DE2311957A1

DE2311957A1 - Elektroden-konstruktion

Info

Publication number: DE2311957A1
Application number: DE2311957A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Unigate Ltd
Current assignee: Unigate Ltd
Priority date: 1972-03-09
Filing date: 1973-03-08
Publication date: 1973-10-04
Also published as: FR2175205B1; JPS49731A; ZA731549B; AR195519A1; SU514580A3; SE391999B; DE2311957C3; IN137732B; IT980517B; AU5300273A; DE2311957B2; GB1424354A; FR2175205A1; BR7301728D0; AU471700B2; US3846879A

Description

UNIGATE LIMITES, 31 St· Petersburg Place, Bayswater, London W. 2, England

ELEKTRODEN - KONSTRUKTION

Gegenstand dieser Erfindung sind Elektroden für elektrisch· Zellen und Batterien sowie Verfahren zur Herstellung die ser Elektroden* Die Elektroden sind in erster Linie, je« doch nicht ausschliesslich, für Zink-Halogen-Zellen und -batterien und für Elektrolysezellen gedacht, wie sie etwa zur Elektrolyse von Salzlösung und 7,\xr Behandlung von Abwässern und Meerwasser und ähnliche synthetische Zwecke benutzt werden* Venn in der nachstehenden Beschreibung und

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den Ansprüchen von Halogen die Rede ist, so ist damit Chlor, Drom> Jod oder eine Mischung aller drei Halogene gemeint.

Die britischen Patente 1.25^.502 und 1.25Ö.5O3 beschreiben Elektroden für elektrische Zellen und Batterien, und zwar in erster Linie für solche Zellen und Batterien, die wieder aufgeladen und zur Erzeugung elektrischen Stroms, z.B. zum Antreiben von als Antriebsaggregaten benutzten Elektromotoren, verwendet werden. Eine dieser Elektroden wird aus Elektrodengefügen zusammengesetzt, von denen jedes ein Substrat aus anodisierbarem Metall umfasst, das aus den Metallen der Gruppen IV(A) und V(A) des Periodischen Systems der Elemente ausgewählt ist, wobei dieses Substrat fest mit mindestens einer zusammenhängenden Schicht aus praktisch porösem Kohlenstoff verbunden ist.

Elektroden für elektrische Zellen und Batterien werden häufig einzeln gefertigt; wenn sie aus mehreren Bestandteilen bestehen, wie etwa einer auf eine Platte oder ein Gitter aufgepressten Paste, dienen Platte oder Gitter als Träger für die das eigentliche Elektrodenmaterial darstellende Paste und können mit einem elektrischen Anschlusselement verbunden sein oder selbst dieses Anschlusselcment dar stellen, das dazu dient, die Elektroden mit einem elektri schen Stromkreis zu verbinden, in dem die Zellen oder Batte rien enthalten sind. Diese bisher bekannten Verfahren sind

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langwierig und teuer. Ausserdom ist zur Befestigung der Elektroden an Haltern, mit denen zusammen sie in Behälter eingebaut werden, um eine Zelle oder Datterie zu bilden, ein beträchtlicher Zeit- und Kostenaufwand erforderlich.

Diese Erfindung hat in erster Linie das Ziel, ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Zink-Halogen-Zellen und -batterien zu erhalten, bei dem diese Nachteile weitestgehend vermieden werden.

Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung eines Elektrodengefüges für den Einbau in eine elektrische Zelle besteht darin, dass man einen Auftrag in Form eines Überzuges oder einer Schicht aus ein poröses Material enthaltendem Elektrodenmaterial auf voneinander getrennte Flächen eines verformbaren Trägersubstrats so aufbringt, dass abwechselnd beschichtete und schichtfreie Flächen auf dem Träger entstehen, dass man den Träger so verformt, dass beschichtete Flächen einander im Abstand gegenüberstehen und durch unbeschichtete Flächen miteinander verbunden sind, und dass man zumindest einige der schichtfreien Flächen in Halteeinrichtungen so fixiert, dass ein Mehrplatten-Elektrodengefüge entsteht.

Der Träger hat vorzugsweise die Form eines Streifens oder Dandes und kann aus einem netzartigen Material wie etwa Streckmetall oder einem offenen Geflecht aus Metall oder einem anderen, festen Material bestehen, das gegenüber

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den in der Zelle enthaltenen Substanzen inert ist, wobei das Elektrodenmaterial mechanisch oder mit Klebstoff auf dem Streifen zum Haften gebracht wird.

Der Träger besteht vorzugsweise aus einem anodisierbaren Metall, aus den Gruppen IV(A) und V(A) des Periodischen Systems der Elemente oder aus einer Legierung von zwei oder mehr oder sämtlichen dieser Metalle.

Besteht der Trärcr aus Metall, so kann dieses geätzt, wärmebehandelt oder nach anderen Verfahren so behandelt werden, dass eine Vergrösserung der Metalllcristalle herbeigeführt wird.

Das Elektrodenmaterial ist vorzugsweise eine Paste aus elektrisch leitendem Material, die ein poröses Material wie z.B. porösen Kohlenstoff enthalt, oder besteht aus zerkleinertem Kohlenstoff wie z.B. einer zerreibbaren Krume, der ein Bindemittel wie etwa Vinyl-Polymer enthält.

Die unbeschichteten Flächen des Trägers werden vorzugsweise auf einer Halteplatte aus Kunststoff aus isolierendem Material wie etwa Polyäthylen befestigt oder in diese eingeformt.

Nachstehend soll die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Figur 1 den Kreis einer Zink-IIalogen-Batterie, für die die erfindungsgemässen Elektroden benutzt werden können, ,

Figur 2 einen vergrösserten und vereinfacht gezeichneten Querschnitt längs der Linie H-II von Fig. 1 in Pfeilrichtung gesehen,

M* 0UMiJ* μ Λ » "5**

Figur 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III von Fig. 2 in PTeilrichtung gesehen,

Figuren k und 5 Querschnitte längs der Linien IV - IV

bzw. V-V von Fig. 2 in Pfeilrichtung gesellen,

Figur 6 eine scheinatische Darstellung eines Substrates, auf das an bestimmten Stellen Elektrodenmaterial aufgebracht worden ist,

Figur 7 eine scheinatische Darstellung eines Verfahrens zum Aufbringen des Elektrodenmaterials auf den Substratstreifen,

Figur 8 den Streifen mit dem aufgebrachten Elektrodenmaterial, derart in Halterungen eingeformt, dass er ein Elektrodengcfüge darstellt, das mehrere nebeneinander angeordnete Elektroden bildet und

Figur 9 eine schcmatischc Darstellung einer Vorrichtung zun Falten des beschichteten Trägers.

Auf den Zeichnungen bezeichnen gleiche Dezugszahlen gleiche oder ähnliche Teile. Der anhand der Zeichnungen beschriebene Aufbau bezieht sich auf eine Zink-Chlor-Batterie oder -zelle, jedoch kann es sich bei dem Halogen auch um Jod oder Brom oder um eine Mischung von zwei oder drei dieser Halogene handeln, wobei die Konstruktion nach den bekannten Betriebsbedingungen in verschiedenen Arten von Halogen-Batterien oder -zellen abgewandelt wird.

Figur 1 zeigt einen Chlorkreis einer Zelle oder Batterie« bei dem ein Chlorzylinder 1 über ein Druckregelventil 2

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mit Gascinlnssen 3 eier Batterie k verbunden ist. Gasauslnsse 5 sind an eine Leitung 6 angeschlossen, die über eine UV-Lampe 7 und einen Ilalogenverflüssiger 0 zum Zylinder 1 zurückfühi't. Die Lampe 7 ist nahe am Rohr 6 angeordnet und bewirkt die Entfernung des Ilalogengases und seine Unwandlunj; in Chlorwasserstoff säure, die in einer Rohrleitung 9 rusnmmen mit kondensiertem V/asserdampf und mitgeschleppter Flüssigkeit zum Elektrolyten der Batterie zurückgeleitet wird. Bei Verwendung von Chlor ist der Elektrolyt Zinlchlorid in wässriger Form und kann zur besseren Verminderung von Dendritenbildung etwas Quecksilber, Indium, Zinn oder Gallium enthalten. Eine derartige Batterie eignet sich z.B. für den Antrieb von durch Elektromotoren angetriebenen Fahrzeugen.

In der Batterie kommen zwei Arten von Elektroden zur Anwendung, indem die Anoden als Substratträger ausgebildet sind, auf dem sich Elektrodenmaterial befindet (wie weiter unten noch beschrieben wird) und indem die Kathode ein Zinksubstrat mit einer darauf befindlichen Elektrodensubstanz darstellt, an der Abscheider befestigt sind oder zusammen mit ihr eingebaut sind. Die Anoden sind mit 10 bezeichnet und die Kathoden mit 11.

Die Anoden 10 bestehen jeweils aus einem Substratträger 12 aus einem anodisierbaren Metall der Gruppen IV(A) und V(A) des Periodischen Systems der Elemente, wie etwa Titan, Tantal oder Zirkon oder aus Legierungen von zwei oder allen

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dieser Metalle, jedoch ist Titan vorzuziehen. Die nachfolgende, eingehende Beschreibung bezieht sich auf Titan als Beispiel.

Der Substratträ.^er besteht aus offenmaschicem Material wie etwa Streckmetall oder Metalldrahtgewebe und besitzt einen Teil 13» der ausscrlialb des Elektrodengefüges angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung in der Zelle oder Bntterie zu bilden. Auf dem Trägersubstrat befindet sich eine Kohlenstoff masse l't, die so porös ist, dass bei in Betrieb befindlicher Datterie das Chlor beim elektrolytischen Vorhang frei hindurchwandern kann. Bei diesem Kohlenstoff kann es sich um Kuss oder um eine andere, feinverteilt« Form des Kohlenstoffs oder um eine andere zerkleinerte Form wie etwa eine zerreibbare Krume handeln, die vorzugsweise mit einem Kunststoff wie etwa Polyvinylchlorid oder einem anderen Vinylpolyiner zu einer Hasse gebunden sind, die gegen den Zinkchlorid-Elektrolyten und gegen gasförmiges Chlor inert ist. Zu weiteren brauchbaren Bindemitteln gehören Polyäthylen, Polytetrafluorethylen, Synthesekaut schule, Naturkautschuk oder Silikone sowie flüssige Epoxydharze, die auf das Trägersubstrat während dessen Aufbringen auf das Trägersubstrat aufgegossen wurden.

Dns Bindemittel und der Kohlenstoff können nach einem beliebigen, geeigneten Verfahren miteinander vermischt werden, wie etwa in einer geheizten Trommel oder Granuliervorrich-

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tung. Man kann auch dünne Platten Kohlenstoff oder Graphit mit einem Lntex oder einer Harzlösung tränken, die als undurchlässige Trenmvrmd zwischen den einzelnen Zellen der Batterie wirken; es können für diesen Zweck kleine Kohlenstoffstücke zu einer grösseren Platte z.D. durch Spritzguss verbunden werden, um eine flexible Anode zu erhalten.

Der Kohlenstoffoberfläche kann eine aktive Oberfläche gegeben werden, wozu man ein aktiviurt.es Kohlenstoffpulver wie etwa Acetylenruss, der mit einer Kunststofflösung wie etwa Polyäthylen in Tetrachlorkohlenstoff oder Trichlorethylenversetzt wurde, verwendet. In diesem Falle kann man eine inerte Füllsubstanz wie etwa Zinkchlorid zugeben, die dann zur Erhöhung der Porosität der Elektrode herausgewaschen wird. Den Kohlenstoff kann man dadurch aktivieren, dass man ihn in einem Inertgas wie Argon oder Kohlendioxid auf 'lOO ⁰C erhitzt; man kann es auch in Chlor selbst durchführen.

Die optimale TeilchengrÖsse des Kohlenstoffs hängt vom Erreichen einer grossen Oberfläche ab, jedoch müssen die Teilchen entweder von Natur axis oder mit Hilfe des Bindemittels auch aneinander haften könnent Wird Polychloropren benutzt, so liegt eine geeignete Teilchengrösse zwischen 50 rau und I90 ⁿl"· Als oberflächenaktives Mittel können quaternäre Ammoniumsalze verwendet und zur Verbesserung des Aufnahmevermögens für Chlor Silicagel zugegeben werden.

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Der Stromabnehmer 13 stellt den elektrischen Kontakt mit dem Kohlenstoff her und ragt aus der Kohlenstoffmasse heraus.

Kohlenstoff und Bindemittel können miteinander gemischt und verschnitten werden, indem man Acetylenruss verwendet, der mit dem Zehnfachen seines Gewichts an Wasser von etwa 50 C angefeuchtet worden ist, dem ein oder zwei Tropfen Aceton zugesetzt werden können. Beispiel: Ein 50 Jiiger Nitrilharz-Lntcx wird mit etwa dem Zehnfachen seines Gewichtes an kaltem Wasser verdünnt und unter ständigem Durchmischen zum Kohlenstoff zugegeben, wobei kräftig und gründlich durchzumischen ist, wobei die Mischung jedoch nicht geschlagen werden darf und mit dem Durchmischen aufzuhören ist, sobald alles Harz aufgenommen worden ist und sich eine Krume bildet. Die besten Ergebnisse sind dann erhalten worden, wenn das Harz 5 bis 25 Gew.-/« der gebundenen Hasse ausmachte. Die Teilchengrösse des Latex ist so zu wählen, dass das optimale Leitvermögen/Festigkeits-Verhältnie des dreidimensionalen Harznetzwerks erhalten wird, an das der Kohlenstoff gebunden ist. Das Nitrilharz härtet bei Einwirkung von Chlor aus, so dass das Elektrodengefüge "in situ" hart wird.

Das so erhaltene Elektrodengefügc hat vorzugsweise einen Porenanteil zwischen 30 und 50 %.

Zur Verbesserung der Haftung des Kohlenstoffs am Metall-

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substrat kann das letztere durch Ätzen in k Seiger Aiiinioiiiuinbifltiorid-Lösung behandelt werden und dann in Wasser oder verdünnter Chlorwasserstoffsäure aufbewahrt werden, bis der Kohlenstoff auf das Substrat aufgepresst wird. Als andere Möglichkeit kann man das Metallsubstrat auch galvanisch platinieren oder es nitridieren.

Die auf den Figuren 2 bis k dargestellten Elektrodengefügo sind genauso dargestellt wie in den britischen Patenten 1.250.5O2 und I.253.503. Die Zellen oder die Batterie sind ebenfalls ganz; allgemein so aufgebaut, wie es in diesen Patenten beschrieben und dargestellt ist. Werden jedoch derartige Elektroden und insbesondere die anionischen Elektroden entweder in herkömmlicher Weise oder gemh'ss diesen früheren Patenten hergestellt, so werden sie häufig einzeln gefertigt; all diese bereits bekannten Verfahren sind zeitraubend und kostspielig, wozu noch die Kosten für die Montage der Elektroden in Halterungen hinzukommen, mit denen zusammen sie in die Zellen- oder Batteriebehälter eingebaut werden.

Die Figuren 6 bis ö zeigen das für die Massenfertigung besser geeignete, erfindungsgemässe Verfahren, bei dem der Widerstand zwischen Verbindungsstellen und zwischen den Zellen einer Batterie weitaus geringer ist und Schweissschwierigkeiten, Oxidation des Metalls des Trägersubstrate und die Gafahr des Brüchigwerdens des Elektrodenmaterials weitestgehend vermieden werden.

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Fig. 6 zeigt ein Trngersubstrat in Form eines Streifens 12 ζ.D. aus Titan-Streckmetall oder in einer anderen, offeninascliigen oder netzartigen Form. Auf voneinander getrennte Flächen dieses Streifens wird ein Elektrodenmaterial in Schichtform aufgebracht. Jede Schicht Ik ist parallel zu den anderen Schichten I^ dargestellt. In Fig. 6 sind die Schichten in Paaren dargestellt, die durch freie Substratflächen 15 voneinander getrennt sind, während die Schichtenpaare l4 durch breitere Flächen freien Substrats 16 voneinander getrennt sind. Die aus Streifen lh bestehenden Schichten können vor den Längskanten des Trägerstreifens enden oder können sich an eine oder den beiden Kanten des Trägerstreifens bis zu den Kanten selbst erstrecken.

Das Elektrodenmaterial wird auf den Streifen vorzugsweise in Form einer zerkleinerten Kohlenstoff-Krunie aufgebracht, die mit einem Kunststoff-Dindomittel wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid oder Polytetrafluoräthylen, oder mit einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk gemischt ist. Die Mischung hat eine pastenartige Konsistenz und wird so auf den Streifen aufgebracht, dass sie darauf in Form einer Schicht festgehalten wird.

Ein Verfahren zum Aufbringen der Mischung auf den Streifen ist in Fig. 7 dargestellt. Der Streifen wird von einer Holle 17 abgezogen und gelangt zu einer allgemein mit IG bezeichneten Deschichtungsvorrichtung. Falls gewünscht, kann der Streifen wie dargestellt durch eine Wanne mit Ätz-

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lösung 19» in der er gereinigt wird, und dnnn durch einen Wnschtank 20 geführt werden. In diesen Behältern werden die Metallkristalle durch Atzen und/oder durch Erhitzen in einem Ofen vergrössert und zusätzlich die inneren Spannungen im Trägersubstrat verringert.

Die Beschichtungsvorrichtung umfasst einen Behälter oder Aufgebetrichtcr 21, in den das Elektrodenmaterial 22 aus einem Vorratsbehälter 23 durch eine dtirch ein Antriebsaggregat 25 wie etwa einen Elektromotor angetriebene Förderschnecke Zh kontinuierlich eingespeist wird. Das Streifenmaterial wird dabei stetig über eine nicht angetriebene Walze 26 durch die Mischung im Aufgebetrichter 21 gezogen und gelangt riann zwischen Förderwalzen 27 > die den Aufgebetrichter nach unten abschliessen. Der Spalt zwischen den Walzen und der von den letzteren ausgeübte Druck werden so gewählt, dass die gewünschte Dicke der Uischungsschicht auf dem Streifen erhalten wird. Diese Walf.on transportieren Gemisch aus den Aufgebetrichter 21 in Kontakt mit beiden Seiten des Streifens nach unten aus dem Aufgebetrichter heraus.

Unter den Förderwalzen 27 befinden, sich zwei Druckwalzen 28, zwischen denen das Band mit der Gemischschicht oder den Gemischschichten hindurchläuft. Diese Walzen und/oder die Förderwalzen 27 können hohl und an eine Vakuumquelle angeschlossen sein, um die gesamte Feuchtigkeit oder einen Teil davon aus dem Gemisch heratiszusaugen und damit dessen

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Haftfestigkeit zu verbessern. Das ist insbesondere dann günstig, wenn es sich bei dem Gemisch um eine Aufschlämmung in Wasser oder einer anderen Flüssigkeit handelt. Dabei ist sorgfältig darauf zu achten, dass die Mischung nicht an den Förder- und/oder Druckwalzen haften bleibt. Zur Erzielung optimaler Resultate können die Walzen profiliert sein und Vertiefungen 29 enthalten, in die die Schichtteile 1^;* der Mischung ausweichen können, um die Flächen 15 * 16 des Streifens 12 frei von Gemisch zu belassen*

Das Elektrodenmaterial kann auf die Flächen des Streifens auch nach anderen, geeigneten Vorfahren aufgebracht werden, wie z.B. in Form einer Aufschlnmnung auf den Streifen aufgespritzt werden, wozu eine Ilochlcistungs-Schlickerspritzanlage erforderlich ist. Man kann auch aus der Mischung zunächst eine Folie herstellen und diese z.B. zwischen Druckwalzen auf den Streifen aufpressen. Mit Hilfe der Druckwalzen oder durch geeignete Wahl der Spritzbedingungen kann das Bindemittel auf der Oberfläche des Streifens zum Haften gebracht oder auf den Streifen aufgepresst werden, und zwar so, dass das Material mechanisch dadurch verankert wird, dass es um die Maschenelemente des Streifens herumfaeet, so dass auf diese Weise der Streifen sogar in das Kohlenstoffmaterial eingebettet wird. Der beschichtete Streifen kann, falls gewünscht, ein zweites Mal oder öfter mit einer Schicht Elektrodenmaterial beschichtet werden, wobei die

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einzelnen Schichten aus verschiedenen Mischungen bestehen Können, wobei jedoch der fertig-beschichtete Streifen für gasförmiges Chlor durchlässig sein muss. _v

Vorzugsweise wird das Gemisch vor dein Aufbringen auf den Streifen gehärtet, wie etwa durch Vorchlorieren durch Anodisieren, oder man kann es durch Y.^Tärinebehandlung in einem Ofen 29 aushärten, oder das Härten oder Fertighärten in der Batterie oder Zelle selbst durch Kontakt mit gasförmigem Chlor erfolgen lassen.

Wenn das Elektrodenmaterial fest am Streifen haftet, wird der Streifen zu der in Fig. δ dargestellten Form gefaltet, wobei die Flächen 15 rechtwinklig zu den beschichteten Schichten Ik zu liegen kommen, so dass die Schichten Ik parallel zueinander und getrennt voneinander angeordnet werden. So wird auf Grund der Anordnung der Schichten 1*έ in Paaren ein Elektrodengefüge 3O gebildet.

Die aus den Kohlenstoffzonen Ik heraustretenden Streifenteile 12 sind in einen Halter 3I eingebettet, wie etwa durch Einpressen in einen Kunststoff. Aiif der anderen Seite des Halters Jl sind die Schichten Ik bei 32 zu einer Schlaufe gebogen und können dicht verschlossen worden, wie etwa durch Einpressen in ein Abstandsstück 33· Die Teile 15 werden ebenfalls befestigt wie etwa beim Einpressen in Abstandsstücke "}k* Das Einpressen kann dabei nach jedem beliebigen, bekannten Verfahren erfolgen.

Ee versteht sich dabei, dass der Streifen auch auf jede andere Weise gefaltet werden kann, sogar quer über einen

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Teil der auf gebrachten Schichten 14, so dass die Elektrodenschichten l4 nicht notwendigerweise parallel zueinander angeordnet sein müssen, wohl aber im Abstand voneinander·

Zum Falten des beschichteten Streifens wird der letztere durch eine bekannte Vorrichtung wie etwa ein Förderband oder auf oder zwischen Walzen einer Faltvorrichtung zugeführt. Es kann dabei jeder an sich bekannte Faltvorgang durchgeführt worden; der in Fig. 9 dargestellte Mechanismus ist nur als Beispiel gedacht. In Fig. 9 wird der beschichtete Trngerstreifeii 12 von der Vorrichtung der Fig. 7 über Walzen 39 zugeführt, von denen zumindest einige angetrieben sein können. Eine andere Möglichkeit ist dae' Zuführen des Trägers zwischen zwei parallelen Endlosbändern 361 von denen eines oder beide durch die Walze oder Walzen 37 angetrieben worden können. Wie Fig. 7 zeigt, wird der Träger sowohl über die Walzen 35 als auch zwischen den Förderbändern 36 zugeführt· Λιπ Ablaufende des Förderbandes 36 befindet sich ein Matrizenelement 3"ι das eine senkrechte Bewegung ausführen kann und dessen Formvertiefung 39 innen die Form aufweist, die der gefaltete Träger erhalten soll· Die Wände der Vertiefung 39 sind mit Aussparungen 40 versehen, die die Schichten 14 auf der einen Seite des Trägers aufnehmen können. Über dem Matrizenelement 38 befindet eich ein Matrizen-Formelement 41, dessen unteres Ende 42 dem Boden der Vertiefung 39 entsprechend geformt ist, während sein Oberteil aus zwei Teilen 43, 44 besteht, die beide am Ende 42 augelenkt sind und durch eine Knlehebeleinrich-

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tung k5 geschwenkt werden können. Die beiden Teile 43 und kk sind mit Aussparungen k6 versehen, um die Schichten Ik aufnehmen zu können.

Wird der Träger nun oben über die Formvertiefung 39 hinwegbewegt, so wird das Matrizeneleinent kl abgesenkt, wobei die-beiden Teile kj, kk durch den Kniehebel einwärts geschwenkt sind. Dringt das Element hl in die Vertiefung ein, so niiimt es dabei den Träger 12 nach unten mit, so dass die Schichten Ik in die Aussparungen kO zu liegen kommen; dann drückt der Kniehebelmechanismus k<j die Teile kj und kk auswärts, die Schichten füllen die beiden Aussparungen kO und k6 aus und der Träger wird verformt. Dann bewegt der Kniehebelmechnnisnius die beiden Teile nach innen, und die Elemente 3" und kl werden vertikal in entgegengesetzte Richtungen bewegt, so dass der Träger für den nächsten Faltvorgang weitergeschoben werden kann. Als Variante können die Vertiefung 3O und das llatrizenelenient kl auch an rotierenden Elementen befestigt sein, so dass sie ineinandergreifen, oder sie können auch an Fördergurten in der Art der Gurte 36 so befestigt sein, dass die beiden Formhälften ineinandergreifen.

Wenn die Schichten Ik auf dem Träger in einer gewissen Entfernung von den Trägerlängskanten angeordnet sind, können die Gurte 36 aus zwei parallellaufenden Bändern bestehen, von denen jedes die schichtfreien Kantenteile des Trägers erfasst.

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Weiterhin versteht sich, dass die Kohlenstoffschichten Id nuf dem Streifen in jeder beliebigen Konfiguration aufgebracht werden können, so dass nach Falten oder anderweitigem Verformen des Streifens die plattenartigen Elektrodeneleniente l'i erhalten werden. So können z.B. die Elektrodenplatten l'l auf einen Scheitelpunkt zu liegen kommen und die beiden Kohlenstoffschichten Ik eines Paares durch einen in der Mitto gefalteten, dickeren Streifen gebildet werden. Bei derartigem Aufbau kann es erforderlich sein'* auf die Kohlenstoffschicht einen schmalen Streifen oder eine schmale Wulst aus Kunststoff anzubringen, um die Kohlenstoffschicht an der Fnltstelle am Reissen zu hindern, da derartige Risse die Gasdichtheit des Gefüges beeinträchtigen.

Falls gewünscht, kann ein Abstandsstück zwischen den Elektrodenschichten l4 eines Paares angebracht werden, jedoch wird das in den meisten Fällen nicht erforderlich sein.

Das Befestigen des Teils 15 des Streifens in den Haltern 31 kann, wenn der letztere aus einem verformbaren Kunststoff besteht, durch Einformen oder Spritzgiessen erfolgen, oder man kann ihn in einen flüssigen Kunststoff, vie Epoxydharz oder Silikon, eingiessen. Mit Hilfe dieser Verfahren kann man auch eine doppelwandige Zeil entrenn-Metnbrane z.B. aus Titan formen, so dass Kanäle für Kühlflüssigkeit, Elektrolytlösung oder zum Zuführen von Chlor zur Zelle entstehen. ' -^

Dem Fachmann dürfte ohne weiteres klar sein, dass es möglich

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ist, ein Ende des Zwischenraumes zwischen benachbarten Teilen l'l und am anderen Ende zwischen gegenüberliegenden Teilen Ik zu verschliessen, so dass ein gemeinsamer Gaskanal am späteren Boden der Zelle entsteht, der oben geschlossen ist.

Das auf diese Weise im Durchlaufverfahren erzeugte Elektrodengefüge kann je nach Grosse der Zelle oder Batterie beliebig viele Teile l'l unifassen. Beim Zusammenbau können die Schlaufen 32 parallel zum Halter 31 gebogen werden, so dass sie dann so angeordnet sind, wie es in Fig. 3 *>^ei 13 dargestellt ist. Die Zinkclektroden 11 können in gleicher Weise auf ein Ilaschenmaterial aufgebracht werden, wie dies für die anodischen Elektroden beschrieben worden ist.

Nach einem gleichen Verfahren lassen sich auch andere Zellenplatten für Batterien oder Akkumulatoren herstellen, wie etwa Bleigitter, auf die Bleioxid aufgebracht ist.

Erfindungsgemäss können in einer Batterie sämtliche Wände zwischen den einzelnen Zellen entfallen, wodurch die Fertigungskosten beträchtlich gesenkt werden. Weiterhin kann jedes Verbinden oder Verschweissen der Streifen oder anderer Metalle, z.B. Titanteile, der Zelle entfallen. Dieser Zellenaufbau verbessert das Leitvermögen der Elektroden, da der elektrisch leitende Streifen aus einer ununterbrochenen Länge besteht, so dass Übergangswiderstände an Schweissstellen und die Korrosion des Metalls an Schweisstellen entfallen. So entsteht ein fest mit dem Kastenlader Zelle . oder Batterie verbundenes, starres Gefüge, das den Zusammen-

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ο au erleichtert und der Batterie gleichbleibende Betriebeeigenschaften verleiht. Die Verwendung der Halter aus Kunststoff bedeutet Wegfall der Gefahr von Schäden durch Korrosion oder Wasserstoff-Versprödung und erleichtert die Abdichtung dor Kante der einzelnen Zellen, ohne dass zwi schen den Zellen besondere Abscheider erforderlich wären·

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

It Verfahren zur Herstellung eines Elektrodengefüges für eine elektrische Zelle, dadurch gekennzeichnet, dass ein verformbares Trägersubstrat-Ilaterial (12) einer Deschichtungsvorrichtung (18) zugeführt wird, dass ein ein poröses Material enthaltendes Elektrodenmaterial (22) der Beschichtungsvorrichtung zugeführt wird, dass dieses Elektrodenmaterial als Schicht auf eine oder beide Seiten des Trägers an voneinander getrennten Stellen (l't) aufgebracht wird, um auf diesem Träger Schichten entstehen zu lassen, die durch unbeschichtete Flächen (15, 16) voneinander getrennt sind, dass man diese Schichten dazu bringt, am Träger zu haften, dass man diesen beschichteten Träger so verformt, dass einander praktisch gegenüberstehende, beschichtete Flächen entstehen, die durch schichtfreie Trägerflächen voneinander getrennt sind, und dass man zumindest einige der schichtfreien Flächen (15» 16) an Halterungen (31) befestigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) eine Bandform aufweist und zum und durch den Deschichtungsapparat (lB) kontinuierlich bewegt wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) aus offenmaschigem Metall oder anderem, festen Material besteht, das gegen die in der Zelle enthaltenen Substanzen inert ist, oder dass er aus netzartigein Material besteht.

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4» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) aus anodisierbarem Metall besteht, das aus den Metallen der Gruppen IV(A) und V(A) des Periodischen Systems der Elemente ausgewählt ist, oder aus einer Legierung von zwei oder mehr dieser Metalle besteht.
5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei diesem Metall um Titan, Tantal oder Zirkon oder um eine Legierung aus zwei oder allen dieser Metalle handelt.
6. Verfahren nach Anspruch k oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall, aus dem der Träger (12) besteht, vor dem Aufbringen der Schichten (l'i) geätzt, wärmebehandelt oder nach anderen, bekannten Verfahren behandelt wird, um eine Vcrgrösserung der Kristallgrösse in diesem Metall h erb eizti führen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn· zeichnet, dass es sich bei dem Elektrodenmaterial um eine ein poröses Material enthaltende Paste aus leitendem Material handelt, wobei dieses poröse Material poröser Kohlenstoff, poröser, zerkleinerter Kohlenstoff oder zerreibbare Kohlenstoff-Krume ist, die mit einem Bindemittel, wie etwa einem oder mehreren Polymeren des Vinyl, vermischt sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch ge-

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kennzeichnet, dass die schichtfreien Flächen (15, 16) an einer Hnlteplatte nus elektrisch isolierendem Material, wie z.Bi Polyäthylen, Polyvinylchlorid oder Polytetrafluorethylen, befestigt oder darin eingeformt sind·
9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein fortlaufender Streifen oder ein fortlaufendes Band aus Trägermaterial (12) von einer Quelle (17) aus vorgeschoben wird, dass ein Auftrag von porösem Kohlenstoff enthaltendem, pastenförmige^ Elektrodenmaterial (22) auf voneinander getrennte Flächen (l'i) des Trägers zwischen Walzen (27t 2<j) aufgebracht wird, die so gestaltet sind, dass Schichten dieses Auftrags auf bestimmte, voneinander getrennte Flächen des Trägers aufgebracht werden, dass man diese Auftragsschichten (l'i) veranlasst, am Träger (12) fest zu haften, !dass man den beschichteten Träger einer Faltvorrichtung (38» ^l) zuführt, um den Träger so zu falten, dass seine beschichteten Flächen (l4) einander gegenüberstehen, und dass man den gefalteten und beschichteten Träger zu einer Zusammenbauvorrichtuug transportiert, die irn Abstand voneinander angeordnete Teile (15» l6) dieses Trägers an mindestens einer Seite der beschichteten Flächen (l'i) an Halterungen (31) befestigt.
10. Verfahren nach Ans2^ruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (12) durch Deschichtungsvorrichtungen (lft), Falteinrichtungen (38» ^l) und Zusamtnenbauvorrxchtung kontinuierlich durchgeführt wird.

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