DE2522544A1

DE2522544A1 - Separator fuer einen elektrochemischen generator

Info

Publication number: DE2522544A1
Application number: DE19752522544
Authority: DE
Inventors: John Atkin
Original assignee: EUROP ACCUMULATEURS; SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: EUROP ACCUMULATEURS; SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1975-05-21
Publication date: 1975-12-04
Also published as: DK227475A; LU72466A1; NL7506191A; BE828661A; GB1511305A; FR2272495A1; IT1038279B; FR2272495B1

Description

PP

ro 9439 D 21. Mai 1975

DIpL-Ιηβ- Jürgen W£11MM1l_l_ER PATENTASSESSOR

München 8O
ZeppeHnstr. ö3

SAFT - SOCIETE DES ACCUMULÄTEURS FIXES ET DE TRACTION 156, avenue de Metz, 93230 ROMAINVILLE, Frankreich

COMPAOIIE EUROPEENNE D*ACCUMULATEURS
16, rue de la Baume, 75ΟΟ8 PARIS, Frankreich

SEPARATOR FÜR EINEN ELEKTROCHEMISCHEN
GENERATOR

Die Erfindung betrifft einen Separator aus einem
Filz auf der Basis von mineralischen Fasern oder Kunststoffpolymeren für elektrochemische Generatoren, insbesondere für Generatoren mit Wickelelektroden. Sie betrifft aber auch einen Generator, der einen solchen Separator enthält, sowie ein
Verfahren zu seiner Herstellung.

Bei der Herstellung solcher Generatoren werden die beiden bandförmigen Elektroden, die entweder durch zwei Separatorstreifen oder durch einen einzigen um eine dieser Elektroden gefalteten Streifen voneinander getrennt sind, um einen Dorn gewickelt. Es ist vorteilhaft, nur das überstehende Ende der

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Separatoren in den Schlitz des Doms einzusetzen und dann die aus Elektroden und Separatoren gebildete Gesamtanordnung um den Dorn zu wickeln. Ein solches Verfahren wurde unter anderen in der französischen Patentschrift Nr. 1 601 582 beschrieben. Auf diese Weise wird vermieden, daß in diesen Schlitz ein Elektrodenende eingeführt wird, das beim Aufwickeln angeknickt würde; dabei könnten Bruchstücke abbröckeln, die dann im Innern des Generators möglicherweise Kurzschlüsse hervorrufen würden. Weiter ist es besonders bei hermetisch dichten, sekundären elektrochemischen Generatoren vorteilhaft und sogar notwendig, hochporöse Separatoren zu verwenden, durch die der Austausch von Ionen und gelösten Gasen zwischen dem anodischen und kathodischen Generatorteil begünstigt wird. Glasfiber- oder Kunststoffilze weisen geeignete Porositäten auf, jedoch läßt ihre mechanische Widerstandsfähigkeit zu wünschen übrig, und es kommt vor, daß sie beim Aufwickelvorgang zerrissen werden.

Zur Behebung dieses Nachteils wurden besondere Aufwickel verfahr en vorgeschlagen (s. beispielsweise die amerikanische Patentschrift 3 734 778), jedoch machen sie ein besonderes Werkzeug oder zusätzliche Teile erforderlich, durch die der Arbeitsvorgang verkompliziert und verteuert wird.

Mit Hilfe der Erfindung soll dieser Nachteil behoben werden.

Die Erfindung betrifft einen Separator aus einem Filz aus mineralischen Fasern oder aus Kunststoffpolymeren für einen elektrochemischen Generator, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine in zwei orthogonalen Richtungen verlaufende

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Liniennetzbewehrung aus mit dem Filz fest verbundenen durchgehenden Fasern aufweist.

Vorteilhafterweise ist die Seitenlänge der Maschen des Liniennetzes kleiner oder gleich 1 cm.

Das Fasermaterial, aus dem der Separator besteht, hängt natürlich vom Generatortyp ab, in dem der Separator eingesetzt werden soll. Für einen Akkumulator mit saurem Elektrolyten kann es sich bei diesem Material um Glas oder Polypropylen handeln. Bei alkalischem Milieu können Polyamide, Polyvinylchlorid usw. geeignet sein.

Die mechanisch festen und durchgehenden Fasern, die die Bewehrung bilden, können aus demselben oder auch aus einem anderen Material bestehen als die Fasern, aus denen der Filz besteht. Vorzugsweise verlaufen die Richtungen der durchgehenden Fasern parallel zu den Kanten des Separators.

Nachfolgend wird an Hand der beiliegenden Figuren ein Ausführungsbeispiel eines Bleiakkumulators mit Wickelelektroden und Separator aus gegenüber saurem Elektrolyten widerstandsfähigen Glasfasern beschrieben.

Fig. 1 stellt schematisch eine erste Aufwickeltechnik für Elektroden und zwei Separatoren dar, die beide mit einem erfindungsgemäßen Liniennetz bewehrt sind.

Fig. 2 stellt eine zweite AufwickeItechnik für Elektroden und drei Separatoren dar, von denen zwei mit einem erfindungsgemäßen Liniennetz bewehrt sind und der dritte ohne Bewehrung eingesetzt wird.

Fig. 3 stellt eine dritte Aufwickeltechnik für Elektroden und drei Separatoren dar, wobei hier lediglich eine

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der Separatorenschichten mit einem Liniennetz bewehrt ist und zwei nicht bewehrt sind.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Elektrodenanordnung liegen Separatoren 1 und 2 aus Glasfasern, die mit einem in zwei orthogonalen Richtungen verlaufenden oder quadratischen Liniennetz aus langen Glasfasern mit einer Maschengröße von 5 mm bewehrt sind, zwischen der positiven bzw. der negativen Bleielektrode 3 bzw. 4 und reichen über diese am linken Rand hinaus. Die Glasfasern des Separators haben einen Durchmesser von weniger als 20 Mikron. Die Separatoren 1 und 2 werden mit ihren über die Elektroden hinausreichenden Enden zwischen die Dornhälften 5 und 6 geklemmt, und nehmen die Elektroden 3 und 4 während des Aufwickelvorgangs mit. Die Bewehrung kann auch aus Polypropylen oder einem anderen Kunststoff bestehen, der lange Fasern mit guter mechanischer Festigkeit ergibt und der gegenüber Schwefelsäure mit einer Dichte von weniger als 1,35 resistent ist.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 2 wurden zwischen die Elektroden 3 und 4 ein Glasfiberseparator mit einer Bewehrung aus einem quadratischen Liniennetz 1 und ein Separator 7 ohne Bewehrung gelegt. Ein zweiter Separator 2 mit quadratischem Liniennetz als Bewehrung liegt auf der anderen Seite der Elektrode 4. Lediglich die mit einer Bewehrung versehenen Separatoren 1 und 2 sind in den Dorn 5, 6 eingelassen und ziehen die Elektroden 3 und 4 sowie die Separatorschicht 7 während des Aufwickelvorgangs mit sich.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind zwischen den Elektroden 3 und 4 ein bewehrungsfreier Separator 7 und

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auf der anderen Seite der Elektrode 4 ein Separator 8 ohne Bewehrung sowie ein mit einer Bewehrung in Form eines quadratischen Liniennetzes versehener Separator 1 angeordnet. Lediglich dieser Separator 1 ist mit seinem Ende zwischen den Stiften 5 und 6 eingeklemmt und nimmt die Elektroden 3 und 4 sowie die nicht bewehrten Separatoren 7 und 8 während des Aufwickelvorgangs mit,

Ein normaler Separator aus Glasfasern ohne Bewehrung mit einer Stärke von 0,5 mm weist beispielsweise eine Zugfestigkeit von etwa 2OO kg/cm auf. Ein vergleichbarer Separator mit quadratischer Liniennetzbewehrung aus langen Glasfasern mit einer Maschengröße von 5 mm Seitenlänge besitzt dagegen eine Zugfestigkeit von etwa lOOO kg/cm . Die Wahl einer der drei Anordnungen, die oben beschrieben wurden, hängt von den Beanspruchungen ab, die während des Aufwickelvorgangs bei einem elektrochemischen Generator auf die Oberfläche und über die Länge der aufzuwickelnden Bestandteile hinweg einwirken. Die Anzahl der teueren Separatoren mit quadratischer Liniennetzbewehrung wird in Abhängigkeit von der zur Vermeidung jeglichen Zerreissens während des Aufwickelvorgangs notwendigen mechanischen Festigkeit gewählt.

Selbstverständlich ist die Anwendung solcher Separatoren nicht auf Stromerzeuger mit Wickelelektrode begrenzt; ihre mechanische Festigkeit ist ebenfalls bei Flachelektrodengeneratoren von Vorteil.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1 - Separator aus einem Filz auf der Basis von mineralischen Pasern öder Kunststoffpolymeren für einen elektrochemischen Generator, dadurch gekennzeichnet, daß er eine in zwei orthogonalen Richtungen verlaufende Liniennetzbewehrung aus mit dem Pilz fest verbundenen durchgehenden Fasern aufweist.

2 - Separator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlänge der Maschen des Netzes aus durchgehenden Fasern kleiner oder gleich 1 cm ist.

3 - Separator gemäß Anspruch 1 oder 2, für elektrochemischen Generator mit saurem Elektrolyten, dadurch gekennze ichnet, daß die durchgehenden Fasern aus Glas oder Polypropylen bestehen.

4 - Separator gemäß Anspruch 1 oder 2, für elektrochemischen Generator mit alkalischem Elektrolyten, dadurch gekennze ichnet, daß die durchgehenden Pasern aus Polyamid oder Polyvinylchlorid bestehen.

5 - Elektrochemischer Generator mit Wickelelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen Separator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.

6 - Herstellungsverfahren für einen elektrochemischen Generator gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Elektrodenstreifen (3, 4) und Separatorenstreifen

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(If 2) aus mit einer quadratischen Liniennetzbewehrung aus durchgehenden Fasern verstärktem Filz sowie evtl. nicht verstärkte Separatoren (7) aufeinander gelegt werden, wobei die verstärkten Separatoren über die aufeinander gestapelten Elektroden und nicht verstärkten Separatoren mindestens an einem ihrer senkrecht zur vorgesehenen Wickelrichtung verlaufenden Enden herausragen, daß die verstärkten Separatorenstreifen nur mit diesem herausragenden Ende zum Aufwickeln in den Schlitz des Wickeldorns eingeklemmt werden und daß dann das Aufwickeln um den Dorn herum erfolgt.

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