durchmesser stärkere Elektroden zu wickeln, als sie bisher gewickelt wurden. Außerdem wird dadurch eine erhebliche Zeitersparnis erzielt, daß man eine Elektrode mit Schutzfolie viel leichter in dem Schlitz des Doms anordnen kann als eine Elektrode ohne Schutzfolie. Femer ist es möglich, die Wicklung schneller herzustellen,'da Risse der gesinterten Schicht bzw. Masse beim Wicklungsbeginn nicht mehr zu befürchten sind. Der genannte Zeitgewinn kann z.B. bei etwa 3O°/o liegen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Elektrodenwickeln, insbesondere für Akkumulatoren, durch Aufwickeln zweier mit Sintermasse beschichteter Elektrodenstreifen unter Zwischenlage von Separatorbändern um einen Dorn, indem ein Ende eines der Elektrodenstreifen in einem im Dorn befindlichen Spalt gehalten wird, auf diesen Elektrodenstreifen das Separatorband und auf dieses der zweite Elektrodenstreifen und ein weiteres Separatorband aufgelegt wird und der Wickel durch Drehung des Doms aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens das vom Spalt des Doms gehaltene Ende der Elektrodenstreifen (2,3) in eine Schutzfolie (7) einschlägt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schutzfolie (7, 8,9) der Breite der Elektrodenstreifen (2,3) entspricht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Schutzfolie (7) bedeckte Oberfläche (7a, 7c) des Elektrodenstreifens (2), dessen Ende im Spalt des Doms (10,11) gehalten wird, größer ist als der im Spalt befindliche Teil der Oberfläche des Elektrodenstreifens (2).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche des Elektrodenstreifens (2) von der Linie des Austritts aus dem Spalt des Doms (10, 11) ab an der Wickelaußenfläche (7c) weiter als an der Innenfläche (7 a) mit der Schutzfolie (7) bedeckt, und zwar etwa eine halbe oder ganze Windung weit.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das äußere, in der Nähe des Umfangs des Wickels liegende Ende eines der Elektrodenstreifen (3) in ein Stück Schutzfolie (8) einschlägt, das die an die Endkante (8 b) anschließenden Oberflächenteile (Sa, 8 c) des Elektrodenstreifen (3) nur unwesentlich überdeckt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie (7, 8,9) aus einem haftenden geschmeidigen Material besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schutzfolie (7, 8, 9)

ein Polyvinylchlorid- oder Polyäthylenband mit einer Klebeschicht verwendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie (7, 8,9) aus einem ionendurchlässigen Material besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen