DE2301602A1

DE2301602A1 - Bleiakkumulator und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2301602A1
Application number: DE2301602A
Authority: DE
Inventors: Mark Shoeld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-01-20
Filing date: 1973-01-13
Publication date: 1973-07-26
Also published as: IT976912B; FR2168514A1; AU5099873A; JPS4912334A; US3734779A; FR2168514B3

Description

Bleiakkumulator und Verfahren zur Herstellung desselben

Für diese Anmeldung wird die Priorität vom 20". Januar 1972 aus der USA-Patentanmeldung Serial No. 219 370 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft Akkumulatoren mit spiralförmigen Elektroden sowie Verfahren zur Herstellung derselben.

Gewöhnlich bestehen Bleiakkumulatoren aus einem Elektrolytbehälter zur Aufnahme von verdünnter Schwefelsäure von geeigneter Dichte ;und in dem Elektrolyten aufgehängten positiven und negativen Elektroden, die durch Separatoren voneinander getrennt sind.

Bei verbesserten Ausführungsformen bestehen die Elektroden aus dünnen Bleifolien, auf die die aktive Elektrodenmasse aufgetragen ist. Die die Elektrodenmasse tragenden Bleistreifen und die Separatorstreifen aus Papier oder ähnlichem Werkstoff sind spiralförmig zu einem "Gallertrollen"-Elektrodenaggregat aufgewickelt, das in den Elektrolyten eintaucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen "Gallertrollen" -Bleiakkumulator, dessen Einzelteile in ihrer Bauart erheblich, von denjenigen der bisher bekannten Akkumulatoren abweichen, und der eine die mit den bisher bekannten Akkumulatoren erzielbare Energiedichte weit übertreffende Energiedichte liefert, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben zur Verfügung zu stellen.

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Bei dem Gallertrollen-Bleiakkumulator gemäss der Erfindung enthält die aktive Elektrodenmasse, welche in Form einer streichbaren bzw. ausbreitbaren Masse vorliegt, den Elektrolyten und wird auf durchlochte Bleifolien aufgetragen" und durch mikroporöse Diaphragmen in den löchern dieser Folien festgehalten,' und das Aggregat ist derart zusammengerollt und umhüllt, dass es praktisch hermetisch verschlossen ist.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.

Figo 1 ist eine Ansicht eines Akkumulators gemäss der Erfindung mit zum Teil fortgebrochener Verkleidung und zeigt die gallertrollenartige Zusammensetzung der Elektroden- und Separatorteile.

Fig. 2 ist eine Teildraufsicht auf einen durchlöcherten Bleifolienstreifen, der als Träger für die aktive Elektrodenmasse der positiven und der negativen Elektrode dient.

Fig·. 3 ist ein Axialteilschnitt durch einen Teil der zusammengerollten Elektrodenaggregate.

Fig. 4- ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zum Zusammenfügen der Teile eines Akkumulators gemäss der Erfindung.

Figo 5 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 und zeigt eine der Vorrichtungen, mit denen die aktive Elektrodenmasse verteilt wird. *

Der Akkumulator gemäss der Erfindung besteht aus einer einzigen Zelle mit einem positiven und einem negativen Elektrodenaggregat. Jede Elektrode weist einen Streifen 1 aus reiner Bleifolie auf. Wie Fig. 2 zeigt, ist jede Bleifolie mit Öffnungen oder löchern 2 versehen, die in der Zeichnung sechseckig dargestellt sind, aber natürlich auch rund, rechteckig, dreieckig sein oder andere geeignete Formen haben können. Vorzugsweise sind die Öffnungen 2 jedoch sechseckig.

Die Öffnungen 2 sind ziemlich dicht beieinander und miteinander verschachtelt angeordnet, damit zwischen den Rändern des Bleistreifens 1 eine möglichst grosse offene Fläche vorhanden ist. Zum Beispiel kann jeder Bleistreifen 61 m lang oder langer und etwa 36 cm breit sein. Die Öffnungen haben

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einen Durchmesser von ungefähr 1,3 cm, jedoch reichen die Öffnungen nicht ganz Ms zu den Seitenrändern des Streifens 1. Ferner weist der Streifen an der einen Seite einen massiven Rand 3 von etwa 1,3 cm Breite und an der anderen Seite einen massiven Rand 4 von etwa 1,9 "bis 2,5 cm Breite auf. Ausserdem "befinden sich in Abständen von ungefähr 30' cm in der Längsrichtung des Streifens massive Querstege 5, die mit den Randstreifen 3 und 4 einstückig ausgebildet sind. Die Querstege dienen der Stromsammlung, da sie den inneren Widerstand der Zelle auf praktisch NuIl herabsetzen.

Bei dem Akkumulator gemäss der Erfindung dienen die Öffnungen 2 zum Unterbringen der aktiven Elektrodenmasse. Die erfindungsgemäss verwendete aktive Masse besteht für die negati-. ve Elektrode aus kolloidalem Blei und für die positive Elektrode aus einer kolloidalen Bleidioxidmasse.

Damit der Akkumulator richtig arbeitet, und zur Erleichterung seiner Herstellung sind die aktiven Massen nicht fliessfähig, sondern nur streichfähig bzw. ausbreitbar. Zu diesem Zweck wird die erforderliche Menge an eisenfreier, pulverförmiger Diatomeenerde mit einem aktiven kolloidalen Stoff gemischt, um dessen Viscosität zu erhöhen.

Das streiclibare Gemisch aus aktivem Stoff und Diatomeenerde enthält ferner Schwefelsäure von ,der richtigen Konzentration in solchen Mengen, dass sie zusammen mit den aktiven Massen einen elektrischen Strom erzeugt, wenn der Akkumulator mit einer Last verbunden wird.

Jeder Elektrodenstreifen 1 trägt die erforderliche Menge an (nicht dargestellter) aktiver Elektrodenmasse in seinen Öffnungen 2 und ist zwischen Membranen 6 und 7 von gesteuerter Porosität angeordnet. Diese Membranen 6 und 7 bestehen aus Polyäthylen, das eisenfreie pulverförr-iige Diatomeenerde enthält. Die Diatomeenerde wird in das Polyäthylen bei dessen Herstellung eingelagert, und das Gemisch wird zu Folien von etwa 0,13 mm Dicke verformt. Der Anteil der Diatomeenerde an jeder Membran kann bis zu 50 Volumprozent betragen. Die Membranen 6 und 7 sind für Schwefelsäure, aber nicht für die aktiven kolloidalen Elektrodenmassen und auch nicht für die

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darin enthaltene Diatomeenerde durchlässig.

Wie Fig. 3 in Form eines stark vergrösserten Schnittes durch einen Teil der Spiralelektroden des Akkumulators zeigt, decken sich die Seitenränder der porösen Polyäthylenmembranen

6 und 7 nicht mit den Seitenrändern der die Elektrodenträger "bildenden Bleistreifen 1. So ragen z„B. die Teile 1P des Bleistreifens 1 der positiven Elektrode in Fig. 3 nach links über die Seitenränder der porösen Polyäthylenmembranen 6 und

7 hinaus, und die. Teile 6P und 7P am rechten Rand der porösen Polyäthylenmembranen ragen über den rechten Rand des von ihnen umfassten Bleiträgerstreifens 1 hinaus.

Andererseits ragen die Teile 1ΪΪ des Bleistreifens der negativen Elektrode nach rechts über die rechten Ränder der diesen negativen Elektrodenstreifen umfassenden porösen Polyäthylenmembranen 6 und 7 hinaus, und die Teile 6N und 7M". ragen nach links über den linken Rand des von ihnen umfassten Bleiträgerstreifens 1 der negativen Elektrode hinaus.

Der Raum zwischen den über den rechten Rand des Blei-Streifens der positiven Elektrode hinausragenden Teilen 6P und 7P der porösen Polyäthylenmembranen wird von einem unporösen Polyäthylenstreifen 8P ausgefüllt, der ebenso dick oder etwas dicker ist als der Bleistreifen. An seinem linken Ende berührt der Streifen 8P den Bleistreifen 1, und sein rechtes Ende kommt mit den rechten Rändern 6P und 7P der porösen Membranen zu Deckung.

Ein ähnlicher Streifen 8N füllt den Raum zwischen den herausragenden Teilen 6N und 7N der Membranen der negativen Elektrode aus.

Der Raum zwischen den benachbarten herausragenden Teilen 1P des positiven Bleistreifens wird von einem Bleistreifen 9P ausgefüllt, der so dick ist wie der Bleistreifen der nega-r tiven Elektrode und die vier Membranen 6 und 7 zwischen benachbarten Wicklungen der Teile 1P der positiven Elektrode zusammen. Der Streifen 9? ist ebenso breit wie der herausragende Teil IP. ·

Ein ähnlicher Bleistreifen 9N füllt den Raum zwischen den benachbarten Wicklungen des Herausragenden Teils 1K des

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Bleistreifens der negativen Elektrode aus.

Infolge dieser Bauart ist, wie Fig. 1 zeigt, das eine Ende der Gallertrolle eine aufgewickelte, praktisch massive Masse aus Blei, die den positiven Elektrodenpol bildet, und das andere Ende ist eine ähnliche Masse aus Blei, die den negativen Elektrodenpol bildet. Die beiden Enden werden von den Klemmen 10 bzw. 11 umfasst, die die aufgerollten Bleistreifen mit Hilfe geeigneter Schraubenbolzen 10a eng umklammern, so dass sie die Elektroden in ihrer Form halten und gleichzeitig als Polklemmen dienen, an die über elektrische Leitungen eine mit dem Akkumulator zu verbindende Last angeschlossen werden kann. Zum Anschluss von Kabeln oder Leitern sind Schrauben 12 und 13 vorgesehen.

Das Gallertrollen-Elektrodenaggregat aus den positiven und negativen Bleiträgerstreifen 1, den die Streifen 1 umfassenden Membranen 6 und 7, den Polyäthylen-Füllstreifen 8 und den Blei-Füllstreifen 9 kann zwar auf beliebige Weise hergestellt werden; zweckmässig wird die Herstellung jedoch nach dem folgenden Verfahren durchgeführt:

Man kann hierfür eine ziemlich einfache Vorrichtung verwenden, die etwas schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. Zu der Vorrichtung gehört ein in der Mitifce angeordneter Rahmen 14 aus zwei Platten 15, die sich in einem bestimmten Abstand voneinander befinden und ausgekreuzt sind, damit sie ihre senkrechte Lage und ihren Abstand voneinander beibehalten. Die Platten 15 sind im Boden (nicht dargestellt) oder einem sonstigen Fundament verankerte

Zwischen den beiden Platten 15 befindet sich eine Stahlwelle 16, die in von den Platten 15 getragenen Lagern um ihre Achse drehbar gelagert ist. Die Welle 16 wird über ein untersetzungsgetriebe derart von einem (nicht dargestellten) Motor angetrieben, dass sie ziemlich langsam umläuft. An der Welle 16 ist in üblicher Weise mittels Keil und Kopfschraube (nicht dargestellt) eine Scheibe 17 angebracht, deren Umfang von einer an die Scheibe anvulkanisierten Kautschukmanschette 18 bedeckt wird.

Über der Welle 16 befindet sich in jeder der beiden

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ten 15 ein Schlitz 19, durch den eine einen Dorn tragende Welle 20 senkrecht verschiebbar hindurchgreift.

Auf der Welle 20 ist entweder frei beweglich oder zusammen mit ihr drehbar ein rohrförmiger Dorn 21 angeordnet. Dieser Dorn kann aus Kunststoff, Glasfasermaterial oder ähnlichem Werkstoff bestehen. Die Welle 20 ist mit (nicht dargestellten) abnehmbaren Muffen oder Anschlägen versehen, um sie bei der Aufwärtsbewegung in dem Schlitz an einer axialen Verschiebung zu hindern.

Ferner erstreckt sich durch den Schlitz 19 eine Welle 22 mit einer Hartbleirolle 23, die schwer ist und sich zwischen den Platten 15 über dem Dorn 21 und seiner Welle 20 befindet.

Der Akkumulator gemäss uer Erfindung eignet sich besonders.gut für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, und zu diesem Zweck kann das Elektrodenaggregat aus Streifen aus reiner Bleifolie mit einer Breite von beispielsweise 36 cm und einer Dicke von etwa 0,25 mm bestehen. Diese Reinbleistreifen 1 werden mit vielen Öffnungen oder Löchern 2 von etwa 1,3 cm Durchmesser versehen. Wie Fig. 2 und 5 zeigen, sind die Öffnungen sechseckig und in den Bleistreifen so ausgebildet und angeordnet, dass eine möglichst grosse Anzahl von öffnungen auf eine gegebene Fläche entfällt.

Ferner weisen die Ränder 3 und 4 .der Bleistreifen 1 über einen Abstand von 1,3 bis 1,9 cm von den Seitenkanten der Streifen 1 hinweg keine Löcher auf. Jeder Streifen 1 ist zu beiden Seiten von mikroporösen Membranen 6 und 7 eingeschlossen.

Wie Fig. 4 schematisch zeigt, werden für die eine Elektrode ein Bleistreifen 1 und zwei mikroporöse Membranstreifen 6 und 7 von Vorratsrollen dem Spalt zwischen der von dem Motor angetriebenen Rolle 17, 18 und dem Dorn 21 zugeführt. Für die andere Elektrode werden ebenfalls ein Bleistreifen und zwei mikroporöse Polyäthylenstreifen dem Spalt zwischen dem Dorn 21 und der schweren Bleirolle 23 zugeführt. Sämtliche Streifen 1, 6,-7 werden unter Zugspannung gehalten, damit sie eng auf den Dorn 21 aufgewickelt werden. Zum Beispiel können die Bleistreifen unter einer Spannung von 4,5 kg ste-

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hen, und jeder der porösen Polyäthylenstreifen kann unter einer Spannung von 2,3 kg stehen.

Um den Aufwickelvorgang einzuleiten, wird das freie Ende des oberen mikroporösen Polyäthylenstreifens 7 auf der linkeiL Seite der Mg. 4 mit Klebeband an dem Dorn 21 befestigt, und der Dorn wird um 360° gedreht. Dann wird das freie Ende des Bleistreifens 1 mit Klebeband an der Aussenseite des zuvor um den Dorn gewickelten porösen Polyäthylenstreifens befestigt. Ebenso werden die freien Enden des Streifens 6 (auf der linken Seite) und der Streifen 1, 6 und 7 (auf der rechten Seite) an den schon teilweise umwickelten Dorn angeklebt, wobei der Dorn jedesmal um 360° gedreht wird.

Nachdem die Enden der Blei- und mikroporösen Polyäthylenstreifen an dem Dorn befestigt worden sind, werden sie, wie oben erwähnt, gespannt.

Hier ist unter Bezugnahme auf Pig. 3 darauf hinzuweisen, dass die vier porösen Polyäthylenstreifen so aufgewickelt werden, dass ihre Seitenränder miteinander zur Deckung kommen, wohingegen die beiden Bleistreifen 1 so aufgewickelt werden, dass sie gegen die porösen Polyäthylenstreifen und auch gegeneinander seitlich versetzt sind.

Die nicht durchlochten Ränder 3 und 4 der Bleistreifen sind so breit, dass die nicht durchloqhten Ränder 3 und 4 eines Streifens 1 bei der in Pig. 3 dargestellten Anordnung die entsprechenden nicht durchlochten Ränder des anderen Streifens unter Zwischenschaltung der Membranen 6 und 7 überlappen, so dass die durchlochten Teile der Streifen nach aussen hin hermetisch abgedichtet sind. Um diese Abdichtung noch wirksamer zu machen, sind längs der nicht herausragenden Ränder der Bleistreifen zwischen den porösen Polyäthylenstreifen 6 und 7 unporöse Polyäthylenstreifen 8P und 8N in das Aggregat eingebaut. Die Streifen 8P und 8N sind etwa 0,25 bis 0,30 mm dick und etwa 1,3 cm breit, so dass jeweils der eine Rand der Streifen 8P und 8N mit den entsprechenden Rändern der porösen Polyäthylenstreifen zur Deckung kommt, während der andere Rand mit dem nach innen einspringenden Rand des zugehörigen Bleistreifens in Berührung steht.

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ferner weist das Aggregat Bleistreifen 9P und 9Ii" auf, die ebenso breit sind wie die herausragenden Teile 1P und 1N der Bleistreifen (etwa 1,3 cm). Die Dicke dieser Streifen ist gleich, der Summe aus der Dicke von einem Bleistreifen und vier porösen Polyäthylenstreifen, wie es Pig. 3 zeigt, also etwa 0,75 Tarn.

Wenn die Enden der verschiedenen Streifen an dem Dorn befestigt worden sind, wird die Bleirolle 23 an Ort und Stelle gebracht, und Düsen 24 und 25 werden in den dargestellten Lagen so angeordnet, dass sie die streichbaren, aber nicht fliessfähigen, pastenförmigen Elektrodenmassen in die Öffnungen in den Bleistreifen einspritzen« Die eine Düse führt der negativen Elektrode ein Gemisch aus kolloidalem Blei, Schwefelsäure und Diatomeenerde zu, und die andere Düse führt der anderen Elektrode ein Geroisch aus kolloidalem Bleidioxid, Schwefelsäure und Diatomeenerde zu_o

Die Düsen werden über Leitungen 26 durch (nicht dargestellte) ,Dosierpumpen gespeist, die von dem gleichen Motor angetrieben werden, der auch die Rolle 17, 18 antreibt„

Die Düse 24 kann ortsfest angebracht sein. Die Düse 25 dagegen wird von der Welle 22 der Bleirolle 23 getragen und verschiebt sich nach oben, wenn der Durchmesser des aufgewikkelten Elektrodenaggregats zunimmt.

Die Düsen 24 und 25 spritzen einen massiven Strom der betreffenden Elektrodenraassen gegen die mittleren Teile der Bleistreifen aus, so dass die öffnungen in den mittleren Teilen dieser Streifen vollständig oder im wesentlichen vollständig mit dem Gemisch gefüllt werden. Wenn die aktiven Massen auf den Mittelteilen der Bleistreifen abgelagert worden sind, werden sie infolge des Durchganges der Streifen einerseits zwischen dem Dorn und der Rolle 18 und andererseits zwischen dem Dorn und der Bleirolle"23 zu der Dicke der Bleistreifen flachgewalzt und ausserdem nach den Seitenrändern der Strei- . fen hin getrieben. Die Öffnungen nahe den Aussenrändern der Bleistreifen bleiben jedoch leer oder werden nur teilweise gefüllt. Infolgedessen verbleibt in den äusseren 20 $> der Öffnungen freier Rau<n für die Ausdehnung der aktiven Elektrodenmassen. - .

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Wenn die Gallertrolle einen "bestimmten Durchmesser,.z.B. 36 cm, angenommen hat, wird die Zuführung der positiven und negativen Bleistreifen 1 sowie der aktiven Elektrodenmassen unterbrochen.

Die Gallertrolle wird noch dreimal um ihre Achse gedreht, so dass eine Umhüllung aus den mikroporösen Polyäthylenstreifen entsteht. Dann werden diese Streifen abgeschnitten, und die Rolle wird mit Klebeband zugeklebt, so dass sie sich nicht aufrollen kann» Dann wird ein etwa 36 cm breiter und 0,13 bis 0,15 mm dicker Streifen 30 aus unporösem Polyäthylen mit seinem Ende an den Umfang der Rolle angeklebt und die Rolle noch 10- bis I5mal um ihre Achse gedreht. Dabei steht der unporöse Polyäthylenstreifen unter der sehr hohen Spannung von 22,5 kg.

Der Dorn, auf den die Streifen eng aufgewickelt werden, soll aus einem solchen Werkstoff bestehen und solche Abmessungen haben, dass er dem Druck widerstehen kann, der auf ihn durch die unter Zugspannung stehenden Streifen ausgeübt wird. Durch die* Verwendung der schweren Bleirolle 23 und durch das Anlegen von Zugspannung an die verschiedenen Blei- und Polyäthylenstreifen gelangt man zu einem sehr kompakten und dicht aufgewickelten Aggregat, und die im Inneren des Aggregats eingeschlossenen aktiven Stoffe sowie die Schwefelsäure sind hermetisch dicht gegen die Umgebung abgeschlossen.

Sobald man die gewünschte Anzahl von Wicklungen aus dem unporösen Polyäthylenstreifen aufgewickelt hat, schneidet man den Streifen ab und klebt die fertige Rolle mit Klebeband zu, damit sie sich nicht aufrollen kann.

Dieses Zukleben dient nicht nur zur Abdichtung des Aggregats, sondern setzt alle Teile der Rolle unter einen sehr wirksamen Druck, so dass alle Verbindungsstellen zwischen den verschiedenen Streifen völlig luftdicht verschlossen werden, weil Polyäthylen^ unter hoher Spannung und hohem Druck bekanntlich "fliesst".

Wenn das Aufwickeln der Blei- und Polyäthylenstreifen beendet ist, werden die aufgewickelten Elektrodenaggregate aus der Vorrichtung herausgenommen. Zu diesem Zweck nimmt man zu-

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nächst die Rolle 23 mit der Düse 25 und den Düsenzuführungs-Xeitungen heraus» Dann wird das aufgewickelte Elektroden- . aggregat herausgenommen, indem man die Welle 20 nach oben aus dem Schlitz 19 in den Platten 15 herauszieht. Zum Herausheben der Rolle 23 und des Akkumulators aus der Aufwickelvorrichtung verwendet man zwei Miniaturkräne, die auf einer einzigen Schiene laufen. Zuerst wird die schwere Bleirolle 23 mit Hilfe eines Miniaturkrans aus dem Schlitz 19 herausgehoben und an einen abseits gelegenen Ort gefördert. Dann wird das Elektrodenaggregat hochgehoben und auf einen Fertigzusammenbautisch verbracht, der mit einer Mulde für die Rolle versehen ist. Die Muffen oder Anschläge werden abgenommen und die Polklemmen 10 und 11 so angelegt, dass, sie die freiliegenden Teile der Bleistreifen umfassen. Durch Anziehen der Schraubenbolzen 10a werden die Polklemmen an Ort und Stelle befestigt, und dieses Festziehen trägt auch gleichzeitig dazu bei, dass die !Teile des Aggregats in ihrer Lage festgehalten werden und man ausgezeichnete Verbindungen von den Elektroden zu den Polklemmen erhält.

Dann wird das Aggregat in einem (z.B₀ aus Polypropylen gefertigten) Batteriegehäuse 27 untergebracht. Zum besseren Abstützen kann das aufgewickelte Aggregat noch fester und sicherer in dem Gehäuse 27 mit Hilfe von Füllblöcken 28 oder erstarrten Massen aus Isolierstoff angeordnet werden. Da das aufgewickelte Aggregat hermetisch verschlossen ist, kann man das Gehäuse 27 in ähnlicher Weise verschliessen, indem man zwischen dem Gehäuse 27 und seinem Deckel 29 sowie um die Verbindungsstellen zwischen dem Deckel 29 und den aus dem Gehäuse herausragenden Polklemmen herum einen Klebstoff anbringt. Die Klemmen 10 und 11 bestehen aus mit Blei beschich- ■ te tem Kupfer.,

Anstelle der Diatomeenerde kann man zur Einlagerung in das Polyäthylen,' um dieses mikroporös zu machen, sowie in den Gemischen aus aktivem Elektrodenmaterial und Schwefelsäure auch andere poröse Stoffe verwenden. Eisenfreie, äusserst feinteilige Diatomeenerde von hohem Gütegrad ist jedoch zu geringen Kosten erhältlich und wird daher bei der hier beschrie-

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benen Ausführungsform verwendet.

Man kann aber auch andere Arten von Kieselsäure, z.B. Kieselsäuregel, Quarz usw., verwenden. Diese Stoffe müssen jedoch zunächst auf eine äusserst feine Teilchengrösse vermählen werden, was sehr kostspielig ist. Das "beim Mahlen aufgenommene Eisen muss dann noch besonders durch Waschen mit Säure, Vaschen mit Wasser und Trocknen entfernt werden, was die Herstellungskosten noch weiter erhöht.

Es wurde gefunden, dass der hier "beschriebene Akkumulator, bei dem die aktiven Elektrodenmassen in Mischung mit dem Elektrolyten vorliegen und die beiden Elektroden durch mikroporöses Polyäthylen voneinander getrennt sind, durch das nur der Elektrolyt, aber nicht die aktive Slektrodenmasse von einer Elektrode zur anderen hindurchdringen kann, sich so herstellen lässt, dass er hermetisch gegen die Umgebung abgedichtet ist.

Infolge seiner ungeheuer grossen aktiven Oberfläche kann der Akkumulator gemäss der Erfindung mehr als hundertmal schneller, geladen und entladen werden, als es bei den bisher bekannten Akkumulatoren möglich ist.

Die Akkumulatoren können, statt in Stunden, in Minuten geladen werden„ Die Ladezeit dauert nicht viel langer, als ein mit Benzin betriebenes Kraftfahrzeug sum Auftanken benötigt.

Ein erfindungsgemäas gebauter Akkumulator wird mit einer Spannung von nicht mehr als 2,15 V aufgeladen. Dies kann mit Hilfe einer narrensicheren elektronischen Steuerung erfolgen. Wenn man zum Aufladen eine Spannung verwendet, die niemals 2,15 "V übersteigt, findet beim Aufladen keine Gasentwicklung statt., und deshalb können die aktiven Massen nach aussen hin hermetisch abgeschlossen werden, so dass der Akkumulator von aussen vollständig trocken bleibt.

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Claims

Mark SHOEUD

Patentan s ρ rüche

1 ο Bleiaklninäulator, gekennzeichnet durch einen ersten Streifen aus Bleifolie» (1) mit einer Vielzahl von öffnungen (2) zwischen seinen Seitenrändern (3, 4)» zu beiden Seiten des Bleistreifena (1) je einen mikroporösen Polyäthylenstreifen (6, 7), eine mit Schwefelsäure gemischte Bleidioxidpaste und einen mikroporösen (Träger ala positive Elektrodenmasse, die in den öffnungen (2) des Bleistreifens (1) von den Membranen (6, 7) aus mikroporösem Polyäthylen festgehalten wird und zusammen mit dem Bleistreifen (1) eine positive Elektrode bildet, einen zweiten Streifen aus Bleifolie (1) mit einer Vielzahl von'Öffnungen (2) zwischen seinen Seitenrändern (3, 4), zu beiden Seiten des zweiten Bleistreifens (1) je eine mikroporöse Polyäthylenmembran (6, 7)» eine Paste aus kolloidalem Blei, gemischt tait Schwefelsäure und einem mikroporösen Träger als negative aktive Elektrodenmasse, die in den öffnungen (2) durch die mikroporösen Polyäthylenmembranen (6, 7) festgehalten wird und zusammen mit dem zweiten Bleistreifen (1) eine negative Elektrode bildet, und Verschlüsse (8P, 8N, 9P, 9N") für die die aktiven Massen nebeneinander tragenden positiven und negativen Elektroden, die die aktiven Massen hermetisch gegen die Umgebung abschliessen.

2. Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden als spiralförmige Rollen ausgebildet sind, der Bleistreifen (1) der positiven Elektrode an einem Ende der Spirale über die mikroporösen Membranen (6, 7) hinausragt, der Bleistreifen (1) der negativen Elektrode am anderen Ende der Spirale über die mikroporösen Membranen (6, 7) hinausragt, ein Bleistreifen (9P), dessen Breite gleich der Strecke (1P) ist, uia die der Bleietreifen (1) der positiven

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Elektrode herausragt, spiralförmig mit der Elektrode derart aufgewickelt ist, dass er die Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Wicklungen der herausragenden Teile (1P) des Bleistreifena (1) der positiven Elektrode vollständig ausfüllt, ein zweiter Bleistreifen (9N), dessen Breite gleich der Strecke (1N) ist, um die der Bleistreifen (1) der negativen Elektrode herausragt, spiralförmig mit der Elektrode derart aufgewickelt ist, dass er die Zwischenräume zwischen aufeinanderfolgenden Wicklungen des Bleistreifens (1) der negativem Elektrode vollständig ausfüllt, und die herausragenden Teile (1P, 1N) der beiden Bleistreifen der Elektroden zusammen mit den dazwischenliegenden, spiralförmig aufgewickelten Bleistreifen (9P, 9N) die Pole des Akkumulators bilden.

3· Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in Mischung mit der Bleidioxidpaste der positiven Elektrode und mit der kolloidalen Bleipaste der negativen Elektrode vorliegende mikroporöse Träger pulverförmige Diatomeenerde ist, die mit den Pasten streichbare (ausbreitbare), aber nicht fliessfähige Gemische bildet»

4. Akkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die streichbaren aktiven Elektrodenmassen hauptsächlich in den mittleren 80 $> der Öffnungen (2) zwischen den Seitenrändern (3, 4) der Bleistreifen (1) enthalten sind, während die den Seitenrändern (3, 4) benachbarten Öffnungen (2) der Bleistreifen (1) nicht mit aktiven Elektrodenmassen gefüllt sind.

5. Akkumulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abdichten der aktiven Elektrodenmassen gegen die Umgebung die aufgewickelten Elektrodenstreifen von mehreren Wicklungen aus porösem Polyäthylen und sodann von mehreren Wicklungen aus fest aufgewickeltem, unporösem Polyäthylen (30) umgeben sind.

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β. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnetj dass die herausragenden Teile (1P, 11T) der positiven und der negativen Elektrodenstreifen und die spiralförmig aufgewickelten Fullstreifen (9P, 9N) von je einer Klemme (10, 11) umfasst werden.

7. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Teile (6P, 7P) der den positiven Elektrodenstreifen (1P) zu beiden Seiten umfassenden mikroporösen Membranen (6, 7) an dem dem herausragenden Teil (1P) des positiven Elektrodenstreifens (1) entgegengesetzten Ende der Elektrode über den Rand des aufgewickelten-Elektrodenstreifens (1) hinausragen und der Baum zwischen den Wicklungen der herausragenden Teile (6P, 7P) der mikroporösen Membranen mit einem spiralförmig aufgewickelten Streifen (8P) aus unporösem Polyäthylen gefüllt ist, und dass Seile (6N, 7Ή) der den negativen Elektrodenstreifen (1) zu beiden Seiten umfassenden mikroporösen Membranen (6, 7) an dem dem herausragenden Teil (1U) des negativen Elektrodenstreifens entgegengesetzten Ende der Elektrode über den Rand des aufgewickelten Elektrodenstreifens (1) hinausragen und der Raum zwischen den Wicklungen der herausragenden Teile (61$, 7N) der mikroporösen Membranen mit einem spiralförmig aufgewickelten Streifen (,8N) aus unporösem Polyäthylen gefüllt ist, wobei die unporösen Polyäthylenstreifen (8P, 8H) als Teil der Dichtungen dienen, mit deren Hilfe die aktiven Elektrodenmassen gegen die Umgebung abgeschlossen sind.

8. Akkumulator nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass zum Abdichten der aktiven Elektrodenmassen gegen die Umgebung die aufgewickelten Elektrodenstreifen von mehreren Wicklungen aus porösem Polyäthylen und sodann von mehreren Wicklungen aus fest aufgewickeltem unporösem Polyäthylen (30) umgeben sind.

9. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die herausragenden Teile (1P, 1N) der positiven und der negativen Elektrodenstreifen und die spiralförmig aufgewickelten

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Füllstrelfen (9P, 9N) von je einer Klemme (10, 11) umfasst werden.

10. Verfahren zur Herstellung von Akkumulatoren geiaäss Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man einen rohrförmigen Dorn auf einer Welle befestigt, die Welle mit dem Dorn über einer kraftSchlussig angetriebenen, waagerechten Rolle so anordnet, dass die Achse des Dorns zu derjenigen der Rolle parallel verläuft und die Oberflache des Dorns mit derjenigen der Rolle in Berührung steht, über dem Dorn und parallel zu demselben eine schwere Rolle so anordnet, dass ihre Oberfläche mit der Oberfläche des Doms in Berührung steht, pinen Bleistreifen dem Spalt zwischen der kraftschlÜBsig angetriebenen Rolle und dem Dorn isnd den anderen Bleistreifen dem Spalt zwischen der schweren Rolle und dem Dorn zuführt, je einen mikroporösen Polyäthylenstreifen über und unter einem jeden Bleistreifen zuführt und die Streifen auf den Dorn aufwickelt, den Dorn und die schwere Rolle bei ihrer durch die Vergrösserung des Dorndurchmessers beim Aufwickeln der Streifen verursachten Aufwärtsbewegung über der kraftschlüssig angetriebenen Rolle in oiner Führung laufen lässt, jedem Bleistreifen eine der aktiven Massen so zuführt, dass die Massen in die öffnungen der Bleistreifen zwischen den mikroporösen Streifen eingelagert werden, die Zuführung der aktiven Elektroaenmassen und der Bleistreifen unterbricht, mehrere Wicklungen der mikroporösen Polyäthylenstreifen um die auf den Dorn aufgewickelten Streifen herumwickelt und sodann mehrere Wicklungen eines unporösen Polyäthylenstreifens um die auf den Dorn aufgewickelten Streifen herumwickelt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die Streifen aus Blei und aus mikroporösem Polyäthylen dem Dorn unter Zugspannung zuführt und den Streifen aus unporösem Polyäthylen unter noch höherer Zugspannung aufwickelt.

12. Verfahren nach Ansprach 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass man die mikroporösen Polyäthylenstreifen in seitli-

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eher Deckung miteinander und die Bleistreifen seitlich gegeneinander und gegen die mikroporösen Polyäthylenstreifen versetzt zuführt und dabei schmale Bleistreifen zwischen die herausragenden Ränder der einzelnen Bleistreifen und schmale Streifen aus unporösem Polyäthylen zwischen die über die Bleistreifen hinausragenden Ränder der mikroporösen Polyäthylenstreifen einlaufen lässt.

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die Polklemmen an denjenigen Teilen der Bleistreifen befestigt, die aus den Enden des aufgewickelten Aggregats herausragen.

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