DE2335268C3

DE2335268C3 - Electrode for lead accumulators

Info

Publication number: DE2335268C3
Application number: DE19732335268
Authority: DE
Inventors: Erik Gustav Stockholm Sundberg
Original assignee: Ab Tudor, Stockholm
Priority date: 1972-07-11
Filing date: 1973-07-09
Publication date: 1977-04-28

Description

gekennzeichnet, daß bei den Endelektroden ein 20 Eigenschaften des Bleiakkumulator besser als bishercharacterized that with the end electrodes a 20 properties of the lead accumulator better than before

möglich berücksichtigen.consider possible.

So ist beispielsweise die jeweils gewünschte Porosität des auf dem Gitter befindlichen aktiven Materials in Abhängigkeit von den an den Akkumulator gestelltenFor example, the porosity desired in each case of the active material located on the grid depending on the amount placed on the accumulator

Gitter (2) an den Seitenkanten von dem anderen Gitter (1) umgriffen ist.Grid (2) is encompassed at the side edges of the other grid (1).

6. Elektrode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter (la, \b, 2) in eine6. Electrode according to claim 1 to 4, characterized in that the grid (la, \ b, 2) in a

Tasche (11, 12) aus porösem Material eingebracht 25 Anforderungen unterschiedlich zu wählen; eine hohePocket (11, 12) made of porous material introduced 25 different requirements to be selected; a high

sind.are.

7. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter (la, \b, 2) mit aus thermoplastischem Material bestehenden Nieten (6, 9) zusammengefügt sind.7. Electrode according to claim 1, characterized in that the grids (la, \ b, 2) are joined together with rivets (6, 9) made of thermoplastic material.

8. Elektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus nicht leitendem Material bestehenden Nieten (9) teils dutch die Elektrode, teils durch das außerhalb der Elektrode befindliche inaktive Material als Abstandshalter oder Scheider hindurchgeführt sind.8. Electrode according to claim 7, characterized in that the non-conductive material existing rivets (9) partly through the electrode, partly through the one outside the electrode inactive material are passed as a spacer or separator.

Die Erfindung bezieht sich auf Elektroden für Bleiakkumulatoren, die wenigstens aus zwei pastierten Gittern bestehen.The invention relates to electrodes for lead-acid batteries, which are pasted at least from two Grids exist.

Derartige Elektroden sind bereits bekannt (US-PS 34 53 145). In einer Ausführungsform setzen sie sich aus drei zu einer Elektrode zusammengefügten einzelnen rechtwinkligen Gittern zusammen, zwischen deren äußeren Rahmen sich parallel hierzu oder radial bzw. teilkreisförmig angeordnete Gitterleisten erstrecken, die für eine erhebliche Vergrößerung der Oberfläche Sorge tragen. Auf die Oberflächen der Gitter ist eine pastöse Masse als aktives Material aufgebracht. Derartige aus mehreren pastierten Gittern zusammengesetzte Elektroden zeichnen sich nicht nur in der Fertigung durch relativ geringe Kosten aus, sie sind im Betrieb auch relativ langlebig und haben eine hohe Ladungskapazität.Such electrodes are already known (US-PS 34 53 145). In one embodiment, they expose three individual rectangular grids joined together to form an electrode, between their outer frames extend parallel to this or lattice strips arranged radially or partially circular, which ensure a considerable increase in the surface area. On the surfaces of the grids is a pasty mass applied as an active material. Such composed of several pasted grids Electrodes are not only characterized by relatively low costs in production, they are in Operation also relatively durable and have a high loading capacity.

Für die Herstellung von Bleiakkumulatoren ist es auch bekannt, die einzelnen Platten oder Elektroden in Taschen einzubringen, die sich aus einem festen Rahmen und stirnseitigen Wandungsflächen aus porösem Material zusammensetzen (US-PS 32 01 280). Derartige Taschen schützen die innenliegenden Elektroden vor mechanischen aber auch elektrochemischen nachteiligen Einflüssen.For the production of lead-acid batteries it is also known to use the individual plates or electrodes in Bring pockets that consist of a solid frame and front wall surfaces made of porous material assemble (US-PS 32 01 280). Such pockets protect the internal electrodes mechanical but also electrochemical adverse influences.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, Elektroden der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu entwickeln, daß ihre Kapazität bei Herabsetzung der Selbstentladung Lebensdauer des Akkumulators fordert geringe Porosität, die Forderung hoher Ströme bei der Entladung starke Porosität. Der aus verarbeitungstechnischen Gründen bisher erforderliche Antimonanteil in der Bleilegierung der Elektroden wirkt sich ungünstig auf das Selbstentladungsverhalten des Akkumulators aus, wobei auch die Verwendung weiterer Zusätze, wie Silber, Tellur und Arsen oder Kalzium, letztlich diesbezüglich bisher keine befriedigenden Lösungen brachten, zumal diese zu anderen, unerfreulichen Nebenerscheinungen Anlaß gaben. Es ist daher vorteilhaft, daß Jie Verwendung von Gittern unterschiedlicher Bleilegierungen und/oder Pastenbeschichtungen unterschiedlicher Porosität auch bezüglich der Selbstentladung zu verbesserten Eigenschaften führt. So ist es beispielsweise dann, wenn es aus elektrochemischen Gründen vorteilhaft ist, eine Elektrode aus einer Bleilegierung mit einem Antimonanteil zu verwenden, möglich, ein inneres Gitter dieser Elektrode mit der Antimonlegierung zu beaufschlagen, während die beiden äußeren Gitter aus antimonfreien Bleilegierungen bestehen, die das innere Gitter vollständig umgreifen und damit eine Antimonüberführung aus dem Bereich des inneren Gitters heraus verhindern. Der Grad der Porosität des aktiven Materials läßt sich unabhängig von den übrigen Parametern, wie etwa der Dicke der Einzelgitter, der Legierungszusammensetzung u.dgl. mehr, jeder speziellen Anforderung entsprechend variieren.This is where the present invention, which is based on the object, electrodes of the initially named type to the extent that their capacity is reduced by reducing the self-discharge Service life of the accumulator requires low porosity, the requirement of high currents during discharge strong porosity. The proportion of antimony in the previously required for processing reasons Lead alloying of the electrodes has an unfavorable effect on the self-discharge behavior of the accumulator, with the use of other additives, such as silver, tellurium and arsenic or calcium, ultimately In this regard, no satisfactory solutions have so far been found, especially since these lead to other, unpleasant ones Side effects gave cause. It is therefore advantageous that the use of grids of different Lead alloys and / or paste coatings of different porosity also with regard to the Self-discharge leads to improved properties. So it is, for example, when it comes from electrochemical It is advantageous for reasons to use an electrode made of a lead alloy with an antimony component, possible to apply the antimony alloy to an inner grid of this electrode, while the Both outer grids are made of antimony-free lead alloys, which completely make up the inner grid reach around and thus prevent antimony transfer from the area of the inner lattice. the Degree of porosity of the active material can be independent of the other parameters, such as the Thickness of the individual lattices, the alloy composition and the like, for every special requirement vary accordingly.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Advantageous refinements and developments of the inventive concept are attached to the subclaims remove.

Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen, und es bedeutet The drawings show exemplary embodiments, and it means

Fig. 1 eine aus drei Gittern zusammengesetzte, punktweise geschweißte oder gelöiete Elektrode in perspektivischer Darstellung,1 shows a point-wise welded or soldered electrode composed of three grids in perspective representation,

Fig. 2 eine Elektrode gemäß Fig. 1, deren Gilter mittels Nieten zusammengefügt sind,FIG. 2 shows an electrode according to FIG. 1, the gilter of which is joined by means of rivets,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Elektrode, F i g. 3 shows a section through a further embodiment of an electrode,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine in eine Tasche eingebrachte Elektrode,4 shows a section through an electrode introduced into a pocket,

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform,F i g. 5 shows a perspective illustration of a further embodiment,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 5, undFig. 6 shows a section along the line A-A in Fig. 5, and

F i g. 7 eine Ausführungsiorm einer Endelektrode.F i g. 7 shows an embodiment of a terminal electrode.

Gemäß der perspektivischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform nach F i g. 1 besteht die Elektrode für Bieiakkumulatoren aus drei zusammengefügten Gittern, nämlich den beiden äußeren Gittern la und \b und dem zwischen diesen angeordneten inneren Gitter 2. Jedes der Gitter la, \b und 2 besteht in herkömmlicher Weise aus einem Rahmen mit einem als Fahne 3 bezeichneten vorstehenden Ansatz und einer Vielzahl von senkrechten und waagerechten Gitterleisten innerhalb jedes der Rahmen. Auf das Gitterwerk ist das aktive Material in Form einer Paste 4 aufgetragen oder die Oberfläche ist von einer geeigneten Bleilegierung gebildet. Die Bleilegierungen der Gitter la, \b oder die auf sie aufgetragene Paste sind die gleichen, sie sind jedoch gegenüber der Bleilegierung und/oder Paste des mittleren Gitters 2 unterschiedlich. Damit ergeben sich unterschiedliche elektrochemische Eigenschaften zwischen den äußeren Gittern la und \beinerseits und dem inneren Gitter 2 andererseits, indem entweder das aufgetragene aktive Material oder die Gitter selbst untereinander unterschiedlich sind.According to the perspective illustration of a preferred embodiment according to FIG. 1, the electrode for Bieiakkumulatoren of three assembled bars, namely b the two outer bars la and \ and arranged between these inner grid 2. Each of the grating la, \ b and 2, in a conventional manner of a frame with an as vane 3 designated above approach and a plurality of vertical and horizontal grid strips within each of the frames. The active material is applied to the latticework in the form of a paste 4 or the surface is formed from a suitable lead alloy. The lead alloys of the grids la, \ b or the paste applied to them are the same, but they are different from the lead alloy and / or paste of the middle grid 2. This results in different electrochemical properties between the outer grids la and \ b on the one hand and the inner grid 2 on the other hand, in that either the applied active material or the grids themselves are different from one another.

Die zu einer Elektrode zusammengefügten Gitter können auf verschiedene Weise zusammengehalten werden. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 geschieht dies dadurch, daß die einzelnen Gitter an geeignet gewählten Verbindungspunkten 5 zusammengeschweißt oder zusammengelötet werden, während eine im wesentlichen mit der Ausführung von Fig. 1 übereinstimmende Ausführungsform gemäß F i g. 2 mittels Niete 6 an einer beliebigen Zahl von Durchlochungen fest zusammengehalten ist. In bestimmten Fällen kann es auch genügen, die verschiedenen Gitter ausschließlich im Bereich der Fahnen 3 miteinander zu verbinden oder ihre Verbindung erfolgt ausschließlich entlang der Rahmenkante der einzelnen Gitter.The grids joined together to form an electrode can be held together in various ways will. In the embodiment of FIG. 1 happens this in that the individual grids are welded together at suitably selected connection points 5 or soldered together, while a substantially similar to the embodiment of FIG corresponding embodiment according to FIG. 2 by means of rivet 6 on any number of Perforations are firmly held together. In certain cases it may also be sufficient to use the various To connect grids exclusively in the area of the flags 3 with each other or their connection takes place exclusively along the frame edge of the individual grids.

Sollen ausschließlich die elektromechanischen Vorteile der einzelnen Gitter mit unterschiedlichen Oberflächenmaterialien ausgenutzt werden, ist das Zusammenfügen von untergeordneter Bedeutung. Hingegen ist die ^₅ Art der Verbindung der einzelnen Gitter untereinander dann wesentlich, wenn bestimmte mechanische Eigenschaften für einen bestimmten Anwendungszweck bedeutungsvoll sind.If only the electromechanical advantages of the individual grids with different surface materials are to be used, the assembly is of secondary importance. On the other hand to each other is then substantially the ^ ₅ type of connection of the individual grid when certain mechanical properties for a particular application are meaningful.

Die Verbindung der einzelnen Gitter untereinander zu einer Elektrode kann je nach Verfahrensweise und Anwendungsart vorteilhaft entweder vor der Beschichtung der Gitter mit einer Paste bestimmter Porosität oder einem anderen aktiven Material erfolgen oder auch nach dem Zusammenfügen der einzelnen Gitter, was auch von der Art der Verbindung der Gitter untereinander abhängig istThe connection of the individual grids to one another to form an electrode can, depending on the procedure and Type of application advantageous either before coating the grid with a paste of certain porosity or another active material or after the individual grids have been joined together, which also depends on the type of connection between the grids

In Fig.3 ist beispielsweise eine weitere mögliche Übereinanderanordnung dreier Gitter la, \b und 2 im Schnitt dargestellt, bei der einzelne GitterleiEten 7 im Bereich von Nietverbindungspunkten zu Lochösen 8 erweitert sind, durch die Nieten 9 eingebracht sind, welche über die äußeren Oberflächen der äußeren Gitter hervorstehend gleichzeitig Abstandsstücke 10 halten. Die Nieten können aus elektrisch leitendem oder auch nichtleitendem Material bestehen, wobei hierfür geeignetes Material etwa bestimmte Bleilegierunge:i oder thermoplastisches Material in Form von Polyäthylen oder Polypropylen ist Für die Befestigung von Abstandsstücken oder Scheidern auf der Oberfläche der Elektrode werden Nieten aus nichtleitendem Material verwendet.In FIG. 3, for example, another possible arrangement of three grids 1 a, b and 2 one above the other is shown in section, in which individual grid strips 7 in the area of rivet connection points are expanded to form eyelets 8 through which rivets 9 are inserted, which over the outer surfaces of the Keep spacers 10 protruding from the outer grid at the same time. The rivets can be made of electrically conductive or non-conductive material, with a suitable material such as certain lead alloys: i or thermoplastic material in the form of polyethylene or polypropylene.Rivets made of non-conductive material are used to attach spacers or separators to the surface of the electrode.

Fig.4 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem die Gitter l,a, l£> und 2 dadurch zusammengehalten werden, daß sie in eine Tasche eingesteckt werden, die aus einem festen Rahmen 11 und zwei porösen Wandungen 12 zu beiden Seilen der Gitlereinheit besteht, und die zusätzliche Abstandsrippen 13 trägt Die porösen Wandungen 12 können vorteilhaft etwa aus Glasfasermatten aber auch unverwebten Kunstsioffasern aus Polyester oder Polypropylen hergestellt sein.4 shows a further preferred embodiment in which the grids l, a, l £> and 2 are held together in that they are tucked into a pocket consisting of a solid frame 11 and two porous walls 12 to both cables of the grating unit, and the additional spacer ribs 13 carries the porous walls 12 can also be made of glass fiber mats, for example Unwoven synthetic fibers made of polyester or polypropylene.

Für den Fall, daß für die einzelnen Gitter unterschiedliche Bleilegierungen verwenden werden, so beispielsweise antimonhaltige Legierungen einerseits und antimonfreie Bleilegierungen andererseits, dann ist zu verhindern, daß Antimon aus der Elektrode austritt. Die Atimonüberführung von einer Elektrode zur benachbarten kann dadurch verhindert werden, daß die beiden äußeren Gitter la und \b mit der antimonfreien Bleilegierung die innere antimonhaltige Gitteranordnung vollständig umschließen, wie das in Fig. 6 dargestellt ist. Die Rahmen der beiden äußeren Gitter la, \b besitzen hierfür eine besondere Ausformung, wobei im Ausführungsbeispiel darüber hinaus die beiden äußeren Gitter im Querschnitt dünner ausgebildet sind als das innere antimonhaltige Bleiverbindungen aufweisende Gitter 2.In the event that different lead alloys are used for the individual grids, for example antimony-containing alloys on the one hand and antimony-free lead alloys on the other, then antimony must be prevented from escaping from the electrode. The transfer of atimony from one electrode to the next can be prevented by the fact that the two outer grids la and \ b with the antimony-free lead alloy completely enclose the inner antimony-containing grid arrangement, as shown in FIG. The frames of the two outer grids la, \ b have a special shape for this purpose, with the two outer grids also having a thinner cross-section in the exemplary embodiment than the inner grille 2, which has antimony-containing lead compounds.

Schließlich zeigt Fig.7 ein Ausführungsbeispiel für eine Endelektrode für einen Elektrodenaufbau gemäß Fig. 6, bei dem ein Gitter 2 entlang der Seitenkanten von dem äußeren Gitter 1 umgriffen ist.Finally, Figure 7 shows an embodiment for an end electrode for an electrode structure according to FIG. 6, in which a grid 2 along the side edges is encompassed by the outer grid 1.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electrode for lead batteries, consisting of at least two pasted grids, characterized in that the grids (la, \ b, 2) have different lead alloys and / or pastes (4) of different porosity.

2. Electrode according to claim 1, characterized in that facing a counter electrode Paste has the higher porosity.

3. Electrode according to claim 1, characterized in that an inner grid (2) of two outer grids (la, \ b) is encompassed along the side edges.

4. Electrode according to claim 1, characterized in that the outer grid (1, IZ?) A have less thickness than the inner grids (2).

5. Electrode according to claim 1 and 4, characterized

is further increased.

This object is achieved according to the invention in that the grids are different Have lead alloys and / or pastes of different porosity.

The well-known electrodes, made up of several pasted grids, were already facing each other the classic designs of lead electrodes due to the significantly increased active

ίο Surface to increase the loading capacity of the Accumulator, so results from the use of different lead alloys and / or pastes different porosity, as has been shown, a further increase in capacity, with particularly advantageous

What is liable is that, in addition, the tendency for the accumulator to self-discharge is further reduced can be. With simplified and thus further automatable production technology, individual Desires of the customer groups regarding the