DE2311957B2

DE2311957B2 - Verfahren zur Herstellung eines Elektrodengefüges für elektrische Zellen

Info

Publication number: DE2311957B2
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: 1979-02-15
Also published as: SU514580A3; ZA731549B; BR7301728D0; AU5300273A; GB1424354A; DE2311957A1; JPS49731A; US3846879A; DE2311957C3; IT980517B; IN137732B; FR2175205B1; FR2175205A1; AR195519A1; SE391999B; AU471700B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodengefüges für elektrische Zellen, bei welchem ein elektrisch leitfähiger, verformbarer Träger einer Beschichtungsvorrichtung zugeführt und Elektrodenmaterial als Beschichtung auf mindestens einer Seite des Trägers derart haftend aufgebracht wird, daß auf dem Träger beschichtete Flächen gebildet werden, die durch unbeschichtete Flächen des Trägers voneinander getrennt angeordnet sind, und bei welchem anschließend die beschichteten Flächen als Elektrodenplatten zu elektrischen Zellen zusammengefügt werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 10 78 649 bekannt. Bei diesem Verfahren weist der Träger von Anfang an gelochte, viereckige Flächen auf, die durch querverlaufende, ungelochte Flächen voneinander getrennt sind. An beiden Längsseiten des Trägers sind ebenfalls ungelochte freie Flächen vorhanden. Der Träger besteht vorzugsweise aus Nickel, Kupfer und Eisen und ist, insbesondere wenn er aus Kupfer oder Eisen besteht, vernickelt. Der Träger wird durch eine viskose Suspension geführt, in welcher diese innerhalb der Lochungen der viereckigen Flächen aufgenommen wird. Die Suspension besteht aus miteinander verfilzbaren, feinpulvrigen Metallteilchen, die in Wasser mit höchstens 5% darin löslichem Zellulosederivat gelöst sind. Die Suspension setzt sich nur innerhalb der gelochten, viereckigen Flächen ab und bildet hier beschichtete Flächen, die nachfolgend von Walzen gepreßt und einer Trockenkammer zugeführt werden, in der die Flüssigkeit verdampft wird. Die so entstandenen beschichteten Flächen werden anschließend im Bereich der querverlaufenden, ungelochten Flächen voneinander getrennt und bilden Elektrodenplatten, die zu elektrischen Zellen zusammengebaut werden. Das bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß die einzelnen Elektrodenplatten beim Zusammenbau zu einer elektrischen Zelle in aufwendiger und teurer Weise mit Haltern verbunden und in Behälter eingesetzt werden müssen, wofür ein beträchtlicher Zeit- und Kostenaufwand erforderlich ist

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem die Herstellung der Elektroden. von elektrischen Zellen in technisch einfacherer Weise möglich und mit einem geringeren Zeit- und Kostenaufwand durchführbar ist

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Träger an den unbeschichteten Flächen derart verformt wird, daß sich die beschichteten Flächen parallel zueinander und getrennt voneinander gegenüberstehen und daß die unbeschichteten Flächen teilweise in Halteplatten aus elektrisch isolierendem Material eingeformt und teilweise als Stromsammler-Schlaufen der unbeschichteten Flächen aus der Halteplatte herausgeführt werden. Hierdurch ist ein kontinuierliches Herstellen eines Elektrodengefüges aus dem Träger mit aus Abstand befindlichen, die Elektroden bildenden Schichten möglich, ohne daß aufwendige Schneide- ^pind Zusammenbauvorgänge notwendig sind, so daß das erfindungsgemäße Verfahren mit geringem Zeit- und Kostenaufwand zur Herstellung von elektrischen Zellen durchführbar ist

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von wiederaufladbaren elektrischen Zellen, bei denen der Träger aus einem netzartigen Substrat aus anodisierbarem Metall der Gruppen IV(A) und V(A) des periodischen Systems besteht und das^ Beschichtungsmaterial poröser, mit einem Bindemittel vermischter Kohlenstoff ist, der auf den Träger aufgepreßt wird. Hierdurch wird die Bildung eines Oxidfilmes auf dem Träger, der insbesondere aus Titan besteht, verhindert. Eine elektrische Zelle mit diesen Eigenschaften ist bereits aus der DE-OS 20 08 548 bekannt Eine solche elektrische Zelle hat ausgezeichnete elektrische Eigenschaften. Es stellt sich jedoch das Problem der wirtschaftlichen Herstellung einer solchen Zelle. Die wirtschaftliche Herstellung für eine solche Zelle wurde entsprechend der Erfindung gefunden, in dem die Erfindung verwirklichte, daß die aus porösem Kohlenstoff bestehenden Schichten auf dem Träger aus Titan voll innerhalb der Zelle angeordnet wurden und die unbeschichteten Teile des Trägers aus Titan faltbar waren, so daß ein kontinuierlicher Trägerstreifen hergestellt werden kann, der nach einer Faltung die porösen Kohlenstoffschichten in Abständen voneinander innerhalb der Zelle aufweist. Die Erfindung verwirklichte die Idee der Anordnung von auf Abstand befindlichen porösen Kohlenstoffschichten auf dem Träger aus Titan, indem dieser im Bereich der unbeschichteten Flächen gefaltet wird und die so gebildeten Schlaufen in Plastikmaterial eingeformt werden, wobei ein Teil der Schlaufen als Stromsammler aus dem Plastikmaterial hervorsteht.

Es ist zwar aus der GB-PS 6 34 281 bekannt, einen aus einem nicht leitfähigen Material bestehenden Träger abwechselnd mit positiven und negativen Elektroden zu beschichten, in dem diese auf den nichtleitfähigen Träger aufgeklebt und abwechselnd durch Isolierschichten abgedeckt werden. Da der Träger aber aus nichtleitfähigem Material besteht, müssen jeweils

zwischen den negativen und den positiven Elektroden elektrische Verbindungen in Form von Drahtbügeln geschaffen werden. Die so in aufwendiger und 1 eurer Weise hergestellten Träger mit auf Abstand befindlichen, abwechselnd angeordneten positiven und negati- ven Elektroden werden anschließend gefaltet und in ein Zellengehäuse eingesetzt, wobei die jeweiligen Enden der Elektroden in Klebstoff eingebettet werden. Jeweils einer negativen und einer positiven Elektrode der so hergestellten Zelle wird ein separater Leiter zugeord- so net

Es äst ferner aus der FR-PS 11 65 706 bekannt, einen perforierten metallischen Träger auf beiden Seiten mit Sintermetall zu versehen und dann zu lackieren. Ein derartiger Träger wird dann zick-zack-förmig gefaltet Unter Zwischenlage von Scheiben aus Isoliermaterial werden elektrische Zellen aus in beschriebener Weise hergestellten und gefalteten positiven und negativen Kathoden gebildet

Schließlich geht aus der GB-PS 12 20 097 ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie mit auf Abstand befindlichen Kathodenschichten hervor, die in besonderer Formation angeordnet sind und die auf jeder Oberfläche eine Anode und eine Fläche aus gegen Elektrolyt widerstandsfähigem absorbierenden Material auf der anderen Seite der Anode aufweisen. Anschließend wird diese Anordnung in S-Form gefaltet und mit einer dazwischen liegenden entsprechend gefalteten Anordnung verbunden, wobei ein luftpermeabler Separator zwischen den unbeschichte-.en so Oberflächen der Teile angeordnet ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles einer Batterie näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema einer Zink-Halogen-Batterie,

F i g. 2 einen vergrößerten und vereinfacht gezeichneten Querschnitt längs der Linie H-II in F i g. I₁

Fig;.3 einen Querschnitt längs der Linie HI-III in F i g. ?,

F i g. 4 und 5 Querschnitte längs der Linie IV-IV bzw. V-V in F i g. 2,

F i g. 6 eine schematische Darstellung eines Trägers mit an bestimmten Stellen aufgebrachtem Elektrodenmaterial,

Fig;. 7 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Aufbringen des Elektrodenmaterials auf den Träger,

Fig.8 den in Halterungen eingeformten Träger mit aufgebrachtem Elektrodenmaterial und so

F i g. 9 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Falten des beschichteten Trägers.

Der anhand der Zeichnungen beschriebene Aufbau bezieht sich auf eine Zink-Chlor-Zelle- oder Batterie 4, 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-Zellen- oder Batterien 4 abgewandelt wird.

Die F i g. 1 zeigt den Chlorkreis der Batterie 4, bei dem ein Chlorzylinder 1 über ein Druckregelventil 2 mit Gaseinlässen 3 der Batterie 4 verbunden ist. Gasauslässe 5 sind an eine Leitung 6 angeschlossen, die über eine UV-Lampe 7 und einen Halogenverflüssiger 8 zum Chlorzylinder 1 zurückführt Die UV-Lampe 7 ist nahe an der Leitung 6 angeordnet und bewirkt die Entfernung des Halogengases und seine Umwandlung in Chlorwasserstoffsäure, die in einer Rohrleitung 9 zusammen mit kondensiertem Wasserdampf und mitgeschleppter Flüssigkeit zum Elektrolyten der Batterie 4 zurückgeleitet wird Bei Verwendung von Chlor ist der Elektrolyt Zinkchlorid in wäßriger Form und kann zur besseren Verminderung von Dendritenbildung etwas Quecksilber, Indium, Zinn oder Gallium enthalten. Eine derartige Batterie 4 eignet sich z. B. für den Antrieb von durch Elektromotoren angetriebenen Fahrzeugen.

In der Batterie 4 kommen zwei Arten von Elektroden zur Anwendung, indem die Anoden 10 als Substratträger 12 ausgebildet sind, auf dem sich Elektrodenmaterial befindet (wie weiter unten noch beschrieben wird) und indem die Kathode 11 ein Zinksubstrat mit einer darauf befindlichen Elektrodensubstanz darstellt an der Abscheider befestigt sind oder zusammen mit ihr eingebaut sind.

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

Der Substratträger 12 besteht aus offenmaschigem Material wie etwa Streckmetall oder Mctalldrahtgewebe und besitzt einen Stromabnehmer 13, der außerhalb des Elektrodengefüges angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung in der Zelle oder Batterie zu bilden. Auf dem Substratträger 12 befindet sich eine Kohlenstoffmasse, die so porös ist, daß bei in Betrieb befindlicher Batterie 4 das Chlor beim elektrolytischen Vorgang frei hindurchwandern kann. Bei diesem Kohlenstoff kann es sich um Ruß oder um eine andere, feinverteilte Form des Kohlenstoffes oder um eine andere zerkleinerte Form wie etwa eine zerreibbare Krume handeln, die vorzugsweise mit einem Kunststoff wie etwa Polyvinylchlorid oder einem anderen Vinylpolymer zu einer Masse gebunden ist, die gegen den Zinkchlorid-Elektrolyten und gegen gasförmiges Chlor inert ist. Zu weiteren brauchbaren Bindemitteln gehören Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen, Synthesekautschuk, Naturkautschuk oder Silikone sowie flüssige Epoxydharze, die auf den Substratträger 12 während des Aufbringens auf den Substratträger 12 aufgegossen wurden.

Das Bindemittel und der Kohlenstoff können nach einem beliebigen, geeigneten Verfahren miteinander vermischt werden, wie etwa in einer geheizten Trommel oder Granuliervorrichtung. Es kann auch eine dünne Platte Kohlenstoff oder Graphit mit einem Latex oder einer Harzlösung getränkt werden, die als undurchlässige Trennwand zwischen den einzelnen Zellen der Batterie wirken; es können für diesen Zweck kleine Kohlenstoffstücke zu einer größeren Platte z. B. durch Spritzguß verbunden werden, um eine flexible Anode zu erhalten.

Der Kohlenstoffoberfläche kann eine aktive Oberfläche gegeben werden, wozu ein aktiviertes Kohlenstoffpulver wie etwa Acetylenruß, der mit einer Kunststofflösung wie etwa Polyäthylen in Tetrachlorkohlenstoff oder Trichloräthylen versetzt wurde, verwendet wird. In diesem Falle kann man eine inerte Füllsubstanz wie etwa Zinkchlorid zugeben, die dann zur Erhöhung der Porosität der Elektrode herausgewaschen wird. Der Kohlenstoff kann dadurch aktiviert werden, daß dieser in einem Inertgas wie Argon oder Kohlendioxid auf 400⁰C erhitzt wird: dies kann in Chlor selbst

durchgeführt werden.

Die optimale Teilchengröße des Kohlenstoffs hängt vom Erreichen einer großen Oberfläche ab, jedoch müssen die Teilchen entweder von Natur aus oder mit Hilfe des Bindemittels auch aneinander haften können. Wird Polychloropren benutzt, so liegt eine geeignete Teilchengröße zwischen 50 ιτιμ und 190 πιμ. Als oberflächenaktives Mittel können quatemäre Ammoniumsalze verwendet und zur Verbesserung des Aufnahmevermögens für Chlor Silicagel zugegeben werden.

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 Acetylenruß verwendet wird, der mit dem Zehnfachen seines Gewichts an Wasser von etwa 50⁰C angefeuchtet worden ist, dem ein oder zwei Tropfen Aceton zugesetzt werden können. Beispiel: Ein 50%iger Nitrilharz-Latex 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.-°/o der gebundenen Masse ausmachte. Die Teilchengröße des Latex ist so zu wählen, daß das optimale Leitvermögen/Festigkeits-Verhältnis 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 Elektrodengefüge hat vorzugsweise einen Porenanteil zwischen 30 und 50%.

Zi'r Verbesserung der Haftung des Kohlenstoffes am Substratträger 12 kann dieser letztere durch Ätzen in 4%iger Ammoniumbifluorid-Lösung behandelt werden und dann in Wasser oder verdünnter Chlorwasserstoffsäure aufbewahrt werden, bis der Kohlenstoff auf den Substratträger 12 aufgepreßt wird. Als andere Möglichkeit kann man das Metallsubstrat auch galvanisch platiniert oder nitriert werden.

Die auf den F i g. 2 bis 4 dargestellten Elektrodengefüge sind genauso dargestellt wie in der DE-OS 20 08 548.

Die Zellen oder die Batterie sind ebenfalls ganz allgemein so aufgebaut, wie es in dieser Druckschrift beschrieben und dargestellt ist. Werden jedoch derartige Elektroden und insbesondere die anionischen Elektroden entweder in herkömmlicher Weise oder gemäß dieser früheren Druckschrift hergestellt, so werden sie häufig einzeln gefertigt; all diese 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 F i g. 6 bis 8 zeigen das für die Massenfertigung besser geeignete, erfindungsgemäße Verfahren, bei dem der Widerstand zwischen Verbindungsstellen und zwischen den Zellen einer Batterie 4 weitaus geringer ist und Schweißschwierigkeiten, Oxidation des Metalls des Substratträgers 12 und die Gefahr des Brüchigwerdens des Elektrodenmaterials weitestgehend vermieden werden.

Die F i g. 6 zeigt den Substratträger 12 in Form eines Streifens z.B. aus Titan-Streckmetall oder in einer anderen, offenmaschigen oder netzartigen Form. Auf voneinander getrennte Flächen dieses Streifens wird ein Elektrodenmaterial in Schichten 14 aufgebracht. Jede Schicht 14 ist parallel zu den anderen Schichten 14 dargestellt. In Fig.6 sind die Schichten 14 in Paaren dargestellt, die durch freie Trägerflächen 15 voneinander getrennt sind, während die paarweise aufgebrachten Schichten 14 durch breitere freie Trägerflächen 16 voneinander getrennt sind. Die aus Streifen 14 bestehenden Schichten können vor den Längskanten

ίο des Substratträgers 12 enden oder können sich an eine oder den beiden Kanten des Substratträgers 12 bis zu den Kanten selbst erstrecken.

Das Elektrodenmaterial wird auf den Streifen vorzugsweise in Form einer zerkleinerten Kohlenstoff-

! 5 Krume aufgebracht, die mit einem Kunststoff-Bindemittel wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid oder Polytetrafluorethylen, 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 F i g. 7 dargestellt. Der Streifen wird von einer Rolle 17 abgezogen und gelangt zu einer Beschickungsvorrichtung 18. Falls gewünscht, kann der Streifen wie dargestellt durch eine Wanne 19 mit Ätzlösung, in der er gereinigt wird, und dann durch einen Waschtank 20 geführt werden. In diesen Behältern werden die Metallkristalle durch Ätzen und/oder durch Erhitzen in einem Ofen vergrößert und zusätzlich die inneren Spannungen im Substratträger 12 verringert.

Die Beschickungsvorrichtung 18 umfaßt einen Aufgebetrichter 21, in den das Elektrodenmaterial 22 aus einem Vorratsbehälter 23 durch eine durch ein Antriebsaggregat 25 wie etwa einen Elektromotor angetriebene Förderschnecke 24 kontinuierlich eingespeist wird. Das Streifenmaterial wird dabei stetig über eine nicht angetriebene Walze 26 durch die Mischung im Aufgebetrichter 21 gezogen und gelangt dann zwischen Förderwalzen 27, die den Aufgebeirichter nach unten abschließen. Der Spalt zwischen den Walzen 27 und der von diesen ausgeübte Druck werden so gewählt, daß die gewünschte Dicke der Mischungsschicht auf dem

t5 Streifen erhalten wird. Die Walzen 27 transportieren das Gemisch aus dem Aufgabetrichter 21 in Kontakt mit beiden Seiten des Streifens nach unten aus dem Aufgabetrichter 21 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 herauszusaugen und damit dessen 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 28 profiliert sein und Vertiefungen 29 enthalten, in die Teile der Schichten 14 der Mischung ausweichen können, um die Flächen 15, 16 des Substratträgers 12 frei von Gemisch zu belassen.

Das Elektrodenmaterial kann auf die Flächen des Streifens auch nach anderen, geeigneten Verfahren aufgebracht werden, wie z. B. in Form einer Aufschläm-

mung auf den Streifen aufgespritzt werden, wozu eine Hochleistungs-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 herumfaßt, 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 einzelnen Schichten aus verschiedenen Mischungen bestehen können, wobei jedoch der fertigbeschichtete Streifen für gasförmiges Chlor durchlässig sein muß.

Vorzugsweise wird das Gemisch vor dem Aufbringen auf den Streifen gehärtet, wie etwa durch Vorchlorieren durch Anodisieren, oder man kann es durch Wärmebehandlung in einem Ofen aushärten, oder das Härten oder Fertighärten in der Batterie 4 oder Zelle selbst durch Kontakt mit gasförmigem Chlor erfolgen lassen.

Wenn das Elektrodenmaterial fest am Substratträger 12 haftet, wird dieser zu der in Fig.8 dargestellten Form gefaltet, wobei die schmalen, freien Substratflächen 15 rechtwinklig zu den Schichten 14 zu liegen kommen, so daß die Schichten 14 parallel zueinander und getrennt voneinander angeordnet werden. So wird auf Grund der Anordnung der Schichten 14 in Paaren ein Elektrodengefüge 30 gebildet.

Die aus den Kohlenstoffmassen heraustretenden Teile der Substratträger 12 sind in einen Halter 31 eingebettet, wie etwa durch Einpressen in einen Kunststoff. Auf der anderen Seite des Halters 31 ist der Substratträger 12 zu einer Schlaufe 32 gebogen und kann dicht verschlossen werden, wie etwa durch Einpressen in ein Abstandsstück 33. Die breiten, freien Substratflächen 15 werden ebenfalls, wie etwa durch Einpressen in Abstandsstücke 34, befestigt. Das Einpressen kann dabei nach jedem beliebigen, bekannten Verfahren erfolgen.

Es versteht sich dabei, daß der Streifen auch auf jede andere Weise gefaltet werden kann, sogar quer über einen Teil der aufgebrachten Schichten 14, so daß die Elektrodenschichten 14 nicht notwendigerweise parallel zueinander angeordnet sein müssen, wohl aber im Abstand voneinander.

Zum Falten wird der beschichtete Substratträger 12 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 werden; der in Fig.9 dargestellte Mechanismus ist nur als Beispiel gedacht In F i g. 9 wird der beschichtete Substratträger 12 von der Vorrichtung der Fig.7 über Walzen 35 zugeführt, von denen zumindest einige angetrieben sein können. Eine andere Möglichkeit ist das Zuführen des Substratträgers 12 zwischen zwei parallelen Endlosbändern 36, von denen eines oder beide durch die Walzen 37 angetrieben werden können. Der Substratträger 12 wird sowohl über die Walzen 35 als auch zwischen den Förderbändern 36 zugeführt Am Ablaufende des Förderbandes 36 befindet sich ein Matrizenelement 38, das eine senkrechte Bewegung ausführen kann und dessen Formvertiefung 39 innen die Form aufweist die der gefaltete Substratträger 12 erhalten soll. Die Wände der Vertiefung 39 sind mit Aussparungen 40 versehen, die die Schichten 14 auf der einen Seite des Substratträgers 12 aufnehmen können. Über dem Matrizenelement 38 befindet sich 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 angelenkt sind und durch eine Kniehebeleinrichtung 45 geschwenkt werden können. Die beiden Teile 43 und 44 sind mit Aussparungen 46 versehen, um die Schichten 14 aufnehmen zu können.

Wird der Substratträger 12 nun oben über die Formvertiefung 39 hinwegbewegt so wird das Matrizenformelement 41 abgesenkt, wobei die beiden Teile 43, 44 durch die Kniehebeleinrichtung 45 einwärts geschwenkt sind. Dringt das Matrizenformelement 41 in die Formvertiefung 39 ein, so nimmt es dabei den Substratträger 12 nach unten mit, so daß die Schichten

14 in die Aussparungen 40 zu liegen kommen; dann drückt die Kniehebeleinrichtung 45 die Teile 43 und 44 auswärts, die Schichten füllen die beiden Aussparungen 40 und 46 aus und der Substratträger 12 wird verformt. Dann bewegt die Kniehebeleinrichtung 45 die beiden Teile 43, 44 nach innen, und die Matrizenelemente 38 und 41 werden vertikal in entgegengesetzte Richtungen bewegt, so daß der Substratträger 12 für den nächsten Faltvorgang weitergeschoben werden kann. Als Variante können die Matrizenelemente 38 und 41 auch an rotierenden Elementen befestigt sein, so daß sie ineinandergreifen, oder sie können auch an Fördergurten in der Art der Endlosbänder 36 so befestigt sein, daß die beiden Formhälften ineinandergreifen.

Wenn die Schichten 14 auf dem Substratträger 12 in einer gewissen Entfernung von den Trägerlängskanten angeordnet sind, können die Endlosbänder 36 aus zwei parallellaufenden Bändern bestehen, von denen jedes die schichtfreien Kantenteile des Trägers erfaßt

Weiterhin versteht sich, daß die Schichten 14 auf dem Streifen in jeder beliebigen Konfiguration aufgebracht werden können, so daß nach Falten oder anderweitigem Verformen des Streifens die plattenartigen Elektrodenelemente entsprechend den Schichten 14 erhalten werden. So können z. B. die Elektrodenplatten auf einen Scheitelpunkt zu liegen kommen und die beiden Kohlenstoffschichten eines Paares durch einen in der Mitte 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 Faltstelle am Reißen zu hindern, da derartige Risse die Gasdichtheit des Gefüges beeinträchtigen.

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

Das Befestigen der schmalen, freien Substratflächen

15 in dem Halter 31 kann, wenn der letztere aus einem verformbaren Kunststoff besteht durch Einformen oder Spritzgießen erfolgen, oder man kann ihn in einen flüssigen Kunststoff wie Epoxydharz oder Silikon, eingießen. Mit Hilfe dieser Verfahren kann man auch eine doppelwandige Zellentrenn-Membrane 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 ist ein Ende des Zwischenraumes zwischen

benachbarten Schichten 14 und am anderen Ende zwischen gegenüberliegenden Schichten 14 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 Größe der Zelle oder Batterie 4 beliebig viele Schichten 14 umfassen. Beim Zusammenbau können die Schlaufen 32 parallel zum Halter 31 gebogen werden, so daß sie dann so angeordnet sind, wie es in Fig.3 in Form der Stromabnehmer 13 dargestellt ist. Die Zinkelektroden U können in gleicher Weise auf ein Maschenmaterial aufgebracht werden, wie dies für die anodischen Elektroden 10 beschrieben worden ist.

Nach einem gleichen Verfahren lassen sich auch andere Zellenplatten für Batterien 4 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

ίο Schweißstellen und die Korrosion des Metalls an Schweißstellen entfallen. So entsteht ein fest mit dem Kasten der Zelle oder Batterie verbundenes, starres Gefüge, das den Zusammenbau erleichtert und der Batterie gleichbleibende Betriebseigenschaften verleiht.

Die Verwendung der Halter aus Kunststoff bedeutet Wegfall der Gefahr von Schaden durch Korrosion oder Wasserstoff-Versprödung und erleichtert die Abdichtung der Kante der einzelnen Zellen, ohne daß zwischen den Zellen besondere Abscheider erforderlich wären.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Elektrodengefüges für elektrische Zellen, bei welchem ein elektrisch leitfähiger, verformbarer Träger einer Beschichtungsvorrichtung zugeführt und Elektrodenmaterial als Beschichtung auf mindestens einer Seite des Trägers derart haftend aufgebracht wird, daß auf dem Träger beschichtete Flächen gebildet werden, die durch unbeschichtete Flächen des Trägers voneinander getrennt angeordnet sind, und bei welchem anschließend die beschichteten Flächen als Elektrodenplatten zu elektrischen Zellen zusammengefügt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) an den unbeschichteten is Flächen (15, 16) derart verforrat wird, daß sich die beschichteten Flächen (14) parallel zueinander und getrennt voneinander gegenüberstehen, und daß die unbeschichteten Flächen (15, 16) teilweise in Halteplatten (31, 34) aus elektrisch isolierendem Material eingeformt und teilweise als Stromsammler-Schlaufen (32) der unbeschichteten Flächen (16) aus der Halteplatte (31) herausgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) zur Bildung der beschichteten Flächen (14) und der dazwischenliegenden unbeschichteten Flächen (15, 16) zwischen profilierten Walzen (28) mit Vertiefungen (29) hindurchgeführt wird, in welche Teile des Beschichtungsmaterials ausweichen können, um die Flächen ^j0 (15,16) des Trägers (12) frei von Beschichtungsmassen zu halten.