DE2003131A1

DE2003131A1 - Elektrode mit Huelle

Info

Publication number: DE2003131A1
Application number: DE19702003131
Authority: DE
Inventors: Sundberg Erik Gustav
Original assignee: Tudor AB
Current assignee: Tudor AB
Priority date: 1969-04-14
Filing date: 1970-01-24
Publication date: 1970-10-22
Also published as: NO134318C; JPS543209B1; DK126885B; SE326742B; CH505481A; US3694265A; GB1261491A; BE745088A; FR2043255A5; DE2003131B2; FI46219B; CA938342A; FI46219C; ES376498A1; NO134318B; NL7005234A

Description

DR. F. E TRETTIN

PATENTANWALTS

6 FRANKFURT/M. „,_ _ „-_. .„

KRÖGERSTR.5-TEL. 281507 ²5. Januar 1970 /Mo

Aktiebolaget Tudor, Stockholm 1/Schweden Elektrode mit Hülle

Die vorliegende Erfindung betrifft sogenannte Röhrenelektroden für Blei-Säure-Akkumulatoren. Röhrenelektroden bestehen aus einer Anzahl nebeneinander und im Abstand voneinander angeordneter Kerne, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Metallkerne sind umgeben von und stehen in Kontakt mit dem sogenannten aktiven Material, welches seinerseits von röhrenförmigen Hüllen umgeben ist, die einmal rund um Jeden Stab gehen, der aus Metallkernen und aktivem Material besteht. Die Stabhüllen sind elektrisch isolierend. Das Material in den Hüllen ist beständig gegenüber dem Elektrolyt und gegenüber den Angriffen, denen es in der Akkumulatorzelle während des Betriebs ausgesetzt ist, besonders gegenüber Oxydation infolge naszierendem Sauerstoff. Die Hüllen müssen für den Elektrolyten leicht permeabel sein, so wenig wie möglich elektrischen Widerstand leisten und verhindern, daß das aktive Material den Kontakt zwischen den Partikeln der

009843/1202

aktiven Masse und dem leitenden Kern verliert.

Von den aus geschlitztem Hartgummi bestehenden Hüllen ist man später zu Hüllen aus Gewebe oder Geflechten aus imprägnierten Fäden unterschiedlicher Art oder aus thermoplastischer Kunststoffolie übergegangen. Das Ersetzen der Hartgummiröhren durch gewebtes Material bedeutete einen

P großen Portschritt, sowohl, hinsichtlich der Haltbarkeit als auch der Kapazität und der Effektivität. So sind beispielsweise Hüllen, die aas einem Glasfasergewebe mit einer in diesem Zusammenhang beständigen Imprägnierung aus Kunststoff, z.B. Phenolharz, bestanden, bekannt geworden und mit einem gewissen Erfolg verwendet worden. Es 1st auch vorgeschlagen worden, die Hüllen aus geflochtenen oder gewebten Fäden aus Kunststoff-Fasern herstellen zu lassen, beispielsweise aus "Terylene", welches der Handelsname für

t ein Polyester aus Kthylenglykol und Terephtalsäure ist. Als besonders brauchbar zur Herstellung gewebter oder geflochtener Hüllen hat sich Glas in geeigneter Qualität erwiesen. Glas dehnt sich nicht oder nur ganz unbedeutend aus, was zur Folge hat, daß das aktive Material, welches während der Entladung eine Tendenz zum Schwellen zeigt, in gutem Kontakt mit den leitenden Kernen gehalten wird. Aufgrund der glatten Oberfläche der Glasfasern hat es sich indessen als schwierig erwiesen, mechanische Bindung im Gewebe oder im Geflecht der Hülle zu erhalten. Bei den Hüllen darf es

- 3 00984 3/1202

nicht vorkommen, daß die Glasfasern relativ gegeneinander verrutschen und dadurch eine unregelmäßige Gewebestruktur entsteht, was zur Folge hat, daß der Abstand zwischen den Fäden an einigen Stellen so groß werden kann, daß das aktive Material hindurchdringen kann und somit aus der Elektrode verloren geht. Um die Entstehung zu großer öffnungen im Hüllengewebe oder -geflecht bei Verwendung von Glasfibergarn zu verhindern, ist vorgeschlagen worden, daß ein Teil der in Axialrichtung der Hülle sich erstreckenden Fäden aus Monofilamentfäden aus thermoplastischem Material, z.B. Polyäthen oder Polypropylen besteht. Bei einer Wärmebehandlung werden diese sogenannten Stengelfäden dann durch Schmelzen mit den übrigen, normalerweise vielfasrigen Gewebefäden zusammengebunden.

Es sind auch geflochtene oder gewirkte, aus thermoplastischen Monofilamentfäden bestehende Hüllen vorgeschlagen worden, welche Fäden bei einer Wärmebehandlung zusammengeschweißt werden, und die dadurch die erforderlich Steife erhalten, die bei der späteren Anbringung auf dem Elektrodenskelett vorhanden sein muß.

Allen hier aufgezählten Typen von Elektrodenhüllen haften mehr oder weniger hervorstechende Nachteile an, welch* zur Folge gehabt haben, daß man sich von einem Teil der genannten Konstruktionen seit längerer oder kürzerer Zeit

- H _ 009843/1202

abgewandt hat. Es hat sich herausgestellt, daß moderne, für den Zweck komponierte Glassorten den Kunststoffen vorzuziehen sind. Das Glas ist auch bedeutend billiger als entsprechende Fäden aus anderen in diesem Zusammenhang verwendeten Material. Wie früher bereits erwähnt, müssen Jedoch die Glasfasern im Hüllengewebe fixiert, d.h. aneinandergeschlossen werden, damit sie sich nicht relativ zueinander verschieben. Bei Verwendung eingewebter oder eingeflochtener Monofilamentfäden von in Wärme erweichendem Kunststoffmaterial zeigt sich indessen, daß das Kunststoffmaterial eingeht (sich zusammenzieht!! und somit die Länge der Hülle während der Wärmebehandlung sich verringert. Nun kann man natürlich die Hüllen während der Wärmebehandlung Ginsnannen, so daß diese sich nicht verkürzen können. Bei einem solchen Vorgehen reißen die thermoplastischen Fäden Jedoch und finden sich nur streckenweise wieder, ohne daß dadurch die Hüllen in dem gewünschten Außmaß versteift werden.

Dje Erfindung betrifft eine Elektrode mit Hülle, die große chemische Beständigkeit aufweist, gute Durchlässigkeit zeigt, die geringen elektrischen Widerstand bewirkt, und die die oben beschriebenen Nachteile vermeidet. Die Hüllen gemäß dor Erfindung bestehen aus röhrenförmig gewebten oder geflochtenen GlasfJberfäden, die mit in Axialrichtunr: der Röhrenhüllen verlaufenden sogenannten Stengel fäden versehen

009841/1202 BAD

sind, die ihrerseits aus Glasfasern und au3 fasern aus thermoplastischem Material, beispielsweise Polypropylen, bestehen. Sowohl das Glas in diesen Fäden als auch das Kunststoffmaterial bestehen aus Multifilament und der auf diese Weise zusammengesetzte Mischfaden kann mehr oder weniger gezwirnt sein, überraschenderweise hat sich gezeigt, daß ein solcher Mischfaden sich während der Wärme- f behandlung nicht zusammenzieht, sondern im Gegenteil nach der Behandlung eher eine größere festigkeit hat als vorher, was sich indessen dadurch erklären läßt, daß das Glas im Mischfaden das Zusammenziehen des thermoplastischen Materials verhindert und daß deshalb eine gleichmäßige Streckung des letztgenannten Materials unter Wärmeeinfluß entsteht.

Durch die Wärmebehandlung läßt man das thermoplastische Material genau soviel erweichen wie erforderlich ist, damit es die sich kreuzenden Fäden aus Glasfasern binden kann. Bei Verwendung von Polypropylen hat sich eine Erhitzung bis zu 19O°C als zweckmäßig erwiesen. Eine für ihren Zweck geeignete Hülle besteht au» Glanfibermultifilamentgarn vom "continuous"-Typ im Gewebe bzw. Geflecht, wobei ein Teil der in Axialrichtung der Hülle verlaufenden Fäden (Stengel bei geflochtenen und Kettenfäden beL gewebten Hüllen) aus nicht oder nur unbedeutend gezwirnten Qlaofasern besteht und einem dazu parallel angeordneten,

~ f,

009843/1202

BAO ORIOIMAl. ^l

relativ kräftig gezwirnten, aus sogenannten Stapelfasern bestehenden Polypropylenfaden. Derartiges Multi filamentgarn hat ein sehr "flauschiges" Aussehen, welches zu der augenscheinlich guten Stabilität bei dem noch nicht wärmebehandelten Geflecht oder Gewebe beizutragen scheint. Mach der Wärmebehandlung weist die Hülle außerordentlich gute Steife, Formbeständigkeit und Durchlässigkeit auf.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Glasgarn in den Stengelfäden ungezwirnt, besteht also Jeweils aus einem Strang parallel verlaufender ^äden zusammen mit einem schwach gezwirntem thermoplastischem Faden. Der thermoplastische Faden ist dem Glasfaden gegenüber mit Vorteil nur gezwirnt, da sich derselbe unter Wärmeeinfluß verkürzt.

Um den Hüllen bei der Verarbeitung zu Elektroden eine noch größere Steifheit und Unempfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchung zu verleihen, kann man, nach an und für sich bekannter Weise, dieselben appretieren. Als Apnretiermittei ist z.B. Polyvinylalkohol geeignet, da dieses Material sich im Elektrolyten auslöst und also nicht die Porosität der Hülle im Betrieh verringert. Andere Appretiermittel sind beispielsweise Stärke, Dextrin und ähnliche im Elektrolyten lösliche Stoffe.

Batterien, die mit Elektroden gemäß der vorliegenden Er-

009843/1202 - 7 -

BAD ORIGINAL

findung ausgerüstet sind, haben einen vergleichsweise niedrigen inneren Widerstand. Die Hülle wird nachstehend unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung, in der eine geflochtene Hülle als Beispiel für die Ausführung und nur zu Illustrationszwecken gezeigt ist, beschrieben.

Fin:. I zeigt einen Längsabschnitt einer rundgeflochtenen Hülle. Mit 1 sind die Glasfiberfäden des eigentlichen Geflechts bezeichnet, die mit 2 bezeichneten Fäden sind sogenannte Stengel oder Kettenfäden und bestehen aus den vorerwähnten Mischfäden.

Fig. 2 zeiftt denselben Hüllenabschnitt, in aufgeschnittenem und ausgebreitetem Zustand. Die Hinweisζiffern in beiden Abbildungen der Zeichnung bezeichnen die gleichen Einzelheiten.

-U-009843/1202

Claims

- 8 -Patentansprüche

Elektrode mit Hülle, wobei die Elektrode von dem Typ ist, der aus einer Anzahl nebeneinander und im Abstand voneinander angeordneten Stäben besteht, die Jeweils aus ihrem leitenden Metallkern bestehen, der von aktivem Material umgeben ist, welches seinerseits von einer Hülle umgeben ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Hülle aus einem Gewebe oder Geflecht aus Glasfiberfäden (1) besteht mit in Axialrichtung der Hülle verlaufenden Mischfäden, sogenannten Stengeln (2) bei geflochtenen Hüllen und Kettenfäden bei gewebten Hüllen, wobei die genannten Mischfäden aus Glasfiber und thermoplastischen Pasern, z.B. Polypropylenfasern, bestehen.
2. Elektrode gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Glasfiberanteil der genannten Mischfäden nicht

W oder nur unbedeutend gezwirnt, wohingegen der thermoplastische Piberteil vergleichsweise kräftig gezwirnt ist.
3. Elektrode nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle mit einem im Elektrolyten löslichen Appretiermittel appretiert ist.

009843/1202