DE2403222A1

DE2403222A1 - Plates for light-weight accumulators - wound from plus and minus metal foils with two separator strips

Info

Publication number: DE2403222A1
Application number: DE2403222A
Authority: DE
Inventors: Walter Nimmerrichter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-24
Filing date: 1974-01-24
Publication date: 1975-08-07

Abstract

Accumulators are produced from two metal foils 0.01 mm thick representing the plus and minus plates which are combined with two separators to a four-layer sandwich strip. The strip is wound up to a pad or cut into flat strips for stacking. The metal foils are finely corrugated; the separators are ribbed and perforated and are made of a glass fibre fabric or of PVC foil. This results in large active surfaces because the thin four-layer strip allows many layers to be stacked together. Accumulators assembled with these plates have a large capacity, small size and weight; they are ideal for motor cars.

Description

Beschreibung der Erfindung Akkumulator Akkus mit großer Kapazität bei nicht zu großem Gewicht und Raumbedarf werden besonders zum Antrieb von Kraftwagen verwendet. zeine große Oberfläche des aktiven Materials kann durch poröses, schwammiges, körniges Material erreicht werden, aber auch durch äußerst dünne i\etallfolien (Blei/Blei, Nickel/Eisen, JikkeVOadmiuni usw.). Bleifolien können z.B.in einer Dicke von 0,01 mm hergestellt werden. Auch der Abstand zwischen den Folien en müßte möglichst gering sein. Die als Zrischenlagen dienenden Separatoren müssen dünn, Isolierend, säure- bzw.laugenbeständig und ionendurchlässig sein und das Aufsteigen der Gasbläschen beim Gasen nicht zu stark behindern. Diesen Forderungen könnten gerippte und durchlöcherte (perforierte) Folien aus geeigneten Kunststoffen gerecht werden, noch einfacher nicht zu engmaschige Gewebe in Leinenbindung aus Glas seide oder aus Kunstfasern, z.B.aus Polyvinylchlorid, also Pe-Ce-Fasern.Description of the invention Accumulator batteries with large capacity if the weight and space requirement are not too great, they are particularly suitable for driving motor vehicles used. z a large surface of the active material can be caused by porous, spongy, granular material can be achieved, but also with extremely thin metal foils (lead / lead, Nickel / iron, JikkeVOadmiuni etc.). For example, lead foils can be used in a thickness of 0.01 mm. The distance between the foils should also be as small as possible be. The separators used as interstitial layers must be thin, insulating, acidic or alkali-resistant and ion-permeable and the rising of the gas bubbles Do not hinder too much when gasping. These claims could be ripped and riddled with holes (perforated) foils made of suitable plastics are even easier not too close-meshed fabrics in linen weave made of glass silk or synthetic fibers, e.g. made of polyvinyl chloride, i.e. Pe-Ce fibers.

Bahnen von Metallfolien und Separatoren in Breiten bis 1 m und darüber müßten in Längen von vielen Metern aufeinandergelegt werden, wie dies Fig.1 andeutet; stark vergrößert: 1 Plus-Metallfolie, quergewellt und aufgerauht, zur Vergrößerung der Oberfläche; 2 Separatorgewebe; 3 Minus-Metallfolie, ebenfalls quergewellt und aufgerauht; 4 zweites Separftorgewebe. Bs ist dies also ein vierschichtiges Band, doch liegen die 4 Schichten nicht genau aufeinander:Die Plus-Metallfolie ragt oben um wenige Millimeter über die beiden Separatorschichten hinaus, die Minusfolie aber unten um wenige mm über die Separatorschichten.Sheets of metal foils and separators in widths of up to 1 m and more would have to be laid on top of one another in lengths of many meters, as Fig.1 indicates; greatly enlarged: 1 plus metal foil, crosswise corrugated and roughened, for enlargement the surface; 2 separator fabric; 3 minus metal foil, also crosswise corrugated and roughened; 4 second separating gate fabric. So this is a four-layer tape, but the 4 layers are not exactly on top of each other: the plus metal foil protrudes above by a few millimeters beyond the two separator layers, but the negative foil below by a few mm above the separator layers.

Die Bezugszeichen sind wie bei fig. 1 Die Fig. 3 zeigt stark vereinfacht die Maschine zur Herstellung des vierschichtigen Bandes: Von der Vorratsrolle 5 wickelt sich B die Plus-Metallfolie 6 ab, die durch die beiden Prägewalzen 7 und 8 mit ihren Rillen und ihrer,feinkörniaen Struk-tur fein gewellt und Nimmerrichter: Beschreibung Akkumulator (Seite 2) aufgerauht wird (Rillen- und Wellenabstand kaum 1 mm). Gleichzeitig wickelt sich von der Vorratsrolle 9 das erste Separatorband 10 ab, gleichzeitig auch von der Vorratsrolle 11 die Minus-Metallfolie 12, die durch die Prägewalzen 13 und 14 gewellt und auBgerauht ird, schließlich von der Vorrats 15 das zweite -Separatorband 16. Diese 4 Schichten werden durch die Yereinigungswalzen 17 und 18 zum vierschichtigen Band vereinigt,edoch nicht unter zu starkem Druck, wobei - wie bereits gesagt - die Plus-Metallfolie auf der einen, die Minus-Metallfolie auf der anderen Seite um wenige nun hervorragt. Das fertige Band wird dann zum Rollblock 19 aufgewickelt. Da die äußerste Schicht eine größere Umfangsgeschwindigkeit hat als die innerste,wird nur die Vereinigungswalze 17 angetrieben, Walze 18 dreht sich lose. - Will man Batterien in flacher Fora, um sie z.B.auf der Unterseite des I oder Busses unterzubringen, darf der Durchmesser der einzelnen Rollblöcke nicht zu groß sein. Da müssen in Jeder Zelle mehrere Rollblöcke kleineren Durchmessers nebeneinander untergebracht und parallel geschaltet werden, wie dies Fig.5 zeigt. Da wäre es besser, von Haus aus einen Rollblock vom Querschnitt nach Fig. 4 herzustellen. In beiden Fällen wird aber das Band durch die Druckwalze 20 an den aufzuwickelnden Rollblock gedrückt, um eine dichte Wicklung zu erzielen, ohne Jedoch die Wellung der Folien zu zerstören oder gar das weiche Metall durch-das Separatorgewebe zu drücken.The reference numbers are as in fig. 1 Fig. 3 shows greatly simplified The machine for the production of the four-layer tape: From the supply roll 5 B unwinds the plus metal foil 6, which by the two embossing rollers 7 and 8 with its grooves and its fine-grain structure, finely corrugated and Never judge: Description of the accumulator (page 2) is roughened (hardly any groove or shaft spacing 1 mm). At the same time, the first separator tape winds from the supply roll 9 10 from, at the same time also from the supply roll 11 the minus metal foil 12, which by the embossing rollers 13 and 14 are corrugated and roughened, finally from the supply 15 the second separator belt 16. These 4 layers are passed through the cleaning rollers 17 and 18 combined to form a four-layer band, but not under too much pressure, where - as already said - the plus metal foil on one side, the minus metal foil on the other hand by a few now stands out. The finished tape then becomes a roll block 19 wound up. Because the outermost layer has a greater peripheral speed as the innermost, only the merging roller 17 is driven, roller 18 rotates loose. - If you want batteries in a flat fora, e.g. to place them on the underside of the I. or bus, the diameter of the individual roller blocks must not be to be too big. There have to be several rolling blocks with a smaller diameter in each cell housed next to each other and connected in parallel, as Fig.5 shows. It would be better to produce a rolling block with the cross-section according to FIG. 4 from the start. In both cases, however, the tape is to be wound up by the pressure roller 20 Rollblock pressed to achieve a tight winding without the corrugation to destroy the foils or even to destroy the soft metal through the separator fabric to press.

Fig.5 zeigt eine Batterie in liegender Stellung im Schnitt mit Je drei Elementen (Rollblöcken) von kreisförmigem Querschnitt in Jeder Zelle. - Fig. 6 zeigt in Jeder Zelle nur einen Rollblock nach Fig. 4.Fig.5 shows a battery in a lying position in section with each three elements (rolling blocks) of circular cross-section in each cell. - Fig. 6 shows only one scrolling block according to FIG. 4 in each cell.

Zum Zwecke der Stromzuführung bzw.Stromableitung zur Plus- bzw.For the purpose of power supply or power dissipation to the plus or

Minus-Metallfolie müssen die über die Separatoren hinausragenden Ränder dieser Folien miteinander leitend verbunden werden, rril einen möglichst kurzen Stromweg innerhalb der Folien siclierzustellen. .nAAAAA - - Nimmerrichter: Beschreibung Akkumulator Zu diesem Zwecke wird der oben üter die Separatoren hinausragende Rand der plus-Metallfolie - also der Pluspol des Elements -durch ein aufgelötetes Metallgitter 21 (Fig.5 bzw.6) verbunden, auf das wieder der Leitungsdraht 22 aufgelötet wird. Entsprechendes geschieht am unteren Rande der Minus-Metallfolie. Jedes Akku-Element hat somit auf der einen lStirnseite des Rollblocks den Plus-, auf der andern Stirnseite den Minuspol. Nun aber ware eine Stromleitung durch den Elektrolyten vom Gitter des Plus- zu dem des Minuspols möglich. Dies muß durch nachträgliche Isolierung des Gitters und Leitungsdrahtes verhindert werden, indem z.B.jede Stirnseite 1 bis 2 mm tief in eine Lacklösung getaucht wird.Minus metal foil must have the edges protruding beyond the separators These foils are conductively connected to one another, rril as short as possible Establish a current path within the foils. .nAAAAA - - Never judge: Description of the accumulator For this purpose, the one that protrudes above the separators is used Edge of the plus metal foil - i.e. the positive pole of the element - with a soldered one Metal grid 21 (Fig. 5 or 6) connected to which the lead wire 22 is soldered again will. The same happens at the lower edge of the minus metal foil. Every battery element thus has the plus face on one face of the roll block and the face face on the other the negative pole. But now there would be a current line through the electrolyte from the grid the plus to that of the minus pole possible. This must be done by subsequent insulation of the grid and conductor wire can be prevented, e.g. by adding 1 to Is dipped 2 mm deep into a lacquer solution.

Die Oberflächen der Metallfolien bestehen anfangs aus reinem ifletall. Um sie in aktives Material umzuwandeln, z.B.an Bleifolien in Bleisulfat, erfolgt ein Aktivierungsprozeß vor Herstellung des Bandes oder nach dem Wickeln. In diesem Falle wird z.B.The surfaces of the metal foils initially consist of pure ifletall. In order to convert them into active material, e.g. on lead foils in lead sulphate an activation process before the production of the tape or after winding. In this Trap is e.g.

der gewickelte Rollblock des Blei-Akku in verdünnte Schwefelsäure oder in eine Sulfatlösung getaucht, die Plus- wird mit der Minusfolie verbunden, so daß beide gemeinsam als Anode dienen.Eine besondere Kathode wird in den Elektrolyten eingesetzt.Die negativen S04-Ionen wandern zur Plus- und zur Minus-Bleifolie, und an beiden entsteht Bleisulfat.the wound roll block of the lead battery in dilute sulfuric acid or immersed in a sulphate solution, the plus foil is connected to the minus foil, so that both serve together as an anode. A special cathode is placed in the electrolyte The negative S04 ions migrate to the plus and minus lead foil, and lead sulfate is formed on both.

Mehrere Rollblöcke von kreisförmigen Querschnitt können parallelgeschaltet in einer Zelle untergebracht werden. Fig.5 zeigt hintereinandergeschaltete tellenvoben liegend in der Vorderansicht ohne Boden, unten in der Draufsicht im Schnitt stark verkleinert.Several rolling blocks of circular cross-section can be connected in parallel be housed in a cell. Fig. 5 shows tellenvoben connected in series lying in the front view without a bottom, below in the plan view in section strong scaled down.

Günstiger sind flache Rollblöcke nach Fig. 4 und 6.Flat roller blocks according to FIGS. 4 and 6 are more favorable.

Das Laden der Batterie muß in aufgerichteter Stellung erfolgen, damit entstehende Gasblasen nach oben entweichen können.Das kann durch Anschluß der zellen Wn Fin Sauggebläse erleichtert werden.The battery must be charged in the upright position so that Any gas bubbles created can escape upwards by connecting the cells Wn fin suction fan can be facilitated.

Das auf der Maschine nach Fig. 3 erOugt. vierschichtige Band von möglichst weit unter 1 mm Dicke kann auch in einzelne Blätter in Größe eines Zellenlängsschnittes zerschnitten werden, die aufeinandergelegt einen Fiachblock bilden. Beim Zerschneiden besteht die Gefahr, daß sich die beiden Metallfolien an der Schnittkante berühren. Hier müßten sie nachträglich isoliert werden. This is shown on the machine according to FIG. four-layer tape of As far as possible under 1 mm thick, individual leaves the size of a cell longitudinal section can also be used are cut, which when placed one on top of the other form a flat block. When cutting there is a risk that the two metal foils will touch at the cut edge. Here they would have to be isolated afterwards.

Für den Flachblock wie für den Rollblock gilt:Wegen der geringen Dicke des vierschichtigen Bandes können viele Schichten aufeinandergewickelt oder -gelegt werden, so daß beider großen- Breite und s rles F des eine große aktive oberfläche wirksam ist.The following applies to both the flat block and the roll block: Because of the small thickness of the four-layer tape, many layers can be wound or laid on top of one another be so that both large-width and s rles F of a large active surface is effective.

Claims

Never judge: Invention of the accumulator

Patent claims 1. Accumulator, characterized in that two metal foils, which form the plus and minus plates, are combined with two separators to form a four-layer band which is wound into a roll block or cut into sheets, many of which into a flat block 2. Accumulator according to claim 1, characterized in that due to the width of the band up to 1 m and above and due to the length of many meters with a thickness of a few hundredths of a millimeter of the metal foils, a large active surface is present.

3.Akkumulator according to claim 1 and 2, characterized in that the both metal foils of the tape, e.g. lead / lead, nickel / iron, nickel / cadmium etc. further enlargement of their surfaces finely and slightly wavy and also roughened are.

4. Accumulator according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z It is true that the two separators are also very thin in order to save space and made of ribbed and perforated foils or fabrics - e.g. with Iteine binding - consist of a material that comes from battery acid or lye is not attacked, for example made of fiberglass or a plastic, e.g. vinyl chloride, such as Pe-Ce fiber.

5. Accumulator according to claim 1 to 4, characterized in that the Separator fabric is very thin, it is coarse-meshed and therefore for the ions and Gas bubbles is permeable.

6.Akkumulator according to claim 1 to 5, characterized in that the dS Lay four layers of tape on top of one another as follows: I½'atall folie, e.g. plus metal foil (1 of Fig.1) - separator (G) - metal foil, in this case as a minus metal foil 83) - separator (4) 7. Accumulator according to claims 1 to 6, d u r c h g e k e n n e i n e t that the four layers of the tape do not exactly coincide, that rather, for the purpose of power supply or discharge, the one metal foil i the upper longitudinal edge protrudes a few millimeters beyond the two separators 1, the other metal foil accordingly at the bottom.

(Fig.

2. Reference characters as in Fig. @) Never judge: Accumulator, P a t e n t a n s p r ü c h e 8 .idascine I3t1i of the tape and the (Device) (Fig. 3) for the production = rolling blocks for the accumulator after Claims 1 to 7, characterized in that the following processes take place at the same time Examples: One tetral film, e.g. the plus film, unwinds from the supply roll (5) (6), from the finely corrugated by the two embossing rollers (7 and 8) with their grooves and with their fine-grained structure is roughened, while at the same time from another supply roll (9) which unwinds a separator belt (io), from one third supply roll (11) the second metal foil (12), which again by the embossing rollers' (13 and 14) is curled and napped, eventually from a fourth supply roll (15) the second; separatorbnnd (16), whereupon all 4 layers through two unifying rollers (17 and 18) can be combined to form a ribbon with only slight pressure, taking into account of claim 7, whereupon this tape is wound up to form the roll block (19), wherein the pressure roller (20) lightly presses the tape against the rolling block.

9.Akkuntiilator according to claims 1 to 8, characterized in that that the four-layer tape is also wound into a flattened roll block (Fig. 4) can be.

1O.Akkumulator according to claims 1 to 9, characterized in that that the rings of the two metal foils protruding above and below the separators each through a soldered-on metal grid or metal mesh (21) and with a soldered-on one Lead wire (22) are conductively connected and that these Lietaliteile then with be provided with an insulating layer.

11.Akkumulator according to claims 1 to 10, characterized in that the chemical conversion of the metal foil surfaces into active materials can also be carried out on the finished roller blocks, whereby, for example, the foils of the lead battery are connected in parallel and function together as an anode.

12.Akkumulator according to claims 1 to 11, characterized in that that when loading the roller blocks must be vertical and that there is escape Alley can turn conveyed by a suction fan Read more e