DE2305705A1 - Platten fuer bleiakkumulatoren - Google Patents

Description

Platten für Bleiakkumulatoren

Die Erfindung bezieht sieh auf elektrische Batterien und insbesondere auf eine Akkumulatorplatte für ein Bl ei akkumulator -system.

Das in seiner Bedeutung immer mehr zunehmende Problem der LuftTersohmutsung hat es mit sieh gebracht, daß batteriegespeiste Fahrzeuge verstärkt in den Blickpunkt des öffentlichen Interesses gerückt sind, von denen man erwartet, dafi sie an die Stelle des herkömmlichen Fahrzeugtyps mit Benzinmotor und Funkenzündung treten «erden. Neben den vollelektrisehen Fahrzeugen wird in diesem Zusammenhang aueh die Möglichkeit des sog. "Hy,brid"-Antriebssyeteme iMr Fahrzeuge diskutiert, also eines Antriebs sy stems, bei dem eine elektrische Leistungsquelle mit einer Brennkraftmaschine kombiniert ist und gemeinsam mit dieser die Antriebskraft liefert. Beim typischen Hybrid sy stern arbeitet der Benzinmotor bei annähernd gleichbleiben-

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den Drehzahlen unter normalen Betriebst©dingungen und die elektrische Antriebseinheit liefert vor allem bei Spi t se nbe lastung Antrieb senergie , beispielsweise also beim Beschleunigen und am Berg. Von den Hybridantriebs sy sterne η darf man sich eine im Vergleich zu Fahrzeugen mit dem üblichen Benzinmotor geringere Luftverschmutzung erhoffen.

Der Bleiakkumulator hat als Leistungsquelle für Fahrzeuge seine Vorzüge, da es sich hierbei um ein Erzeugnis handelt, mit dem die Öffentlichkeit ohnehin gut vertraut ist, und da' infolge seiner ausgedehnten Anwendung in der elektrischen Anlage üblicher Fahrzeuge mit Benzinmotor eine voll entwickelte Fertigungstechnik und die nötigen Fertigungsanlagen vorhanden sind. Was besonders für die üblichen Bleiakkumulatoren spricht, sind die Möglichkeit des Wiederaufladens, eine angemessene Lebensdauer im unbenutzten Zustand wie auch hinsichtlich der Zahl der Lade- und Entladezykleη (dies allerdings nur bei mäßigen Leistungen) und die relativ geringe Aufwendigkeit. Bleiakkumulatoren für Antriebgswaeke kosten 1,12 bis 1,32 Dollar pro Kilogramm, während die in Kraftfahrzeugen üblicherweise zum Anlassen, für Beleuchtungszwecke umd zur Erzeugung des Zündatroms benutzten Bleiakkumulatoren etwa O_s55 Dollar pro Kilogramm kosten.

Für den Antrieb Ton Fähr seng© η ist die laergi@diehte indessen nur mäßig und nähert sich für die obigea beiden Arten von bekannten Bleiakkumulatoren bei dsna 20stündigam Entlade strom einem Wert von 31 Wattstunden/Kilogramm !saw» 44 Wattstunden/Kilogramm. ■Diese lerte sind etwas geringer,, als es erwünscht wäre ₅ wenn man. herkömmliche Bleiakkumulatoresa, als J5>:eLiiig,E©HQrg±Q quelle für Elektrofahrzeuge verwenden wollte» Is ist also ©im höh©s?a Bn©2?g±© dichte erforderlieb.c -

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terieanlage für diese Zwecke auch eine hohe Leistungsdichte haben (d.h. sie muß kurze Entlade Stromstöße hoher Nennstromstärke liefern), sie muß gleichfalls kurz andauernde Lade Stromstöße hoher Nennetrometärke aufnehmen können und die Zahl der Lade- und Entlade Zyklen muß auch beim Betrieb mit hoher Leistungsdichte hoch sein. Der herkömmliche Bleiakkumulator vermag diesen Anforderungen nicht gerecht zu werden. Das höchstentwickelte Baumuster (eine "Säulentyp"-Konstruktion) hat eine Leistungsdichte, von 132-154 Watt/Kilogramm, was unter Fachleuten für den Kraftfahrzeugbau als unzulänglich gilt. Ein üblicher Bleiakkumulator für Fahrzwecke gibt nur für kurze Zeitspannen 77 Watt/Kilogramm ab.

Auch bei geringen Leistungsdichten (niederen Nennentlade-. Stromstärken) beläuft si oh die Coulomb Ie istung der aktiven elektrochemischen Masse, also der Paste auf den Batterieplatten, nur auf etwa 50 Prozent des theoretischen Werts. Bei stärkerem Entlade strom verringert sich auch der Nutzgrad der Paste rasch (wenn man die Coulombleistung bei niederen Leistungsdichten als Punkt einer 100p ro ze nti ge η Nutzung definiert) und kann bei hohen Leistungsdichten im typischen Fall unter 20 Prozent liegen. Bei hohen Nennleistungen nimmt also die aus herkömmlichen Bleiakkumulatoren verfügbare Energie erheblich ab. So wird beispielsweise selbst bei einer neuen Autobatterie üblicher Bauart mit dünnen platten bei hohen Nennleistungen £*5C) ^ur eine Energiedichte um 13 Wattstunden/kg erzielt» im Vergleich zu 37 »5 Wattstunden/kg bei mäßigen Nennleistungen (c/5)« Dies gilt für Platten aller Stärken» als wichtiger Punkt ist weiterhin jedoch zu berücksichtigen, daß die !ELefennutzung der aktiven Masse bei einem gegebenen Entlade strom mit steigender Plattenstärke abnimmt.

Man ist sich demgemäß darüber im klaren, daß man eine größere Anzahl dünnerer Platten vorsehen muß, besonders im Fall hoher Henne nti ade Stromstärken. Die Verwendung dünner Platten ist je do oh wiederum in anderer Hinsicht problematisch. Die herkömmliche Bleiakkumulatorplatte besteht aus einem die aktive Masse tragenden Gitter aus Blei oder einer Bleilegierung. Bei den üblichen Autobatterien sind die Gitter aus einer Bleiantimonlegierung oder aus einer

Bleicalciumlegierung

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Blei caloiumle gierung hergestellt, da diese Legierungen eine höhere Eigenfestigkeit vermitteln als Blei. Doch haben selbst diese letztgenannten Legierungen nur Marginalfe stigkeiten, wenn man sie zu Gittern mit einer Stärke von 1,27 mm oder weniger verformt, wie dies für Batterien mit hoher Leistungsdichte erwünscht ist. Auch ' sind diese dünneren Gitter schwieriger zu gießen und der Fertigungsaufwand ist daher entsprechend höher (besonders bei Bleicalciumgittern).

Auch abgesehen von der Präge der mechanischen Festigkeit ist noch ein weiterer Faktor zu berücksichtigen, der sich für die Verwendung dünner Blei- oder Bleilegierungsgitter einschränkend auswirkt, nämlich die Möglichkeit des Plattenbruchs infolge Gitterkorrosion. Mit der Möglichkeit eines Defekts dieser Art ist um so eher zu rechnen, je geringer die Gitterstärke ist. Es, sei bemerkt, daß von den drei genannten Gittermaterialien reines Blei in diesem Sinne noch am wenigsten achadensanfällig ist. Mit dem Korrosionsproblem ist das Problem der Gitterausdehnung infolge der im Vergleich zu Blei geringeren Dichte des gebildeten PbO₂ verbunden. Diese Ausdehnung führt mitunter durch die Lockerung des Kontakts zwischen der aktiven Masse und dem Gitter zu Plattenschäden. Das Problem der Ausdehnung stellt sich bei Verwendung von Blei in einer nicht ganz so scharfen Form wie bei Verwendung von Blei calcium, da Blei langsamer korrodiert. Hoch weniger fällt dieses Problem bei Legierungen mit hohem Antimongehalt ins Gewicht (im allgemeinen etwa 4,5 Prozent Sb), da durch die Auflösung des Antimons die Volumverringerung des PbOp ausgeglichen wird.

Für die Zahl der Lade- und Entladezykleη können sioh bei den herkömmlichen Platten einer oder mehrere der obengenannten Faktoren einschränkend auswirken, ebenso aber auch die Widerstandsverluste im Gitter. Bei dünnen Akkumulatoren<platten der üblichen Bauweise , die nur einen Stromabnahme an schluß haben, nimmt der Widerstand entlang der Platte und von der Klemme nach unten zu. Wegen der Widerstandserhöhung in diesen Eichtungen wird die Paste in denjenigen Bereichen leichter entladen, die dem Abnahme an schluß am nächsten liegen. Dies führt also zu einer-ungleichmäßigen Nutzung

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der aktiven Hasse und die Entladungetiefe ist örtlich, auch dann hoch, wenn die durchschnittliche Entladungstiefe nur gering ist. Infolgedessen kommt es an der platte zur Pastenablösung, was sich wiederum sehr ungünstig auf die Zahl der möglichen Lade-und Entladezyklen auswirkt.

Die Erfindung hat zur Hauptaufgabe, eine Batterieplatte für ein BIe!akkumulator sy stern zu schaffen, bei der die obengenannten Mängel der herkömmliehen Blei akkumulatorenplatten beseitigt oder weitgehend ausgeschaltet sind, so daß die Schaffung eines Bleiakkumulator β mit hoher Leistungsdichte und besserer Energiedichte ermöglicht wird.

Insbesondere hat die Erfindung zur Aufgabe, eine relativ dünne Batterieplattenanordnung zu sohaffen, die nur verhältnismäßig geringe Wideretandsverluste zeigt und die einen Bleiakkumulator liefert, der bei hoher wie bei niederer Entlade Stromstärke eine hohe Energie dicht« hat, der bei hohem Verhältnis der Leistung zur Sntladungstiefe eine hohe Betriebslebensdauer hat, gemessen in der Zahl der Lade- und Entlade zyklen, der ferner in sehr verschiedenen Größenauslegungen mit unterschiedlicher Zellenzahl, gebaut werden kann und bei dem «in wartungsfreier Betrieb bei langandauerndem Gebrauch möglich ist.

weiterhin hat die Erfindung insbesondere zur Aufgabe, eine Batterieplatte für ein Blei akkumulator sy stern zu schaffen, bei der eine zweckgerechte pastentragende Anordnung vorgesehen ist.

Des weiteren hat die Erfindung insbesondere auch zur Aufgabe , eine «weipolige Batterieplatte für ein Blei akkumulator system zu schaffen.

Darüber hinaus hat die Erfindung zur Aufgabe , einen Bleiakkumulator EU sohaffen, der einen wesentlichen technischen Ibrtschritt gegenüber den bekannten Akkumulatoren darstellt.

Gelöst werden diese Aufgaben durch die Schaffung einer Batterieplatte mit einer Grundplatte in itorm einer Tafel aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff, einer Vielzahl von auf der Grundplatte aufliegenden Leiter streifen aus einer Bleimasse, an der

Grundplatte

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Grundplatte befestigten und die Lei te ratreifen an den hierfür vorgesehenen Stellen an die Grundplatte andrückenden Streifenhai te rungen und einer die Leiterstreifen bedeckenden und fest mit der Grundplatte verbundenen elektrochemisch aktiven Schicht. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Leiterstreifen aus praktisch reinem Blei und die Batterie ist zweipolig, wabei auf jeder Seite der Grundplatte eine Aneinanderreihung von Leiterstreifen und eine Streifenhai te rung sowie auf der einen Seite der Grundplatte eine negative Schicht und auf der anderen Seite eine positive Schicht vorgesehen sind und wobei jeder Streifen der einen Lei te r streif enauf reihung mit einem entsprechenden Streifen der anderen Eeihung verbunden ist. Weitere Merkmale und viele der durch die Erfindung vermittelten Torteile ergeben sieh aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindungseinzelheiten anhand der beigegebenen Zeichnungen. Darin zeigenj

51g· 1 eine Explosxonsansioht einer in erfindungsgemäßer Weise hergestellten zweipoligen Platte, jedoch ohne aktive Masse»

ELg. 2 eine Querschnittsansicht sur Barstellung der Auflagefolge der in Hg. 1 gezeigten Bauteile ι

Hg. 3 eine senkrechte Schnittaasioht einer warmverformten Platte in einem entlang der Linie 3-3 der Hg. 5 gelegten Schnitt»

Hg. 4 eine waagerechte Schnitt an sieht einer warmverformten Platte in einem entlang der Linie 4-4 der Hg. 5 gelegten Schnitt»

Hg. .5 eine Stirnansicht einer warmverformten platte nach der Aufbringung eines Hlzes als Pastenunterlage | und.

Hg« 6 eine Stirnansicht der gleichen platte nach dem Aufbringen der Paste.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, daß es zur Erhöhung der Energiedichte von Blei akkumulatoren, besonders bei starkem Uennentlade strom., und zur möglichst weitgehenden "Vermeidung einer Pastenablösung, wie sie bei hoher örtlicher Entladungstiefe auftritt, erforderlich ist_s mit geringen Stromdichten zu arbeiten,

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d.h. man muß die aktive Masse über einen großen Flächenbereich verteilen, indem man mehr platten und dünnere Platten verwendet, !ferner sind die folgenden Bedingungen einzuhalten, um dies zu ermöglioheni (l) Das Verhältnis der passiven Bestandteile (d.h. der tragenden Anordnung) zu den aktiven Bestandteilen (also der aktiven Hasse und dem Elektrolyten) muß auf einem annehmbaren Wart gehalten werden» (2) die Platte muß mechanisch widerstandsfähig sein» und (3) der tragende Aufbau muß eine Stärke haben, die auf die zu erwartende Korrosionsgeschwindigkeit und die gewünschte Lebensdauer der Batterie abgestellt ist. Die sen Erfordernissen wird eine dünne Batterieplatte der beschriebenen Art gerecht, bei der eine Kunststoffunterlage für die elektronenleitenden Blei streifen und für die elektrochemisch aktive Masse vorgesehen ist, und insbesondere eine zweipolige Batterieplatte.

Die Bezeichnung als "zweipolige platte" leitet sich aus der Elektrodenanordnung her. Die positive Elektrode der einen Zelle und die negative Elektrode der nächste η Zelle sind jeweils auf entgegengesetzten Seiten einer stromleitenden, für den Elektrolyten jedoch undurchdringlichen unterlage vorgesehen, wobei der gesamte von der Batterie erzeugte Strom über die Unterlage fließt. Bei einer zweipoligen Batterie arbeiten alle Zellen in Reihe und es kommt daher darauf an, innere Streuverluste zu vermeiden, da diese aufgrund eines elektrochemischen Mechanismus zur Entladung einer Platte führen können. Da eine Korrosion der für den Elektrolyten undurchdringlichen Unterlage einen inneren Streuverlust mit sich bringen kann (wie sie ebenso auch zur Durohkrümmung der Platten führen kann), kommt der Konstruktion der Unterlage und der hierbei getroffenen Materialwahl eine wesentliche Bedeutung zu. Eine Vielzahl von Materialien wurde auf ihre Verwendbarkeit für die leitfähige Unterlage geprüft und als ungeeignet befunden. Eine Bleitafel müßte zur Gewährleistung einer hohen Lebensdauer bei Vermeidung eines Flüssigkeitedurchtritts infolge Korrosion eine praktisch nicht tragbare Stärke haben und außerdem würde die auf der positiven Seite vorherrschende Bildung von PbO„ leicht eine Durchkrümmung hervorrufen. Kohlenstoff neigt bei dem hohen Potential der PbO ₂-Elektrode zur Oxidation und bewirkt bei hoher NennentladeStromstärke beim Potential der

negativen

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negativen Pb-Elektrode eine Wasseretoffentwieklung. Metalle wie etaa Aluminium, Magnesium und 03.tan sowie Titannitrid zeigen in Schwefelsäure entweder schwere Korrosionserscheinungen oder bilden Oxide, die als Dielektrika wirken und die be trieb steehni sehe Probleme aufwerfen. Leitfähig· Kunststoffe, also Kunststoffe mit einem leitfähigen Füllstoff, unterliegen einem ohemisehen Angriff auf das Füllstoff ma te rial, der wegen der großen Oberfläche der Füllstoff Kunststoff-Grenzfläche noch verstärkt in Erscheinung tritt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist demgemäß eine leitfähig· Unterlage in Form einer flachen Tafel eines isolierenden Kunststoffes mit einer Aneinanderreihung paralleler, in Abständen angeordneter Bleistreifen oder -leisten als Elektronenleiter auf beiden Seiten der Kunststoff tafel yorge sehen. Die Bleistreifen sind an mehreren Stellen an der Unterlage befestigt. Sie. positive und die negative aktive Masse sind auf entgegengesetzten Seiten auf diese Unterlage aufgebracht, wobei jeweils die aneinandergereihten Blei streifen und die dazugehörig® aktive Masse eine gesonderte Elektrode darstellen. Die Streifen eier einen Aufreihung sind mit denen der entgegengesetzten Aufreikung in der Weise verbunden, daß die positive und die negative Elektrode einer jeden Platte in Reihe geschaltet sind.

Es soll nun auf die bauliehen Einzelheiten der zweipoligen Platte, welche die bevorzugte Ausführunggform der Erfindung darstell tf und auf die Methode ihrer Herstellung näher eingegangen werden. In Fig. 1 und 2 sind als Bestandteile dieser Platte eine Grundplatte 2, zwei Gitter 4, zwei Rahmen oder Einfassungen 6 und eine Vielzahl von U-förmigen Bleistreifen 8 gezeigt. Bin Gitter 4 und ein Rahmen 6 sind jeweils auf beiden Seiten der Grundplatte 2 angeordnet. Die Grundplatte, die Gitter und die Rahmen sind sämtlich aus Tafeln eines Polycarbonatkunststoffs ausgestanzt, also aus einem Material, das elektrisch isolierend, thermoplastisch und in Schwefelsäure vom spezifischen Gewicht 1,28 beständig ist. Geeignete Polycarbonate dieser Art sind handelsüblich.

Die dargestellte Grundplatte hat eine rechteckige Form urö weist nahe dem oberen Ende in horizontaler Erstreckung eine gerade

öffnung

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Öffnung 10 auf. Sie unter· Bandkante der öffnung¹ 10 ist mit einer Vielzahl Ton sohmalen Einkerbungen 12 versehen, die in gleichmäßigen Abständen verteilt sind. Jedes der beiden Gitter 4 besteht aus einem offenen Bahnen oder einer Einfassung 14 und mehreren in paralleler Anordnung gesondert vorgesehenen Streben oder Stegen 16. Der obere und der untere Schenkel IS des Bahmenteila des Gitters 4 sind breiter als die seitlichen Schenkel 20, die ihrerseits wiederum breiter sind als die Streben l6. Auoh die beiden Kahme η 6 sind reohteokig und begrenzen jeweils eine öffnung 22. Die Seitenteile und der untere Teil des Bahmens 6 haben vorzugsweise die gleiche Breite wie die entsprechenden Schenkel des Bahmens oder Gitters 4· Der obere feil 24 ist indessen größer bemessen und überschreitet in den entsprechenden Abmessungen auoh die des in der Grundplatte 2 vorgesehenen Langloehs 10.

Sie Blei streifen 8 dienen als Leiterstreifen für die beiden Seiten der Batterieplatte. Sie werden vorzugsweise aus einer flachen Tafel ausgestanzt und hierauf au der gezeigten U-Form gebogen. Sie können au eh aus einem Bleidraht hergestellt sein, der einen runden Querschnitt oder eine sonstige geeignete Querschnitteform hat. Diese Streifen sind so auf die Grundplatte aufmontiert, daß sich ihre Schenkel 26a und 26b auf entgegengesetzten Seiten der Grundplatte erstrecken, während ihre Verbindungsteile durch die öffnung 10 hindurchragen und in die Sinkerbungen 12 aufgenommen sind. Die Einkerbungen 12 dienen somit als Ab Standselemente für die Streifen, so dafl diese unter der aufgebrachten Faste in gleichmäßiger Verteilung aneinandergereiht sind. Natürlich können die Schenkel 26a und 26b aber auoh als gesonderte Teile ausgebildet und hierauf in der Öffnung 10 miteinander verschweißt werden, nachdem sie zu beiden Seiten der Grundplatte in die vorgesehene Lage gebracht worden sind. Diese Möglichkeit einer Alternativausführung ist jedoch wegen der hierbei benötigten Schweißeinriohtung und der für die Halterung der Streifenteile beim Verschweißen erforderlichen Spezial schablone weniger vorteilhaft.

Die Grundplatte 2 besteht aus einem relativ starken Tafelmaterial» das Gitter 4 ist aus einem relativ dünnen Tafelmaterial

hergestellt

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hergestellt und der Eahmen 6 ist aus einem Tafelmaterial gefertigt, das stärker ist als das des Gitters 4 und vorzugsweise dünner als das der Grundplatte 2. Der Hauptzweck des Gittere 4 ist der, die "bleiernen Leiter in ihrer Lage an bestimmten Stellen der Grundplatte mechanisch festzuhalten, während der Hahmen 6 zur Erhöhung der Steifheit der Grundplatte beiträgt und die Einstellung der Fastenstärke erleichtert, wie dies nachstehend noch beschrieben werden soll. Ils Grund für die Ausbildung des oberen !Beils 24 des Bahmens 6 in einer zum voll ständigen Abdecken der öffnung 10 hinreichenden Größe sei hervorgehoben, daß hierdurch ein Ausströmen von Säure durch Überschwappen über den oberen Rand der jeweiligen Platte aus der einen Zelle in eine andere verhindert werden soll.

Die Grundplatte, die Gitter, die Hahmen und die Blei st reifen sind miteinander zu einem Ganzen verbunden und bilden in dieser Fora einen die Faste tragenden Aufbau oder eine Unterlage.

Außer den obigen Bestandteilen gehören zu der Batterieplatte noch die positive und die negative aktive Masse oder die Fasten 30 (KLg. 6) und eine Fastenhalte rung« BLe Pastenhalterung besteht vorzugsweise aus einem JiIz oder einer Fasermatte 52 aus einem indifferenten, leichten Material wie beispielsweise Glas oder einem Kunststoff. Ein bevorzugtes synthetisches Material ist ein handelsübliches Copolymer aus Acrylnitril und Vinylchlorid. Diese Fasern können zu einer dünnen Matte vorgeformt ua»! hierauf unter oder zwischen den Blei streifen auf die Grundplatte aufgebracht werden. In beiden Fällen werden die Fasern an die Grundplatte gebunden, um dann wirksam als Fastenhaiterungsflächen zu dienen.

Ss soll nun. eine bevorzugte Verfahrensweise sur Serstellung der zweipoligen platte beschrieben werden.

Zunächst wird eine Lösung von etwa 5 Prozent eiaes PoIycarbonatpolymeren in Methylenchlorid auf vorgeätzte Teile der Schenkel 26a und 26b der Bleistreifen im Bereich der miteinander'verbundenen Enden auf ge strichen. Die mit diesem Anstrich versshensa. feile sind mit der Bezugszahl 34 "bezeichnet. Die Ätzung wird in. der Weise vorgenommen, daß man diese Teile kurz in eine verdünnte Lösung von V/asser stoff pe roxid und Essigsäure eintaucht. Das als Lösungsmittel

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dienend· Methylenchlorid IaBt nan bei Raumtemperatur verdunsten. Die Blei streifen «erden dann so an der Grundplatte montiert ♦ dsJ sie in die Einkerbungen 12 einfreifen, während sich ihre Sehenkel auf entgegenge se taten feiten der Orundplatte naoh unten erstrecken, vie dies in H|. 2 fSMift ist. Hierauf setzt man die Grundplatte, die QLtter «ad die Rahmen in der in Hg. 2 veranschaulichten IbIge gegeneinander_t wobei die Schenkel 20 und der untere 1*11 18 der Gitter 4 gegeneinander _ttmd gegen die entsprechenden Teile der lahmen 6 ausgerichtet «erden. Sie oberen Teile der Gatter und der Rahmen «erden in der in Ilg. 2 geceigten Ifeise gegeneinander ausgerichtet. BLe obersten Teile 24 der Rammen 6 deeksn die entsprechenden Sehenkai 18 der-(H.tter und auch die öffnung 10 in der Grundplatte 2 ab. Sie se Anordnung wird dann in eine zweiteilige Preßform gegeben und bei einer temperatur verpreßt, bei der die aus thermoplastischem Material bestehenden Bauteile warmrerformt «erden und miteinander verschmelzen. Tür ein hand· 1 «übIiehe« Polyoarbonat liegt die prefl tempera tür bei etwa 149°C. Die Preßform «eist «wischen den aufsinandergepafiten Formhälften Tor zu geweise geeignete Anschläge auf, um einer übermäßigen (feietsohung der miteinander verbundenen Bauteile vorzubeugen. Ss sei bemerkt, daß der PreBVorgang eine gewisse Abflachung der Blei streifen an denjenigen Stellen zur Folge haben kann, wo diese zwisohen die Grundplatte und die Gitter eingefügt sind. XHe mit dem Anstrich versehenen Teile der Bleietreifen vermitteln eine feste Bindung an die Gitter 4 und werden gleichfalls auch mit den benachbarten Teilen der Rahmen 6 verschwelet, so daß der Möglichkeit eines Durchs!ekerns von Säure an den Stellen der Durchführung der Bleileiter durch die Grundplatte weitestgehend entgegengewirkt wird. Die oberen Teile 24 der Rahmen 6 werden warmverformt, d.h. sie werden in die öffnung 10 der Grundplatte 2 hineingepreßt und füllen diese öffnung aus. Nach erfolgter Verbindung stellen die einzelnen Kunst stoff bau teile eine integrierte und einstöckige Substratanordnung dar. Der besseren Obersichtlichkeit halber sind die einzelnen Bauteile in Hg. 3 und 4 in unterschiedlicher Doppelschraffur und in Fig. 5 in ausgezogenen Linien dargestellt, um so ihre Ausrichtung in der Auflage zu zeigen und um die Umformung der Gitter und der Rahmen unter Hitze- und

Druckeinwirkung

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- 12 Druckeinwirkung deutlicher hervorzuheben.

Die Substratanordnung wird aus der Form entnommen und abgekühlt, worauf der Faserfilz 32 aufgebracht wird. Die Aufbrin- ■ gung wird vorzugsweise so vorgenommen, daß man die Grundplatte 2 auf beiden Seiten in den für die Paste in den Eahmen 6 vorgesehenen Öffnungen mit Methylenchlorid anfeuchtet, um hierauf unverzüglich gehackte Glasfasern oder ein sonstiges geeignetes handelsübliches Fasermaterial auf die benetzten Oberflächen aufzustreuen. Die Fasern haften dann ar(der von dem Lösungsmittel erweichten Oberfläche an und bilden so eine grobe Matte oder einen Fasarfilz. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels wird das überschüssige Fasermaterial von der Oberfläche abgebürstet.

Sollen die Fasern als vorgeformt® Matte aufgebracht werden, so bedient man sich vorzugsweise einer anderen Verfahrensweise. Die vorgeformten Matten werden so sersohaitten₉ daß sie In ihren Abmessungen den Flächen der Pastenaafbriagaag entsprechen, die durch die Öffnungen 22 der Halmen 6 bestimmt sind» Die Stärke der Matten ist vorzugsweise nicht größer als die der Gitter* Die Matten werden jeweils mit einer 1- bis 2prozsntigan Lösung eines Polyearbonatpolymeren in Methylenchlorid gs tränkt» Man läßt das Lösungsmittel verdunsten und bindet hierauf di© Matten an den dazu Torgesehenen Stellen auf entgegengesetztes. Seiten der Grundplatte 2 unter Zuhilfenahme von Lösungsmittel an dies©» Diese Anordnung wird dann zusammen mit des, weiter oben erwähnten Blei streifen, den Gittern und den Eahmen unter Anwendung· von Hit^e und Druck in einer geeigneten Preßform der,Warmverformung unterworfen, so daß die Matten fest an die Grundplatte gebunden werden. Gleiehseitig werden die Matten auch an die Gitterstreben gebunden, während anderseits auoh die Grundplatte , die Gitter und die Eahmen miteinander verbunden werden, was die integrierte, einteilige Plattenanordnung liefert.

Die Aufbringung der Paste erfolgt nach Beendigung der Warmverformung und der Abbindung der Fasern* Hierbei wird in der üblichen Weise verfahren. Man kann die herkömmlichen Pastenmaterialien verwenden, die hierauf ausgehärtet und nach den üblichen großtechnischen Verfahrensweisen zu positiven und negativen aktiven

Massen

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Massen umgebildet werden. Zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit bei den Lade- und Entladezyklen setzt man der positiven und der negativen Paste jedoch vorzugsweise Glasfasern oder Fasern eines handelsüblichen Copolymeren aus Acrylnitril und Vinylchlorid zu. Die Fastengemisohe enthalten vorzugsweise einen Faseranteil von etwa 0,2 Prozent. Handelsübliche Pastenmaterialien, die hierbei in Anwendung kommen können, sind u.a. ein solches mit einem Gehalt von 25 Prozent freiem Blei und einem Bestanteil von ortho rhombischem PbO und ferner ein solches mit einem Gehalt von weniger als 2 Prosent Pb und einem Re β tan teil, der sich zu 6 Teilen aus orthorhombischem PbO und zu 4 Teilen aus tetragonalem PbO zusammensetzt. Auch andere geeignete Pasten kommen in Betracht, so z.B. Pasten mit einem Gehalt bis zu 25 Prozent Pb,0.· Als Ausgangsmaterial kann auch vier-

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basisches Blei sulfat verwendet werden. Siehe in diesem Zusammenhang auch die Aufsätze von Biagetti u.a., Bell System !Technical Journal, Bd. 49, S. 1505 (1970).

Im folgenden sollen ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Herstellung von zweipoligen Platten und ein Vergleichstest beschrieben werden, der mit Zellen aus diesen zweipoligen Platten und mit Zellen mit herkömmlichen dünnen Platten aus einer unverbrauohten handelsüblichen Autobatterie durchgeführt wurde.

Naoh der obenbeschriebenen Verfahrensweise wurde eine Anzahl von zweipoligen Platten mit einer Grundplatte, mit Gittern und mit Rahmenteilen aus einem handelsüblichen Polycarbonat hergestellt. Die Grundplatten hatten eine Stärke von 0,51 mm, die Gitter hatten jeweils eine Stärke von 0,13 mm und die Rahmen eine solche von 0,3θ mm. An jeder Grundplatte wurden unter Einhaltung gleichmäßiger Abstände zwölf Bleistreifen montiert, die vor dem Biegen zur U-ibrm jeweils eine Gesamtlänge von 124,5 mm hatten. Bei einigen der Platten wurden die Blei streifen aus einer 0,51 mm starken Bleitafel in einer Breite von 1,52 mm ausge schnitten. Bei den übrigen Platten handelte es sich bei den Blei streifen um Längen eines Bleidrahts mit rundem Querschnitt, der einen Durchmesser von 0,51 mm hatte. Jedes der Gitter wies drei horizontale Streben auf, die jeweils etwa 1,59 mm breit waren. Die öffnungen der Rahmen 6 hatten

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eine Flächengröße von 34 cm . Bei einigen Platten wurden Glasfasermatten mit einer Stärke von 0,08 mm nach der Größe der Rahmenöffnungen zurechtge schnitten und vor dem Anbringen der Blei streifen auf entgegengesetzten Seiten einer jeden Grundplatte in Haftung gebracht. Bei anderen platten wurden an der Grundplatte 2 Pasern eines handelsüblichen Copolymeren aus Acrylnitril und Vinylchlorid in der beschriebenen Weise in Haftung gebracht. Auf die beiden Seiten der Unterlage wurden in der duroh die Öffnungen 22 der Hahmea bestimmten Gesamtausdehnung des für die Pastenbeschichtung vorgesehenen Bereichs handelsübliche Pasten mit einem Gehalt von 25 Prozent freiem Blei und einem Restanteil von ortho rhombischem PbO aufgebracht, die mit den üblichen Mitteln angesetzt waren und denen ein Anteil von 0,2 Proseat Fasern des handelsüblichen Copolymeren aus Acrylnitril und Vinylchlorid beigemengt Tsrar_s so daß diese Pasten glatt mit den Rahmen abschlössen, doiu also, daß sich ihre Stärke jeweils auf etwa 0,51 nun belief oder der kombinierten Stärke des Gitters und des Rahmens entsprach.- Die Gasamtstärke der beiden Pastenschi ah te n und der Grundplatte betrug also etwa 1,52 mm.

Sie Aushärtung der Pastes erfolgte bei einer Temperatur von etwa 22 C und dauerte mindestens 72 Stunden an_a Die Feuchtig» keitseinstelliing bei der Aushärtung ^?ar nicht strikt und wurde in den Anfangsstadiea dadurek vorgenommen, daß die mit Paste beschichteten Platten lediglich mit einam feuchten T&csh. abgedeekt wurden. Dieses trocknete im Verlauf des AushärtangsTorgangs ebenfalls aus« Nach 72 Stunden wurden die Platten in einen Trocken schrank gegeben. und weitere 6 Stunden bei 66⁰C g^troeknet» Das Gesamtgewicht der Paste einer .platte belief sich hiernach auf 16,5 Gramm, mit anderen Worten, es waren auf jede Seit® der Platte ungefähr 8_S25 Gramm Paste aufgetragen. Sämtliche zweipoligen Platten wurden hierauf in eine Prüfzelle ei&gabaui, in der zuei gesonderte Halter aus Polyme thylme thacryl at u&d zwe i säur® be ständi gs Gummi di ch tunge η vo rge sehen waren, wobei die letzteres, eines leckfrsien Betrieb sieherstellen sollten= Bis-zweipolige Platte wxrä® entlang ihrer beiden Seitenkanten und entlang· der unteren Ba&dka&te unter ZwIscheafügung der Gummi dich tunge η zwisehea de a Haltern eingespannt. Dann warden zu beiden Seiten der zweipoligen Platts herkömmliche platten mit

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Blei gittern und ari-t einer handelsüblichen Paste mit einem Gehalt Ton 25 Prozent freiem Blei und einem Restanteil von orthorhombischem PbO in die Zelle eingebaut. Zur Bildung der negativen bzw. der positiven aktiven Hasse wurde so verfahren, daß die eine herkömmliche Platte an den positiven Pol einer Stromquelle angeklemmt wurde, die andere herkömmliche platte dagegen an den negativen Pol der gleichen Stromquelle, worauf ein Strom von etwa 7,4 Amperestunden während einer 38 stündige η Periode durch die Gesamtzelle geleitet wurde. In jeder Prüf zelle war zwischen die zweipolige Platte und jede der Kopfplatten ein handelsüblicher Polyäthylenseparator mit einer 0,76 mm starken Hinterkleidung und einer 1,14 mm tiefen ftLppung eingesetzt. Zwischen jeden der Separatoren und die zweipolige Platte war eine 0,08 mm starke Glasmatte eingefügt, um die paste zusammenzuhalten. Für den Plattentest, der in der nachstehend beschriebenen Kfeise erfolgte, wurde der Elektrolyt, der zum Formieren der zweipoligen Platten diente , durch Schwefelsäure vom spezifischen Gewicht 1,28 ersetzt. Die Menge dee Elektrolyten belief eich allgemein auf etwa 18 ml, die auf jeder Seite der zweipoligen Testplatte zugegeben wurden.

Zum Vergleichstest wurde eine zweite Gruppe von Zellen aus herkömmlichen positiven und negativen Platten zusammengebaut, die aus einer unverbrauchten handelsüblichen Sechszellenbatterie mit dünnen Platten entnommen wurden. Biese handelsübliche Batterie enthielt 90 Platten, und zwar 7 positive und 8 negative pro Zelle, deren Abmessungen über alles jeweils 132 χ 155 mm betrugen. Die positiven und negativen Platten hatten eine Stärke von 1,52 mm bzw. 1,27 mm. Das Gewicht der Pasten belief sich bei den positiven Platten auf jeweils 126 Gramm und bei den negativen Platten auf 100 Gramm- Die positiven und die negativen Plattengitter wogen je etwa 70 Gramm und die Gitter bestanden aus einer Bleiantimonlegierung. Die Batteriekapazität bei C/20 war mit 96 Amperestunden angegeben. Diese Platten wurden in einzelne Kammern mit überschüssiger Schwefelsäure vom spezifischen Gewicht 1,28 eingesetzt (etwa I400 ml pro Kammer). Bei der Präfung einzelner positiver Platten waren die negativen Platten in den Prüfzellen überdimensioniert, d.h. es wurden zwei negative Platten benutzt, nämlich auf jeder Seite der positiven

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Testplatte eine. Bei der Prüfung einer jeden negativen platte verhielt es sich umgekehrt.

Aus jeder Gruppe wurden Zellen ausgewählt und einem Vergleichstest bei 3O⁰C unterzogen. Die Zellenspannungen, gemessen gegen Bezugselektroden Eg/EgSO., wurden beim Versuch nach Möglichkeit aufgezeichnet.

Drei positive und zwei negative herkömmliche Batterie platten sowie fünf zweipolige Platten wurden nach einem vorher fe stge legten-Grundprüfverfahren geprüft, wobei die Prüffolge bei den zweipoligen Pla_jfcten jedoch in der im folgenden beschriebenen Weise abgeändert wurde. Bei dem vorgegebenen Grundprüfverfahren war folgender Ablauf vorgesehen! (l) vollständige Entladung der Platte bei Mennstrom C/5 zur Ermittlung der Kapazität» (2) vollständige Aufladung der Platte bei Hennstrom C/5» (5) Entladung der Platte bis auf 20 Prozent der Kapazität bei Hennstrom C/5l (4) lOOmaliger Lade- und Entladezyklus der Platte, beginnend mit der Entladung} (5) vollständige Aufladung der Platte bei Hennstrom C/5f (6) vollständige Entladung der Platte bei Hennstrom C/5 zur Ermittlung der beibehaltenen Kapazität; und (7) Wiederholung dieses Ablaufs vom Prüfschritt (2) an bis zum Ausfall der Zelle.

Eine Abänderung des Prüfverfahrens wurde für die zweipoligen Platten nach der einleitenden C/5-Kapazitätsbewertung vorgenommen, also nach dem Prüf schritt (l) , bei dem die anfängliche C/5-Kapazität dieser Platten zu 1,09 Ampere stunden ermittelt wurde. Diese Abänderung bestand darin, daß der Elektrolyt mit 1,8 Volumprozent Η,ΡΟ. versetzt wurde, um die Zykluslebensdauer bei der anschließenden Lade- und Entlade prüfung zu erhalten,, Hierauf wurden die platten bei Hennstrom" c/5 wieder aufgeladen und die C/5-Kapazität wurde erneut ermittelt. Als nächstes wurden die Platten bei Hennstrom C/5 bis zur vollen Kapazität (nach Maßgabe der anfänglichen Kapazität) aufgeladen und anschließend bis auf 80 Prozent der Gesamtkapazität entladen, wobei die neubewertete Kapazität zu gründe ge legt wurde, also die Kapazität nach der Η,ΡΟ .-Zugabe . Danach wurden die platten nach dem festgelegten Grundprüfverfahren geprüft, wie es obenstehend umrissen ist, wobei mit Schritt (4) be-

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gönnen wurde. Ea wurde ein Arbeitepunkt von 150 mA/cm gewählt, um die Hennleistungen von 55 kW und 30 kW zu erhalten. Ss ist zu beachten, daß die« unter der Stromdichte liegt, die bei handelsüblichen platten aur Erzielung der gleichen Nennleistungen erforderlich ist.

Hinsichtlich des PrUfschritte (4) ist zu erwähnen, daß die herkömmlichen platten mit 66 Ampere (175 mA/cm ) entladen und mit 27 Ampere (72 mA/cm ) aufgeladen wurden, was bei einer aus solchen Platten bestehenden Batterie anlage Ton 250 Kilogramm Hennlei stangen Ton 47 ,5 kW bzw. 25,9 ^W entspricht. Sie Entlade zeit betrug 25 Sekunden und die Endspannung belief sieh auf 1,5 YoIt pro Zelle. Sie Ladezeit betrug 61 Sekunden und die Endspannung lag bei 2,75 Volt pro Zelle. Sie fünf zweipoligen platten wurden demgegenüber bei Stromwerten entladen und aufgeladen, die (bei einer aus so lohe η platten bestehenden Batterie von 250 Kilogramm) den Bennleistungen 55 kW und 30 kW entsprachen. Die Zeitspanne für die Entladung belief sieh auf 25 Sekunden und die Ladedauer auf 67 Sekunden, sofern.die Bndspannungspunkte nicht überschritten wurden (1,5 ToIt beim Entladen und 2,75 bis 3,0 Volt beim Laden). Sie Ladezeit entspricht einer weniger als loprozentigen Überladung in jedem Zyklus. Sie etwas schwächeren Entlade- und Ladeströme im Fall der herkömmlichen Platten wurden durch die Strombelastbarkeit dieser Einrichtungen erforderlich gemaoht. Doch würde sich dies bei den Lade- und Entladeayklen allenfalls in einer längeren Plattenlebensdauer niederschlagen können, da die Zyklusbeanspruchung bei niederen Stromwerten weniger ausgeprägt ist.

Bei den in der beschriebenen Weise durchgeführten 7ersuoben kam es bei den herkömmliehen positiven Platten noch vor Beendigung Ton 350 Lade- und Entladezyklen zum Plattenausfall oder sum beginnenden Plattenausfall. Bei den besten dieser Platten belief sich die Kapaeität beim Hennstrom C/5 nach 300 Zyklen nur noch auf 57 Prozent uad nach 400 Zyklen auf 34 Prozent, wobei zwischen diesen Werten der Ausfall eintrat. Bei den anderen positiven platten kam es nach 300 Zyklen (beibehaltene Kapazität 23 Prozent) und nach 200 Zyklen (beibehaltene Kapazität 66 Prozent) zum Ausfall. Bei den

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letztgenannten Platten belief sich die Kapazität nach 300 Zyklen nur noch auf 3,5 Prozent. Die Inspektion dieser Platten nach der Prüfung ließ eine äußerst starke Durchkrümmung und in einigen Fällen sogar einen Gitterbruch erkennen. Auch hatte sich das Pastenmaterial von jeder Platte abgelöst.

Die beiden negativen herkömmlichen Platten zeigten ein gutes Testverhalten, insofern sich die c/5-Kapazitätsabnahme bei der einen nach 500 Zyklen nur auf etwa 30 Prozent und bei der anderen auf etwa 23 Prozent belief. Die Inaugenscheinnahme dieser Platten nach der Prüfung ergab eine aufgerauhte Oberflächenstruktur, aber keine übermäßige Pastenablösung oder Durchbiegung. Es ist somit klar, daß das Leistungsverhalten einer handelsüblichen Batterie mit dünnen platten, die mit hoher Leistungsdichte betrieben wird, durch die positiven Platten schwer beeinträchtigt wird, die nur eine begrenzte Zykluslebensdauer haben.

Bei den fünf geprüften zweipoligen Platten waren die Bleileiter bei den Platten 1 bis 4 aus einer 0,51 mm starken Bleitafel in einer maximalen Breite von 1,52 mm ausgeschnitten, während die Leiter bei der Platte 5 aus einem 0,51 mm starken Bleidraht mit rundem Querschnitt bestanden. Bei den platten 1 bis 5 blieb die Kapazität nach 300 Zyklen zu 87, 102, 90, 91 bzw. 89 Prozent beibehalten. Die Platten 1,2,4 und 5 überstanden auch 300 Zyklen ausfallfrei und die Kapazität war danach noch zu 47» 6l., 5I, bzw. 48 Prozent beibehalten. Die Platte 3 durchlief bis zum Ausfall 730 Zyklen und hatte ihre Kapazität danach noch zu 42 Prozent beibehalten. Die Kapazitätshaltung lag bei den zweipoligen Platten also deutlich über jener der fiandelsüblichen positiven platten. Die Spannung beim Entladen der Zellen mit den zweipoligen Platten war im Tergleich zu den Zellen mit den handelsüblichen Platten ebenfalls hoch. Die Spannung beim Laden erreichte fast 3 YoIt, doch schien dies die Plattenabnutzung nicht zu beschleunigen. Der Unterschied in der Lade spannung zwischen den zweipoligen platten und den herkömmlichen Platten wird auf die Abwesenheit von Antimon in den zweipoligen Platten zurückgeführt. Antimon setzt die Polarisation der positiven Platte herab und verringert auch die H -Entwicklung an der negativen Platte.

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Da man bei den zweipoligen platten auf Antimon verzichten kann, ohne daß dies auf Kosten der Zykluslebensdauer ginge, läßt sich bomit bei den zweipoligen Platten der Vorteil eines wartungsfreien Betriebes erzielen. Falls dem wartungsfreien Betrieb keine entscheidende Bedeutung beizumessen ist, kann man für die Leiterstreifen allerdings auch eine Bleiantimonlegierung verwenden (doch kommt es dann in stärkerem Maße zu Korrosionserscheinungen). In diesem

Fall ist eine Zugabe von Η,ΡΟ- nicht erforderlich. Weiterhin kann

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statt des Bleis auch eine Blei calcium- oder Blei calciumzinnle gierung verwendet werden, sofern ihre Anwendung im Hinblick auf die Lebensdauer der Zellen vertretbar ist, die durch Korrosion und Ausdehnung beeinflußt wird. In den beiden letztgenannten Fällen ist eine Zugabe von Η,ΡΟ, zu dem Elektrolyten erwünscht.

Ss wurde festgestellt, daß mit den in erfindungsgemäßer Weise hergestellten zweipoligen platten eine Batterie von voller Größe aufgebaut werden kann (die beschriebenen, für die prüfzellen verwendeten zweipoligen Platten hatten ungefähr ein Sechstel der normalen Größe), wobei diese Batterie bei einer mittleren Entlade-

spannung von 180 V und bei einer Betriebsstromdichte von 105 mA/cm eine Leistungsdichte von 220 W/kg hat. Tine solche Batterie enthält parallel I4 Module zu je 100 hinte reinande rge schalteten Zellen und hat bei hohem Nennentladestrom und flacher Entladung eine lange Zykluslebensdauer (über 1000 Zyklen). In diesem Zusammenhang ist an den bereits erwähnten, der Nennleistung 55 kW entsprechenden Entladestrom und an den der Nennleistung 3OkW entsprechenden Nachladestrom zu erinnern. Die Platten einer solchen Batterie wurden mit

Erfolg bei einer Stromdichte von I50 mA/cm in zahlreichen Lade- und Entladezyklen betrieben (bis zu 1000 Zyklen). Bei dieser Betriebsweise besteht die Ge eamtbatterie aus 10 parallelen Modulen zu je 100 hi η te reinande rge s ehalte te η Zellen.

Die Energiedichte einer aus diesen zweipoligen platten aufgebauten 3atterie errechnet sich zu 21,4 Wattstunden/kg und die Leistungsdichte zu 220,5 Watt/kg, wenn man den Elektrolytüberschuß berücksichtigt, der für die volle Ausnutzung der pro Platte verfügbaren Kapazität erforderlich ist. Der Pastennutzgrad beträgt etwa

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42 Prozent, die mittlere Entlade spannung wird zu ISO- V angenommen und die Gesamtkapazität der Batterie belauft sich auf 29,7 Amperestunden. Die Batterie ist aus 11 parallelen Modulen zu je 100 hintereinandergeschalte ten Zellen aufgetaut und die Betriebsstromdichte

2 '

liegt nahe bei 130 mA/cm . Bei mäßigem Entlade strom (C/5) beläuft sich die verfügbare Kapazität bei Zugrundelegung einer mittleren Entladespannung von 200 V auf 51 Ampere stunden und- die Energiedichte auf 45,9 Wattstunden/kg.

Ein herkömmlicher Bleiakkumulator mit dünnen Platten, wie man ihn für das Anlassen, für die Beleuchtung und Zündung bei Kraftfahrzeugen verwendet, muß demgegenüber mit einer Stromdichte von etwa 250 mA/cm (und mit einer mittleren Entlade spannung von 180 V) betrieben werden, um eine Leistungsdichte von 220,5 Watt/kg zu erzielen. Beim Lade- und Etttladebe trieb mit dieser Leistungsdichte ist das Betriebsverhalten der Batterie wegen der den positiven Platten anhaftenden Mängel nicht befriedigend. Bis zum Ausfall sind nicht mehr als 550 vollständige Zyklen verfügbar. Die Batterie besteht aus 100 Zellen in Serie mit 5 positiven und 4 negativen Platten parallel pro Zelle.

Die Energiedichte der herkömmlichen Batterie mit dem obigen Aufbau (220,5 Watt/kg) errechnet sich zu 13,1 Wattstunden/kg-, wenn man den Elektrolytüberschuß berücksichtigt, der zur vollen Nutzung der pro Platte verfügbaren Kapazität erforderlich ist. Der pastennutzgrad beträgt etwa 27 Prozent, die mittlere Entlade spannung wird zu 180 V angenommen und die Gesamtkapazität der Batterie beläuft sich auf 18,5 Ampere stunden. Die Betriebsstromdichte beträgt etwa 250 mA/cm . Bei mäßigem Entlade strom (C/5) beläuft sich die verfügbare Kapazität bei Zugrundelegung einer mittleren Entlade spannung von 200 V auf 47,6 Ampere stunden und die Energiedichte beträgt 38,1 Wattstunden/kg.

Es sei bemerkt, daß die in den Zeichnungen dargestellten zweipoligen Platten bei der Herstellung einer Batterie so montiert werden, daß die Abschnitte 11 der Rahmen 6 oben liegen und die entgegengesetzten Abschnitte der Rahmen unten.

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Im Eahmen der Erfindung sind natürlich Abänderungen verschiedener Art möglich. So können beispielsweise die Grundplatte, die Gitter und die Bahnen aus einem anderen Kunststoff als aus einem PoIycarbonat hergestellt sein. Sie können beispielsweise auch aus einem thermoplastischen Material wie etwa Polyvinylchlorid oder einem Polysulfon bestehen. Dem Fachmann sind darüber hinaus auoh andere Kunststoffe bekannt, die den zu stellenden Anforderungen genügen, die also elektrisch isolierend sind, Maßbeständigkeit aufweisen, mit Blei oder Bleilegierungen nicht reagieren, in der als Elektrolyt verwendeten Schwefelsäure beständig sind und bei Temperaturen bis zu -40⁰C nicht spröde werden, und die daher statt des Polycarbonate verwendet werden können. In entsprechender Weise kann es sich auch bei den zur Bildung des Filzes 32 benutzten Fasern um andere Materialien als die obengenannten handeln, beispielsweise um Fasern aus Polyaethylmethacrylat oder Polypropylen.

Ss sei ferner bemerkt, daß auoh beide Enden eines jeden bleiernen Leiterstreifens mit den entsprechenden Enden eines bleiernen Leiters auf der anderen Seite der Platte verbunden sein können und daß auch eine Verbindung an einer mittleren Stelle oder an mehreren mittleren Stellen unter Durchbrechung der Grundplatte möglich ist. wie bei der dargestellten Ausführungsform, so haben die Platten auoh bei diesen abgeänderten Ausführungsformen eine hohe Lebensdauer, da die Leiter streif en beim Auftreten von Kontraktions- und Dehnungskräften in einer Eiohtung nachgeben können» allerdings sind die Platten bei diesen abgeänderten Ausführungsformen le ok anfälliger für den Elektrolytdurohtritt.

Ss ist auch zu beachten, daß die Gitter und die Eahmen gemeinsam ein Halterungsmittel für die Leiterstreifen darstellen. Sie können durch einstückige Elemente ersetzt werden, in denen die Streben der Gitter und die Einfassungen der Hahmen miteinander kombiniert sind, wobei diese stärker sind als die Streben, um so die Stärke der Pastensohichten festzulegen. Es wird ferner die Möglichkeit ins Auge gefaßt, an der Grundplatte 2 im oberen Abschnitt denjenigen Oteil fortzulassen, der sich zwischen den gestrichelten Linien 3 erstreckt, so daß eine offene Durchbrechung gebildet wird, was das Montieren, der Leiter streifen 8 erleichtert. Falls dies vor-

ge sehen

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gesehen ist, kann ein anderer, aus dem gleichen Material bestehender Teil mit der Grundplatte verbunden werden, um die Durchbrechung nach der Anbringung der Bleistreifen auszufüllen, oder aber die Eahmen 6' können mit verlängerten oberen Enden ausgebildet werden, so daß die Durchbrechung hierdurch ausgefüllt wird, wenn die Unterlage in der beschriebenen ITeise in einer Form der Warmverformung unterworfenwird.

Mb sind darüber hinaus aber auch andere Abänderungen möglioh, die in den Hahmen der Erfindung fallen.

309834/0840 Patentansprüche

Claims (1)

1. - 23 -Patentansprüche

   Batterieplatte, gekennzeichnet durch eine aus einem elektrisch isolierenden Xunstetoffmaterial bestehende Grundplatte (2), eine Yielzahl von in Abständen vorgesehenen, auf den beiden Seiten der Grundplatte (2) auf dieser aufliegenden Leiter streifen (8), ein Halterungsmittel (4, 6) zur Halterung der Leiter streif en (8) an der Grundplatte (2), wobei dieses Halterungsmittel (4, 6) aus Kunststoff besteht und mindestens eine sich quer über die Leiterstreifen (θ) hinwegerstreokende Strebe (l6) sowie über die Enden der Leiter streifen (8) hinweggreifende Endteile (18) aufweist und wobei das Halterungsmittel (4, 6) mit der Grundplatte (2) verbunden ist,und eine die Leiter streifen (θ) bedeckende ionenaktive Masse (30) auf jeder Seite der Grundplatte (2).

   2. Batterieplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (2) und das Halterungsmittel (4, 6) aus einem thermoplastischen Material bestehen.

   3. Batterieplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter streifen (8) aus Blei oder aus einer Legierung von Blei und Calcium, Antimon oder Zinn bestehen.

   4. Batterieplatte nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Grundplatte (2) ein auf dieser aufliegender und damit verbundener Filz (32) aus elektrisch indifferenten und gegen Schwefelsäure beständigen Fasern vorgesehen ist, wobei die ionenaktiven Massen (30) festhaftend mit den Filzen (32) verbunden sind.

   5· Batterieplatte nach einem der Ansprüche 1,2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der ionenaktiven Masse (30) um ein bleihaltiges Pastenmaterial handelt.

   6. Batterieplatte nach einem der vorauf gegangene η Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsmittel (4, 6) einen fiahmen (4) einbegreift, der eine öffnung und mindestens eine Absteifung oder Strebe (l6) bestimmt, die sich quer über die Öffnung hinweger streckt, wobei die entgegengesetzten Seiten dieses Rahmens (4) über entgegengesetzte Enden der Leiter streifen (8) hinweggreifen und minde-

   309834/0840 _atens

   stens eine Absteifung oder Strebe (l6) zwischen den Enden der I,eiterstreifen (θ) auf diesen aufliegt und sich quer über die Leiterstreifen (8) hinwegerstreckt und wobei die Enden und die mittleren Teile der Lederstreifen (8) durch den Rahmen (4) und mindestens eine Strebe (l6) an die Grundplatte (2) andrückbar sind.

   7. Batterieplatte nach einem der vorauf gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der einen Seite der Grundplatte (2) vorgesehenen Leiter streif en (8) jeweils mit einem Leiter streife η (8) auf der anderen Seite der Grundplatte (2) verbunden sind.

   8.'Batterieplatte nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Masse (30) auf der einen Seite der Grundplatte (2) um eine Schicht eines Bleioxid-Pastenmaterials und bei der Masse (30) auf der anderen Seite der Grundplatte (2) um eine Schicht eines BIeipästeinmaterials handelt.

   9. Batterieplatte nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ionenaktive Masse (30 ) eine Stärke hat, die etwa gleich der Stärke des Rahmens (4> 6) ist.

   10. Batterieplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten des Pastenmaterials die Öffnung (22) ausfüllen.

   11. Batterieplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ionenaktive Masse (3O) ein elektrisch indifferentes Fa se rma te rial enthält.

   12. Batterieplatte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Grundplatte (2) ein darauf aufliegendes und damit verbundenes Fasermaterial vorgesehen ist, wobei die Schichten des Pastenmaterials an dieses Fasermaterial gebunden sind.

   13· Batterieplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der auf der einen Seite der Grundplatte (2) vorgesehenen Leiterstreifen (8) mit dem Ende eines auf der anderen Seite der Grundplatte (2) vorgesehenen Leiterstreifens (8) verbunden ist.

   14« Batterieplatte nach einem der vorauf gegangene η Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (2) und das Halterungsmittel (4, 6) aus einem thermoplastischen Material ausgeformt sind.

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   15· Batterieplatte naoh Anspruch 14» daduroh gekennzeichnet, daß es ei oh bei dem thermoplastische η Material um ein Polycarbonat handelt.

   l6. Batterieplatte naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (2) eine öffnung (io) aufweist, wobei die Leiterstreifen (β) du roh die öffnung (lO) hinduroh miteinander verbunden sind und wobei ein Teil (24) des Rahmens (6) eines jeden Halterungsmittels (4, 6) über die öffnung (lO) hinweggreift und diese verschließt.

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