DE2452544C2

DE2452544C2 - Substrate material for a plate construction and electrolytic cell with the substrate material

Info

Publication number: DE2452544C2
Application number: DE2452544A
Authority: DE
Inventors: Raymond Kazimir Gainesville Fla. Sugalski
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1973-11-07
Filing date: 1974-11-06
Publication date: 1986-02-06
Also published as: FR2250209B1; CA1026823A; DE2452544A1; FR2250209A1; JPS5078840A

Description

a) ein dünnes, leitendes Blech (1) mit gegenüberliegenden Hauptoberflächen (3,5) und zusammenhängenden unperforierten Kanten (7,8),a) a thin, conductive sheet (1) with opposing main surfaces (3, 5) and contiguous imperforate edges (7,8),

b) eine Reihe im Abstand befindlicher Perforationen (6), die sich innerhalb der unperforierten Kanten durch das Blech erstrecken undb) a series of spaced perforations (6) located within the imperforate Edges extend through the sheet metal and

c) zwischen den Perforationen eine Reihe zusammenhängender, dicht beabstandeter Erhebungen (4) in dem Blech, wöbe· jede Erhebung aus einem Vorsprung besteht, der sich von einer der Oberflächen aus erstreckt und die Erhebungen ein Muster abwechselnder Vorsprünge (2) und Ausnehmungen (9) in jeder Oberfläche zwischen den Perforationen (6) bilden.c) a series of contiguous, closely spaced elevations between the perforations (4) in the sheet metal, each bump consists of a protrusion extending from one of the Surfaces from extends and the bumps form a pattern of alternating projections (2) and Form recesses (9) in each surface between the perforations (6).

2. Elektrolytische Zelle mit dem Substratmaterial nach Anspruch 1 und mit einem Gehäuse und darin angeordnet eine positive und eine negative Platte, dadurch gekennzeichnet, daß2. An electrolytic cell having the substrate material of claim 1 and having a housing and therein arranged a positive and a negative plate, characterized in that

(i) die positive (44) und die negative Platte (42) eine Rolle bilden, wobei mindestens eine der Platten die folgenden Merkmale umfaßt:(i) the positive (44) and negative (42) plates form a roll, at least one of the plates includes the following features:

a) ein dünnes, leitendes Blech (2) mit gegenüberliegenden H auptoberf lachen (3,5) und zusammenhängenden, unperforierten Kanten (7,8),a) a thin, conductive sheet (2) with opposite main surfaces (3.5) and contiguous, imperforate edges (7,8),

c) zwischen den Perforationen eine Reihe zusammenhängender, dicht beabstandeter Erhebungen (4) in dem Blech, wobei jede Erhebung aus einem Vorsprung besteht, der sich von einer der Oberflächen aus erstreckt und die Erhebungen ein Muster abwechselnder Vorsprünge (2) und Ausnehmungen (9) in jeder Oberfläche zwischen den Perforationen bilden,c) a series of contiguous, closely spaced ones between the perforations Elevations (4) in the sheet, each elevation consisting of a protrusion extending from one of the surfaces and the bumps have a pattern of alternating projections (2) and recesses (9) in each surface between form the perforations,

d) eine Paste (55) aus einem Binder und einem aktiven Material, die die Oberflächen (3,5) zwischen den Kanten (7,8) im wesentlichen bedeckt und sich durch die Perforationen (6) erstreckt,d) a paste (55) made of a binder and an active material, which the surfaces (3,5) between the edges (7,8) essentially covered and through the perforations (6) extends,

(ii) zwischen der positiven und der negativen Platte(ii) between the positive and negative plates

ein Separator (43) angeordnet ist, und
(iii) ein Elektrolyt sich in dem Gehäuse befindet.a separator (43) is arranged, and
(iii) an electrolyte is in the case.

3. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Perforationen eine Fläche von etwa 3 mm² aufweist.3. Cell according to claim 2, characterized in that each of the perforations has an area of about 3 mm ² .

4. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech aus nickelplattiertem Stahl besteht. 4. Cell according to claim 2, characterized in that the sheet consists of nickel-plated steel.

5. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech aus Nickel besteht.5. Cell according to claim 2, characterized in that the sheet consists of nickel.

6. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech 0,05 bis 0,1 mm dick ist.6. Cell according to claim 2, characterized in that the sheet is 0.05 to 0.1 mm thick.

Die Erfindung betrifft ein Substratmaterial für eine Plattenkonstruktion für eine elektrolytische Zelle, die eine perforierte Metallplatte aufweist Sie betrifft weiter eine elektrolytische Zelle mit dem vorgenannten Substratmaterial, mit einem Gehäuse und darin angeordnet eine positive und eine negative Platte.The invention relates to a substrate material for a Plate construction for an electrolytic cell, which has a perforated metal plate. It relates further an electrolytic cell with the aforementioned substrate material, with a housing and arranged therein a positive and a negative plate.

Eine Zellplatte oder Elektrode in einer elektrochemischen Zelle ist zusammengesetzt aus einem Substrat aus dünnem blechartigem Material mit einer Schicht aus aktivem Material auf jeder Seite. In einer sogenannten »gepasteten« Plattenkonstruktion kann das aktive Material auf das Substrat aufgeschmiert oder nach anderen bekannten Verfahren aufgebracht werden. Üblicherweise wird das aktive Material in Pastenform mit einem Abstreichmesser aufgeschmiert oder durch Kalandrieren aufgebracht, so daß die Paste gleichmäßig über die Fläche des Substrates veneilt wird, die bei den Ladungsund Entladungszyklen der Zelle elektrochemisch aktiv sein soll.A cell plate or electrode in an electrochemical cell is composed of a substrate thin sheet-like material with a layer of active material on each side. In a so-called "Pasted" plate construction, the active material can be smeared onto the substrate or after another known methods are applied. Usually the active material is in paste form with a Scraper knife smeared on or applied by calendering so that the paste is evenly spread over the Surface of the substrate is twisted, which is electrochemically active during the charge and discharge cycles of the cell should be.

Gedehntes Metall und gewebte Siebe oder Netze aus elektrisch leitendem Material sind Beispiele bekannter Substratmaterialien für gepastete Platten. Die Wahl zwischen den verschiedenen Substratkonstruktionen wird durch die Tatsache geleitet, daß die Zusammensetzung des aktiven Materials eine Tendenz aufweist, sich aufgrund der während der Herstellung oder des Gebrauchs auftretenden Vibration vom Substrat zu trennen. Auch !Uhren die volumenmäßigen Änderungen während der Ladungs- und Entladungszyklen nach längerem Gebrauch dazu, daß sich die Zusammensetzung von dem Substrat ablöst. Aus diesem Grunde sind in der Industrie für gepreßte Plattenkonstruktionen fast einheitlich Drahtnetze und gedehnte Metallmaterialien für Substratkonstruktionen verwendet worden.Expanded metal and woven screens or nets of electrically conductive material are examples of more well known Substrate materials for pasted panels. The choice between the different substrate constructions is guided by the fact that the composition of the active material has a tendency to become separated from the substrate due to the vibration occurring during manufacture or use. Also! Watches the volume changes during the charge and discharge cycles after a long time Used to cause the composition to separate from the substrate. For this reason, the Industry for pressed panel structures almost uniformly wire mesh and expanded metal materials for Substrate constructions have been used.

Eine kommerziell erhältliche Form dieser Materialien sind breite Bleche. Da aber die meisten Zellplatten mindestens eine geringe Abmessung aufweisen, müssen die breiten Bleche in Streifen geschnitten werden, was zu einem unbearbeiteten Kantenteil führt, der durch die scharfen Enden der durchtrennten Netzdrähte oder gedehnten Metallsegmente definiert ist. Diese Konstruktionen haben sich als ungeeignet erwiesen, da die unbearbeitete Kante die Behandlung der Zelle weiter kompliziert, insbesondere indem sie den Separator durchdringt und einen elektrischen Kurzschluß zwischen den Zellplatten verursacht.A commercially available form of these materials are wide sheets. But at least there are most cell plates have a small dimension, the wide sheets must be cut into strips, resulting in an unprocessed edge part leads through the sharp ends of the severed or stretched mesh wires Metal segments is defined. These constructions have proven to be unsuitable because the unprocessed Further complicates the treatment of the cell, particularly by penetrating the separator and causing an electrical short circuit between the cell plates.

Ein Beispiel für den Stand der Technik ist die FR-PS 14 48 487 die in Fig. 3 ein Substratmaterial zeigt, das durch Stanzen mit Perforationen im Bereich von Erhebungen versehen ist, die, da in der PS nichts anderes erwähnt ist, scharfkantig sein müssen.An example of the prior art is the FR-PS 14 48 487 which shows in Fig. 3 a substrate material that is provided by punching with perforations in the area of elevations, which, as nothing else in the PS is mentioned must be sharp-edged.

In der US-PS 27 24 733 ist kein Substratmaterial der Art beschrieben, wie es die vorliegende Erfindung betrifft. Die US-PS 27 24 733 beschreibt eine Elektrode für eine alkalische Batterie, die aus einem metallischen Verstärkungsteil besteht, das zwar Perforationen und eine aufgerauhte Oberfläche aufweist, doch dient dieses metallische Verstärkungsteil nicht der Aufnahme einer Paste aus elektrochemisch aktivem Material, sondern auf dieses metallische Verstärkungsteil wird ein poröser Trägerkörper aufgesintert. Es ist der poröse Trägerkörper in dem das aktive Elektrodenmaterial durch Imprägnieren verteilt wird. Dieses aktive Elektrodenmaterial besteht aus einer Lösung von Nickel- oder Kadmium-In US-PS 27 24 733 no substrate material is the Kind described as it relates to the present invention. The US-PS 27 24 733 describes an electrode for an alkaline battery, which consists of a metallic reinforcement part that has perforations and a Has a roughened surface, but this metallic reinforcement part does not serve to accommodate a paste made of electrochemically active material, but on this metallic reinforcement part becomes a porous one Carrier body sintered on. It is the porous support body in which the active electrode material is impregnated is distributed. This active electrode material consists of a solution of nickel or cadmium

b5 salzen, die danach in einer alkalischen Lösung katodisch polarisiert werden.b5 salts, which are then cathodically polarized in an alkaline solution.

In der US-PS 13 69 353 ist wiederum eine Gitterplatte beschrieben, durch die Löcher gestanzt sind, wobei inIn US-PS 13 69 353 is again a grid plate through which holes are punched, with in

den Fig. 1, 2, 3 und 5 deutlich erkennbar ist, daß die beim Stanzen aufgetretenen Kanten sehr scharf sind.1, 2, 3 and 5 it can be clearly seen that the edges that have occurred during punching are very sharp.

Dies gilt auch für die US-PS 11 98 066, denn die durch die darin beschriebene Batterie-Elektrod>;nplatte gestanzten Löcher sind ebenfalls scharfkantig.This also applies to US-PS 11 98 066, because the through the punched holes in the battery electrode plate described therein are also sharp-edged.

Bisher gab es keine Lösung für die Probleme, die durch die Konstruktion mit unbearbeiteten Kanten verursacht werden, wenn man gedehnte Metal'materialien verwendet.So far there has been no solution to the problems caused by the design with unmachined edges be when you have stretched metal 'materials used.

Hinsichtlich der Netzdrahtkonstruktion sind diese Probleme durch spezielle Herstellung des Siebes in engen Streifen mit einer Webkante, d. h. daß die parallel zur engen Dimension laufenden Drähte aus einem kontinuierlichen Strang gewebt sind, so daß die Kante des Streifens durch Scldeifteile des einzigen Stranges gebildet ist, gelöst werden. Diese Konstruktion führt jedoch dazu, daß die Kosten des Siebes sehr hoch sind. Weiter bricht das Siebnetz, wenn ein Draht mit geringem Durchmesser verwendet wird, leicht und kfin dadurch ein Kurzschließen zwischen den Platten, einen offenen Stromkreis oder eine Erhöhung der Impedanz verursachen. Außerdem führt der gsringe Durchmesser der Drähte von Natur aus zu einem Substrat mit einer relativ hohen Impedanz.With regard to the net wire construction, these problems are solved by specially manufacturing the screen in narrow strips with a selvedge, ie that the wires running parallel to the narrow dimension are woven from a continuous strand so that the edge of the strip is formed by parts of the single strand . However, this construction makes the cost of the screen very high. Further, if a small diameter wire is used, the mesh is likely to break, causing a short between the plates, an open circuit, or an increase in impedance. In addition, the small diameter of the wires inherently results in a substrate with a relatively high impedance.

Im Hinblick auf diese bekannten Substrate lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues und verbessertes Substratmaterial zu schaffen, das den Nachteil der bekannten Substratmaterialien, ein Kurzschließen zu verursachen, nicht aufweist und das einen geringeren elektrischen Widerstand als die bekannten Drahtnetze hat Die zu schaffende elektrochemische Zelle soll das neue und verbesserte Substratmaterial mit einer Oberfläche aufweisen, an der das aktive Material leicht haftet.With regard to these known substrates, the object of the present invention was to provide a new one and to provide improved substrate material which has the disadvantage of known substrate materials To cause short-circuiting, does not have and that has a lower electrical resistance than the known Wire mesh has The electrochemical cell to be created is said to be the new and improved substrate material having a surface to which the active material easily adheres.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß das Substratmaterial die folgenden Merkmale aufweist:This object is achieved by the invention in that the substrate material has the following features having:

der Oberflächen aus erstreckt und die Erhebungen ein Muster abwechselnder Vorsprünge und Ausnehmungen in jeder Oberfläche zwischen den Perforationen bilden.
d) eine Paste aus einem Binder und einem aktiven Material, die die Oberflächen zwischen den Kanten im wesentlichen bedeckt und sich durch die Perforationen .erstreckt,of the surfaces extends and the bumps form a pattern of alternating protrusions and recesses in each surface between the perforations.
d) a paste of a binder and an active material which substantially covers the surfaces between the edges and extends through the perforations,

(ii) zwischen der positiven und der negativen Platte ein ίο Separator angeordnet ist, und(ii) between the positive and negative plates ίο separator is arranged, and

(iii) ein Elektrolyt sich in dem Gehäuse befindet(iii) an electrolyte is in the case

a) ein dünnes, leitendes Blech mit gegenüberliegenden Hauptoberflächen und zusammenhängenden, unperforierten Kanten,a) a thin, conductive sheet with opposing main surfaces and connected, imperforate edges,

b) eine Reihe im Abstand befindlicher Perforationen, die sich innerhalb der unperforierten Kanten durch das Blech erstrecken undb) a series of spaced perforations extending within the imperforate edges extend the sheet metal and

c) zwischen den Perforationen eine Reihe zusammenhängender, dicht beabstandeter Erhebungen in dem Blech, wobei jede Erhebung aus einem Vorsprung besteh?, der sich von einer der Oberflächen aus erstreckt und die Erhebungen ein Muster abwechselnder Vorsprünge und Ausnehmungen in jeder Oberfläche zwischen den Perforationen bilden.c) a series of contiguous, closely spaced elevations in between the perforations the sheet metal, each bump consisting of a protrusion extending from one of the surfaces extends out and the bumps form a pattern of alternating protrusions and recesses in each Form surface between the perforations.

Die erfindungsgemäße elektrolytische Zelle ist dadurch gekennzeichnet, daßThe electrolytic cell according to the invention is characterized in that

(i) die positive und die negative Platte eine Rolle bilden, wobei mindestens eine der Platten die folgenden Merkmale umfaßt:(i) the positive and negative plates form a roll, at least one of the plates having the following Features include:

a) ein dünnes, leitendes Blech mit gegenüberliegenden Hauptoberflächen und zusammenhängenden unperforierten Kanten,a) a thin, conductive sheet of metal with opposing major surfaces and contiguous imperforate edges,

b) eine Reihe im Abstand befindlicher Perforationen, die sich innerhalb der unperforierten Kanten durch das Blech erstrecken undb) a series of spaced perforations within the imperforate edges extend through the sheet metal and

c) zwischen den Perforationen eine Reihe zusammenhängender, dicht beabstandeter Erhebungen in dem Blech, wobei jede Erhebung aus einem Vorsprung besteht, der sich von einer Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigtc) a series of contiguous, closely spaced elevations between the perforations in the sheet, each bump consisting of a protrusion extending from a The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. In detail shows

Fig. IA eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines Substratmaterials für eine gepastete Elektrode nach der vorliegenden Erfindung,Figure 1A is a fragmentary perspective view a substrate material for a pasted electrode according to the present invention,

F i g. 1B einen Querschnitt des Substrates entlang der Linie Iß-Iß der F ig. IA,F i g. 1B shows a cross section of the substrate along FIG Line Iß-Eß of the fig. IA,

F i g. 2 einen Querschnitt, teilweise weggebrochen, einer Batterie mit einer Elektrode, die ein Substrat gemäß Fig. 1 aufweist undF i g. 2 shows a cross section, partially broken away, of a battery with an electrode which has a substrate according to FIG. 1 and

F i g. 3 einen Querschnitt einer anderen Ausführungsform einer Batterie, in der eine gepastete Elektrode mit einem Substrat gemäß der F i g. 1 eingebaut sein kann.F i g. 3 shows a cross section of another embodiment of a battery in which a pasted electrode is provided a substrate according to FIG. 1 can be built in.

In den F i g. 1A und 1B ist ein gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiertes Substratmaterial gezeigt Es weist ein Blech 1 auf. Das für dieses Blech benutzte Material ist vorzugsweise perforiertes Nickel oder nikkelplattierter Stahl mit einer Dicke von etwa 0,05 bis 0,1 mm. Die Hauptoberflächen 3 und 5 des Bleches sind vollständig mit irgendeinem verfügbaren konventionellen nicht dargestellten Mittel, wie sie typischerweise zum Riffeln oder Prägen von dicken metallischen Materialien verwendet werden, mit Erhebungen versehen worden, um eng benachbarte Erhebungen 4 im Abstand von etwa 1 mm voneinander herzustellen. Dies kann die effektive Dicke des Substrates auf das 7- bis 8fache der ursprünglichen Dicke erhöhen. In das Blech wird ein gleichmäßiges Muster von Erhebungen eingedrückt, so daß die Ausnehmung 9 einer der Erhebungen in einer Hauptoberfläche benachbart dem herausragenden TeilIn the F i g. 1A and 1B is one according to the present invention Invention constructed substrate material shown. It comprises a sheet metal 1. The one used for this sheet The material is preferably perforated nickel or nickel-plated Steel with a thickness of about 0.05 to 0.1 mm. The major surfaces 3 and 5 of the sheet are entirely by any available conventional means, not shown, as typically used for corrugating or embossing thick metallic materials, provided with bumps been in order to produce closely spaced elevations 4 at a distance of about 1 mm from each other. This can be the Increase the effective thickness of the substrate to 7 to 8 times the original thickness. A uniform pattern of elevations impressed, so that the recess 9 one of the elevations in a Major surface adjacent to the protruding part

2 einer anderen Erhebung ist, deren Ausnehmung von der gegenüberliegenden Hauptoberfläche eingebracht wurde. Die Erhebung 2 und die Ausnehmung 9 sind so voneinander abgesetzt, daß das Material keine bevorzugte Seite aufweist. Das heißt, daß die Anordnung der Erhebungen so eingeführt ist, daß die Hauptoberflächen2 is another elevation, the recess of which is introduced from the opposite main surface became. The elevation 2 and the recess 9 are separated from one another in such a way that the material is not a preferred one Side. That is, the arrangement of the bumps is introduced so that the main surfaces

3 und 5 hinsichtlich ihrer Betriebseigenschaften gemäß so der vorliegenden Erfindung austauschbar sind.3 and 5 are interchangeable in terms of their operating characteristics according to the present invention.

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind in den Hauptoberflächen 3 und 5 des Blechs Perforationen 6 vorhanden. Die Hauptoberflächen weisen Kantenteile 7 und 8 auf, die unperforiert bleiben. Obwohl dies nicht kritisch ist, können die Perforationen eine Fläche von etwa 3 mm² aufweisen und im Abstand von etwa 2,8 mm angeordnet sein. Sie können nach irgendeinem konventionellen Verfahren in das Blech eingebracht werden. Da die jeweiligen Abstände der Perforationen 6 und der Erhebungen 4 verschieden sind, durchdringen die Perforationen 6 die ErhebungenAccording to a further feature of the present invention, perforations 6 are provided in the main surfaces 3 and 5 of the sheet metal. The main surfaces have edge parts 7 and 8 which remain imperforate. Although not critical, the perforations may have an area of about 3 mm and ² mm may be arranged at intervals of about 2.8. They can be incorporated into the sheet metal by any conventional method. Since the respective distances between the perforations 6 and the elevations 4 are different, the perforations 6 penetrate the elevations

4 an verschiedenen Stellen über die Hauptoberflächen.4 in different places across the main surfaces.

Das Blech 1 wird als leitender Träger für die Zusammensetzung gebraucht, die das elektrochemisch aktive Material enthält, das zusammen mit dem Substrat die Platten einer Zelle oder Batterie bildet. Wegen der Natur der Zusammensetzung oder Paste ist bisher beobachtet worden, daß die Paste nicht leicht an einiupnThe sheet 1 is used as a conductive support for the composition used, which contains the electrochemically active material, which together with the substrate die Forms plates of a cell or battery. Because of the nature of the composition or paste it has been observed so far that the paste does not stick easily

Substraten haftet. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Blech 1 mit Perforationen 6 und im dichten Abstand voneinander angeordneten Erhebungen 4 in den Hauptoberflächen 3 und 5 versehen, was zu einer starken Verbesserung der Haftung der Paste an dem Substrat führt. Weiter haftet die Paste gleichermaßen gut an beiden Hauptoberflächen 3 und 5 des Bleches 1, da es keine bevorzugte Seite aufweist. Dies gestattet die Herstellung von Zellen mit einer gleichmäßigeren Qualität und insbesondere einer längeren Lebensdauer.Adheres to substrates. According to the present invention, the sheet 1 has perforations 6 and is closely spaced mutually arranged elevations 4 provided in the main surfaces 3 and 5, resulting in a strong Improvement of the adhesion of the paste to the substrate leads. The paste also adheres equally well both main surfaces 3 and 5 of the sheet 1, since it does not have a preferred side. This allows manufacture of cells with a more uniform quality and, in particular, a longer service life.

Obwohl die genannten Dimensionen für das Substrat und die Perforationen sowie die Erhebungen in dem Substrat bevorzugt sind, und die Haftung einer ausreichend großen Menge Paste verstärken, können diese Dimensionen im Rahmen der vorliegenden Erfindung variiert werden.Although the dimensions mentioned for the substrate and the perforations as well as the bumps in the Substrate are preferred, and strengthen the adhesion of a sufficiently large amount of paste, these can Dimensions can be varied within the scope of the present invention.

Die Paste ist aus einem aktiven Material und Bindern dafür zusammengesetzt, wie dies auf diesem Gebiete bekannt ist. Ein geeigneter Binder ist z. B. Teflon. Nach der Herstellung kann die Paste mit einem Abstreichmesser durch Kalandrieren oder auf eine andere bekannte Weise auf dem Blech 1 ausgebreitet werden, so daß die Paste über die Hauptoberflächenbereiche des Bleches, die in den Ladungs- und Entiadungszklen der Zelle elektrochemisch aktiv sein sollen, gleichmäßig verteilt ist Es können auch andere bekannte Verfahren zum gleichmäßigen Verteilen der Paste angewendet werden.The paste is composed of an active material and binders for it, as in this field is known. A suitable binder is e.g. B. Teflon. Once made, the paste can be cleaned with a doctor blade be spread out on the sheet 1 by calendering or in some other known manner, so that the paste over the main surface areas of the sheet, which in the charge and discharge cycles of the Cell should be electrochemically active, is evenly distributed. Other known methods can also be used can be used to evenly distribute the paste.

Eine Platte mit einem Substratmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung vermeidet viele Probleme, die mit den bekannten Konstruktionen verbunden sind, insbesondere dem Drahtnetzsubstrat. Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Platten fester und weisen einen geringeren elektrischen Widerstand auf als die bekannten Platten. Einer der wesentlichsten Vorteile einer Platte mit einem Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung ist die größere Wirtschaftlichkeit gegenüber einem aus einem Drahtnetz hergestellten Substrat.A plate with a substrate material in accordance with the present invention avoids many problems that are associated with the known constructions, particularly the wire mesh substrate. In particular are the plates according to the invention are stronger and have a lower electrical resistance than the known ones Plates. One of the most significant advantages of a plate with a substrate according to the present invention is the greater economic efficiency compared to a substrate made from a wire mesh.

Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf spezifische Zellen- oder Batteriekonstruktionen kann irgendeine der bekannten konventionellen Konfigurationen verwendet werden. So die Flachplattenkonstruktion und die Spiralplattenkonstruktion, wie sie in den F i g. 2 bzw. 3 gezeigt sind.In applying the present invention to specific cell or battery designs, any of the known conventional configurations can be used. So the flat plate construction and the spiral plate construction as shown in Figs. 2 and 3, respectively, are shown.

In Fi g. 2 ist eine wiederaufladbare, abgedichtete, sekundäre Batterie 10 dargestellt, um die Parallelplatten-Konstruktion zu illustrieren. Die Zelle 10 weist ein Gehäuse 11 auf, das einen oben offenen Behälterteil 12 umfaßt, der eine im allgemeinen rechteckförmige Konfiguration hat und der aus elektrisch isolierendem Material oder aus Metall, wie dargestellt, hergestellt sein kann. Das offene Oberteil des Gehäuseteiles 12 ist durch einen Decke! 13 abgedichtet, der aus elektrisch isolierendem Material oder Metall gefertigt sein kann. Der Deckel 13 trägt einen positiven Anschluß 14 und einen negativen Anschluß 15. Die Anschlüsse 14 und 15 weisen leitende Teilstücke 16 und 17 auf, die sich durch den Deckel 13 in den Behälter nach unten erstrecken und Verbindungsstreifen 18 und 19 aufweisen. Da der Deckel 13 als aus Metall bestehend dargestellt ist, weist die Struktur der Anschlüsse eine elektrisch isolierende Dichtung 20 zwischen dem Deckel 13 und jedem Anschluß 14 und 15 auf.In Fi g. 2 is a rechargeable, sealed, secondary Battery 10 is shown to illustrate the parallel plate construction. The cell 10 has a housing 11 which includes an open topped container portion 12 which is generally rectangular in configuration and which can be made of electrically insulating material or of metal, as shown. The open upper part of the housing part 12 is through a ceiling! 13 sealed, made of electrically insulating Can be made of material or metal. The cover 13 carries a positive terminal 14 and a negative one Terminal 15. The terminals 14 and 15 have conductive portions 16 and 17 which extend through the cover 13 in extend downwardly the container and have connecting strips 18 and 19. Since the cover 13 as from Metal is shown, the structure of the terminals has an electrically insulating seal 20 between the cover 13 and each terminal 14 and 15 on.

Eine negative Platte 21 umfaßt das Blech Z mit dem ein Verbindungsstreifen 22 in geeigneter Weise verbunden ist. Eine positive Platte 23 umfaßt das Blech 2 mit einem in geeigneter Weise daran befestigten Verbindungsstreifen 24. Die Bleche 2 der negativen und positiven Platte sind mit einer Pastenzusammensetzung 30 beschichtet, die auf jede Seite aufgebracht ist, wie oben beschrieben. Die Verbindungsstreifen 22 und 24 sind mit den Streifen 18 und 19 nach irgendeinem konventionellen Verfahren verbunden. Der Separator 25 aus einem geeigneten, chemisch inerten Material, wie einem ungewebten Nylongefüge wird zwischen benachbarten Platten angeordnet. Der Separator 25 hat vorzugsweise die Form eines Streifens und ist um den Plattenstapel gewickelt, um das Separatormaterial zwischen den Platten in seiner Lage festzuhalten. Ein geeigneter Elektrolyt, wie Kaliumhydroxid, wird in den Separator gefüllt und dadurch wird eine elektrolytische Verbindung zwischen den negativen Platten 21 und den positiven Platten 23 hergestellt. Ein Bindestreifen 26 aus elektrisch isolierendem Material wird vorzugsweise dazu benutzt, die Platten und den Separator innerhalb des Minimalvolumens zu halten. Eine aus zwei Stücken bestehende, elektrisch isolierte Kunststoff-Zellenauskleidung 27 umgibt die Platte, das Separatormaterial und den Bindestreifen, wodurch diese Komponenten in einer kompakten Anordnung gehalten werden und elektrisch von dem Metallgehäuse 12 isoliert sind. Wenn der Gehäuseteil aus elektrisch isolierendem Material hergestellt ist, kann eine solche Kunststoffauskleidung natürlich weggelassenA negative plate 21 comprises the sheet metal Z to which a connecting strip 22 is connected in a suitable manner is. A positive plate 23 comprises the sheet 2 with a connecting strip suitably attached thereto 24. The sheets 2 of the negative and positive plate are with a paste composition 30 coated on each side as described above. The connecting strips 22 and 24 are with connected strips 18 and 19 by any conventional method. The separator 25 from one suitable chemically inert material, such as a non-woven nylon fabric, is placed between adjacent panels arranged. The separator 25 is preferably in the form of a strip and is wrapped around the stack of plates, to hold the separator material in place between the plates. A suitable electrolyte, like potassium hydroxide, is filled into the separator and this creates an electrolytic connection between the negative plates 21 and the positive plates 23 are made. A binding strip 26 made of electrically insulating Material is preferably used to keep the plates and separator within the minimum volume to keep. A two-piece, electrically insulated plastic cell liner 27 surrounds the Plate, the separator material and the binding strip, putting these components in a compact arrangement and are electrically isolated from the metal housing 12. When the case part out is made of electrically insulating material, such a plastic lining can of course be omitted

werden. Eine Lüftungskappe 29 verschließt die öffnung 28 und schafft dadurch eine abgedichtete oder nicht belüftete Zelle.will. A ventilation cap 29 closes the opening 28, thereby creating a sealed or unventilated cell.

Eine Spiralplattenkonstruktion ist in F i g. 3 illustriert. Die Batterie weist ein elektrisch leitendes Gehäuse 40 auf, das den einen Anschluß der Zelle bildet. Innerhalb der Zelle ist eine Wicklungsspindel 41 aus isolierendem Material montiert und sie weist eine spiralförmig darauf gewickelte Verschichtenbaueinheit auf, die aus einer ersten Schicht 42, der negativen Platte, einer zweiten Schicht 43, einem porösen isolierenden Separator, einer dritten Schicht 44, einer positiven Platte und einer vierten Schicht 45, einem porösen isolierenden Separator besteht. Die positiven und negativen Platten umfassen wie bei der Flachplattenkonstruktion der Fig.2 ein Blech 2 mit einer aktives Material enthaltenden Paste 55, die auf jede Seite des Bleches aufgebracht ist. Um ein Kurzschließen zwischen den Kanten der Platten und dem Zellengehäuse zu verhindern, sind ringförmige Isolationsscheiben 46 und 47 vorgesehen. Die negative Platte 42 ist durch die Leitung 48 mit dem Zellengehäuse 40 verbunden. Zur Schaffung eines negativen Zellenanschlusses ist ein isolierendes Element 49 durch Bördeln an dem oberen Endstück des leitenden Gehäuses befestigt. Der positive Anschluß 50 ist mittels der Leitung 51 mit der positiven Platte 44 verbunden. Eine öffnung 52 ist in dem isolierenden Element vorgesehen, um irgendeinen konventionellen Elektrolyten in die Zelle einfüllen zu können. Die öffnung ist, wie dargestellt, mit einem Stopfen 53 versehen. Der Elektrolyt wird durch Kapillarwirkung der porösen isolierenden Abstandshalter zwischen die Platten gezogen. Überschüssiger Elektrolyt füllt den Boden des Gehäuses und kann sich nach oben in die Wicklungsspindel bis zu einer Höhe 54 erstrecken.A spiral plate construction is shown in FIG. 3 illustrated. The battery has an electrically conductive housing 40 on, which forms one connection of the cell. Inside the cell is a winding spindle 41 made of insulating material Assembled material and it has a spirally wound on a sheet assembly consisting of a first Layer 42, the negative plate, a second layer 43, a porous insulating separator, a third layer 44, a positive plate and a fourth layer 45, a porous insulating separator consists. The positive and negative plates comprise a as in the flat plate construction of FIG Sheet 2 with an active material containing paste 55 applied to each side of the sheet. To a To prevent short-circuiting between the edges of the plates and the cell housing, ring-shaped insulating washers are used 46 and 47 provided. The negative plate 42 is through line 48 to the cell housing 40 connected. To create a negative cell connection, an insulating element 49 is crimped attached to the upper end of the conductive housing. The positive terminal 50 is by means of the lead 51 connected to the positive plate 44. An opening 52 is provided in the insulating element, to be able to fill the cell with any conventional electrolyte. The opening is as shown, provided with a plug 53. The electrolyte is by capillary action of the porous insulating spacer pulled between the plates. Excess electrolyte fills the bottom of the case and can extend upward into the winding spindle to a height 54.

Die in den F i g. 2 und 3 gezeigten Batterien umfassen vorzugsweise wiederaufladbare sekundäre Nickelkadmiumzellen. Solch eine Zelle hat in ihrem entladenen Zustand eine negative Platte, die Kadmiumhydroxid als aktives Material umfaßt, das vermischt ist mit der Pastenzusammensetzung, die auf das Blech 1 aufgebracht werden soll und eine positive Platte, die als aktives Material zweiwertiges Nickelhydroxid umfaßt, das mit der Pastenzusammensetzung vermischt ist und in ähnlicherThe in the F i g. Batteries shown in Figures 2 and 3 preferably comprise rechargeable nickel cadmium secondary cells. In its discharged state, such a cell has a negative plate called cadmium hydroxide comprises active material admixed with the paste composition, which is to be applied to the sheet 1 and a positive plate, which is used as the active material includes divalent nickel hydroxide mixed with the paste composition and the like

Weise an dem Blech 1 angebracht ist. Es sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung natürlich auch andere aktive Materialien brauchbar.Way is attached to the sheet metal 1. There are of course others within the scope of the present invention active materials useful.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

2020th

2525th

3030th

3535

4040

4545

5050

5555

6060

6565

Claims

Patent Claims:

1. Substrate material for a plate structure for an electrolytic cell having a perforated Having metal plate, characterized in that that the substrate material has the following characteristics: