DE2241611A1 - Elektrode fuer galvanische elemente - Google Patents

Description

• Elektrode für galvanische Elemente Die Erfindung betrifft eine Elektrode für galvanische Elemente, die einen porösen Elektrodenkörper besitzt.
• Fiir galvanische Elemente ist Zink ein bevorzugtes Anodenmaterial, weil es eine hohe massenbezogene Eapazitat (Ah/kg) besitzt und weil mit Zinkanoden arbeitende galvanische Elemente eine hohe Spannung liefern können. Außerdem ist Zink auf dem Harkt in hinreichender Iienge leicht und preiswert erhältlich.
• Als Anodenmaterial weist Zink jedoch gewisse Nachteile auf, die von seiner geringen Korrosionsbeständigkeit herrühren.
• Außerdem neigt Zink bei hoher Entladestromdichte zur Passivierung und bildet während des Wiederaufladens moosartige, lockere Anlagerungen auf der Anodenoberfläche sowie Dendriten. Aufgrund der beiden letztgenannten Erscheinungen kommt es beim Einsatz von Zinkelektroden in Akkumulatoren nach einer relativ geringen Zyklenzahl zu deren Versagen.
• Zur Vermeidung der obengenannten lfachteile ist es bekannt, poröse Zinkelektroden einzusetzen, die derart hergestellt sind, daß Zinkpulver, Zinkoxyd, Zinkhydroxyd, Calciumzinkat oder künstlich hergestellte Zinkdendriten mit einem organischen oder anorganischen Material vermischt und. anschließend verpreßt werden, wobei entsprechende Mischungen auch in einer porösen Membran eingehüllt sein können. Derartige bekannte Zinkelektroden, welche im frischen Zustand eine große Oberfläche besitzen, zeigen zwar beim Entladen gute Eigenschaften bezüglich der Passivierungserscheinungen, beim Ladevorgang hingegen geht die primär geschaffene günstige Oberfläche wieder verloren, und es stellt sich bald ein nustand ein, wie er auch bei herkömmlichen unbehandelten Linkplatten vorliegt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode der eingangs genannten Art für galvanische Elemente zu schaften, welche es ermöglicht, bei erheblich gesteigeiter Zyklenzahl und einem verbesserten massenbezogenen Ladungsinhalt die Kapazität den jeazeiligewl Erfordernissen besonders leicht anpassen zu können0 Zur Lösung dieser Aufgabe sieht-die Erfindung vor, daß der Elektrodenkörper zuinindest aus einernyrim aufgeladenen Zustand das aktive Material auf ihrer Oberfläche aufnehmenden Lage eines perforierten Blechs besteht.
• Die Verwendung einer einzigen Lage eines perforierten Blechs als Elektrodenkörper erweist sich insbesondere für solche Akkumulatoren als besonders vorteilhaft, bei denen das Speicherverhalten gegenüber den Leistungseriorderiiissen stark in den Hintergrund tritt, wie dies bei Puf£erakkumulatoren besonders der Fall ist.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Elektrodenkörper mehrere derart aufeinan(1ergeschichtete perforierte Blechlagen aufweist, daß benachbarte Bleche um einen halben Perforationsschritt gegeneinander versetzt angeordnet sind.
• Diese Ausführungssform erweist sich in denjenigen Fällen als besonders vorteilhaft, in welchen Zinkelektroden in £;kumulatoren geringer Kapazität eingesetzt werden sollen, für welche jedoch aufgrund der Leistungsanforderungen keine Verkleinerung der geometrischen Oberfläche möglich ist. In diesem halle läßt sich nämlich die Kapazität der Einzelelektrode durch Verwendung einer geeigneten Anzahl von perforierten Blechen auf das gewünschte Maß reduzieren.
• Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß das perforierte Blech aus Kupfer besteht.
• Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich dadurch, daß Kupferstreckmetall zum Aufbau des Elektrodenkörpers verwendet ward.
• Ein besonders vorteilhafter mechanischer Aufbau sowie eine sehr einfache liontage ergeben sich dadurch, daß das perforierte Blech in einen Kunststoffrahmen eingefügt ist.
• Wenn das galvanische Element erheblichen mechanischen Beanspruchungen und insbesondere dauernden Vibrationen ausgesetzt ist, kann es vorteilhaft sein, daß das perforierte Blech mit dem Gehäuse des galvanischen Elementes fest verbunden ist.
• Falls eine besonders hohe Kapazität pro geometrischer Oberflächeneinheit einer Elektrode erreicht werden soll, erweist es sich als vorteilhaft, daß in einem aus mehreren Lagen gebildeten Elektrodenkörper wenigstens eine Lage aus Netallspänen oder Drähten besteht.
• Bei dieser bevorzugten Ausführungsform besteht der Vorteil, daß durch entsprechend voluminöse Ausbildung des Metallspangerüstes eine gewünschte hohe Kapazität in besonders einfacher Weise erreichbar ist. Zugleich wird bei dieser bevorzugten Ausführungsform der weitere erhebliche Vorteil erreicht, daß durch die Abdeckung des Metallspangerüstes mit einem perforierten Blech in einem verhältnismäßig einfachen Arbeitsgang eine sehr ebene und saubere Elektrodenoberfläche erhalten wird. Die infolge ihrer Eigenelastizi tat nach dem Pressen einer fletallspanelektrode von der Elektrodenoberfläche abstehenden Metallspäne brauchen nämlich nicht in einem gesonderten Arbeitsgang entfernt zu werden, sondern zieren durch die Abdeckung mit dem perforierten Blech in eine ebene und saubere Elektrodenoberfläche gebracht.
• Als besonders vorteilhaft erwies sich die Kombination eines hupferspangerüstes mit einem Kupferstreckgitter oder Kupferstreckmetall, welches aufgrund der Tatsache, daß es aus einem einzigen Stück besteht, einen besonders geringen elektrischen Widerstand besitzt und auch geringere Ansprüche an die Qualität der Befestigung am Stro!labnehmer stellt als ein Hetallgewebe. Außerdem läßt sich das Streckmetall gegenüber einem perforierten Blech einfacher herstellen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
• In einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde als Streckgitter ein Kupferstreckmetall mit einer Stegdicke von 0,1 mm, einer Stegbreite von 1 mm, einer Maschenlänge von 10 mm und einer Maschènbreite von 5 mm in einem Rahmen aus Kunststoff mit einer Seitenlänge von 6 cm x 6 cm eingesetzt. Mit einem derartigen Gerüst konnten pro cm2 0,025 Ah gespeichert werden. Die Belastbarkeit betrug mehr als 200 mA/cm2, ohne dass dabei eine nennenswerte Passivierung zu beobachten war. Nach etwa 150 Zyklen war die Elektrode noch voll eins#tzfähig.
• Patentansprüche:

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Elektrode für galvanische Elemente, die einen porösen Elektredenkörper besitzt, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Elektrodenkörper zumindest aus einer nur im aufgeladenen iiustand das aktive material auf ihrer Oberfläche aufnehmenden Lage eines perforierten Bleches besteht.
2. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Elektrodenkörper mehrere derart aufeinandergeschichtete perforierte Blechlagen aufweist, daß benachbarte Bleche um einen Teil eines Perforationsschrittes, vorzugsweise um einen halben Perforationsschritt, gegeneinander versetzt angeordnet sind.
3. 3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß das perforierte Blech aus Kupfer besteht.
4. 4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß Kupferstreckmetall zum Aufbau des Slektrodenkörpers verwendet wird.
5. 5. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das perforierte Blech in einem Kunststoffrahmen eingefügt ist.
6. 6. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß zum AuSbau des Elektrodenkörpers ein perforiertes Blech mit einer stegdicke von 0,05 mm bis 2 mm, einer Stegbreite von 0,1 mm bis 5 mm, einer flaschenlänge von 0,5 mm bis 15 mm und einer Naschenbreite von 0,5 mm bis 15 mm verwendet wird.
7. 7. Elektrode nach Anspruch 6, dadurch g e k e n-n.-z e i c h n e t, daß das perforierte Blech ein Streckmetall ist.
8. 8. Elektrode nach einem. der Ansprüche 2 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in einem aus mehreren Laien gebildeten Elektrodenkörper wenigstens eine Lage aus fletallspänen oder Drähten besteht.'
9. 9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z ei c h n e t, daß eine äußere Lage des Elektrodenkörpers aus Hetallspänen oder Drähten besteht.
10. 10. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das perforierte Blech in das Gehäuse des galvanischen Elementes fest eingebaut ist.