DE2254312B2 - Verfahren zur Herstellung von Taschenelektroden für alkalische Akkumulatoren - Google Patents

Description

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Taschenelektroden für alkalische Akkumulatoren, welche aus mehreren streifenförmigen über- bzw. nebeneinander angeordneten, miteinander verbundenen Massebehältern aus metallisch leitendem Material bestehen, das durch Nadeln mit den Elektrolytdurchtritt ermöglichenden öffnungen versehen ist.

Bei der Herstellung von Taschenelektroden für alkalische Akkumulatoren werden die aktiven Massen in wannenförmig profilierte Bänder mit perforiertem Boden aus Stahlblech oder vernickeätem Stahlblech eingefüllt, z. B. durch Einstreuen der pulverförmigen Massen oder durch Einlegen vorverdichteter Massetabletten. Die gefüllten »Unterbänder« werden mit ebenfalls in ihrer Mittelbahn perforierten »Oberbändern« abgedeckt. Die nicht perforierten Randzonen des Oberbandes werden um die nicht perforierte Randzonen des Unterbandes herumgefalzt und die Falze nach unten gebogen. Durch Ineinanderhängen der Falze können beliebig viele Taschenstreifen miteinander verbunden, durch Walzbehandlung verdichtet und dabei die Falzverbindung verstärkt werden. Aus diesen mehrbahnigen Streifen werden Stücke gewünschter Größe geschnitten, die offenen Schnittkanten mit U-Profilen verschlossen und in die U-Profile Anordnungen zur Stromzu- oder -ableitung eingeklemmt und verpunktet. Die so gefertigten Elektroden werden dann zu Plattensätzen bzw. Akkumulatoren montiert.

Die Perforation des Bandmaterials wird mittels Perforationswalzen oder Nadelwerkzeugen ausgeführt. Die mechanische Instabilität des nur etwa 0,1 mm starken Bandmaterials erlaubt nur einen Perforationsgrad von etwa 14 bis 18% bei einer noch relativ großen Einzellochgröße 3 · IO-⁴ bis 6 · IO-⁴ cmVLoch. Ein weiterer Grund für die Begrenzung des Perforationsgrades liegt in der späteren mechanischen Beanspruchung des Bandmaterials bei der Profilierung, Falzung und Walzverdichtung, wobei Band höheren Perforationsgrades häufig aufreißt oder zumindest so geschwächt wird, daß 6s es bei den bei der elektrischen Behandlung der Platten im Akkumulator auftretenden Volumenänderungen der aktiven Massen zum Reißen und damit zum Verlust der aktiven Massen neigt und Kurzschlüsse verursachen kann Derartige Verfahren sind beispielsweise in »ALKALINE ACCUMULATORS« vom J. T. C r e η η e 11, B. A. und F. M. L e a, A.I.C Longmans, Green and Co, London, New York, Toronto, 1928, S. 16, und in der SW-AS 325 621 beschrieben.

Aus der DT-OS 2 048 968 ist ein Verfahr· uir Herstellung von Taschenelektroden bekam · jei dem durch Falten eines Stahlbandes ein erster Füllraum mit überstehenden Rändern erzeugt wird, dieser Füllraum mit aktiver Masse gefüllt wird und anschließend durch eine weitere Faltung ein zweiter Füllraum hergestellt wird, der ebenfalls mit aktiver Masse gefüllt und durch weitere Faltung des Bandes verschlossen wird. Die Außenwände des Taschenstreifens und die innerhalb der aktiven Masse liegende Trennwand können dabei vor oder während des Faltvorgangs perforiert werden. Um zu vermeiden, daß das Band beim Faltvorgang aufreißt, kann auch bei dieser Anordnung das Band nicht vollständig perforiert werden, so daß keine besonder* hohen Öffnungsgrade erzielt werden können. Weiterhin ist bei der Weiterverarbeitung der Taschenstreifen mit Masseverlust durch die perforierte Umhüllung zu rechnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile bekannter Verfahren zu verhinde-n und insbesondere eine erhebliche Erhöhung des Perforationsgrades bei Verringerung der Einzellochgröße zu ermöglichen sowie Masseverluste bei der Verarbeitung und eine Verringerung des Öffnungsgrades bei der Verarbeitung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Perforation durch Nadeln nach dem Einfüllen und Verdichten der aktiven Masse in den aus unperforiertem Bandmaterial hergestellten Taschenelek troden oder Taschenstreifen vorgenommen wird.

Die einzelnen Taschenstreifen, aus denen die Taschenelektrode zusammengesetzt ist, werden aus unperforiertem Bandmaterial gefertigt, mit aktiver Masse gefüllt, zu mehrbahnigen Streifen zusammengesetzt und vor dem Nadeln verdichtet.

Das Nadeln der Taschenelektrode kann im kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Verfahren erfolgen, und es ist insbesondere möglich, eine Perforation über die gesamte Streifenbreite entsprechend der gesamten Plattenfläche bis in die Falzkanten der einzelnen Streifen hinein vorzunehmen. Bei bekannten Verfahren bleiben dort oft kompakte Streifen stehen, welche die aktive Oberfläche um 5 bis 10% mindern. Dadurch, daß die Perforation an bereits verdichteten Taschenelektroden vorgenommen wird, ist es möglich, den Masseverlust gering zu halten, da bei bekannten Verfahren, wenn das bereits perforierte Band gefüllt wird, nicht definierte Massemengen durch die Perforation während der Weiterverarbeitung ausrieseln können.

Es ist möglich, die Perforation durch Nadeln gemäß der Erfindung an der bereits aus mehreren Taschenstreifen bestehenden Taschenelektrode vorzunehmen, jedoch könnte die Perforation auch bei den einzelnen massegefüllten und verdichteten Streifen erfolgen.

Das eigentliche Nadeln der Elektroden kann in üblichen Vorrichtungen erfolgen. Beispielsweise können auch Nadelwalzen verwendet werden, welche eine kontinuierliche Herstellung der Elektroden erlauben. Das Nadeln der Elektrode kann gleichzeitig auf beiden Seiten erfolgen oder, falls dies aus Gründen des Fertigungsablaufs geeigneter erscheint, nacheinander auf jeder Seite.

Ein besonders wesentlicher Vorteil des erfindungsge-■näßen Verfahrens liegt darin, daß es möglich ist, eine fertige Taschenelektrode bzw. gegebenenfalls das mit aktiver Masse gefüllte Vorprodukt in mehreren Verfahrensschritten mehrfach zu nadein. Beispielsweise kann durch eine solche Verfahrensweise beim ersten Nadeln schon ein Öffnungsgrad von 15% erzeugt werden und beim zv-.. "ten Nadelungsvorgang kann dann der Öffnungsgrad beispielsweise auf etwa 25 bis 30% erhöht werden. Durch ein solches Verfahren wird insbesondere ein Reißen des Metallbehälters durch zu hohe Beansprucnung vermieden, und es ist darüber hinaus der gewünschte Öffnungsgrad sehr genau einstellbar. Selbstverständlich erfolgt die Nadelung bei Anwendung dieses Verfahrens so, daß die Nadeln in den aufeinanderfolgenden Schritten auf Lücke gesetzt sind. Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß dadurch, daß das Nadeln an der fertigen, mit aktiver Masse gefüllten Elektrode erfolgt, die trichterförmigen Einstiche bzw. die Perforation ihre gewünschte Form behält, während bei Verfahren nach dem Stande der Technik, bei denen zuerst ein perforiertes Metallband hergestellt wird und daraus dann die Elektrode geformt wird, es sich insbesondere beim Einfüllen der aktiven Masse und beim Verdichten nicht vermeiden läßt daß die durch das Nadeln hervorgerufenen trichterförmigen öffnungen durch di;n Gegendruck verformt und teilweise verschossen werden, so daß damit der erzielte Öffnungsgrad wieder verringert wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Taschenelektroden für alkalische Akkumulatoren, welche aus mehreren streifenförmigen über- bzw. nebeneinander angeordneten, miteinander verbundenen Massebehältern aus metallisch leitendem Material bestehen, das durch Nadeln mit den Elektrolytdurchtritt ermöglichenden öffnungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforation durch Nadeln nach dem Einfüllen und Verdichten der aktiven Masse in den aus unperforiertem Bandmaterial hergestellten Taschenelektroden oder Taschenstreifen vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschenelekirode mehr als einmal genadelt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadur:h gekennzeichnet, daß die Nadelung der Tasch'inelektrode gleichzeitig von beiden Seiten erfolgt.