DE2526993A1

DE2526993A1 - Verfahren zur herstellung eines batterieplattengitters, insbesondere fuer eine bleisaeurebatterie

Info

Publication number: DE2526993A1
Application number: DE19752526993
Authority: DE
Inventors: Maurice Roberts
Original assignee: Joseph Lucas Batteries Ltd
Current assignee: Joseph Lucas Batteries Ltd
Priority date: 1974-06-19
Filing date: 1975-06-18
Publication date: 1976-01-08
Also published as: BE830437A; GB1510123A; ZA753801B; FR2275892A1; AU8215775A; IT1040645B; JPS5113936A; ES438709A1

Description

COHAIJSZ fr FLORACK

PATBNTANWALTS B UR O D-4 DÜSSELDORF · SCHUMANNSTH. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-lng. W. COHAUSZ · Dipl.-lng. W. FLORA« · Dipl.-lng. R. KNAUF · Dr.-lng., Dipl.-Wirtsch.-lng. A. GERBER - Dipl.-lng. H. B. COHAUSZ

Joseph Lucas (Batteries) Limited

Well Street

GB-Birmingham 16. Juni 1975

Verfahren zur Herstellung eines Batterieplattengitters, insbe-

sondere_für eine Bleisäurebatterie

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Batterieplattengitters, insbesondere für eine BleiSäurebatterie.

Ein Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Form angefangen wird, die aus einem hochtemperaturbeständigen Material mit einem geringen dielektrischen Verlust gebildet ist und einen Eindruck des Batterieplattengitters enthält, Partilei aus einem sinterfähigen Kunstharzmaterial in die Form eingeführt werden, die Partikel aus dem Eunstharzmaterial einer Hochfrequenzerwärmung unterzogen werden, derart, daß ein Sintern der Partikel ohne Schmelzen bewirkt wird und dadurch das erforderliche Gitter hergestellt wird, und dann das Gitter entformt wird.

Vorzugsweise wird das Sintern ohne die Ausübung von Druck auf das Kunstharzmaterial durchgeführt.

Alternativ wird während des Hochfrequenzerwärmens Druck auf die Kunstharzpartikel ausgeübt, und es wird eine Barrierenlage über die Partikel gelegt, wobei die Barrierenlage auf die Energie von der Hochfrequenzerwärmungsquelle absorbierend wirkt und zur Verteilung der Energie im wesentlichen gleichmäßig auf die Kunststoffpartiel eingerichtet ist.

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Vorzugsweise weist die !Barrierenlage einen Streifen Silikongiamrni in Kontakt mit den Kunstharzpartikeln auf, derart, daß ein Entfernen der Barrierenlage nach dem Sintern erleichtert wird.

Am bevorzugtesten ist, daß es sich bei den Eunstharzmaterial um Polyvinylchlorid handelt.

Vorzugsweise wird bei dem Verfahren eine leitende ohciht auf das gesinterte Gitter aufgegeben.

Vorzugsweise hat die Form eine rauhe Oberfläche, so daß in der Oberfläche des Gitters Vertiefungen entstehen, die zur Form hin zeigt, wobei die Vertiefungen die leitende Schicht mit der Oberfläche des Gitters formschlüssig verbinden.

Vorzugsweise wird ein leitender Batterieplattenansatz mit einer sich davon weger β treckenden Verlängerung in die Fora vor den Kunsteharzpartikeln eingelegt, wobei die Kunstharzpartikel anschließend so in die Foru eingeführt werden, daß die Verlängerung bedeckt wird, derart, daß das Cintern dazu dient, daß die Verlängerung innerhalb des gesineterten Kunstharzes eingeschlossen wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

Pig. 1 eine Draufsicht auf eine Batteriegitter, Fig. 2 eine Draufsicht auf den leitenden Batterieplattenansatz des in

Fig. 1 gezeigten Gitters und
Fig. 3 ein Schnitt, der schematisch eine Phase während der Herstellung des in Fig. 1 gezeigten Gitters zeigt.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel soll ein Batterieplattengitter

11 hergestellt werden, das einen außenliegenden rechtwinkligen Hahmen

12 hat. Der Rahmen hat eine Länge von 7 Zoll und eine Breite von 4 Zoll und ist rait seinen Schenkeln durch ein Netzwerk 13 aus vertikalen und

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horizontalen Strängen verbunden. Das Gitter 11 ist aus Polyvinylchlorid (d.h. eineir thermoplastischen sinterfähigen Kunstharzmaterial) sintergeformt, wobei deas Sirterformen durch Hochfrequenzerwärmung unter Verwendung einer offenen Form I4 durchgeführt wird, die eine Einpressung des Gitters 11 auiweist und die aus einem SilikonguiiEii gebildet ist. Die Form I4 selbst ist aus einen Ifetalloriginalmuster gei'omt, das vor der Verwendung zur Herstellung der form LI sandgestrahlt wird. Der Teil der entstehenden Form, der die Gestalt des Gitters 11 bildet, hat also eine aufgerauhte Oberfläche, was übertrieben bei I5 dargestellt ist.

Die Verwendung eines Silikonguiimis als das Material der Form I4 hat sich als wichtig erwiesen, wobei die Bedeutung der Vahl dieses Materials auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß es keine 5endnz zur Zersetzung während des Sinterformens zeigt, daß es nicht an dem gesinterten Gitter hängenbleibt und daß es einen niedrigen dielektrischen Verlust Hat 6(typischerweise in der Größenordnung von 0,006). In bezug auf das Kunstharzmaterial, das zur "lerstellung des Gitteers 11 verwendet wird, ist es na-•fii-lich wichtig, daß das Material sinterfähig ist und einen hohen dielektrischen Verlust hat, und diese Eigenschaften hat das Polyvinylchlorid, das im bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Polyvinylchlorid lat einen dielektrischen Verlust von 0_tA· Sie Vervrendung von Polyvinylchlorid ist übrigens sehr erwünscht, weil nach dem Sintern in ein Eatterieplattenigitter es nur mäßig schrumpft, und zwar in kontrollierter "Weise, und außerdem ist das entstehende Gitter starr, ohne zu spröde zu sein.

TJüi das Gitter 11 herzustellen, wird zunächst ein Batterieplattenansatz 16 in die IHinpressung des Gitters in die Form eingesetzt, wobei der Ansatz 16 eine einstückige Verlängerung I7 hat, die in die Einpressung in der Pona vorsteht, die jedoch reduzierte Abmessungen im Vergleich zu den Gitterteilen 12, 13 hat. Vor dem Einsetzen in die Form wird der Ansatz vorzugsweise in einen PVO-Primer eingetaucht, wie er beispielsweise von der Pirnia Cannings Limited als Oh&iax geliefert wird, und von dem ist festgestellt vorden, daß die Haftung des Ansatzes an dem fertig geintertcn Gitter verbessert wird. Wenn sich der Ansitz in der vorgesehenen Fosition befindet, wird der Rest der Porm I4 mit Polyvinylchloridpulver 1b

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gefüllt, so daß das Pulver die Verlängerung 17 bedeckt. Zweckmäßigerweise hat das Polyvinylchloridpulver 18 die Form von hohlspherisehen Partikeln, die von der Firma ICI Limited nnter dem Warennahmen Corvic H65/56B vertrieben werden und die eine durchschnittliche Partikelgröße von zwischen 25 und 45 Mikron haben. In dieser Hinsicht versteht es sich, daß die Partikelgröße des sLnterfähigen Kunstharzmaterials, das zur Herstellung des Gitters 1t verwendet wird, nicht kritisch ist, obgleich es allgemein erwünscht ist, daß die Partikelgröße unter 25O Mikron liegt.

Wenn die Form voll ist, wird ein flacher Stab über das offene Ende der Form gezogen, um eventuell vorhandenes überschüssiges Polyvinylchloridpulver zu entfernen und um das Pulver in der Form gleichmäßig in alle Teile der Form zu verteilen. Eine Barrieerenlage 19 wird dann über das offene Ende der Form in Eontakt mit dem Pulver 18 gelegt, wobei die Barrierenlage» aus vier bis sechs Schichten aus einem 0,15 mm dicken lackierten Baumwo11tuch besteht, das als "Empire Cloth" vertrieben wird, und ferner aus einem 0,005 bis 0,06 Zoll dicken Streifen aue Silikongummi, das zwischen das Baumwolltuch und das Pulver 18 gelegt wird. Die Form I4 und die Lage 19 werden dann zwischen zwei Aluminiumplatten 21, 22 einer Hochfrequenzerwärmungsmaschine gespannt, zweckmäßigerweise jene, die von der Firma Hadyne Limited in Berkshire, Englang, vertrieben wird und die typischerweise mit einer Frequenz von 27 MHz arbeitet. Die Platten 21, 22 werden dann mit einer angelegten Last von zwischen 56O und 2200 lbs zusammengedrückt f während das Pulver 18 verdichtet wird, wird der Hochfrequenzgenerator 25 der Erwärmungsmaschine eingeschaltet, um das Pulver 18 zu erwärmen. Wichtig ist, daß das Energieaufkommen des Generators 25 ausreicht, um die Polyvinylchloridpartikel zu sintern, jedoch gleichzeitig nicht so groß ist, daß die Partikel zi*ersetzt werden. Das wird dadurch erreicht, daß der Ausgang vom Generator so gesteuert wird, daß die dem Pulver 18 zugeführte Energie zwischen 4 und 6 KW liegt. Darüber hinaus ist es wichtig sicherzustellen, daß die Erwärmungszeit ausreichend lang ist, um die Polyvinylchloridpartikel vokllständig in das benötigte Gitter zu sintern, obgleich es zur gleichen Zeit erforderlich ist, daß sichergestellt wird, daß die Erwärmung aufhört, ehe die Partikel schmelzen. Beim Verfahren des dargestellten Ausführungsbeispiels beträgt eine typische Erwärmungs-

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zeit zwischen 12 und I5 Sekunden.

Es versteht sich, daß die Lage I9 vorgesehen ist, um sicherzustellen, daß das Pulver 18 im wesentlichen gleichmäßig durch die Hochfrequenzerwärmung gesintert wird, und das wird erreicht, weil die lackierten Baumwolltücher der Lage 19 gegen Hochfrequenzenergie hochgradig absorbierend sind, so daß die meiste T/förme zunächst innerhalb der Lage 19 erzeugt wird. Darüber hinaus ist zu beachten, daß ct.i.e lage \y vorzugsweise so eingerichtet ist, daß eine ungleichmäßige Oberfläche sum Pulver 18 hin gerichtet wird, so daß das fertige Gitter mit Vertiefungen in seiner Oberfläche versehen wird, die zur Lage I9 hin zeigt, ebenso in seiner Oberfläche, die zu»r Form I4 hin zeigt.

Venn das Hochfrequenzerwärmen abgeschlossen ist, läßt man das Gitter abkühlen und in der Form aushärten, und danach wird die Lage I9 von dem Gitter 4-entfernt, und das wird durch den Silikongummiestreifen erleichtert, der mit dem Gitter in Kontakt steht. Das Gitter wird dem durch ihn gehaltenen Ansatz 16 wird dann aus der Form herausgenommen, und danach wird das Gitter leitend gemacht, indem eine Lage Blei oder Bleilegierung auf die Teile 12, I3 des Gitters aufgetragen wird. Die leitende Beschichtung ist ferner so eingerichtet, daß ein elektrischer Kontakt mit dem Ansatz 16 hergestellt wird, und zweckmäßigerweise wird, sie in geschmolzener Form unter Verwendung einer vernebelnden Sprühpistole aufgetragen. Die Vertiefungen in dem Gitter, die durch die aufgerauhten Oberflächen der Form I4 und der Lage I9 entstehen, dienen dazu, die leitende Beschichtung formschlüssig mit dem Gitter zu verbinden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) wird ein Batterieplattengitter ähnlich dem, das in Fig. 1 gezeigt ist, aus Polyvinylchloridpulver unter Verwendung einer Form ähnlich der sintergeformt, die im vorstehenden Ausführungsbeispiel verwendet worden ist. Das Sintern wird wiederum durch Hochfrequenzerwärmung durchgeführt, in diesem AusfühxungsDwj.oyxt*x wird die .erwärmung jedoch ohne Druck durchgeführt. Die obere Platte 22 der Hochfreq.uenzerwärmungsmaschine liegt nun im Abstand zum offenen Ende der Form, und das hat den Effekt, daß keine Notwendigkeit besteht, die Ba%rrierenlage 19 zwischen dem Polyvinylohloridpulver

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und der Platte 22 vorzusehen. Wenn außerdem kein Druck ausgeübt wird, hat sicxi Herausgestellt, daß die Energie, die dem Polyvinylchloridpulver zugeführt werden muß, um das "benötigte gesinterte Gitter entstehen zu lassen, auf zwischen 0,75 lind 3 EW reduziert wird. Me Zeit, die benötigt wird, um das Sintern durchzuführen, verlängert sich nun aber typiscerweise auf die Größenordnung von einer Minute. Eine typische Arbeitsfrequenz der Hochfrequenzerwariuüiifcäwci.Bciu.ne Deträgt wiederum 27 MHz, obgleich auch schon erfolgrexv,« mit Frequei-vso** von 40 MHz und 80 MHz gearbeitet worden ist.

Es versteht sich, daß das Verfahren _uacn dem weiteren Ausführungsbeispiel ohne weiteres zur Herstellung von Batterieplattengittern auf kontinuierlicher Basis eingerichtet werden kann, wobei mit einem Förderer gesarbeitet wird, um eine Vielzahl von Formen, die mit Kunstharzmaterial gefüllt sind, durch einen langgestreckten Hochfrequenzerwärmungsofen zum Sintern des Kunstharzmaterials in die benötigten Gitter zu transportieren.

In einer Abwandlung der vorstehenden Ausführungsbeispiele werden Partikel eines leitenden Materials in die Sinterform zusammen mit den KuiEfcharzpartikeln eingeführt. Im gesinterten Gitter sorgen die leitenden Partikel mindestens teilweise für die benötig-ce cLeKtrische Leitfähigkeit des Gitters.

Ansprüche

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Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Batterieplattengitters, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Form angefangen wird, die aus einem hochtemperaturbeständigen Material mit einem geringen dielektrischen Terlust gebildet ist und die einen Eindruckes Batterieplattengitters enthält, Partikel aus einem sinterfähigen Kunstharzmaterial in die Form eingeführt werden, die Partikel aus dem Kunstharzmaterial einer Hochfrequenzerwärmung unterzogen werden, derart, daß ein Sintern der Partikel ohne Schmelzen bewirkt wird und dadurch das erforderliche Gitter hergestellt wird, und dann das Gitter entformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern ohne die Ausübung von Druck auf das Kunstharzmaterial durchgeführt wird.

J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Hochfrequenzerwärmens Druck auf die Kunstharzpartikel ausgeübt wird und daß eine Barrierenlage über die Partikel gelegt wird, die auf die Energie von der Hochfrequenzerwärmungsquelle absorbierend wirkt und zur Verteilung der Energie im wesentlichen gleichmäßig auf die Kunstharzpartikel eingerichtet ist.

4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Barrierenlage einen Streifen Silikongummi in Kontakt mit den Kunstharzpartikeln aufweist, derart, daß ein Entfernen der Barrierenlage nach dem Sintern erleichtert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» d a du rch gekennzeichnet, daß die Form aus Silikongummi gebildet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kunstharzmaterial um Polyvinylchlorid handelt.

7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bsis 6, dadurch g e -

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kennzeichnet, daß eine leitende Schicht auf das gesinterte Gitter aufgegeben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß «lie Partikel aue leitendem Material in die Form susammen mit dem Kunstharzmaterial eingeführt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Form eine rauhe Oberfläche hat, derart, daß Vertieiuugttu in der Oberfläche des Gitters entstehen, die zur Form hin zeigt, wobei die Tettiefungen die leitende Schicht mit der Oberfläche des Gitters formschlüssig verbinden.

10. Verfahren nach einem da? Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß elu leixts^cLdr 2ati_bi'i<,^io t. »,*ua«satz mit einer sich vom ihm erstreckende*. Verlängerung in die Form eingelegt wird, ehe die Kunstharzpartikel in sie gelangen, wobei die Kunstharzpartikel danach so in die Form eingeführt werden, daß die Verlängerung bedeckt wird und dadurch beim Sintern die Verlängerung in dem gesinterten Kunstharz eingeschlossen wird.

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