DE2447652A1

DE2447652A1 - Rohrplattenelektrode und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2447652A1
Application number: DE19742447652
Authority: DE
Inventors: Richard Gregory Acton; David Ross Andrew; Harry Hulme
Original assignee: OLDHAM INTERNATIONAL Ltd
Current assignee: OLDHAM INTERNATIONAL Ltd
Priority date: 1973-10-11
Filing date: 1974-10-05
Publication date: 1975-04-24
Also published as: GB1424918A; SE7412663L; ZA746041B; FR2247826A1

Description

P AT E N TAN,WALTE

ing- Klaus Westphai ■if Otto Büchner

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derren^Herstelluinsg

Die Erfindung, beriefet, sich auf eirte RafarplaEtteneletcfcrode lür SäureakrlcumulatGfren sowie acrf eirt Verfahren zxi deren Her-

:: teilung."

RM-.t:-1 attenelektroden werden gewöhnlich durch das in der

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Teefinik als mechanisches Vibrationsverfahren bekannte Verfahren hergestellt. Bei diesem Verfahren werden die Dorne eines Dorr·- •itters jeweils einzeln in einem Rohr aus Elektrolyt-durchlässigem und Elektrolyt-beständigem Material angeordnet, wol ■ die Dorne von den Seiten der Rohre durch Rippen im Abstand gehalten werden, die sich von den Dornen in radialer Rieht·;!" erstrecken, und sodann wird aktives Material durch Vi brat'. ■!. in die Zwischenräume zwischen den Dornen und den Rohren ·'.-'. r. ■ rrächt« Dieses Verfahren ist nachteilig, da nicht immer -^wü-rleistet werden kann, daß das aktive Material gleich* örr i -: a vollständig die Ringräume zwischen den Dornen und den Rohr'·-:, ausfüllt und die Vibration des pulverförmiger! aktiven iPste-r'.. ■ erzeugt πα tM©n dig erweise eine Atmosphäre von Bleioxidst r..t , fiii' die Gesundheit des Personals in der Umgebung der Arheitr:- steile gefährlich- sein kann.

Es wurde ferner vorgeschlagen, den elektrischen Leiter e'/.er Rohrplattenelektrode durch Herstellung der Dornen eines "::.'.·" in situ in den Rohren auszubilden, was durch Gießen von -.erschmolzenem Metall in die Rohre ausgeführt wird. Bei dieser-Verfahren werden die Rohre aus aktivem Material extrudlert und es muß besondere Vorsicht bei der Handhabung der verhältnismäßig' zerbrechlichen Rohre aufgewendet werden, um eine ...-.-wirtschaftlich hohe Abfallrate zu vermeiden.

Durch die Erfindung soll eine Rohrplattenelektrode und ein Verfahren zu deren Herstellung geschaffen werden, wobei '-'e Nachteile der oben erläuterten Verfahren, insbesondere d!e .Erzeugung eines gesundheitsschädlichen Staubes, vermieden cder stark reduziert werden.

Die Erfindung schafft eine Rohrplattenelektrode für einen Säureakkumulator, gekennzeichnet durch Rohre aus Elektrolytdurchlässigem und Elektrolyt-beständigem Material, wobei die

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r entsprechenden Enden der Rohre durch einen gemein-. ::■·;>!-; Fuß Geschlossen sind und jedes Rohr ein Füllmaterial
■ Firn, einer thixotropen Aufschlämmung enthält, die aus
• -ι :r, Bntterieoxid, Mennige und Wasser besteht und mittels ' ·■> -:ii-ft in das Rohr eingeblasen und darin abgebunden ist, ■"\'i durch ein elektrisch leitendes Dorngitter mit Dornen, die 'ewe.ls einzeln in das Füllmaterial in jedem der Rohre ein- -.-..rctst sind, wobei eine mit den Dornen einstückige Verbin-.: .r- ■?!■- i ste diejenigen Enden der Rohre verschließt, die den ' :-'s "·!: '.ien Fuß verschlossenen Enden entgegengesetzt sind.

'!■•?rnpr rchafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
■! r,er R.-hrpl attenelektrode wie im vorangehenden Abschnitt
>->r: "iutert, dadurch gekennzeichnet, daß Füllmaterial in Form ■■'. r-o:" thixotropen Aufschlämmung hergestellt wird, die aus
r. :er·. Batterieoxid, Mennige und Wasser besteht, aus Elektro-.'/'■-durchlässigem und Elektrolyt-beständigem Material be-.••in'nende Rohre durch Einblasen des Füllmaterials mittels Druck-

: i; in jedes Rohr zum Abbinden in demselben im wesentlichen :eui]lt werden, die Dorne eines elektrisch leitenden Dorn- ·.'. ttors jeweils einzeln in die abgebundene Füllung jedes Rohrs -:. Lr.er vorbestimmten Anzahl von gefüllten Rohren eingesetzt vordon und die einander entsprechenden Enden der Rohre durch c'.ne mit den Dornen einstückige Verbindungsleiste verschlossen werden, und daß die entgegengesetzten Enden der Rohre mit einem ■p-",e Lnsamen Fuß entweder vor dem Füllen der Rohre, nach dem : alien dor Rohre und vor dem Einsetzen der Dorne und dem Verschließen der einander entsprechenden Enden der Rohre durch 'ι:' Verb j ndunrjsleiste oder nach dem Einsetzen der Dorne und \ ·-- Verschließen der einander entsprechenden Enden der Rohre .': ,roh die Verbindungsleiste verschlossen werden.

£· 'i<:ntr der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erf: r.dun : •":.cv or 1 'intert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Schrägansicht einer Rohrplattenelektrode gemäß der Erfindung;

Fig. 2. eine Ausführungsform einer "Vorrichtung zum Füllen der Rohre mit Füllmaterial j das aus .in einer thixotropen Aufschlämmung dispergiertem aktivem Material besteht;

Fig. 3 teilweise geschnitten die Anordnung einer Mehrzahl von gefüllten Rohren mit einem Fuß und einem elektrisch leitenden Dorngitter;

Fig. 4 eine Schrägansicht eines Teils einer anderen Ausführunnsform einer Elektrode gemäß der Erfindung;

Fig. 5 die Erläuterung eines Herstellungsschrittes der in Fig. gezeigten Elektrode;

Fig. 6 schematisch eine andere Ausführungsform eines Teils der Vorrichtung zum Füllen der Rohre; und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6.

Die Rohrplattenelektrode weist Rohre 1 auf, die in bekannter Weise aus Elektrolyt-durchlässigem und Elektrolyt-beständigem Material hergestellt sind, und, wie unten beschrieben, durch Einblasen mittels Druckluft mit einem Füllmaterial F (Fig. 5) befüllt werden, das aus einer thixotropen Aufschlämmung von grauem Batterieoxid, Mennige und Wasser besteht. Die einander entsprechenden Enden der Rohre 1 werden durch einen gemeinsamen Fuß 2 verschlossen, deir elektrisch leitend sein kann, jedoch gewöhnlich elektrisch nicht leitend ist und beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein kann und der Ansatzzapfen 3 aufweist. Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Ansatzzapfen massiv und können mit Nuten 4 versehen sein und wenn das Ende eines Rohres

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um einen Ansatzzapfen 3 herum angeordnet worden ist,, werden erhitzte Werkzeuge 5 zum; Anschweißen dies Rohrs an dem Ansatz verwendet. Vorzugsweise werden die Muten 4 durch das Anlegen der erhitzten Werkzeuge 5 beim Anschweißen: des Rohrs an den Ansatzzapfen erzeugt. Obwohl in den Fig. 4 und 5 die freien Enden 6 der Dorne 7 eines Dorngitters im Anlage an, den Oberselten der Ansatzzapfen 3 dargestellt sind» können die freien Enden 6,, wenn gewünscht,, auch in der Niahe der Oberseiten der Änsatzzapfen enden,, jedoch diese tricfat berühren. Als Alternative zu den massiven Änsatzzapf en kann der Fuß: mit hohlen Ansatzzapfen versehen, sein (Fig. 3)'„ in die die freien Enden 6 der Dorne eingesetzt sind.

Das Dorn gitter bestehst aus elektrisch leitendem Material und weist Dorne 7 auf, wad zwar einen for Jedes Rohr 1, die einstückig sind mit einer ¥ecbiinduimg;sleiste S (Flg. 1 und 3):,, an deren Ende andererseits eine Niase B> einstückig angebracht ist- Wie aus Flg. 3 ersichtlich,, gehea die Dorne 7 von konischen Teilen IQ; aus. die dieselben mit der Leiste S verbinden und nach dem Zusammenbau des Gitters mdfc dem Rohren die Enden der Rohre verschließen;, die d'en die Amsatzzapfen 3 umgebenden Enden derselben· entgegengesetzt slradl. PIe Dorne 7 werden in das in den Rohr en; enthaltende Fiillnr&terlal F eingesetzt.

Die thlxotrope Aufschlämmung„ in der aktives Material dispergiert Ist,, hat die Eigenschaft des Gelierens oder, wie in der Technik bekannt * des '"AMsIndensl'", wenn sie sich In Ruhe befindet, kann Jedoch uirtter Belastung fließen- und Fluideigen-. schäften zeigen.« Elw.e ÄtifscWammung,, die sich für die Ausführung der Erflndunig! als geeignet herausgestellt hsat_r weist die folgenden; Bestandteile auif ϊ *

Gewicht (g;>

• Mennige (Pb₃O₄) . 2 5OS

Graues Batterleoxtet (PbO + Ph) 1 670 . -

Wasser TV 820 . " '

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Aus dem obigen ist ersichtlich, daß die Aufschlämmung; aus etwa einem Gewichtsteil Wasser zu zwei Gewichtsteilen grauem Batterieoxid und drei Gewichtsteilen Mennige besteht und beim Einspritzen eine dynamische Viskosität von etwa 1 00OcP oder weniger besitzt. .

Ein Fachmann auf dem Gebiet von Saureakkumulatoren wird jedoch bemerken, daß die Eigenschaften von Bleioxiden je nach ihrer Herstellungsart stark: unterschiedlich sind. Insbesondere die Teilchengröße und infolgedessen die Wasseraufnahmefähigkeit kann sehr unterschiedlich sein. Daher sind natürlich auch von den gerade beschriebenen abweichende brauchbare Aufschlämmunqen möglich, wobei die Verhältnisse der Bestandteile entsprechend den Eigenschaften der verwendeten Oxide verändert sind.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer handbetätigbaren Vorrichtung zum Befallen der Rohre 1 mit der Aufschlämmung. Bei Verwendung dieser Vorrichtungsart wird die Aufschlämmung in einem Behälter 11 angeordnet, welcher abgedichtet und durch ein Ventil 12 und ein Rohr 13 mit einer nicht gezeigten Druckluftquelle verbunden: ist, die bis zum Erreichen eines geeigneten Drucks in den Behälter eingeleitet wird. Bei Verwendung einer Aufschlämmung mit der oben erläuterten Zusammensetzung haben sich Drücke im Bereich von 0_T98 bis 1,76 kg/cm² (14 bis 25 psi) als zufriedenstellend erwiesen. Das untere Ende des Behälters 11 ist'mit einem Hahn 14 und einer Düse 15 versehen, deren Innendurchmesser etwa 2,4 mm (3/32 inch) betragen kann.

Der Behälter 11 ist an einer Unterstützung 16, beispielsweise einer Wand, etwa durch Träger 17 befestigt und unterhalb des Behälters ist ein Schlauchfüllbock 18 angeordnet, in dem mit einem Fuß 2 verbundene Schläuche 1 zum Füllen gehalten werden. Zur besseren Darstellung ist nur ein Schlauch dargestellt, der nicht mit dem Fuß verbunden ist. Bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung wird jeder Schlauch nacheinander auf die Düse

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( a ( t · ir

ausgerichtet und zum Füllen des Schlauchs wird der Hahn 14 geöffnet und es wird Aufschlämmung in den Schlauch eingeblasen, bis der Schlauch im wesentlichen gefüllt ist, worauf der Hahn wiederum geschlossen wird. Die ttixotropen Eigenschaften der Aufschlämmung bewirken ein Gelieren oder Abbinden derselben unmittelbar beim Aufhören der Einströmung in das Rohr, so daß das Füllmaterial im Rohr festgehalten und das aktive Material über die Länge des Rohres gut .verteilt wird. Es wird bemerket, daß die Rohre 1 einzelne Rohre sein können, die mit einem Fuß

2 und·einer Verbindungsleiste 8 verbunden und zusammengefaßt werden, in welchem Fall das untere Ende des Rohrs vorübergehend beispielsweise durch einen Pfropfen verschlossen wird.

Zur Ausbildung der Elektrode werden die mit Aufschlämmung gefüllten Rohre 1 in einem Gestell 19 (Fig. 3) angeordnet und die Dorne 7 des Dorngitters werden sodann in das gelierte Füllmaterial F in den Rohren'eingedrückt, bis die freien Enden 6 in der oben beschriebenen Weise bezüglich der Ansatzzapfen

3 angeordnet sind. Beim Eindrücken der Dorne 7 in die Rohre wird das Füllmaterial belastet, wodurch ein Teil des Füllmaterial s aus den Poren der Rohre und/oder aus den offenen Enden der Rohre ausfließt.- Wenn das Gitter richtig in den Rohren .an- · geordnet ist, wird das Füllmaterial in den Rohren nicht mehr belastet und geliert wieder oder bindet wieder ab. Verdrängtes" Füllmaterial kanrjvon der Innenseite der Rohrplattenelektrode in einen Sumpf abgewaschen werden, aus dem es wieder entnommen '■/erden kann. . . . .

Mach dem Abwaschen kann die Platte in bekannter Weise galvanoplastisch behandelt oder in Schwefelsäurelösung (normalerweise mit einem spezifischen Gewicht von 1,350) etwa 24 Stunden abjebeizt und vor dem Formen getrocknet werden.

Die Fig. 6 und 7 zeigen schematisch eine andere Ausführungsform des Füllbocks, welche einen langgestreckten Block 20 mit·

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■einer längsverlaufenden Bohrung 21 aufweist, deren eines Ende geschlossen und deren anderes Ende 22 an die Düse 15 eines Behälters, wie oben beschrieben, anschließbar ist. In Gleichmäßigen Abständen entlang der Längserstreckung der Bohrung ist eine Mehrzahl von Auslaßkanälen 23 senkrecht zur Achse ck-r Bohrung vorgesehen. Wie in Fig. 6 gezeig't, sind fünfzehn Aur.:- laßkanäle 23 vorgesehen, deren Abstand demjenigen der in Fig. ' jezeigten Rohre 1 entspricht. Bei dieser Ausführungsforin der Vorrichtung werden die Rohre 1 mit einem Fuß 2 verbunden, wir-: in Fig. 1 oder Fig. 4 gezeigt, und werden durch eine nicht cezeigte geeignete Einrichtung in einer aufrechten Stellung derart gehalten, daß sich jeweils ein Rohr unter jedem Auslaßkanal 23 befindet. Beim Öffnen des Hahns am Behälter dringt Aufschlämmung in die Bohrung 21 ein und füllt jedes Rohr durch die Auslaßkanäle 23. Nach dem Füllen der Rohre mit dem Füllmaterial wird ein "Gitter, wie oben beschrieben, mit den Rohrr-n zusammengefügt.

Gewöhnlich wird es bevorzugt, den Fuß mit den Rohren zusammenzufügen, wie gerade beschrieben, wenn gewünscht, kann jedoch die Reihenfolge der Plattenherstellung aus dem Füllen der Rohre, Zusammenbauen des Fußes mit den gefüllten Rohren und schließlich dem Zusammenfügen des Gitters mit den Rohren bestehen oder die Reihenfolge kann aus dem Füllen der Rohre, dem Zusammenfügen des Gitters mit den gefüllten Rohren und sodann dem Zusammenbau des Fußes mit den Rohren bestehen. In den beiden letzteren Fällen ist es natürlich erforderlich, ein Ende der Rohre vorübergehend zu versperren, bis der Fuß angefügt ist.

Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung der Platte ist von Hand durchführbar, es ist jedoch klar, daß das Verfahren auch durch automatische Einrichtungen zum Füllen der Rohre sowie zum Zusammenbauen derselben mit Füßen und Dorn-.gittern durchgeführt werden kann.

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Es hat sich gezeigt, daß bei erfindungsgemäß hergestellten Rohrplattenelektroden die Rohre gleichförmig und vollständig mit einer Füllung ausgefüllt sind, in der aktives Material gleichmäßig über die ganze Länge der Rohre verteilt ist, daß eine verhältnismäßig geringe Gefahr von gesundheitsschädlicher Staubentwicklung besteht und daß eigentlich kein Abfall an Aufschlämmung auftritt, da überschüssige Aufschlämmung für die Füllung der Rohre von anderen Platten verwendet werden k ann.

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Claims

Patentansprüche

Jl: Rohrplattenelektrode für einen Säureakkumulator, • ge kenn'zeichnet durch Rohre (1) aus Elektrolytdurchlässigem und Elektrolyt-beständigem Material, wobei die einander entsprechenden Enden der Rohre (1) durch einen gemeinsamen Fuß (2) geschlossen sind und jedes Rohr ein Füllmaterial (F) in Form einerjthixotropen Aufschlämmung enthält, die aus grauem Batterieoxid, Mennige und Wasser besteht und . mittels Druckluft in das Rohr eingeblasen und darin abgebunden ist, und durch ein elektrisch leitendes Dorngitter mit Dornen (7), die jeweils einzeln in das Füllmaterial (F) in jedem der Rohre (1) eingesetzt sind, wobei eine mit den Dornen (7) einstückige Verbindungsleiste (8) diejenigen Enden der Rohre verschließt, die den durch den Fuß (2) verschlossenen Enden entgegengesetzt sind.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß (2) Ansatzzapfen (3) aufweist, von denen jeweils einer in jedem Rohr. (1) angeordnet ist, und daß die Rohre in den Ansatzzapfen befestigt sind.
3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) an den Ansatzzapfen (3) angeschweißt sind.
4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß jeweils einen hohlen Ansatzzapfen Ci) für jedes Rohr (1) aufweist, daß die Ansatzzapfen (3) jeweils einzeln in jedes Rohr (1) eingesetzt sind und daß die freien Enden (6) der Dorne (7) jeweils einzeln in jedem Ansatzzapfen

. (3) angeordnet sind.

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:. Verfahren zur Herstellung der Rohrplattenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Füllmaterial in Form einer thixotropen Aufschlämmung (F) hergestellt wird^ die aus grauem Batterieoxld, Mennige und Wasser besteht, aus Elektrolyt-durchlässigem und Elektrolytbeständigem Material bestehende Rohre durch Einblasen des Füllmaterials (F) mittels Druckluft in jedes Rohr (1) zum Abbinden in demselben im wesentlichen gefüllt werden, die Dorne (7) eines elektrisch leitenden Dorngitters jeweils einzeln in die abgebundene Füllung (F) jedes Rohrs (1) einer vorbestimmten Anzahl von gefüllten Rohren eingesetzt werden und die einander entsprechenden Enden der Rohre durch eine r i I. den Dornen (7) einstückige Verbindungsleiste (8) verschlossen werden, und daß die entgegengesetzten Enden der Rciire mit einem gemeinsamen Fuß " (2) entweder vor dem Füllen der Rohre, nach dem Füllen der Rohre und vor dem Einsetzen der Dorne und dem Verschließen der einander entsprechenden Enden der Rohre durch die Verbindungsleiste oder nach dem Einsetzen der Dorne und dem Verschließen der einander entsprechenden Enden der Rohre durch die Verbindungsleiste verschlossen werden.

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