DE2719605C3 - Anlage zum Herstellen von Metallkeramikelektroden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Akkumulatoren und betrifft insbesondere die Herstellung von Metallkeramikelektroden für alkalische Akkumulatoren und eine Anlage zum Realisieren desselben.

Die erfindungsgemäße Anlage zum Herstellen von Metallkeramikelektroden für alkalische Akkumulatoren kann in der Herstellung von Nickel-Kadmium-Akkumulatoren der meisten Typen benutzt werden, wobei eine Steigerung der Arbeitsproduktivität, eine Reduzierung der Produktionsflächen und eine Senkung des Arbeitsaufwandes für den Vorgang, besonders beim Herstellen dünner Bandstreifen für Akkumulatoren erhöhter spezifischer Energieintensität erreicht wird.

Die Erhöhung der spezifischen Energie von alkalischen Akkumulatoren mit Metallkeramikelektroden, beispielsweise für Batterien, die in Flugzeugen, Elektromobilen u. a. verwendet werden, wird hauptsächlich durch die Herstellung von besonders dünnen Elektroden, die man aus einem Bandstreifen nach dem Formen und nach dem Reinigen desselben von Beimengungen ausstanzt, erreicht.

Bekannt sind elektrische Akkumulatoren mit Wickelelektroden, bei welchen die beiden Polabieiter beim Aufladen an den Stirnseiten des Elektrodenwickels, bei dem Aufladen an den Stirnseiten des Elektrodenwickels, bei dem die Elektroden durch Separatoren voneinander getrennt sind, angeschlossen sind (DE-AS 12 33 040, DE-OS 26 45 863 und US-PS 37 32 124).

Das bekannte Verfahren zum Behandeln von besonders dünnen Bandstreifen mit einer Dicke der perforierten Metallunterlage von etwa 20 bis 50 Mikrometer (s. beispielsweise das Buch von M. A. Dasojan »Herstellung elektrischer Akkumulatoren«, Verlag Wysschaja Schkola, UdSSR, 1970, S. 387-388) ist mit technologischen Schwierigkeiten, die durch die ungenügende Festigkeit solcher Bänder bedingt sind, verbunden. Deshalb erfolgt die Herstellung von einzelnen Elektroden oder von Streifen geringer Länge, die der Länge von 1 bis 3 Elektroden, die man aus einem gesinterten Bandstreifen vor dem Herstellen ausstanzt, entspricht

Das obenerwähnte Verfahren besteht darin, daß man die Streifen von Hand zu Blöcken mit Gegenelektroden und Separatoren zusammenschichtet, an die Pole einer Stromquelle die vorher angeschweißten Elektrodenausführungen anschließt und jeden Block in eine Wanne mit einem Elektrolyt unterbringt, wonach man die Streifen einer Anoden- und Kathodenpolarisation unterwirft. Nach der Lösung der Elektrodenausführungen, Spülung und Reinigung der Streifen mit mechanischen Bürsten, der auch von Hand durchgeführten Operationen, werden aus den Streifen die fertigen Elektroden ausgestanzt.

Das angegebene Verfahren erfordert einen großen Handarbeitsaufwand, ist wenig produktiv und läßt sich nicht mechanisieren.

Es ist ein Verfahren zum Behandeln von Bandstreifen durch aufeinanderfolgendes Durchziehen des Bandstreifens durch zwei Wannen zwischen an die Pole einer Stromquelle angeschlossenen Gegenelektroden bekannt (SU-PS 1 45 264).

Es is,t auch bekannt, Bandstreifen mittels Durchziehens des Bandstreifens durch Wannen mit Elektrolyt zwischen von diesem isolierten Gegenelektroden, die an eine Stromquelle angeschlossen sind, elektrochemisch zu reinigen.

Die Anlagen zur Realisierung der erwähnten Verfahren enthalten Wannen mit einem Elektrolyt, in welchem die Gegenelektroden untergebracht sind, ein System von mit einem Antrieb verbundenen Rollen zum Durchziehen des Bandstreifens zwischen den Gegenelektroden und Kontakteinrichtungen zum Anschließen der Abschnitte des Bandstreifens und der Gegenelektroden an die Pole der Stromquelle.

Die Mängel des vorstehend beschriebenen Verfahrens bestehen darin, daß es nicht gestattet, besonders dünne Bandstreifen zu behandeln, da es nicht möglich ist, Bandstreifen geringer Festigkeit zwischen vielen Rollen mit mehrfacher Wechsel-Biegung des Bandstreifens durch diese Rollen durchzuziehen, wobei die Anlagen zum Realisieren des Verfahrens sperrig sind, große Produktionsflächen in Anspruch nehmen und einen beträchtlichen Bedienungsaufwand erfordern.

Zweck der Erfindung ist es, die aufgezählten Mangel zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zum Herstellen von Metallkeramikelektroden für alkalische Akkumulatoren zu schaffen, die es gestattet, besonders dünne Elektroden zu bearbeiten, die keine großen Produktionsflächen und einen minimalen Handarbeitsaufwand bei der Bedienung erfordert.

Diese Aufgabe wird auch durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Mittel gelöst.

Zweckmäßig werden die Kontaktklemmen in Form eines Kammes aus zugespitzten Platten, die auf einem Stab aufgesetzt und durch Federscheiben getrennt sind, ausgeführt; hierbei wird der Kamm durch einen Nocken über an den Stirnseiten des Kammes angeordnete und über eine Ringschiene mit den Klemmen der Stromquelle verbundene Hebel zusammengepreßt.

Die Anlage zum Herstellen von Metallkeramikelek-

troden für alkalische Akkumulatoren sichert eine Steigerung der Arbeitsproduktivität und eine Senkung des Arbeitsaufwandes beim Behandeln von besonders dünnen Bandstreifen für Elektroden für Akkumulatoren mit erhöhter spezifischer Energieintensitäi dadurch, daß das vorhergehende mechanisierte Aua ollen des Bandes auf eine Spule vor dem Behandeln die Behandlung und die nachfolgende Reinigung der Elektroden unmittelbar am Bandstreifen gestattet

Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Anlage zum Unterschied von den beschriebenen bekannten Anlagen kompakt, braucht 4- bis 5mal weniger Platz als die Anlagen zum Durchziehen des Bandes durch Rollen und Gegenelektroden in Wannen, was die Anwendung solcher Anlagen auch zum Behandeln von recht dicken und festen Bandstreifen wirtschaftlich vorteilhaft macht.

Das Aufrollen des Bandes auf eine Spule gemäß der Erfindung, mit axialer Versetzung des Bandstreifens und der Gegenelektrode zueinander und die Anwendung von Kontaktklemmen in Form eines Kammes, der mit den Bandstirnflächen und mit den Schienen der Stromquelle über schnellwirkende Klemmen, beispielsweise in Form eines Nockens, in Verbindung steht, sichert eine zuverlässige Übertragung des Arbeitsstromes auf die Bänder (bis 5 A je Quadratdezimeter Bandfläche) und gestattet zugleich, die Spulen mit den Schienen mit minimalem Arbeitsaufwand zu verbinden.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert: Es zeigt

F i g. 1 die Gesamtansicht einer Anlage zum Realisieren des Verfahrens zum Herstellen von Metallkeramikelektroden für alkalische Akkumulatoren, im Schnitt;

F i g. 2 desgleichen, Draufsicht;

F i g. 3 eine Spule beim Aufrollen der Bänder;

Fig. 4 eine Ringschiene mit einem an dieser befestigten Kontaktkamm;

F i g. 5 einen Kontaktkamm im Schnitt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Metallkeramikelektroden für alkalische Akkumulatoren besteht darin, daß man den Metallkeramikbandstreifen für die Elektroden zusammen mit der Gegenelektrode aufrollt. Dann nimmt man eine Behandlung des Bandstreifens unmittelbar an der Rolle vor, indem man die Rolle in den Elektrolyt taucht und die Stirnflächen des Bandstreifens und der Gegenelektrode an die verschiedennamigen Pole der Stromquelle anschließt. Nach einer bestimmten Zeitspanne wird die Polarität an den Stirnflächen des Bandstreifens und der Gegenelektrode gewechselt, wobei eine Anoden-Kathoden-Polarisation des Bandstreifens in dem Elektrolyt gewährleistet wird. Dann wird die Rolle abgespult, wobei der Bandstreifen mechanisch gereinigt und abgewaschen wird. Daraufhin werden aus diesem fertige Elektroden für alkalische Akkumulatoren ausgestanzt.

Bei dem Aufspulen des Bandmaterials werden zum bequemen Anschluß der Bandstreifen und Gegenelektroden an die Pole der Stromquelle diese in Axialrichtung zueinander versetzt, wobei die Bildung von Spiralen an den Stirnflächen der Rolle mit gleichnamiger Polarität gesichert wird.

Durch das Versetzen des Bandstreifens und der Gegenelektrode in Axialrichtung beim Aufspulen derselben mit Bildung einer gleichnamigen Polarität an den Stirnflächen der Rolle wird die Anoden-Kathoden-Polarisation (Herstellung dor Elektroden) unmittelbar an der Rolle ermöglicht, unabhängig von der Dicke und Festigkeit des Bandstreifens.

Das Verfahren zum Herstellen von Metallkeramikelektroden für alkalische Akkumulatoren im Bandstreifen gestattet es, die HilfsOperationen zu mechanisieren und kann auf der nachstehend beschriebenen Anlage realisiert werden.

Die Anlage zum Herstellen von Metallkeramikelektroden für alkalische Akkumulatoren enthält gemäß der Erfindung eine mit Elektrolyt gefüllte Wanne 1 (F i g. 1 und 2), in der eine Spule 2 untergebracht ist (F i g. 1,2,3), an deren elektrisch voneinander isolierten Wangen 3 Radialfenster 4 (F i g. 2,3) ausgeführt sind.

Auf die Spule sind zusammen, mit Versetzung zueinander, ein Bandstreifen 5 und eine Gegenelektrode 6 aufgewickelt. Die Gegenelektrode 6 ist auch als Band ausgeführt und hat Isolierwarzen 7. Die Spule 2 ist um 10-15% breiter als der Bandstreifen 5 und die Gegenelektrode 6, wodurch die Bildung von Spiralen mit gleichnamiger Polarität an den Stirnflächen der Spule 2 gewährleistet wird.

In jedem Fenster 4 (Fi g. 2, 3) in den Wangen 3 der Spule 2 sind an den Stirnflächen der Spiralen Kontaktklemmen angeordnet, jede von welchen einen Π-förmigen Körper 8 (F i g. 4) mit einer öse, in der ein Stab 9 (F i g. 4 und 5) befestigt ist, enthält. Auf dem Stab 9 sitzen frei zugespitzte Platten 10 die durch Federscheiben 11 voneinander getrennt sind und einen Kamm 12 bilden. Zur Feststellung der Platten 10 gegen Durchdrehen ist an dem Stab 9 in dem Π-förmigen Körper 8 eine Führungsleiste 13 vorhanden, die in die an der Stirnfläche jeder Platte 10 ausgeführten Nuten eingreift.

An die untere Wange 3 der Spule 2 (Fig. 1 und 2) grenzt eine Ringschiene 14 an, die mit zwei über die Elektrolytoberfläche herausgeführten Stromzuleitungsschienen 15 (Fig. 2) versehen ist. In dem mittleren Teil der Stromzuleitungsschienen 15 sind Zapfen 16 vorhanden, während an den Enden der Stromzuleitungsschiene:) 15 Klemmen 17 zur Befestigung des an einen der Pole der Stromquelle (nicht mitgezeichnet) angeschlossenen elektrischen Kabels ausgeführt sind.

An die obere Wange 3 der Spule 2 grenzt eine weitere Ringschiene 18 an, die mit zwei über der Elektrolytoberfläche hervortretenden Stromzuleitungsschienen 19 versehen ist. An den Enden dieser Schienen sind Klemmen 20 zur Befestigung des an den anderen Pol der Stromquelle angeschlossenen elektrischen Kabels ausgeführt.

An den Ringschienen 14, 18 (Fig. 2, 4) sind entsprechend der Anordnung der Fenster 4 in den Wangen 3 der Spule 2 Böcke 21 (F i g. 4) mit ösen 22, in welchen auf Achsen 23 Hebel 24 angeordnet sind, befestigt. Die Hebel 24 umfassen an der Stirnfläche die Kontaktklemme.

An der Außenfläche des Hebels 24 ist eine Bandfeder 25 befestigt, während an jedem Bock 21 ein Rahmen 26 mit einem Nocken 27 auf der Achse 28 angeordnet ist. Der Nocken 27 preßt über die Feder 25 und die Hebel 24 die Platten 10 der Kontaktklemme mitsamt der zwischen diesen beim Arbeiten liegenden Windungen des Bandstreifens 5 und der Gegenelektrode 6 zusammen.

Cie erfindungsgemäße Anlage funktioniert wie folgt.

Vor dem Behandeln wickelt man den Bandstreifen 5 (F i g. 3) und die Gegenelektrode 6 zusammen auf die Spule 2 auf, wobei man den Bandstreifen dicht an der einen Wange 3 und die Gegenelektrode 6 dicht an der anderen Wange der Spule 2 aufwickelt, so daß bei einer

Breite der Spule 2, die um 10 - 15% größer als die Breite des Bandstreifens 5 und der Gegenelektrode 6 ist, neben jeder Wange 3 der Spule 2 Spiralen nur eines der Bänder gebildet werden. Nach dem Aufspulen werden die Enden der Bänder befestigt, beispielsweise durch Umbinden mit Isolationsschnur (nicht migezeichnet). Die Spule mit den aufgewickelten Bändern wird auf einem neben der Wanne 1 aufgestellten Tisch mit den Spiralen der Gegenelektrode 6 nach oben abgelegt. Über die Fenster 4 an der Spule 2 werden die Kontaktklemmen derart eingestellt, daß die zugespitzten Platten 10 (F i g. 4, 5) des Kammes 12 zwischen den Windungen des Gegenelektrodenbandes 6 (F i g. 3) zu liegen kommen.

Nach der Einstellung der Kontaktklemmen wird auf die obere Wange 3 der Spule 2 die Ringschiene 14 (Fig. 1) aufgelegt, wobei die Hebel 24 (Fig.4) gegen Stirnflächen der Kämme 12 gebracht werden. Nach der Zuordnung sämtlicher Kämme und Hebel 24 werden die Platten 10 der Kontaktklemmen durch Drehen der Nocken 27 über die Feder 25 zusammengepreßt.

Danach wird die Spule 2 mitsamt der Ringschiene 14 an den Zapfen 16 der Schienen 15 (F i g. 1 und 2) angehoben, umgewendet, beispielsweise mit Hilfe eines Hebezeuges mit Gehänge (nicht mitgezeichnet), und auf den Tisch mit den Spiralen des Bandstreifens 5 nach oben abgelegt. Auf ähnliche Weise werden nun an diesen Spiralen die Kontaktklemmen, die Ringschiene 18 angeordnet und die Platten 10 der Kontaktklemmen zusammengepreßt.

Dann wird die Spule 2 mit den Schienen 14 und 18 in die Wanne 1 gebracht, beispielsweise an die gleichen Zapfen 16, worauf die Kabel an die Klemmen 17,20 der entsprechenden Stromzuleitungsschienen 15 und 19 angeschlossen und die Wanne mit Elektrolyt gefüllt wird. Nach der Benetzung des Bandes mit Elektrolyt wird die Stromquelle eingeschaltet und eine positive Anodenpolarisation des Bandstreifens 5 durchgeführt.

Nach einer bestimmten Zeit wird die Polarität der Stromzuleitungsschienen 15 und 19 mit einem Schalter umgeschaltet und eine negative Kathodenpolarisation des Bandstreifens 5 vorgenommen.

Nach dem Ablauf des Vorganges wird der Elektrolyt abgelassen, die Wanne mit Wasser gefüllt und eine Vorspülung der Baugruppen vorgenommen, was ein

ίο gefahrloses Arbeiten bei der Demontage der Spule gewährleistet.

Daraufhin wird die Spule 2 von den Schienen 14 und 18 entfernt und auf einer Maschine zum Abwickeln, zum endgültigen Waschen und zum mechanischen Reinigen des Bandstreifens 5, aus welchem dann die fertigen Elektroden ausgestanzt werden, angeordnet.

Die erfindungsgemäße Anlage zum Herstellen von Metallkeramikelektroden für Alkaliakkumulatoren ermöglicht die Durchführung des Verfahrens zum Herstellen von dünnen und wenig festen Akkumulatorelektroden dadurch, daß die Anlage mit einer Spule 2 versehen ist, die um 10 bis 15% breiter als der Bandstreifen 5 und die Gegenelektrode 6 ist, wodurch ein Aufspulen der Bänder mit einer Axialversetzung zueinander gesichert wird, während die als Kamm 12 aus zugespitzten Platten 10 ausgeführten Kontaktklemmen die Stirnflächen des Bandstreifens 5 und der Gegenelektrode 6 an die Schienen 14 und 18, die mit den Polen der Stromquelle über schnellwirkende Klemmen

in in Verbindung stehen, anschließen.

Die geringen Abmessungen der Spule 2 bei wesentlicher Länge des auf diese gewickelten Bandstreifens 5 sowie die Möglichkeit, an die Stirnflächen einen Strom von über 1000 A anzulegen, bewirken eine hohe Produktivität bei gedrängter Bauart der Anlage.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anlage zum Herstellen von Metallkeramikelektroden für alkalische Akkumulatoren durch Anoden- und Kathodenpolarisation eines Bandstreifens in Elektrolyt zusammen mit einer von diesem isolierten Gegenelektrode in einer mit Elektrolyt gefüllten Wanne, in der die Gegenelektroden untergebracht sind, zwischen welchen der Bandstreifen isoliert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit einer Spule (2) zum gemeinsamen Aufrollen des Bandstreifens (5) und der Gegenelektrode (6) versehen ist, deren Wangen (3) voneinander isoliert sind und Radialfenster (4) zum Unterbringen von Kontaktklemmen in diesen haben, wobei die Spule (2) um 10 bis 15% breiter als der BEndstreifen (5) und die Gegenelektrode (6) ist, wodurch ein Aufrollen des Bandstreifens (5) und der als. Band ausgeführten Gegenelektrode (6) mit Axialversetzung zueinander gewährleistet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktklemmen als Kamm (12) aus zugespitzten Platten (10), die auf einem Stab (9) sitzen und voneinander durch Federscheiben (11) getrennt sind, ausgeführt sind, wobei der Kamm (12) durch einen Nnr-ken (27) über an den Stirnflächen des Kammes (12) angeordnete und über Ringschienen (14 und 18) mit den Klemmen der Stromquelle verbundene Hebel (24) zusammengepreßt wird.