DE2710907C3 - Metall/Kunststoff-Träger für Elektroden von Akkumulatoren - Google Patents

Metall/Kunststoff-Träger für Elektroden von Akkumulatoren

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Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf einen Metall/Kunststoff-Träger für Elektroden von Akkumulatoren, — mit
Durchbrechungen aufweisendem Metallträger und beidseitiger Bedeckung durch eine als Gitter oder Netz ausgeführte Kunststoffauflage,
wobei die Kunststoffauflagen durch Durchbrechungen des Metallträgers hindurch miteinander vereinigt sind.
Bei den bekannten gattungsgemäßen Metall/Kunststoffträgern solcher Elektroden (DE-AS 12 74 211) sind die Kunststoffauflagen durch zusätzliche Bauteile, nämlich einzelne Bondestücke, vereinigt, die aus dem gleichen Material bestehen wie die Kunststoffauflagen und die mit den Kunsistoffauflagen verklebt oder versiegelt sind. In diese dreifache Gitterstruktur wird die aktive oder positive oder negative Masse eingepreßt. Das ist nicht frei von Nachteilen: Unter dem Einfluß der bei der Ladung und Entladung auftretenden Volumenänderungen der aktiven Masse können die Bindestücke abreißen. Auch führt die bekannte Ausführungsform nicht zu einer Kapselung der einzubringenden aktiven Massen, wie sie anders bei sogenannten Panzerelektroden an sich bekannt ist (DE-PS 10 49 948). Bei der bekannten Ausführungsform ist nicht angegeben, wie zweckmäßigerweise zusätzlich eine Separatorauflage zu befestigen ist, wenn es sich darum handelt, den Metall/Kunststoff-Träger zu einer sogenannten Verbundelektrode weiter auszubilden. Bei Verbundelektroden ist bekanntlich mit dem Träger eine Separatorauflage integriert und dadurch die aktive Masse auch in gewisser Weise gekapselt.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei anderen Metall/Kunststoff-Trägern für Elektroden von Akkumulatoren, bei denen die Kunststoffauflagen durch Aufsintern und Zusammensintern von Kunststoffkörnern bzw. Kunststoffasern gebildet sind (DE-AS 12 31 326, US-PS 30 60 254), wobei die aktive Masse in die Sinterstruktur nachträglich eingebracht oder mit eingesintert ist. Bei diesen Ausführungsformen ist nicht sichergestellt, daß die aktiven Massen sich durch di> Volumenänderungen beim Ladungs/Entladungsspii„i nicht lösen. Es kommt vor, daß die aktiven Massen zusammen mit Teilen der nur zusammengesinterten Kunststoffauflagen abfallen sowie aus diesen herausfallen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Metall/Kunststoff-Träger zu einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode für Akkumulatoren weiter auszubilden, mit der eine Separatorauflage integriert ist und bei der die Befestigung der Kunststoffauflagen insgesamt ohne weiteres ausreicht,
ίο alle und insbesondere die beim Ladungs/Entladungsspiel auftretenden mechanischen Beanspruchungen aufzunehmen.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Kunststoffauflagen durch die Durchbrechungen hindurch miteinander unmittelbar verschweißt und auf die Kunststoffauflagen feinporige Separatorauflagen aus Kunststoff aufgeschweißt sind. Um auch in den Randbereichen eine Kapselung der aktiven Masse zu bewirken, geht ein weiterer Vorschlag der Erfindung dahin, daß die Kunststoffauflagen und gegebenenfalls die Separatorauflagen von beiden Seiten des Metallträgers längs ihres Randes und um die Metallstruktur herum miteinander verschweißt sind.
Bei der erfindungsgemäßen Metall/Kunststoff-Ver-
-"i handelektrode funktionieren die Verbindungsstellen der Kunststoffauflage bei Volumenänderungen der aktiven Masse gleichsam als die Kunststoffauflagen durch den Metaliträger hindurch an singulären Stellen vereinigende Anker im Sinne der Baustatik. Auftretende
)') mechanische Spannungen werden von den Ankern aufgenommen und können nicht dazu führen, daß sich die Kunststoffauflagen von der Metallstruktur ablösen. Die aktive Masse ist sicher aufgenommen, gekapselt und festgehalten. Die unmittelbare Verschweißung der
t·' Kunststoffauflagen in den Durchbrechungen des Metallträgers kann auf verschiedene Weise, besonders einfach mit Hilfe von Ultraschallenergie erfolgen. Die Kunststoffauflagen können unmittelbar nach ihrer Vereinigung mit der aktiven Masse gefüllt werden oder auch
■«> erst nach Aufbringen der feinporigen Separatorauflagen. Dies kann durch trockene Pressung oder feuchte Pastierung geschehen. Die feinporigen Separatorauflagen können pulverporös ausgebildet sein, sie können aber auch eine Faserstruktur besitzen. Für die
tr> Kunststoffauflagen einerseits, die Separatorauflagen aus Kunststoff andererseits können sowohl gleiche als auch unterschiedliche Kunststoffe eingesetzt werden.
Ausführungsbeispiel I
"Ό Ein Streckmetallflächenstück aus Blei/Calcium/Zinn-Legierung in den Abmessungen 70 χ 120 mm2 und mit öffnungen in der Größenordnung von ca. 4 auf <* mm2 und einer Stärke von ca. 1,3 mm wird beidseitig mit jeweils einem 0,5 mm starken Kunststoffgitter aus
r>5 Polypropylen mit Stegabständen in der Größenordnung von ca. 2 bis 3 mm belegt. Alle drei Schichten werden bei einem Druck von 10 bis 30 g/cm2 dem Einfluß des Flächensonators eines Ultraschallgerätes unterworfen. Dabei verbinden sich die beiden Kunststoffgitter durch
m> die öffnungen der Streckmetallfläche des metallischen Ableiters hindurch miteinander.
In einem zweiten Schweißschritt wird dann einseitig auf das grobe Polypropylen-Kunststoffgitter ein 0,5 mm starkes Vliesstück gleicher Fläche aus Polyesterfaser
h' befestigt, und zwar durch Aufschweißen. Nach der Herstellung des Genistaufbaus mit einseitiger Separatorabdeckung erfolgt die Füllung durch feuchte Pastierung von positiver Sprühmasse, eine in der
10
Akkuindustrie für direkt einsetzbare Elektroden benutzte Blei/Bleidioxid-Mischung bekannter Zusammensetzung. Nach Trocknung der gefüllten Elektrode wird schließlich dann auf die noch offene Seite das zweite feinporige Polyestervliesstück als Separatorauflage aufgeschweißt. Die aktive Masre ist jetzt in vielen kleinen Räumen gekapselt. Die auf diese Weise hergestellte, positive Elektrode wird anschließend in Schwefelsäure gestellt und geladen.
Ausführungsbeispiel II
Man unterwirft ein normales Biei/Antimon-Legierungsgitter für Starterbatterien von ca. 1,3 mm Stärke dem gleichen Bearbeitungsprozeß mit beidseitig durch Ultraschall und Druck aufgebrachten, grob durchbrochenen Kunststoffauflagen, die dabei in den Durchbrechungen des Metallträgers durch Verschweißen unmittelbar vereinigt werden. Danach wird die aktive Masse einpastiert. Nach Trocknung d».r nun gefüllten BJei/Kunststoff-Struklur wird dann in zwei weiteren Schritten oder mit einem entsprechend starken Ultraschallgerät auch in einem einzigen Schritt auf beiden Seiten die feinporige, einer Scheiderfunktion entsprechende Separatorauflage aufgebracht. — Die Elektrode wird anschließend in Schwefelsäure formiert und ist direkt einsatzbereit.
Ausführungsbeispiel III
Ein hinreichend durchbrochenes Nickelblech oder Nickelgrobgewebe der Stärke von 0,5 bis 1,0 mm wird beidseitig mit einem, entsprechend Ausführungsbeispiel I beschriebener. Kunststoffgrobgitter belegt. Die Kunststoffgrobgitter werden durch Ultraschall in ,den Durchbrechungen oder Maschen unmittelbar miteinander verschweißt Anschließend wird die aktive Masse eingebracht, gegebenenfalls getrocknet und die Gesamtelektrode gepreßt Danach wird beidseitig durch Warmbehandlung (für Polyolefine zwischen 150 und 250° C) eine feinporöse, dieser Temperatur widerstehende Separatorauflage beidseitig aufgepreßt. Die Elektrode ist so zur anodischen Formierung bereit.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Zeichnung ausführlicher erläutert Es zeigen in schematischer Darstellung
F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Metall/Kunststoff-Träger,
F i g. 2 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1.
Der in den Figuren dargestellte Metall/Kunststoff-Träger für Verbundelektroden mag für Akkumulatoren bestimmt sein. Er besitzt einen mit Durchbrechungen versehenen Metallträger 1, der seinerseits eine beiderseitige Bedeckung durch eine Kunststoffauflage 2 aufweist. Diese Kunststoffauflagen 2 sind zur Aufnahme der aktiven Masse eingerichtet und mit diesen versehen, — was in den Zeichnungen aus Gründen der Deutlichkeit nicht dargestellt worden ist.
Man erkennt, daß die Kunststoffauflagen 2 durch die Durchbrechungen 3 des Metallträgers 1 hindurch bei 4 miteinander verschweißt sind.
Im übrigen sind auf die Kunststoffauflagen 2 feinporige Separatorauflagen 5 aus Kunststoff aufgeschweißt. Unten in Fig. 1 ist angedeutet, daß die Kunststoffauflagen 2 und ggf. die Separatorauflagen 5 längs ihres Randes um den Metallträger 1 herum miteinander durch eine umlaufende Schweißnaht 6 verschweißt sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Metall/Kunststoff-Träger für Elektroden von Akkumulatoren, — mit
Durchbrechungen aufweisendem Metallträger und beidseitiger Bedeckung durch eine als Gitter oder Netz ausgeführte Kunststoffauflage,
wobei die Kunststoffauflagen durch Durchbrechungen des Metallträgers hindurch miteinander vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffauflagen (2) durch die Durchbrechungen hindurch miteinander unmittelbar verschweißt und auf die Kunststoffauflagen (2) feinporige Separatorauflagen (5) aus Kunststoff aufgesehweißt sind.
2. Metall/Kunststoff-Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffauflagen (2) und ggf. die Separatorauflagen (5) an beiden Seiten längs ihres Randes um den Metallträger (1) herum miteinander verschweißt sind.
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