DE2710908A1 - Verfahren zur herstellung einer metall/kunststoff-verbundelektrode - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer metall/kunststoff-verbundelektrode

Info

Publication number
DE2710908A1
DE2710908A1 DE19772710908 DE2710908A DE2710908A1 DE 2710908 A1 DE2710908 A1 DE 2710908A1 DE 19772710908 DE19772710908 DE 19772710908 DE 2710908 A DE2710908 A DE 2710908A DE 2710908 A1 DE2710908 A1 DE 2710908A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plastic
metal
composite electrode
plastic composite
production
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19772710908
Other languages
English (en)
Other versions
DE2710908B2 (de
DE2710908C3 (de
Inventor
Peter Dipl Chem Dr Faber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RWE AG
Original Assignee
Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG filed Critical Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Priority to DE2710908A priority Critical patent/DE2710908C3/de
Priority to GB8227/78A priority patent/GB1551712A/en
Priority to DD78204070A priority patent/DD135427A5/de
Priority to JP2673478A priority patent/JPS53112433A/ja
Priority to SE7802795A priority patent/SE7802795L/xx
Priority to FR7806965A priority patent/FR2383529A1/fr
Publication of DE2710908A1 publication Critical patent/DE2710908A1/de
Publication of DE2710908B2 publication Critical patent/DE2710908B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2710908C3 publication Critical patent/DE2710908C3/de
Priority to US06/401,244 priority patent/US4439916A/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B29C66/433—Casing-in, i.e. enclosing an element between two sheets by an outlined seam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/729—Textile or other fibrous material made from plastics
    • B29C66/7294—Non woven mats, e.g. felt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/814—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8141—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined
    • B29C66/81411—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined characterised by its cross-section, e.g. transversal or longitudinal, being non-flat
    • B29C66/81425—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined characterised by its cross-section, e.g. transversal or longitudinal, being non-flat being stepped, e.g. comprising a shoulder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/814—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8141—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined
    • B29C66/81427—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined comprising a single ridge, e.g. for making a weakening line; comprising a single tooth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/814—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8141—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined
    • B29C66/81431—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined comprising a single cavity, e.g. a groove
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/68—Selection of materials for use in lead-acid accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/73—Grids for lead-acid accumulators, e.g. frame plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/82—Multi-step processes for manufacturing carriers for lead-acid accumulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • B29C66/83221—Joining or pressing tools reciprocating along one axis cooperating reciprocating tools, each tool reciprocating along one axis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49114—Electric battery cell making including adhesively bonding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Description

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwä Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwahsakto:
: 49 755/RS
43 Essen 1, Theaterplatz 3, Poitf. 789
26. Mai 1977
Patentanmeldung P 27 10 908.6
Rheinisch-Westfälisches
Elektrizitätswerk AG
Kruppstraße 5, 4J5OO Essen 1
Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode
In der Bleiakkumulatortechnik gibt es derzeit drei grundsätzlich verschiedene Entwicklungsrichtungen der technologischen Fertigung für Elektroden:
1) Die Gitterelektrode für den generellen Typ der kurzzeitig mit hohen Strömen belastbaren Starterbatterie.
809837/0500
Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
2) Die Röhrchenelektrode oder Panzerplatte als positive Elektrode für alle diejenigen Einsätze, bei denen dem elektrochemischen Speicher die volle Kapazität und dies in möglichst langfristiger Zyklisierung zugemutet wird.
3) Die aus Blei gegossenen Großoberflachenelektroden, welche vor allem in stationären Anlagen mit langfristig mittleren Strombelastungen eingesetzt werden. Die Großoberflächenelektrode braucht große Schlammräume und führt deshalb auch wegen ihres Eigengewichtes zu sehr schweren Systemen.
Jeder Bleielektrodentyp hat seine spezifischen Vor- und Nachteile und seine besondere Verfahrenstechnik. Allen Elektroden gemeinsam ist nur die Tatsache, daß ihre metallischen Ableitstrukturen aus Blei- oder Bleilegierungen jeweils gegossen werden. Für alkalische Sammler und für Primärzellen gibt es noch andere Elektrodenformen, wo sich verfahrenstechnisch für den metallischen Teil mehr die Methoden des Biegens, Stanzens und Schweißens eingeführt haben. Diese Elektroden für alkalische Sammler sollen hier nur insofern mit einbezogen werden, als sie das erfindungsgemäße Verfahren in analoger Form implizieren.
Das nachbeschriebene Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode konzentriert sich deshalb vornehmlich auf eine Form, in der als Metall Blei oder Bleilegierungen benutzt werden.
Es gibt auf dem Gebiet der Verfahren zur Herstellung von Blei/ Kunststoff-Elektroden bereits einige Vorläufer. Die Vorschläge lassen sich dabei in drei Gruppen einteilen. In erster Linie sind
809837/0500
Andrejewslei, Honlce, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
diejenigen Verbundformeη zu nennen, bei denen eine wie auch immer geschaffene Blei- oder andersmetallige Grundmatrix in einer entsprechenden Gußform mit einem Kunststoffzusatzgerüst umspritzt oder umgössen wird.
Die zweite Form eines Verbunds zwischen Blei oder Bleimassen und Kunststoff ist der Weg des Sinterverfahrens von miteingemischten Kunststoffpulvern (Heberer) oder Kunststofffasern (NLA) bis zur papieranalogen Verarbeitung. Hier wird der Kunststoffanteil mit den Massen gemischt, um oder an dem metallischen Ableiter durch Wärme von außen zum Schmelz- oder Sinterverbund gebracht.
Die dritte Verarbeitungsweise von Kunststoff mit Metall, vorzugsweise Blei, in der Akkutechnik ist das Kleben, bzw. der lackartige Lösungsüberzug, bzw. Lösungsverbund, der dem Kleben sehr nahe könnt.
Alle drei Methoden erfassen den Kunststoff als solchen vollständig, d. h. sie schmelzen oder lösen ihn.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Metall/Kunststoff-Verbundelektroden dagegen erwärmt, plastifiziert oder schmilzt den Kunststoff nur an den Stellen, punktuell, linear oder flächig, wo sich seine Teile berühren, d. h. an seiner Oberfläche. Dies ist früher mit gezielter oder kurzwirkender Wärmestrahlung erfolglos versucht worden. Auch Hochfrequenzerhitzungen haben wegen der fehlenden elektrischen Eigenschaften der Kunststoffe nicht zu der gewünschten Verbundtechnik geführt. Beim Sintern von Kunststoffpulver oder fasergefüllter aktiver Masse
809837/0500
-X-
Andrejewski, Honlce, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
ist der Verbund wegen der oftmals zwischen den Kunststoffsinterpunkten zu liegen kommenden, sinterfeindlichen Partikel sehr schlecht. Unter einem Minimum von 20 Volumenprozent an Kunststoff in der Gesamtmischung läßt sich daher grundsätzlich kein zusammenhängendes Gebilde herstellen. Erhöht man den Kunststoffanteil in Pulver/Masse-Mischungen, so werden die Poren vorzugsweise an der Oberfläche zu sehr geschlossen, so daß der Elektrolyt später nur schwer oder gar keinen Zutritt hat. Und im Falle des Klebens, bzw. auch Lösens des Kunststoffs läuft man Gefahr, die aktiven Massen mit Kunststoff einzeln zu umhüllen und damit für den elektrochemischen Prozeß auszuschalten.
Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Hersteilung von Blei(Metall)/Kunststoff-Verbundelektroden ist die wechselweise und nacheinander erfolgende Anwendung von Ultraschall und Heißpressung, womit es möglich ist, die Berührungspunkte der zum Aufbau der Elektrode benutzten großstrukturierten Kunststoffteile allein zu erwärmen und damit zunächst den ersten Verbundschritt zu ermöglichen, ohne die grobe Kunststoffstruktur zu plastifizieren oder zu sehr in ihrer Ausgangsform zu verändern. Es ist dabei eine Eigentümlichkeit der Ultraschallverbundtechnik, daß gleichzeitig ein bestimmter, vom jeweiligen Objekt abhängiger, leichter bis stärkerer mechanischer Druck ausgeübt wird, weil sonst die Energieübertragung vom schwingenden Teil des Hochfrequenzerzeugers nicht hinreichend gut übertragen wird. Frequenz und Druck werden dabei aufeinander abgestimmt. Man arbeitet bei 20 000 Hz zweckmäßig mit Drücken zwischen 2 und 20 g/cm .
Wesentlich für das Verfahren ist auch, daß es bis vor kurzem nicht möglich war, größere Flächen auf einmal zu bearbeiten. Die Genera-
809837/0500
Andreiewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
- τ-
toren waren noch nicht zur augenblicklichen Größe entwickelt. Punkte, Nähte und Kanten konnten zwar verbunden werden, aber keine größeren Flächen, wie sie für Akkumulatoren üblich sind. Inzwischen beherrscht man die Berechnung der energieübertragenden Sonatoren für größere Flächen derart, daß ein homogener Flächenverbund möglich ist.
Die generelle Arbeitsmethode läßt sich folgendermaßen beschreiben:
Es wird ein Paket gebildet aus einer grob durchbrochenen Bleilegierungsstruktur, beispielsweise in Form eines flächenfürmigen Elektrodengitters oder eines Streckmetallgitters in Elektrodenform und jeweils zwei oder mehrerer offener Kunststoffstrukturen, die in Form von Netzen, Gittern oder groben Geweben beidseitig dem Bleigerüst aufgelegt werden. Dieses Paket aus den wenigstens drei Ausgangsmatten (Kunststoff/Blei/Kunststoff) wird in eine Form gelegt und mit einem UltraschalIsonator zusammengedrückt in i bis 2 Sek. bei 20 000 Hz behandelt. Die Höhe des Vordrucks richtet sich nach der Plastifizierbarkeit des Kunststoffes. Er
schwankt zwischen 2 und 20 g /cm . Die auf beiden Seiten der Metallmatrix liegenden Kunststofflagen verformen sich leicht und werden dann über die Öffnungen des Metallgerüstes zur Berührung kommen und an den entsprechenden Stellen verschweißt. Das Metall gerüst selbst verbindet sich dabei nicht mit dem Kunststoff, es wird lediglich davon umhüllt, bzw. korsettiert.
Im nächsten Verfahrensschritt folgt die Einbringung der aktiven Massen. Dies geschieht nach klassischem Verfahren der Pastierung oder durch trockene Füllung, evtl. unter gezielter Nachpressung.
809837/0500
Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
Im Falle der Naßpastierung muß anschließend getrocknet werden.
Im letzten Schritt geschieht dann die Aufschweißung der zweiten, beidseitig als Scheider wirkenden, feinporösen Kunststoff-Flächen durch eine Heißpressung auf die an der Oberfläche der Masseebenen liegenden Berührungspunkte oder - linien der groben Kunststoffstruktur. Für eine Kunststoffgrobstruktur aus Polyolefinen liegt die Temperatur der Heißpressung zwischen 200 und 250 0C. Die Arbeitsdrücke richten sich nach den thermisch-mechanischen Eigenschaften der Kunststoff-Feinstruktur. Ist diese bei der Plastifizierungstemperatur der Grobstruktur noch reversibel zusammendrückbar, wie das beispielsweise für einen Polyesterkunststoff-Filz bei ca. 200 °C der Fall ist, so kann der Druck bis zu einer Größe von ca. 500 g/cm erhöht werden. Dabei kommt es gleichzeitig zu einer wünschenswerten Verdichtung der aktiven Massen in der Elektrode. So kann die aktive Masse, vielfach am metallischen Ableitgerüst anliegend, in kleinen Räumen nunmehr fest und zuverlässig gekapselt, weder nach unten, noch nach vorn von der metallischen Elektrodenableitung fallen.
Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Metall(Blei)/Kunststoff-Verbundelektrode besteht darin, daß von einer Füllung des in der Metall/Kunststoff-Geometrie offenen Freivolumens mit aktiver Masse zunächst abgesehen wird. Man fertigt durch die nacheinander oder auch in einem einzigen Arbeitsschritt mit Ultraschallschweißung allein und möglichst ohne Druck zunächst das reine Metall(Blei)/Kunststoff-Gerüst mit seiner Grob- und Feinstruktur aus gleichen oder verschiedenen Kunststoffen und bringt dann erst nach einem beliebigen aber be-
809837/0500
Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
kannten Tauchtränk- oder elektrochemischen Füllverfahren die aktiven Massen ein.
Schließlich kann ebenfalls durch Ultraschallenergie oder Heißbehandlung unter gleichzeitiger Anwendung eines höheren Preß-
druckes bis zu ca. 200 g/cm die Kantenzone der Elektrodenfläche so porenarm verdichtet werden, daß damit ein wirksamer Schutz gegen die sich sonst gern auf die Kanten ziehenden Stromlinien des Elektrolyten erreicht wird.
Ein Schematisches Blockdiagramm für das vorbeschriebene Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode zeigt Abb. 1. Die Anordnung für den ersten, reinen Ultraschallenergieverbundschritt zeigt Abb. 2.
809837/0500

Claims (7)

2710 9 0 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Ansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere netzförmige, gitterförmige, geschlitzte, gelochte oder anders öffnungsgestreckte Kunststoffmatten beidseitig auf eine ebenso groß unterbrochene Metall-, vorzugsweise Blei- oder Bleilegierungsstruktur flächig auf einmal, in mehreren Arbeitsschritten oder im Durchlauf längs einer Linie durch Ultraschall unter gleichzeitiger Anwendung von mechanischem Druck miteinander an den Berührungspunkten durch die Metallstruktur hindurch verschmolzen werden.
2. Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehenden freien Volumina im Metallgitter und zwischen den Restöffnungen der groben Kunststoffstruktur mit aktiver Elektrodenmasse gefüllt, vorzugsweise feucht pastiert werden.
3. Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einbringung und beispielsweiser Trocknung der naß einpastierten, aktiven Masse beidseitig eine zweite feinporige, beispielsweise pulver- oder faserstrukturierte Kunststoffauflage auf die an der Oberfläche liegenden Teile der groben Kunststoffhüllung durch flächige oder durchlaufende Druckbehandlung mit Wärme angeschweißt wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in
809837/0500
ORIGINAL INSPECTED
2 7 1 η q η 8
Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
Heißpressung erfolgende Arbeltsgang zum Verbund der Kunststoffpeinstruktur auf die Grobstruktur bei einer Temperatur durchgeführt wird, die sich nach dem Fiießverhalten des Kunststoffes für die Grobstruktur richtet.
5. Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem letzten Arbeitsgang an den Kanten eine Rundumschweißung durch Ultraschall oder andersartige Heißdruckbehandlung durchgeführt wird, wobei der gleichzeitig angewendete Druck so groß ist, daß die Grob- und Peinstruktur dicht miteinander verschmelzen, um damit eine vorzügliche Abdeckung der auf die Elektrodenkanten zielenden Stromlinien des Elektrolyten zu erreichen.
6. Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbeschriebene Verfahrensweise mit der Befestigung verschiedener Kunststoffstrukturen nacheinander oder auf einmal zunächst ohne Anwesenheit der aktiven Massen durchgeführt wird und die Masse nachträglich in bekannter Tauchtränk- oder elektrochemischer Päilungstechnik in das fertige Metall/Kunststoff-Verbundelektrodengerüst eingebracht wird.
7. Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grob- und die Feinstruktur, sowie für die Kantenabdeckung Kunststoffmaterialien gleicher, aber auch verschiedener Zusammensetzung benutzt werden.
609837/0500
DE2710908A 1977-03-12 1977-03-12 Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode Expired DE2710908C3 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2710908A DE2710908C3 (de) 1977-03-12 1977-03-12 Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode
GB8227/78A GB1551712A (en) 1977-03-12 1978-03-02 Processes for making metal/plastics composite electrodes for accumulators and the like
DD78204070A DD135427A5 (de) 1977-03-12 1978-03-09 Verfahren zur herstellung einer metall/kunststoff-verbundelektrode fuer akkumulatoren und dergleichen
SE7802795A SE7802795L (sv) 1977-03-12 1978-03-10 Forfarande for tillverkning av en laminerad metall-plastelektrod for ackumulatorer och dylikt
JP2673478A JPS53112433A (en) 1977-03-12 1978-03-10 Method of manufacturing metal synthetic resin composite electrode for storage battery and like
FR7806965A FR2383529A1 (fr) 1977-03-12 1978-03-10 Procede de fabrication d'une electrode composee metal/matiere plastique pour accumulateurs ou autres
US06/401,244 US4439916A (en) 1977-03-12 1982-07-23 Method of making a composite electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2710908A DE2710908C3 (de) 1977-03-12 1977-03-12 Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2710908A1 true DE2710908A1 (de) 1978-09-14
DE2710908B2 DE2710908B2 (de) 1979-07-05
DE2710908C3 DE2710908C3 (de) 1980-03-13

Family

ID=6003497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2710908A Expired DE2710908C3 (de) 1977-03-12 1977-03-12 Verfahren zur Herstellung einer Metall/Kunststoff-Verbundelektrode

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4439916A (de)
JP (1) JPS53112433A (de)
DD (1) DD135427A5 (de)
DE (1) DE2710908C3 (de)
FR (1) FR2383529A1 (de)
GB (1) GB1551712A (de)
SE (1) SE7802795L (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2502848A1 (fr) * 1981-03-24 1982-10-01 Lucas Industries Ltd Electrode secondaire encapsulee pour batterie au plomb
US4572879A (en) * 1981-07-31 1986-02-25 Sanyo Electric Co., Ltd. Lead-acid cell and method of producing same
DE3134309C1 (de) * 1981-08-29 1983-01-27 Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG, 4300 Essen Verbundelektrode fuer alkalische Akkumulatoren
DE3210160C1 (de) * 1982-03-19 1983-11-17 Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH, 6470 Büdingen Elektrodenplatte fuer Akkumulatoren
DE3235222C2 (de) * 1982-09-23 1986-03-13 Peter Dr. 4000 Düsseldorf Faber Maschine zur Herstellung von Metall/Kunststoff-Verbundelektroden
DE3318629C1 (de) * 1983-05-21 1984-10-11 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 7000 Stuttgart Metallisiertes Plastfaser-Elektrodengeruest auf Vliesstoffbasis fuer Batterieelektroden
CH662213A5 (de) * 1983-10-26 1987-09-15 Bopp & Co Ag G Plattenelektrode mit metallischer abdeckung fuer elektrochemische elemente und verfahren zur herstellung derselben.
FR2662545B1 (fr) * 1990-05-25 1992-08-28 Sorapec Support collecteur pour electrodes d'accumulateur plomb/oxyde de plomb.
EP0674810B1 (de) * 1992-11-20 2001-05-16 National-Standard Company Batterieelektrodensubstrate und verfahren zu deren herstellung
CN1091553A (zh) * 1992-11-20 1994-08-31 国家标准公司 电池电极的基质及其制造方法
WO2000000344A1 (en) * 1998-06-30 2000-01-06 Trustees Of Tufts College Multiple-material prototyping by ultrasonic adhesion
EP1010492B1 (de) * 1998-12-10 2004-09-01 Ultex Corporation Ultraschallschwingungsschweissverfahren
US6673493B2 (en) 2000-11-17 2004-01-06 Wilson Greatbatch Ltd. Double current collector cathode design using the same active material in varying formulations for alkali metal or ion electrochemical cells
US6673487B2 (en) 2000-11-17 2004-01-06 Wilson Greatbatch Ltd. Double current collector cathode design using the same active material in varying thicknesses for alkali metal or ION electrochemical cells
US6737191B2 (en) 2000-11-17 2004-05-18 Wilson Greatbatch Ltd. Double current collector negative electrode design for alkali metal ion electrochemical cells
US6692865B2 (en) 2000-11-17 2004-02-17 Wilson Greatbatch Ltd. Double current collector cathode design using mixtures of two active materials for alkali metal or ion electrochemical cells
US20080254264A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-16 Hiroki Yamaguchi Textile sleeve for protecting elongate members and method of construction
US8617747B2 (en) * 2009-02-24 2013-12-31 Firefly Energy, Inc. Electrode plate for a battery

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US482043A (en) * 1892-09-06 Storage-battery
US1051147A (en) * 1910-07-30 1913-01-21 William M Mcdougall Storage-battery plate.
FR453320A (fr) * 1913-01-18 1913-06-05 Gen Ind Co Plaque pour batteries d'accumulateurs
US1158491A (en) * 1913-05-02 1915-11-02 Gen Ind Co Secondary-battery element.
BE438528A (de) * 1939-04-15
US2515204A (en) * 1944-11-01 1950-07-18 Tennessee Valley Authority Storage battery plate
US2858352A (en) * 1955-03-08 1958-10-28 Yardney International Corp Separators for electric batteries
FR1235014A (fr) * 1959-07-28 1960-07-01 Plaque d'électrodes pour accumulateurs au plomb
GB1018971A (en) * 1962-08-16 1966-02-02 Ronald Oliver Hargreaves Bull Improvements in or relating to the joining of fibrous materials
US3661661A (en) * 1967-06-05 1972-05-09 Robertshaw Controls Co Sonic welding apparatus having universal aligning means
DE1812875A1 (de) * 1967-12-08 1969-07-10 Sony Corp Elektrode
US3623914A (en) * 1970-02-19 1971-11-30 Us Navy Metal anode package
US3695502A (en) * 1970-09-14 1972-10-03 Floyd E Gaiser Bonding tool
SE397231B (sv) * 1975-07-16 1977-10-24 Tudor Ab Elektrisk ackumulatorcell med minst en losningselektrod innehallande en metall som vid urladdning bildar en i elektrolyten loslig kemisk forening och med en berstomme for denna metall
GB1364628A (en) * 1970-11-21 1974-08-21 Lucas Industries Ltd Primary metal-air batteries
US3775189A (en) * 1972-02-25 1973-11-27 Gould Inc Forming sealed housings for electrochemical cells
DE2305309A1 (de) * 1973-02-03 1974-08-08 Varta Batterie Akkumulatorenplatte und verfahren zu ihrer herstellung
US3973991A (en) * 1973-02-13 1976-08-10 Nl Industries, Inc. Light-weight lead-acid battery with laminated electrodes
US3890160A (en) * 1973-09-20 1975-06-17 Gen Motors Corp Method and apparatus for preventing curling of lead strips during expansion
US4052541A (en) * 1973-12-06 1977-10-04 Aktiebolaget Tudor Electric accumulator cell with at least one dissoluble electrode
US4055711A (en) * 1974-10-03 1977-10-25 Masao Kubota Lead-acid storage battery
DE2500977C3 (de) * 1975-01-11 1980-09-25 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Elektrodenplatte für Akkumulatoren, insbesondere fur Bleiakkumulatoren
US4048406A (en) * 1975-05-21 1977-09-13 Prazska Akumulatorka, Narodni Podnik Electrode for a rechargeable electrochemical current source, and method of making same
DE2530231A1 (de) * 1975-07-07 1977-02-03 Hagen Ag Gottfried Bleiakkumulator
JPS5231338A (en) * 1975-07-22 1977-03-09 Shin Kobe Electric Machinery Method of producilng positive plate of lead battery
US4026000A (en) * 1976-07-15 1977-05-31 Globe-Union Inc. Apparatus for producing enveloped battery plates
US4090897A (en) * 1977-04-22 1978-05-23 The Sinclair Company Ultrasonic welding of thermoplastic fabrics

Also Published As

Publication number Publication date
SE7802795L (sv) 1978-09-13
US4439916A (en) 1984-04-03
FR2383529A1 (fr) 1978-10-06
DE2710908B2 (de) 1979-07-05
DE2710908C3 (de) 1980-03-13
FR2383529B1 (de) 1983-09-23
GB1551712A (en) 1979-08-30
DD135427A5 (de) 1979-05-02
JPS53112433A (en) 1978-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2710908A1 (de) Verfahren zur herstellung einer metall/kunststoff-verbundelektrode
DE19509748C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbundes aus Elektrodenmaterial, Katalysatormaterial und einer Festelektrolytmembran
DE2710907C3 (de) Metall/Kunststoff-Träger für Elektroden von Akkumulatoren
DE102013108413B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenstapels sowie Brennstoffzellenstapel und Brennstoffzelle/Elektrolyseur
CH645209A5 (de) Elektrochemische zelle und verfahren zu deren herstellung.
DE2524774C3 (de) Negative Kobalt-Elektrode für alkalische Akkumulatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE2707417C3 (de) Poröser Elektrodenkörper für elektrische Akkumulatoren und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3042973A1 (de) Elektrochemische zelle sowie verfahren zur herstellung derselben
DE2311957A1 (de) Elektroden-konstruktion
DE602004005885T2 (de) Verfahren zur herstellung von verbundkörpern aus blähgraphit und vermiculit
DE2211416A1 (de) Verfahren zur herstellung von elektroden
DE3118548C2 (de)
DE1596064A1 (de) Trennwand fuer einen Akkumulator und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1765433A1 (de) Elektrisch leitendes Schleifwerkzeug mit keramischer Bindung und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0160026B1 (de) Plattenelektrode mit metallischer abdeckung
DE102008036319A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Bipolarplatte und Bipolarplatte für eine bipolare Batterie
DE2223573A1 (de) Batteriezelle
DE7707702U1 (de) Vorrichtung fuer die herstellung eines traegers fuer eine metall/kunststoff- verbundelektrode
DE1933305B2 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils fuer brennstoffelemente
DE1496359A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Elektroden fuer elektrochemische Systeme
DE102008036318A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Bipolarzelle und Bipolarzelle für eine bipolare Batterie
DE2526993A1 (de) Verfahren zur herstellung eines batterieplattengitters, insbesondere fuer eine bleisaeurebatterie
DE4425828A1 (de) Strukturelement in Sandwich-Form
DE1901046A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer Batterien oder Brennstoffzellen
DE1287052B (de) Verfahren zur Herstellung einer stromleitenden Verbindung zwischen einem Metallstab und einem Anodenstamm aus Graphit

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
OI Miscellaneous see part 1
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8340 Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent