DE1771185A1

DE1771185A1 - Verfahren zur Anbringung von Trennorganen zwischen Elektroden verschiedener Polaritaet in einer galvanischen Primaer- oder Sekundaerzelle sowie mit solchen Trennorganen versehene Elektroden fuer galvanische Zelle

Info

Publication number: DE1771185A1
Application number: DE19681771185
Authority: DE
Inventors: Jan-Erik Karlsson; Nilsson Arne Olof
Original assignee: Svenska Ackumulator Jungner AB
Current assignee: Svenska Ackumulator Jungner AB
Priority date: 1967-04-28
Filing date: 1968-04-18
Publication date: 1971-12-23
Also published as: ES353139A1; AT287096B; RO55022A; FR1562543A; NL6805978A; GB1219797A; US3565697A

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Lledl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

P 17 71 185.2-45 A 3672

11. September 197o

SVENSKA ACKUMULATOR AKTIEBOLAGET

JUNGNER
OSKARSHAMN / SCHWEDEN

Verfahren zur Anbringung von Trennorganen zwischen Elektroden verschiedener Polarität in einer galvanischen Primär- oder • Sekundärzelle sowie mit solchen Trennorganen versehene Elektroden für galvanische Zelle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung von Trennorganen zwischen Elektroden verschiedener Polarität in einer galvanischen Primär- oder Sekundärzelle.

Uu Unterlagen (Art 711 Ab». 2 Nr. I Satt 3 am Änderung···«, v. 4. % UOZ)

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In alkalischen Akkumulatoren mit sogenannten Taschen-Elektroden, d. h. Elektroden, die aus mit aktivem Material gefüllten Taschen oder Hülsen aus perforiertem Blech bestehen, hat man als Trennorgane zwischen Elektroden verschiedener Polarität bereits eine Anzahl loser Isolier stäbe aus Ebonit oder einem geeigneten Kunststoffmaterial verwendet, die in vertikalen Nuten in den Seitenflächen der Elektroden vorgesehen sind. Erst nach dem Zusammenstellen dieser Elektroden zu einem Komplex aus abwechselnd positiven und negativen Elektroden wurden die Isolierstäbe jeweils in die entsprechenden Nuten eingeschoben, ein manuelles Verfahren, das sowohl zeit- als auch kostenmäßig aufwendig ist.

Durch die vorliegende Erfindung wird dieses zeitraubende Montieren von Isolierstäben vermieden, wobei auch die für die Stäbe vorgesehenen Nuten an den Seiten der Elektroden in Wegfall kommen können. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß zumindest auf einen Teil der Elektroden auf einer oder beiden Seiten Stränge aus einem elektrisch isolierdenden, an den Elektroden haftfähigen, schmelz- oder härtbaren Kunststoffmaterial aufgespritzt werden.

Die Erfindung bezieht sich auch auf Elektroden für eine galvanische Primär- oder Sekundärzelle, die mit nach diesem Verfahren hergestellten Trennorganen versehen sind.

Die Erfindung eignet sich auch für andere, in sowohl primären als auch sekundären Zellen verwendete Elektrodentypen. In galvanischen Zellen, bei denen die Elektroden durch poröse Körper aus gesintertem Metallpulver gebildet werden, in deren Poren das aktive Material eingeführt ist, hat man als Trennorgan zwischen Elektroden verschiedener Polarität poröse elektrolytdurchlässige Membranen verwendet, die die Seitenflächen der Elektroden ganz oder teilweise bedecken. Obgleich ein sol-

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eher Separator in der Regel eine geringe Dicke hat, führt er in einer Zelle zu einem nicht unbedeutenden inneren Widerstand und erschwert obendrein den Gasabzug, insbesondere beim Laden. Viele Maßnahmen wurden bereits vorgeschlagen, um den elektrischen Widerstand herabzusetzen, den ein Plattenseparator hervorruft. Es ist u. a. bekannt, auf den Elektroden sehr dünne, anhaftende, semipermeable oder poröse Schichten aus einem elektrisch isolierenden Material anzubringen. Dadurch, daß auf die Elektroden einer Zelle erfindungsgemäß Trennorgane aufgespritzt werden, kann der innere Widerstand der Zelle weiter herabgesetzt werden, was verbesserte Belastungseigenschaften der Zelle mit sich führt. Gleichzeitig wird der Gasabzug erleichtert.

Die Erfindung kann auch bei beispielsweise aus Pulver gepressten oder massiven Elektroden zum Einsatz kommen. Es ist bekannt, auf gewissen Elektroden letztgenannter Art Abstandsorgane in Form von runden Knöpfen oder Warzen anzubringen. Dies gilt insbesondere für gewisse mittels Wasser aktivierbare Primärbatterien, deren negative Elektroden aus beispielsweise Magnesium bestehen, wenn man rasch das durch die elektrochemische Reaktion gebildete Magnesiumhydroxyd entfernen will.

Die Anbringung der erfindungsgemäßen Stränge erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines thermostatisch gesteuerten Spritzwerkzeuges, das mit einer Anzahl von Spritz mundstücken entsprechend der gewünschten Stranganzahl versehen ist, wobei die Stränge gleichzeitig auf die Elektrode aufgespritzt werden, die am Spritzwerkzeug vorbeigeführt wird. Das Strangmaterial besteht vorzugsweise aus einem Thermoplast, eventuell mit einem Stoff zusatz, der die Haftfestigkeit des Materials erhöht. Ein Material, das sich für diesen Zweck als sehr geeignet erwiesen hat, ist ein Produkt, das im Handel unter der Bezeichnung Bostik Hot Melt Nr. 31o erhältlich ist. Die Haftung der Stränge auf

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der Elektrode kann dadurch weiter verbessert werden, daß die Elektroden etwas erwärmt werden, bevor man die Stränge auft ragt. Das Strangmaterial kann auch aus einem geeigneten härtbaren Kunststoff bestehen, beispielsweise aus einem Epoxidharz^ das zusammen mit einem entsprechenden Härter auf die Elektroden aufgespritzt wird. Um die Aushärtung zu beschleunigen, ist es zweckmäßig, die Elektrode vor oder nach dem Aufspritzen zu erwärmen, beispielsweise mit Hilfe von Infrarot-Strahlern.

Gemäß vorliegender Erfindung können die Stränge auf einer oder beiden Seiten der Elektroden angebracht werden. Es hat sich indessen als vorteilhaft erwiesen, nur die Elektroden einer bestimmten Polarität, beispielsweise nur die negativen, beiderseits mit Strängen zu versehen. Die aufgespritzten Stränge, verlaufen hauptsächlich parallel zu den vertikalen Seitenkanten der Elektroden und erstrecken sich über den größeren Teil der Elektrodenhöhe. Wenn auf die Elektroden beiderseits Stränge aufgespritzt werden, ist es zweckmäßig, dieselben einander gegenüberliegend anzubringen und sie sich ein kleines Stück über die Ober- und/oder Unterkante der Elektrode erstrecken zu lassen sowie sie dort miteinander zu verbinden. Hierdurch werden die Stränge auch festgehalten, falls sie sich ganz oder teilweise von ihrer Unterlage lösen sollten.

In alkalischen Zellen mit sogenannten Taschen-Elektroden kommen ausser den bisher verwendeten Isolierstäben gewöhnlich auch elektrisch isolierende Trennorgane in Form von U-förmigen Schienen vor, die die vertikalen Seitenkanten der Elektroden uirschliessen. Diese U-förmigen Schienen bestehen in der Regel aus dergleichen Material wie die Isolierstäbe und werden ebenfalls wie diese von Hand montiert, was natürlich sowohl zeit- als auch kostenmäßig aufwendig ist. Durch die vorliegende Erfindung können auch diese U-Schienen durch aufgespritzte

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Str.änge aus einem elektrisch isolierenden Material ersetzt werden, die nahe an und parallel zu den vertikalen Seitenkanten der Elektroden auf oder neben dem Rahmen aus vernickeltem Stahlblech angebracht werden, der die perforierten Blechtaschen umschließt.

Die Erfindung sei im folgenden unter Hinweis auf beiliegende Zeichnungen näher beschrieben; dabei zeigen:

Fig. 1 eine sogenannte Taschen-Elektrode mit beiderseits aufgespritzten erfindungsgemäßen Strängen,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Elektrode nach Fig. 1,

Fig. 3 einen waagrechten Teilschnitt durch die Elektrode nach Fig. 1,

Fig. 4 eine platte gesinterte Elektrode mit aufgespritzten erf indungsgemäßen Strägen,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Elektrode, nach Fig. 4,

Fig. 6 einen waagrechten Teilschnitt durch die Elektrode nach Fig. 4,

Fig. 7 eine Vorrichtung zum Aufspritzen der Stränge, und 8

Fig. 1 bis 3 zeigen eine sogenannte Taschen-Elektrode mit horizontalen, aktives Material enthaltenden Taschen 1 aus perforiertem Blech, die durch einen Blechrahmen zusammengehalten werden, der aus zwei vertikalen Sammelschienen 2 und 3 besteht, die jeweils am oberen Ende durch eine Querschiene 4 verbunden sind, die mit einer Anschlußfahne 5

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versehen ist. Auf beiden Seiten der Elektrode und einander gegenüberliegend sind erfindungsgemäß anhaftendeJStränge 6 aus einemfiermoplastischen Material aufgespritzt, wobei siclulie Stränge ein kleines Stück über die Ober- resp. Unterkante der Elektrode erstrecken, wo sie miteinander verbunden sind. Die Stränge , die lotrecht unter der Anschlußfahne der Elektrode liegen, sind jpur an der Unterkante der Elektrode miteinander verbunden. Bas ,Aufspritzen der Stränge erfolgt kontinuierlich mit Hilfe der in Fig. 7 und 8 dargestellten Vor richtung. Auf einem endlosen durch zwei Antriebszylinder 7 und 8 in Pfeilrichtung bewegten Transportband 9 werden die Elektroden Io mit geeigneter Geschwindigkeit unter ein thermostatisch gesteuertes Spritzwerkzeug 11 geführt, das mit einer der Elektrodenbreite angepassten Anzahl von Spritzmundstücken 12 versehen ist. Mit Hilfe von beispielsweise Mikroschaltern oder Fotozellen kann man genau die gewünschte Stranglänge erhalten. Um die Haftung der Stränge auf den Elektrodenoberflächen zu erhöhen, ist es zweckmäßig, die Elektroden vor dem Aufspritzen anzuwärmen, beispielsweise mit Hilfe von Infrarot-Strahlern. Hierdurch verlängert man die Erstarrungszeit des Strangmaterials 15, so daß dasselbe in die Perforationslöcher der Elektroden-Taschen eindringen kann und man eine verbesserte Haftung erhält.

Aus der in Fig. 7 und 8 dargestellten Anordnung zum Aufspritzen von Strängen nach vorliegender Erfindung geht nicht hervor, wie die Stränge auf beiden Seiten einer Elektrode aufgebracht werden. Dies kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, und zwar entweder dadurch, daß man erst Stränge auf der einen Seite einer in waagrechter Lage vorgeschobenen Elektrode aufspritzt, anschliessend die Elektrode umdreht und mit Hilfe des gleichen oder eines anderen Spritzwerkzeuges Stränge auf die andere Elektrodenseite aufspritzt. Man kann auch gleichzeitigstränge auf beide Seiten der Elektrode aufspritzen, wobei

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sich die Elektroden möglichst vertikal nach oben oder unten zwischen zwei Spritzwetkzeugen bewegen sollen, deren Spritz mundstücke einander gegenüberliegend angeordnet sind, mit einem gegenseitigen Abstand, der unbedeutend größer als die Dicke der Elektroden ist. Im letztgenannten Fall sind die Stränge weniger der Gefahr ausgesetzt, . deformiert zu werden, bevor sie vollständig erstarrt sind, wobei auch die Verbindung zweier gegenüberliegender Stränge an der Ober- und Unterkante der Elektrode besser wird als im erstgenannten Fall. Wahlweise können die Spritzwerkzeuge beweglich sein und die Elektroden während des Aufspritzens stillstehen.

Wie in Fig. 1 dargestellt, können die zum Rahmen der Elektrode gehörenden vertikalen Sammelschienen 2 und 3 mit aufgespritzten Strängen versehen werden, die die zur Isolierung der Seitenkanten der Elektrode bisher verwendeten U-förmigen Schienen ersetzen, die die vertikalen Seitenkanten der Elektroden umschliessen.

Der Querschnitt der aufgespritzten Stränge kann jede beliebige geometrische Form haben. Eine zylindrische oder nahezu zylindrische Form der Stränge hat sich jedoch als am vorteilhaftesten erwiesen. Die Dicke der Stränge und der Abstand zwischen nebeneinander liegenden Strängen ist je nach Art und Größe der bespritzten Elektrode verschieden. Wenn es sich um Taschen-Elektroden dreht, können die Stränge eine Dicke von beispielsweise o, 7 bis 3, ο mm haben, je nachdem, welchen Isolierabstand man zwischen den Elektroden erreichen möchte. Der Abstand zwischen nebeneinander liegenden Strängen ist vorzugsweise ca. 2o bis 3o mm. Wenn es sich um andere Elektrodentypen handelt, beispielsweise gesinterte Elektroden, die aufgrund ihrer geringen Dicke nicht die Steifheit einer Taschen-Elektrode besitzen, kann es notwendig sein, die Abstände zwischen den Strängen zu vermindern, um damit die Kurzschlußsicherheit zu erhöhen. Dies geht aus Fig. 4 bis 6 hervor,

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die eine gesinterte Elektrode 13 einer gewissen Polarität darstellt, die auf beiden Seiten mit aufgespritzten Strängen 14 nach vorliegender Erfindung versehen wurde. Der Abstand zwischen den Strängen ist hier nur etwa Io mm. Oft ist auch die Dicke der Strange geringer bei gesinterten Elektroden als bei einer Taschen-Elektrode, gewöhnlich ca. o, 5 bis o, 7 mm.

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Claims

MlMBl Patentansprüche

1. Verfahren zur Anbringung von Trennorganen zwischen Elektroden verschiedener Polarität in einer galvanischen Primär- oder Sekundärzelle, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einen Teil der Elektroden auf einer oder beiden Seiten Stränge aus einem elektrisch isolierenden, an den Elektroden haftfähigen, schmelz- oder härtbaren Kunststoff material aufgespritzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge hauptsächlich parallel zu den vertikalen Seitenkanten der Elektrode verlaufend über den größten Teil der Elektrodenhöhe aufgespritzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf Elektroden der einen Polarität auf beiden Seiten einander gegenüberliegende Stränge in solcher Weise aufgespritzt werden, daß die Stränge an der oberen und/oder unteren Kante der Elektroden miteinander verbunden werden.

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