DE2211233A1 - Electrodes for primary or secondary electrochemical cells - Google Patents
Electrodes for primary or secondary electrochemical cellsInfo
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Patentanwalt **'Patent attorney ** '
Dipl. phys, Gsrhard LipdlDipl. Phys, Gsrhard Lipdl
München 2:.!, Sieinsdorfstr. 21-22 Eck* Zweib«idi«nstr.,. Tel. 2f 64S2Munich 2:.!, Sieinsdorfstr. 21-22 Eck * Zwe «idi« nstr.,. Tel. 2f 64S2
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Elektroden für elektrochemische Primär- oder Sekundärzellen«Electrodes for electrochemical primary or secondary cells «
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektroden für elektrochemische Primär- oder Sekundärzellen, und zwar vorzugsweise auf Elektroden dieser Art, die aus einem Elektrodenskelett aus Metalldrahtnetz oder Metallfolie' bestehen, das ein-oder beidseitig mit elektrochemisch aktiver Masse beschichtet ist, wobei sich die Schicht nach aussen bis zu einem oder mehreren Rändern des Elektrodenskeletts erstreckt. Zum Ableiten von Strom aus den Elektroden ist das.Elektrodenskelett mit einem oder mehreren Stromableitern versehen.The present invention relates to electrodes for primary or secondary electrochemical cells, preferably on electrodes of this type, which consist of an electrode skeleton made of metal wire mesh or metal foil, the one or is coated on both sides with an electrochemically active compound, wherein the layer extends outwards to one or more edges of the electrode skeleton. To derive from Electricity from the electrodes is the electrode skeleton with a or several current arresters.
Ein in elektrochemischen Zellen häufig verwendeter Elektrodentyp ist die sogenannte Taschenelektrode. In dieser istOne type of electrode frequently used in electrochemical cells is the so-called pocket electrode. In this is
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eine elektrochemisch aktive Masse in verhältnismässig dünnen Taschen oder Behältern eingeschlossen, di'e aus paarweise zusam- mengefügten, durchlöcherten Streifen aus elektrisch leitendem Material zusammengesetzt sind. Die Elektrode wird ihrerseits '· durch Zusammenfügen einer Anzahl solcher Taschen zu einer zusammenhängenden Elektrodenplatte gebildet. Derartige Elektroden haben eine robuste Ausführung und lassen sich relativ billig herstellen.an electrochemically active mass in relatively thin Bags or containers included, made up of paired, perforated strips are composed of electrically conductive material. The electrode in turn ' by joining a number of such pockets to form a coherent one Electrode plate formed. Such electrodes have a robust design and can be relatively to manufacture cheaply.
Pur elektrochemische Zellen, bei denen man hohe Entladungsströrae und niedriges Gewicht im Verhältnis zur Zellenkapazität wünscht, verwendet man jedoch oft stattdessen einen Elektrodentyp, der aus einem flexiblen Elektrodenskelett aus Metalldrahtnetz oder Metallfolie mit einer ein- oder beidseitig vorgesehenen, vorzugsweise porösen und zusammenhängenden Schicht elektrochemisch aktiver Masse besteht. Eventuell kann das Elektrodenskelett aus einer nur gelochten oder gelochten und expandierten Metallfolie bestehen. !Purely electrochemical cells, with which one has high discharge currents and low weight in relation to cell capacity, one often uses a type of electrode instead that consists of a flexible electrode skeleton made of metal wire mesh or metal foil with one or both sides provided, preferably porous and cohesive layer electrochemically active mass exists. The electrode skeleton can possibly consist of a perforated or perforated and expanded Consist of metal foil. !
Das in der elektrochemisch aktiven Masse vorhandene aktive Material, das positiven oder negativen Charakter oder katalytische Wirkung haben kann, ist oft mit einem elektrisch leitenden Material versetzt, manchmal auch mit einem organischen j oder anorganischen Bindemittel» Die vorliegende Erfindung be- < zieht sich auf eine verbesserte Ausführung dieses Elektrodentyps.iThe active material present in the electrochemically active mass, the positive or negative character or catalytic Can have an effect is often mixed with an electrically conductive material, sometimes with an organic j or inorganic binder "The present invention is" refers to an improved design of this type of electrode. i
Diese Elektroden können nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden. Man kann beispielsweise das elektrochemisch oder katalytisch aktive Material mit eventuellen Zusätzen in Fora einer trockenen Pulvermischung auf dem Elektrodenskelett ; anbringen und anschliessend durch Pressen oder Walzen ein- oder vorzugsweise beidseitig am Skelett befestigen. Anschliessend kann manchmal eine Wärmebehandlung zum Sintern der Pulvermischung oder Schmelzen eines eventuell zugesetzten Bindemittels folgen.These electrodes can be manufactured by various methods. You can do this electrochemically, for example or catalytically active material with possible additives in the form of a dry powder mixture on the electrode skeleton; attach and then fasten by pressing or rolling on one or preferably both sides of the skeleton. Afterward a heat treatment for sintering the powder mixture or melting a possibly added binder can sometimes follow.
Man kann auch das aktive Material mit einem kaltverschweissenden Bindemittel mischen und es auf das Elektrodenskelett kalt aufpressen oder aufwalzen, beispielsweise auf die in der schwedischen Auslege schrift 323 118 beschriebene Art und V/eise.One can also cold weld the active material with a Mix the binding agent and cold-press or roll it onto the electrode skeleton, for example onto the one in the Swedish interpretation document 323 118 described type and V / eise.
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. - Weiterhin kann man das aktive Material zusammen mit eventuellem Bindemittel und elektrisch leitendem Material mit einer Flüssigkeit zu einem Brei vermischen, der auf das Skelett aufgebracht wird, wonach die Flüssigkeit abgedunstet und die Elektrode gepresst oder gewalzt und gegebenenfalls gesintert wird.. - Furthermore you can use the active material together with eventual Mix the binder and electrically conductive material with a liquid to form a paste that is applied to the skeleton is, after which the liquid evaporates and the electrode is pressed or rolled and optionally sintered will.
Oft werden die Elektroden bei allen diesen Herstellungsverfahren in grossen zusammenhängenden Fladen hergestellt und •zu den gewünschten Elektrodenformaten zugeschnitten. In anderen Fällen stellt man die Elektroden in Form von langen zusammenhängenden Bändern mit einer der gewünschten Breite oder Iiänge der Elektrode entsprechenden Bandbreite her, die man dann zu passenden Elektroden ablängt. Weiterhin kann das Elektrodenskelett die gewünschten Abmessungen der fertigen Elektrode bezüglich länge und Breite oder Durchmesser vor der Anbringung des aktiven Materials erhalten.In all of these manufacturing processes, the electrodes are often made in large, coherent patties and • cut to the desired electrode formats. In other In some cases, the electrodes are made in the form of long, contiguous strips of the desired width or length corresponding bandwidth of the electrode, which is then assigned suitable electrodes. Furthermore, the electrode skeleton the desired dimensions of the finished electrode in terms of length and width or diameter prior to attachment of the active material.
Ein ständig wiederkommendes Problem bei der Herstellung von Elektroden nach obigen Verfahren ist, ausreichend gleichmassige und haltbare Elektrodenränder zu erzielen.A recurring problem in the manufacture of electrodes by the above method is that they are sufficiently uniform and to achieve durable electrode edges.
Bei der Verwendung von lletalldrahtnetzen für das Elektrodenskelett und zur Herstellung von Elektroden in grossen zusammenhängenden Fladen versucht man soweit möglich, die Elektroden parallel zu den !Drähten des Hetzes zuzuschneiden. Biese Drähte liegen jedoch selten völlig gerade und parallel und nach den Zuschneiden können gewisse längs der Schnittkanten verlaufende Drähte aus dem Hand hervorstehen. Diese Drähte müssen durch manuelles Nachputzen der Elektrodenränder entfernt werden. T/erden sie nicht entfernt, können sie in der elektrochemischen Zelle Kurzschlüsse verursachen, in der die Elektrode verwendet wird.When using metal wire meshes for the electrode skeleton and for the production of electrodes in large coherent patties one tries, as far as possible, to use electrodes cut parallel to the wires of the chase. Piping wires However, they are seldom completely straight and parallel, and after cutting, certain edges can run along the cutting edges Wires sticking out of the hand. These wires must be removed by manually cleaning the electrode edges. T / earth not removing them can cause short circuits in the electrochemical cell in which the electrode is used will.
Unabhängig davon, ob ein Iletalldrahtnetz oder eine Metallfolie als Ausgangsmaterial für das Elektroäenskelett verwendet wird, "besteht immer die Gefahr der Rissbildung in der Hasseschicht an den Elektrodenrändern beim Zuschneiden der Elektroden. Bei Verwendung solcher Elektroden in elektrochemischen Primär- oder Solcundärzellen besteht dann die Gefahr, dass sich aktive HasseRegardless of whether it is a metal wire mesh or a metal foil is used as the starting material for the electrical skeleton, "There is always the risk of cracks forming in the hate layer at the electrode edges when the electrodes are cut Using such electrodes in electrochemical primary or secondary cells then runs the risk of becoming active haters
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von der Elektrode ablöst und die Punktion der Zelle beeinträchtigt . becomes detached from the electrode and interferes with the puncture of the cell.
Beim Pressen oder Walzen von Elektroden, ausgehend von einer trockenen Pulvermischung, besteht das Problem, die Pulvermischung gleichmässig über die Oberfläche der Elektrode zu verteilen. Die Massendichte wird in den Randbereichen oft geringer, als an anderen Stellen der Elektrode. Insbesondere kann man dies bei der Herstellung von Elektroden in Form von langen zusammenhängenden Bändern beobachten. Eine geringe Massendichte bedeutet eine geringere Festigkeit und auch hier besteht somit die Gefahr, dass sich Material von der Elektrode ablöst.When pressing or rolling electrodes, starting from a dry powder mixture, there is the problem of the powder mixture Distribute evenly over the surface of the electrode. The bulk density is often in the peripheral areas less than at other places on the electrode. In particular, this can be done in the manufacture of electrodes in the form of observe long contiguous bands. A minor one Mass density means a lower strength and there is also the risk that material will come off the electrode replaces.
Man hat bereits früher vorgeschlagen, auf flachen Elektroden mit einem Skelett aus beispielsweise Metalldrahtnetz nach der Beschichtung die Ränder der Elektroden mit einem U-förmig gebogenen Metallband zu versehen. Dies verteuert jedoch die Herstellung der Elektroden und macht sie unnötig dick. Man strebt insbesondere bei Hochleistungszellen nach sehr dünnen Elektroden. Diese Art der Randverstärkung ist ausserdem bei gebogenen oder spiralenfönniggewickelten Elektroden nicht zweckmässig. It has already been proposed to use flat electrodes with a skeleton made of, for example, metal wire mesh the coating to provide the edges of the electrodes with a U-shaped bent metal strip. However, this makes the Making the electrodes and making them unnecessarily thick. Particularly in the case of high-performance cells, one strives for very thin ones Electrodes. This type of edge reinforcement is also included Curved or spiral-wound electrodes are not appropriate.
Man hat früher auch schon vorgeschlagen, ein Elektrodenskelett mit einer grossen Anzahl von gelochten Vertiefungen zu versehen, diese mit einer Schicht aktiver Masse auszufüllen .und anschliessend das beiderseits, mit aktiver Masse beschichtete Skelett zusammenzubiegen. Danach biegt oder schweisst man die Aussenkanten der Elektrode zusammen, die zu diesem Zweck keine Vertiefungen oder aktive Masse aufweisen. Man erhält also eine Elektrode, bei der die aktive Masse wie bei einer Taschenelektrode zwischen zwei Teilen des Skeletts eingeschlossen ist.It has also been suggested earlier that an electrode skeleton with a large number of perforated recesses to fill it with a layer of active material and then the active material coated on both sides Bend skeleton together. Then you bend or weld the outer edges of the electrode together, the none for this purpose Have depressions or active material. So you get an electrode in which the active mass is like a pocket electrode is enclosed between two parts of the skeleton.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode, die greifbare Vorteile im Vergleich zu vorbekannten Elektroden entsprechender Art aufweist. Dadurch, dass ein oder mehrere Ränder des Elektrodenskeletts, die mit elektrochemisch aktiver Masse bedeckt sind, nach innen zur Mitte des Elektrodenskeletts umgebogen werden, erhält man eine Elektrode mit festen stabil'enThe present invention relates to an electrode that has tangible advantages compared to previously known electrodes of the corresponding type. By having one or more edges of the electrode skeleton that are electrochemically active Mass are covered, are bent inwards to the middle of the electrode skeleton, one obtains an electrode with solid stable'en
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Kanten, an denen die aktive Masse zuverlässig auf dem Elektrodenskelett haftet.Edges where the active mass is reliably on the electrode skeleton adheres.
Palis die aktive Masse auf dem Skelett festgewalzt oder festgepresst ist, bildet jeder der nach innen umgebogenen Ränder einen Winkel von etwa 180° zum Elektrodenskelett. In übrigen Fällen kann der Winkel etwas geringer sein, falls die ge«? wünschte Elektrodendicke dies gestattet. Insbesondere bei flachen Elektroden kann man hierdurch eine zusätzliche Steifheit der Ränder erzielen. Der Winkel sollte jedoch etwa 155° nicht unterschreiten.Palis or the active mass rolled onto the skeleton is pressed firmly, each of the inwardly bent edges forms an angle of approximately 180 ° to the electrode skeleton. In the rest Cases, the angle can be a little smaller, if the ge «? desired electrode thickness allows this. With flat electrodes in particular, additional rigidity of the edges can be achieved in this way. However, the angle should be around 155 ° not fall below.
Die Erfindung eignet sich besonders gut für Bandelektroden. Man verwendet mit Vorteil für diese ein Band auß Skelettmate-i rial, wobei ein oder beide Seitenränder des Bandes durch ein; einfaches Walz- oder Pressverfahren nach innen zur.Mitte des Bandes umgebogen werden, bevor man die aktive Masse auf dem ; Skelett anbringt. Die Bandbreite nach dem Umbiegen der Längsseiten soll ungefähr der Breite der fertigen Bandelektroden entsprechen. Derartige Bandelektroden können- beispielsweise für zylindrische Zellen verwendet v/erden, bei denen die Elektrode nach dem Einsetzen in die Zelle die Form eines spiralenförmig gewickelten Bandes hat. Die Bandelektrode kann auch zusammen mit einer oder mehreren Elektroden entgegengesetzter Polarität und dazwischen liegenden Separatoren so gefaltet werden, dass die fertige und eingesetzt?! Elektrode die Form eines ■ zickzackförmigen Bandes hat. i 4The invention is particularly suitable for strip electrodes. It is advantageous to use a band made of skeleton mate-i for this rial, with one or both side edges of the tape through a; simple rolling or pressing process inwards to the center of the Tape must be bent before putting the active mass on the; Attaching skeleton. The bandwidth after bending the long sides should correspond approximately to the width of the finished strip electrodes. Such strip electrodes can, for example used for cylindrical cells where the electrode after being inserted into the cell, it is in the form of a spiral wound ribbon. The ribbon electrode can also are folded together with one or more electrodes of opposite polarity and separators in between so that that the finished and used ?! Electrode the shape of a ■ Has zigzag band. i 4
Flache Elektroden mit rechteckiger oder anderer beliebiger flacher Form können zweckmässigerweise formgepresst werden, wobei man ein Elektrodenskelett verwendet, dessen sämtliche Ränder durch mechanisches Biegen oder Pressen vor dem Beschichten mit aktiver Masse nach innen zur'Mitte des Skeletts hin umgebogen werden. Dies gilt auch für kreisrunde Elektroden. Man erhält somit Elektroden, die die Form eines hauptsächlich flachen Rechtecks oder andere beliebige flache Form haben, wobei alle von der elektrochemisch aktiven Masse bedeckten Ränder des Elektrodenskeletts nach innen zur Mitte umgebogen sind. Aus" -reisrunden flachenElektrodenskeletten erhält man auf entsprechen-Art und V/eise Elektroden, die die Form einer hauptsächlichFlat electrodes with a rectangular or any other flat shape can conveniently be compression molded, using an electrode skeleton, all of its edges by mechanical bending or pressing prior to coating be bent with active mass inwards towards the middle of the skeleton. This also applies to circular electrodes. Man thus obtains electrodes that have the shape of a mainly flat rectangle or any other flat shape, all of which edges of the electrode skeleton covered by the electrochemically active material are bent inwards towards the center. The end" -circular flat electrode skeletons are obtained in a corresponding manner and V / eise electrodes that take the form of a mainly
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ORIGINAL INSPECTED.ORIGINAL INSPECTED.
t ■ * t ■ *
kreisrunden Platte haben, bei der die Randzone deß Elektroden- Skeletts nach innen zum Kreismittelpunkt hin umgebogen ist. ■ : have a circular plate in which the edge zone of the electrode skeleton is bent inwards towards the center of the circle. ■ :
Die Breite des jeweils nach innen gefalzten Elektroden- '· Skelettrandes soll möglichst zwischen 1 und 10 mm betragen. " " ' Innerhalb dieser Grenzen wird sie an die Abmessungen der herzustellenden Elektroden angepasst. Prinzipiell kann jedoch der Falz sowohl breiter als auch schmäler sein, wenn die Elektrodenabraessungen dies erfordern. .The width of each inwardly folded electrode The edge of the skeleton should be between 1 and 10 mm if possible. "" ' Within these limits, it is adapted to the dimensions of the electrodes to be produced. In principle, however, can the fold can be both wider and narrower as the electrode cuts require this. .
Elektroden haben im allgemeinen ein0n oder mehrere am nach innen umgebogenen Rand des Elektrod«mskeletts befestigte Stromableiter. Hierdurch erhält man ein«! sehr gute Stroinableitung, da der PaIz des Skeletts doppelte Leitfähigkeit ergibt. Dies hat besondere Bedeutung bei der Verwendung von Metallnetz- ; Skeletten, da hierbei der Strom hauptsächlich jeweils durch die ; einzelnen Drähte zum Elektrodenrand hin und von dort durch ! die Rand drähte zu dem oder den Stromable4.tern fliesst. In gewissen Fällen kann nur ein Randfalz des Skeletts als Stromableiter dienen. Dieser soll dann nicht ra^t Masse bedeckt sein.Electrodes generally have one or more am inwardly bent edge of the electrode skeleton attached Current arrester. This gives you a «! very good stroine drainage, because the area of the skeleton gives double the conductivity. This is of particular importance when using metal mesh; Skeletons, as the current mainly flows through the; individual wires to the edge of the electrode and from there through! the edge wires to the Stromable4.tern flows. In certain In cases, only an edge fold of the skeleton can serve as a current conductor. This should then not be covered by the mass.
Die stabileren Elektrodenränder, di^ man bei den erfindungs-j gemässen Elektroden erhält, dürften dahe? kommen, dass die aufgebrachte elektrochemisch aktive Hasse aÄ einem umgebogenen Randfalz des Elektrodenskeletts fester gebunden wird als an einem nicht umgebogenen Rand, und zwar aufgrund der erhöhten Dicke des Elektrodenskeletts am Randfalz, Ausserdem kommen die Durchlochungen oder Netzmaschen an den umgebogenen Randzonen des Elektrodenskeletts mit grosser Wahrscheinlichkeit unregelmässig versetzt übereinander zu liegen und man kann daher damit rechnen, dass die aufgepresste; aktive Elektrodenmasse am Randfalz eine grosse Anzahl von Befestigungspunkten am Elektrodenskelett findet. Man erstrebt in erster Linie keine erhöhte Steifheit der Elektrode, obgleich öies bei flachen Elektroden von Vorteil ist, sondern der grösßte Vorteil der erfindungsgemässen Elektroden liegt vielmehr in der guten und gleichmassigen Bindung der aktiven Masse der Elektrode. Man vermeidet hierdurch die gefährliche Rissbildung an den Elektroden-· kanten.The more stable electrode edges, di ^ one in the invention-j according to the electrodes, should there be? come that angry electrochemically active Hasse aÄ a bent Edge fold of the electrode skeleton is tied more tightly than to a non-bent edge, due to the increased thickness of the electrode skeleton at the edge fold the perforations or net meshes on the bent edge zones of the electrode skeleton with a high degree of probability to lie on top of each other irregularly and one can therefore expect that the pressed; active electrode mass at the edge fold there is a large number of attachment points on the electrode skeleton. In the first place one does not strive for an increased one Stiffness of the electrode, although this is an advantage with flat electrodes, but the greatest advantage of the invention Rather, electrodes lies in the good and uniform Binding of the active mass of the electrode. This avoids the dangerous formation of cracks on the electrode edge.
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Die Erfindung sei nun näher im Anschluss an "beiliegende
Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemässen Elektrode,The invention will now be described in more detail in connection with "the accompanying drawings
1 shows a partially sectioned side view of an electrode according to the invention,
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch die Elektrode nach Pig. 1, Pig. 2a eine vergrösserte Randzone des Schnittes nach Pig. 2, Pig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte flache Elektrode in einer abgewandelten Ausführung,Fig. 2 is a vertical section through the Pig electrode. 1, Pig. 2a shows an enlarged edge zone of the Pig section. 2, Pig. Fig. 3 is a partially sectioned flat electrode in a modified version,
Fig. 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte flache kreisrunde Elektrode nach der Erfindung, Fig. 5 eine spiralenförmig gewickelte erfindungsgemässe Bandelektrode undFig. 4 is a partially sectioned flat circular Electrode according to the invention, FIG. 5 shows a helically wound strip electrode according to the invention and
Pig. 6 schematisch das Palten einer erfindungsgemässen Elektrode. In den Zeichnungsfiguren bezeichnet 10 ein Elektrodenskelett, das in Pig. 1 und 4 als ein Metalldrahtnetz dargestellt ist. Das Netz kann beispielsweise aus ITiekel, vernickeltem Eisen oder Kupfer, Silber oder anderem elektrisch leitendem Material bestehen, das gegenüber dem Elektrolyt der Zelle beständig ist, in der die Elektrode verwendet werden soll. Das Netz kann aus gewebten Drähten bestehen oder durch elektrolytisches Ausfällen'Pig. 6 schematically shows the splitting of an electrode according to the invention. In the drawing figures, 10 denotes an electrode skeleton, which is shown in Pig. 1 and 4 is shown as a metal wire mesh. The net can for example be made of ITiekel, or nickel-plated iron Consist of copper, silver or other electrically conductive material that is resistant to the electrolyte of the cell, in which the electrode is to be used. The network can consist of woven wires or by electrolytic precipitation '
ρ hergestellt sein. Die Anzahl der Netzmaschen pro cm kann zwischen 4 und ca. 150 liegen, wird aber im allgemeinen zwischen 10 und 100 gewählt. Die Drahtstärke kann zwischen ca. 0,03 und 0,5 mm liegen, vorzugsweise zwischen 0,10 und 0,25 mm.ρ must be established. The number of net meshes per cm can be between 4 and approx. 150, but is generally chosen between 10 and 100. The wire thickness can be between approximately 0.03 and 0.5 mm, preferably between 0.10 and 0.25 mm.
In Pig. 3 ist das Elektrodenskelett 12 als eine perforierte Metallfolie dargestellt, die aus demselben elektrisch leitenden Material, wie das Metallnetz 10 hergestellt sein kann. Das Elektrodenskelett kann auch aus einer perforierten und expan- ' dierten Metallfolie oder einer Metallfolie ohne Perforierung hergestellt werden. Die Polienstärke kann zwischen etwa 0,04 und 0,4 mm liegen, meistens zwischen ca. 0,05 und 0,2 mm. Bei perforierter Folie kann die Lochfläche bis zu etwa 90 # der PoIienflache betragen.In Pig. 3 is the electrode skeleton 12 as a perforated one Metal foil shown, which can be made from the same electrically conductive material as the metal mesh 10. That The electrode skeleton can also consist of a perforated and expanded metal foil or a metal foil without perforation getting produced. The thickness of the poles can be between approx. 0.04 and 0.4 mm, mostly between approx. 0.05 and 0.2 mm. at perforated film, the hole area can be up to about 90 # of the poly area.
In den Zeichnungsfiguren ist weiterhin mit 14 eine elektrochemisch aktive Masse bezeichnet, die am Elektrodenskelett 10, 11, 12 befestigt ist. Die elektrochemisch aktive Masse bestehtIn the drawing figures, 14 is also an electrochemical one active mass, which is attached to the electrode skeleton 10, 11, 12. The electrochemically active mass exists
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in erster Linie entweder aus einem elektrochemisch aktiven Material in Form von Metallen, Oxyden oder Hydroxyden von beispielsweise Nickel, Kobalt» Silber, Mangan, Blei, Cadmium, Zink oder Eisen oder auch aus einem katalytisch aktiven Material, beispielsweise in Form von Aktivkohle oder einem katalytisch wirksamen Metall. Ausserdem kann der Masse ein elektrisch leitendes Material in Pulver- oder Faserform zugesetzt sein, wie Nickel, Silber, Eisen oder Graphit etc. Die Masse enthält manchmal auch ein Bindemittel, das oft auf Zellulosebasis aufgebaut sein kann, beispielsweise Karboximethylzellulose oder aus Polymeren, wie Polyäthylen, PoIytetrafluoräthylen, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid u.dgl. Die Masse 14 kann auf beiden oder nur auf einer Seite des Elek-fcrodenskeletts 10, 12 vorgesehen sein. Die Dicke der fertigen Elektrode liegt im allgemeinen zwischen etwa 0,4 und ca. 1 mm, aber sowohl dünnere als auch dickere Elektroden können erfindungsgemäss ausgeführt werden.primarily from either an electrochemically active one Material in the form of metals, oxides or hydroxides such as nickel, cobalt »silver, manganese, lead, cadmium, Zinc or iron or from a catalytically active material, for example in the form of activated carbon or a catalytically active material effective metal. In addition, an electrically conductive material in powder or fiber form can be added to the mass be like nickel, silver, iron or graphite etc. The Bulk sometimes also contains a binder, which can often be cellulose-based, for example carboxymethyl cellulose or from polymers such as polyethylene, polytetrafluoroethylene, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride and the like. The mass 14 can be provided on both or only on one side of the electrode skeleton 10, 12. The thickness of the The finished electrode is generally between about 0.4 and about 1 mm, but both thinner and thicker electrodes can be carried out according to the invention.
Das Elektrodenskelett 10 nach Fig. 1 und 2 oder Pig. 6 hat eine Randzone 16 an der Oberseite unß eine entsprechende Randaone 18 an der Unterseite, die beide nach innen zur Mitte des Blektrodenskeletts hin "umgebogen sind. Die aktive Masse streokt ßich nach aussen über die gefalzten HandZonen 16, 18 und bedeckt dieselben. Der in Pig. 2a dargestellte, nach innen gefalzte Rand 16 ist 180° zum Elektrodenskelett 10 umgebogen.The electrode skeleton 10 according to FIGS. 1 and 2 or Pig. 6th has an edge zone 16 on the top and a corresponding one Randaone 18 at the bottom, both inwards towards the center of the metal electrode skeleton are bent over. The active mass it spreads outwards over the folded hand zones 16, 18 and covers them. The one in Pig. 2a, the inwardly folded edge 16 is bent over 180 ° to form the electrode skeleton 10.
Bei der Elektrode nach Pig. 3 sind sowohl eine Randzone 20 an der Oberseite des Skeletts als auch eine Randzone 22 an der Unterseite desselben sowie die beiden Seitenzonen 24 desselben nach innen zur Mitte hin umgebogen und mit elektrochemisch aktiver Masse 14" bedeckt. Die Ecken 26 der gefalzten Randzonen sind in einem Winkel von 45° abgeschnitten, damit sie sich^an den Ecken des Elektrodenskeletts nicht überlappen.With the Pig. 3 are both an edge zone 20 on the upper side of the skeleton as well as an edge zone 22 on the lower side of the same and the two side zones 24 the same bent inwards towards the center and covered with electrochemically active compound 14 ". The corners 26 of the folded Edge zones are cut at an angle of 45 ° so that they can ^ do not overlap at the corners of the electrode skeleton.
[Bei der Elektrode nach Pig. 4 ist der Rand 28 des Elektrodenskeletts 10 über den gesamten Umfang desselben nach innen zur Mitte der flachen, kreisförmigen Elektrode umgebogen und mit elektrochemisch aktiver Masse 14 bedeckt.[In the Pig. 4 is the edge 28 of the electrode skeleton 10 bent over the entire circumference of the same inwardly towards the center of the flat, circular electrode and covered with electrochemically active mass 14.
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In den Figuren sind mit 30 Stromableiter bezeichnet, die elektrisch leitend an den Elektrodenskeletten 10, 12 befestigt sind. Die Stromableiter 30 bestehen aus Streifen aus Blech oder Folie gleichen 2yps wie das leitende Material im Elektrodenskelett 10, 12.' Die Stromableiter 30 sind am Elektrodenskelett 10, 12 zweckmässigerweise durch Punktschweissen befestigt und wenigstens eine Punktschweissung ist so anzubringen, dass guter Kontakt zwischen dem Stromableiter 30 und der gefalzten Rand zone 16 bzw. 20, 24 des Elektrodenskeletts entsteht. Vor dem Punktschweissen der Stromableiter 30 wird die aktive Masse von den Skelettstellen entfernt, an denen der Stromableiter 30 angebracht werden soll.In the figures, 30 denotes current conductors which are attached to the electrode skeletons 10, 12 in an electrically conductive manner are. The current arresters 30 consist of strips of sheet metal or foil of the same type as the conductive material in the electrode skeleton 10, 12. ' The current conductors 30 are on the electrode skeleton 10, 12 expediently attached by spot welding and at least one spot weld is to be made in such a way that that there is good contact between the current conductor 30 and the folded edge zone 16 or 20, 24 of the electrode skeleton. Before the spot welding of the current arrester 30 is the active mass removed from the skeletal sites where the current collector 30 is to be attached.
■ Die in Pig. 5 schematisch dargestellte Elektrode 32 wird in ein zylindrisches Zellengefäss 34 versenkt und ist hierzu spiralenförmig gewickelt. Deutlichkeitshalber ist nur eine Elektrode 32 und nur ein Stromableiter 30 dargestellt. Die Elektrode kann indessen mehrere Stromableiter aufweisen und wird zusammen mit einer Elektrode entgegengesetzter Polarität sowie mit dazwischenliegenden Separatoren spiralenförmig gewickelt, bevor sie in das Zellengefäss 34 eingebracht wird. Danach versieht man die Zelle mit einer geeigneten Menge auf das in der Elektrode vorhandene aktive Material abgepasstem Elektrolyt und verschliesst die Zelle.■ The one in Pig. 5 schematically illustrated electrode 32 is Sunk into a cylindrical cell vessel 34 and is wound in a spiral shape for this purpose. For the sake of clarity, there is only one Electrode 32 and only one current collector 30 is shown. The electrode can, however, have several current collectors and is wound in a spiral together with an electrode of opposite polarity and with separators in between, before it is introduced into the cell vessel 34. Then the cell is given a suitable amount Electrolyte matched to the active material present in the electrode and seals the cell.
Pig... 6 zeigt schematisch ein Beispiel, wie eine erfindungsgemässe Elektrode im Zick-Zack gefaltet werden kann. Das Slektrodenskelett hat eine gefalzte Oberkante 16 sowie eine -gefalzte TJnterkante 18, die beide mit elektrochemisch aktiver Masse 14 bedeckt sind. Die bandförmige Elektrode wird längs der Linien 36, 38 abwechselnd nach vorne und nach hinten gefaltet, so dass sich hauptsächlich gleich grosse, zusammenhängende Elektrodenabschnitte 40 bilden. Die Elektroden v/erden zusammen mit einer oder mehreren Elektroden entgegengesetzter Polarität vereinigt, die beiderseits jedes Elektrodenabschnitts 40 mit dazwischenliegenden Separatoren angebracht, anschliessend gemeinsam zu· einem hauptsächlich flachen Elektrodenpaket zusammengepresst und auf bekannte Weise in ein Zellengefäss eingebracht ν ^rden.Pig ... 6 shows schematically an example such as one according to the invention Electrode can be folded in a zigzag. The slektrode skeleton has a folded top edge 16 and a - Folded bottom edge 18, both of which are covered with electrochemically active mass 14. The ribbon-shaped electrode is longitudinal of lines 36, 38 alternately folded forwards and backwards, so that there are mainly cohesive, coherent Form electrode sections 40. The electrodes ground together with one or more electrodes of opposite polarity combined, which are attached on both sides of each electrode section 40 with separators in between, then jointly compressed into a mainly flat electrode packet and introduced into a cell vessel in a known manner ν ^ rden.
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Die erfindungsgemässen Elektroden -sind nicht auf die hier. näher beschriebenen Typen begrenzt, sondern können in bezug auf Porm und Ausführung im Rahmen der der Erfindung zugrunde \ liegenden Idee abgewandelt werden.The electrodes according to the invention are not based on the one here. types described in more detail, but can be based on the Porm and execution within the scope of the invention \ lying idea can be modified.
- Patentansprüche -- patent claims -
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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