DE1771227A1 - Verfahren zum Trennen der Elektroden von Zellenbatterien oder Akkumulatoren und nach diesem Verfahren hergestellte Scheider - Google Patents
Verfahren zum Trennen der Elektroden von Zellenbatterien oder Akkumulatoren und nach diesem Verfahren hergestellte ScheiderInfo
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8 München i, RoMirtal 7, 2. Aufg.
(Kustermann-Passage)
den 2 *. ΑργΠ Ώ88
SOGIETE DES ACCUMÜLATEURS FIXES & DE TRACTION, Soc.An.,
Romainville (Seine) / Frankreich
Verfahren zum Trennen der Elektroden von Zellenbatterien oder Akkumulatoren und nach diesem Verfahren hergestellte Scheider
p<4Tf£*Hf-
Zusatz zu Patent (Patentanmeldu4
vom 20. Juli 1966)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen der Elektroden
von Zellenbatterien oder Akkumulatoren, nach dem die vorzugsweise aus Isoliermaterial bestehenden Scheider bzw. Trennelemente
mit Hilfe eines Schneidzeugs od. dgl. auf einer Stanzplatte
aus einer Folie ausgestanzt und zwischen die zu trennenden Elek- !
troden eingebracht werden nach Patent ....... (Patentanmeldung S 104 914 VIb/21b).
Erfindungsgemäß werden die Scheider bzw. die Trennelemente beispielsweise durch Kleben, Schweißen oder gewaltsames Einsetzen
auf oder in eintr Trennfolie befestigt, die sie auf mindestens
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einer Seite überragen und die mit den Scheidern bzw. Trennelementen
zwischen die voneinander zu trennenden Elektroden eingesetzt wird.
Diese Vorgangsweise bringt unter gewissen Umständen erhebliche Vorteile. Es handelt sich dabei insbesondre um folgendes;
Verwendet man eine geschmeidige oder biegsame Trennfolie, so kann die für die Trennelemente bestimmte Trennfolie in einem
ununterbrochenen Arbeitsgang hergestellt werden, wodurch die Montage der Batterien erleichtert wird.
Können die Trennelemente nur schwer auf den Elektroden
selbst befestigt werden, wie das beispielsweise bei Verwendung von Metallelektroden sehr großer innrer Oberfläche der Fall ist,
die beispielsweise sehr stark porös sind, so ist durch das erfindungsgemäße Verfahren dennoch eine sichere Befestigung der
Trennelemente zwischen den Elektroden gegeben.
Durch Auswahl eines geeigneten Materials für die Trennfolie kann man weiter je nachdem eine Elektrolytreserve, eine
semipermiable Trennung, eine Ionenaustauschmenbran od. dgl. erhalten.
Das Vorhandensein von auf der Trennfolie befestigten Trennern verhindert in jedem Fall alle wenig wünschenswerten
Erscheinungen wie Aufblasen, Ausdehnungen oder Verformungen der Trennfolie.
109888/0463 "3"
Die Erfindung betrifft auch nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Scheider, die sich dadurch auszeichnen,
eine
daß sie/die Trennfolie darstellende Tragseele haben, auf der Trennelemente angeordnet sind, deren Form, Abmessung und Verteilung auf das Schließen und die Diffusion des Elektrolyten, die elektrische Leitfähigkeit und die gewünschte mechanische Festigkeit abgestimmt sind.
daß sie/die Trennfolie darstellende Tragseele haben, auf der Trennelemente angeordnet sind, deren Form, Abmessung und Verteilung auf das Schließen und die Diffusion des Elektrolyten, die elektrische Leitfähigkeit und die gewünschte mechanische Festigkeit abgestimmt sind.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung
ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen
Fig. 1 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß
auf der Trennfolie befestigtes Trennelement,
Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsform,
Fig. 3, 4 und 5 schematisch und auseinandergezogen verschiedene
Möglichkeiten für die Anordnung einer mit Trennelementen besetzten Trennfolie zwischen zwei Elektroden,
Fig. 6, 7 und 8 den Fig. 3, 4 bzw. 5 entsprechende Ansichten
Fig. 6, 7 und 8 den Fig. 3, 4 bzw. 5 entsprechende Ansichten
der zusammengebauten Vorrichtung, und Fig. 9 eine den Fig. 3 bis 5 entsprechende Ansicht einer
weiteren Ausführungsform.
109886/0463 -4-
Fig. 1 zeigt ein Trennelement 10, das auf einer Trennfolie 11 befestigt ist. Das Trennelement 10 besteht beispielsweise
aus einem synthetischen Material wie Polyäthylen. Die Trennfolie ist eine geschmeidige oder biegsame Folie und kann
beispielsweise aus Papier oder einem Material bestehen, das aus bei den Betriebsbedingungen der Zellenbatterie oder des
Akkumulators beständigen Fasern gewebt oder verfilzt ist.
Die Scheider oder Trennelemente 10 werden vorteilhafterweise durch Ausschneiden aus einer Folie eines geeigneten Materials
gewonnen, das beispielsweise mit Hilfe von Schneidwerkzeugen od. dgl. auf einer Stanzplatte vorgenommen werden kann.
Form, Abmessungen und Verteilung der Trennelemente 10 sind auf das Fließen und die Diffusion des Elektrolyten, die elektrische
Leitfähigkeit und die gewünschte mechanische Festigkeit abgestimmt.
Für das Befestigen der Trennelemente 10 auf der Trennfolie
11 kann jede geeignete Vorgangsweise wie Kleben, Schweißen oder gewaltsames Einsetzen benützt werden. Die Trennfolie 11
kann beispielsweise mit einer Flüssigkeit imprägniert werden, die für das Material, aus dem die Trennelemente 10 bestehen,
ein Lösungsmittel darstellt. Werden die Trennelemente 10 nun gegen die Trennfolie 11 gedrückt, so kommt es zu einer teil-
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-weisen Auflösung an der mit der Trennfolie 11 in Berührung stehenden
Grundfläche des Trennelementes 10, wodurch sich die Materialien der beiden Teile gegenseitig durchdringen und so eine gute Befestigung
ergeben.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der jedem Trennelement 10 ein Trennelement 101 zugeordnet ist, das
Rücken an Rücken mit ihm auf der Trennfolie 11 sitzt. Die beiden Trennelemente 10 und 10f sind wieder dadurch mit der Trennfolie
11 verschweißt, daß diese Trennfolie mit einem Lösungsmittel für das Material getränkt ist, aus dem die Trennelemente bestehen,
deren Grundflächen so fest mit der Trennfolie 11 verbunden werden.
Die Fig. 3 bis 8 zeigen, wie eine Trennfolie 11 mit Trennelementen
10, Rücken an Rücken angeordneten Trennelementen 10 und 10f oder gegeneinander versetzt auf beiden Seiten der Trennfolie
angeordneten Trennelementen 10 und 10" als Scheider zwischen zwei Elektroden 12 und 13 bzw. 14 und 15 oder 16 und 17 verwendet
werden kann. Die Art der Trennfolie 11 sowie Form, Anordnung und Verteilung der Trennelemente 10 werden in Abhängigkeit von
der jeweils gewünschten Funktion gewählt.
Die Fig. 3 bis 6 zeigen beispielsweise Ausführungsformen, bei denen die Elektrode 12 aus Silberoxyd und die Elektrode 13
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aus einem Zinkblatt mit großer innerer Oberfläche besteht. Bei einem derartigen, ein sogenanntes zündbares Element bildenden
Paar muß im Moment der Zündung der Elektrolyt rasch den gesamten Raum zwischen den Elektroden auffüllen und andererseits die Trennfolie
11 in der Lage sein, ein Elektrolytreservoir zu bilden. Die Scheider oder Trennelemente 10 erlauben nun dem Zündungselektrolyt,
rasch zwischen die Elektroden einzufließen. Es wäre jedoch schwierig, die Trennung einer Elektrode wie der Elektrode 13 mit
großer innerer Oberfläche, d.h. mit einer Vielzahl von Hohlräumen von der Elektrode 12 durch Verwendung der Trennelemente 10 allein
sicherzustellen. Auch wäre es schwierig, diese Trennelemente auf den Elektroden zu befestigen. Erfindungsgemäß können nun aber
die Trennelemente 10 mühelos auf der Trennfolie 11 befestigt und auf ihr je nach den Erfordernissen angeordnet werden. Wählt
man außerdem für die Trennfolie 11 ein poröses und hydrophiles Material, so wird sie eine große Elektrolytmenge aufnehmen und
so den elektrochemischen Austausch fördern können. Weiter wird die Ausdehnung der Trennfolie im Moment der Zündung das Eindringen
des Elektrolyten in das Innere der Elektroden nicht hindern, da die Trennelemente 10 sozusagen nur punktweise an den
Elektroden angreifen. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 6 gelangt die beispielsweise aus Papier bestehende Trennfolie
11 in Berührung mit der negativen Zinkelektrode, die eine große innere Oberfläche hat und in der deshalb der Elektrolyt
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leicht beweglich ist. Die umgekehrte Anordnung, also eine in Berührung mit der Elektrode 12 angeordnete Trennfolie 11 würde
dem Elektrolyt keinen ausreichenden Kontakt mit der positiven, aus SilDeroxyd bestehenden Elektrode ermöglichen.
Weiter können die mit erfindungsgemäßen Scheidern versehenen Elemente direkt in den Abmessungen zusammengebaut werden,
die sie im weiteren Verlauf des Herstellungsverfahrens behalten werden, und zwar unabhängig von den Ausdehnungen der
Trennfolie 11. Bei den herkömmlichen Elementen nahm bei Ausdehnung und Aufblasen der Trennfolie die aus Elektroden und
Scheider bestehende Baugruppe praktisch den ganzen im Gehäuse freigelassenen Raum ein, wodurch das freie Fließen des Elektrolyten
nicht mehr möglich war.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 7 sind die Trennelemente 10 und 10* auf beiden Seiten der Trennfolie 11
vorgesehen. Der Elektrolyt kann dabei die Elektroden frei umfließen und hat zu jedem Punkt der Elektroden 14 und 15 Zugang.
Es wird dabei eine Trennfolie 11 gewählt, die das Arbeiten der Batterie noch unterstützt und die deshalb je nach der Art der
Elektroden beispielsweise eine semipermeable oder eine den Ionenaustausch fördernde Membran sein kann.
Bei der Ausfuhrungsform nach den Fig. 5 und 8 sind die
Trennelemente 10 und 10" nicht wie die Trennelemente 10 und 10*
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—8—
der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 7 Rücken an Rücken, sondern
gegeneinander versetzt angeordnet, beim Zusammenbau der
Elektroden 16 und 17 mit dem zusammengesetzten Scheider aus der Trennfolie 11 und den Trennelementen 10 und 10" gelangt dabei
die Trennfolie abwechselnd mit der Elektrode 16 und mit der Elektrode 17 in Berührung. Sie nimmt dabei eine Form an, die
etwas an Wellpappe erinnert. Sind die Trennelemente 10 und 10" beispielsweise in Linien ausgefluchtet angeordnet, so erhält man
(vgl. Fig. 8) auf jeder Seite der Trennfolie 11 Zickzack verlaufende Kanäle 18 für das freie Fließen des Elektrolyten. Der Zündelektrolyt
soll dabei in Richtung dieser Kanäle 18 zugeführt werden. Werden die Trennelemente 10 und 10" nicht reihenweise
angeordnet, so kann man die verschiedensten Formen erhalten, beispielsweise eine Waffelform der Trennfolie 11.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwischen die zwei einander gegenüberliegenden Elektroden 19 und 20 eine Trennfolie
11 eingesetzt ist, die an ihr befestigte Trennelemente 10 und überdies auch an der Elektrode 19 befestigte Trennelemente
21 aufweist. Diese Trennelemente 21 können beispielsweise so wie die Trennelemente 10 angeordnet sein. Nach dem Zusammenbau er
hält man so einen der Ausführungsform nach Fig. 7 entsprechenden Aufbau.
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Der erfindungsgemäße zusammengesetzte Scheider ergibt also zwischen den Elektroden einen freien Raum für den unmittelbaren
Zutritt des Zündelektrolyten au den Elektroden. Gleichzeitig wird eine ausreichende Elektrolytmenge zurückgehalten, um so einen
guten Ablauf der elektrochemischen Vorgänge sicherzustellen.
Das Ausbreiten des Elektrolyten, insbesondere in sogenannten
zündbaren Akkumulatoren verläuft bei Verwendung von erfindungsgemäßen Scheidern ungehindert und rasch, weil der dabei
unter einem gewissen Druck in das Gehäuse eintretende Elektrolyt sofort überall zwischen die Elektrode und den porösen Träger eindringt,
auf dem die in Richtung der Elektrode über ihn vorstehenden Trennelemente aufgebracht sind. Stehen die Trennelemente auf
beiden Seiten über den porösen Träger vor, so erfolgt das Ausbreiten des Elektrolyten auf gleiche Weise und gleichzeitig für beide
Elektroden. Das ist aber nicht immer notwendig, insbesondere dann nicht, wenn eine der Elektroden sehr porös ist und beispielsweise
aus einem Metallblatt mit großer innerer Oberfläche besteht.
Gleichzeitig mit dem Einfließen des Elektrolyten in alle zwischen der Elektrode und dem porösen Träger freiliegenden Räume
werden die Elektrode und der Träger aufgrund von Kapillarerscheinungen mit der Elektrolytflüssigkeit imprägniert, so daß überall
eine ausreichende Menge von Elektrolyt zur Verfügung steht, um eine gute Funktion des Akkumulators sicherzustellen. Der dabei
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sein Volumen vergrößernde poröse Träger wird dabei den freien
Raum zwischen den Trennelementen mehr oder weniger ausfüllen, ohne dabei zu sehr zusammengedrückt zu werden. Auch die gesamte
aus Elektroden und Scheider bestehende Baugruppe vergrößert dabei ihr Volumen kaum, wie das bei den bekannten Akkumulatoren
dieser Art der Fall war.
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Claims (12)
1. Verfahren zum Trennen der Elektroden von Zellenbatterien
oder Akkumulatoren, nach dem die vorzugsweise aus Isoliermaterial bestehenden Scheider bzw. Trennelemente mit Hilfe eines Schneidzeugs
od. dgl. auf einer Stanzplatte aus einer Folie ausgestanzt und zwischen die zu trennenden Elektroden eingebracht werden nach
Patent (Patentanmeldung S 104 914 VIb/21b), dadurch gekennzeichnet, daß die Scheider bzw. die Trennelemente (10) beispielsweise
durch Kleben, Schweißen oder gewaltsames Einsetzen auf oder in einer Trennfolie (11) befestigt sind, die sie auf mindestens
einer Seite überragen und die mit den Scheidern bzw. Trennelementen (10) zwischen die voneinander zu trennenden Elektroden (z.B. 12,
13) eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (21) der Scheider bzw. der Trennelemente (10,
21) auf einer Seite einer Elektrode (19) befestigt werden (Fig. 9).
3. Zusammengesetzte Scheider, die nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine die Trennfolie (11) darstellende Tragseele haben, auf der Trennelemente (10) angeordnet sind, deren Form,
Abmessung und Verteilung auf das Fließen und die Diffusion des
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Elektrolyten, die elektrische Leitfähigkeit und die gewünschte mechanische Festigkeit abgestimmt sind.
4. Scheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennfolie (11) porös ist.
5. Scheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfolie (11) eine semipermeable oder ionenaustauschende
Membran ist.
6. Scheider nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfolie (11) aus einem elektrisch isolierenden
Material besteht.
7. Scheider nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfolie (11) biegsam und geschmeidig
ist.
8. Scheider nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennfolie (11) hydrophil ist.
9. Scheider nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennelemente (10) auf einer Seite der
Trennfolie (11) angeordnet sind.
10. Scheider nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennelemente (10)10* bzw. 10") auf beiden
Seiten der Trennfolie (11) angeordnet sind.
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11. Scheider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennelemente (10,10*) Rücken an Rücken angeordnet sind
(Fig. 4).
12. Scheider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennelemente (10,10") gegeneinander versetzt angeordnet
sind (Fig. 5).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |