DE2941814A1

DE2941814A1 - Elektrodenplatte

Info

Publication number: DE2941814A1
Application number: DE19792941814
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen 6240 Königstein Leitel
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1979-10-16
Filing date: 1979-10-16
Publication date: 1981-04-30
Also published as: DE2941814C2

Description

Elektrodenplatte
Die Erfindung betrifft eine Elektrodenplatte mit einem Masseträger aus Streckmetall und mit einem Streifen aus nicht gestrecktem Ausgangsmaterial als Stromableiter.
In Primärbatterien, b ispielsweise des Systems AgO/Zn, die für höchste Strombelastungen ausgelegt sind, haben sich im al;gemeinen Dünnschichtelektroden durchgesetzt, bei denen das aktive Material auf ein gut leitendes Streckmetallnetz aufgepreßt oder aufpastiert ist. Das Streckmetall ist vorzugsweise Kupfer oder Silber.
Die Elektrodenfertigung erfolgte bisher so, daß aus einem Streckmetallband Abschnitte von geamnschter Länge abgetrennt und an ihrer Längsseite, d.h. parallel zur Streckrichtung, mit einem 0,3 mm starken Kupferstreifen für die Strom&bleitung versehen wurden, der auf einer Seite in eine Fahne ausläuft. Auf diese Werc wird selbst für die Ableitung sehr hoher Ströme ein ausreichender Leitungsquerschnitt erzielt.
In einem praktischen Beispiels ist eine Metallfolie von 0,15 mm Stärke nach dem Strecken um das 3,6-fache gedehnt.
Das bedeutet eine Abnahme des Leitungsquerschnitts in Streckrichtung, die identisch ist mit der Elektrodenbreite, um den Faktor 1/3,6 = 0,28 gegenüber dem Vollmaterial.
Bei einer Elektrodenbreite von 180 mm und einer Strombelastung von 80 A/Elektrode liegt die Stromdichte in der Platte bei 10,66 A/mm2 oder etwas darunter, wenn man berücksichtigt, daß neben den Streckmetallstegen auch noch das einpastierte aktive Material in geringem Umfang an der Stromleitung beteiligt ist. Wird nun zur Stromableitung ein 180 mm breiter und 0,3 mm starker Kupfersteifen an das 5+#o# 0tall angeschweißt und auf rie Fahnenbreite von 60 mm gestanzt, beträgt die Stromdichte in diesem Fahnenableiter nur noch 4,44 A/mm2.
Ein derart günstiger Wert wird durch die bisher geübte Impulsschweißung nur unter hohem Kontrollaufwand reproduzierbar erreicht. Bedingt durch die begrenzt verfügbare Impulsleistung, die pro Schweißung nur Verschwei-Bungen bis 40 mm Länge erlaubt, sind einige Nachteile nicht auszuschließen: Fährt der Schweißstempel auf das Streckmeta?? herab, so besteht die Gefahr, daß teilweise hochstehende Streckmetallgitter abgeschert werden. Ist der Druck der Elektroden nicht stark genug, so entsteht nur ein Verpressen der beiden Metalle. Diese lassen sich dann zerstörungsfrei für das Gitter wieder lösen. Das Einregulieren und Konstanthalten der impulsschweißleistung ist nicht zuverlässig gewährleistet, da die Schweißelektroden bei längerer Benutzung heiß werden und nicht gleichmäßig gekühlt werden können. Ist die Impulsschweißung zu groß, schmelzen die Streckmetallgitter und der Materlairand der Schweißung ist nicht belastbar. Ist die Impulsschweißleistung zu schwach, ist nur eine Verklebung vorhanden, die zwei Materialien lassen sich zerstörungsfrei wieder trennen.
Es ist auch bekannt, z.B. aus der DE-OS 2 444 859, Elektrodengerüste aus nur teilweise gestrecktem etallfolienband herzustellen, wobei ein ungestreckter Bandabschnitt am Streckmetallnetz verbleibt, der zu einem Stromableiter zugeschnitten werden kann. Der damit erzielte Vorteil, daß das Trägernetz und der Ableiter als einheitliches Stanzteil erhalten werden, ist häufig nicht nutzbar, da der Leitungsquerschnitt des Ableiters, welcher auf der Stärke des ursprünglishen r!0tallfolienbandes basiert, geforderten Ansprüchen der Strombelastbarkeit nicht genügt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenplatte auf Streckmetallbasis und mit einem an das Streckmetall angrenzenden Ableiter aus ungestrecktem Ausgangsmaterial. anzugeben, welche ohne die c aufgezeigten Probleme herstellbar ist und bei welcher der Ableiter auch noch sehr hohe Lastströme aufnehmen kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf den Stromableiter eine zusätzliche Metallschicht aufgalvanisiert ist.
Der erfindungsgemäßen Maßnahme geht eine kontinuierliche Fertigung von beispielsweise Kupfer-Streckmetallband voraus, bei welcher jedoch das Band in bestimTnten Intervallen von Streifen aus nicht gestrecktem t3andmaterial unterbrochen ist. Aus je einem Intervall lassen sich zwei Platten einschließlich Ableiter stanzen, wobei die Platten um 1800 zueinander gekehrt 1800 schnitt beim Ausstanzen der Plattenfahnen wird dadurch gering gehalten.
Die Weiterbehandlung geschieht erfindungsgemaß in der Weise, daß die Platten in einer Halterung mit den Ableitern nach unten in ein Verkupferungsbad eingehängt und ggfls. unter Abdeckung nicht zu verkupfernder Teile mit Kunststoff einer Galvanisierung unterworfen werden.
Im Falle von Silberstreckmetall- oder Nickelstreckmetall-Elektroden ist die Behandlung analog. Sie umfaßt die Arbeitsschritte: Kathodische elektrolytische Entfettung bei erhöhter Temperatur; Anodische elektrolytische Entfettung bei erhöhter Temperatur; Kaltspülen; Beizen mit verdünnter Mineralsäure; Nochmaliges Kaltspülen; Tauchverkupferung; weitere Spülvorgänge und Trocknung.
Für die Massenfertigung ist bei der Tauchgalvanisierung eine Badtemperatur von 25 + 50C vollkommen ausreichend, wenngleich bei höherer Temperatur die Haftung des abgeschiedenen Metalls noch besser wird. Sie ist zum wesentlichen Teil von der Vorreinigung abhängig. Zweckmäßig 2 wird bei Stromdichten von ca. 2 A/dm gearbeitet.
Das begrenzte Streuvermögen eines galvanischen Bades, dessen Folge oft eine bevorzugte Abscheidung an hervorstehenden Spitzen und Kanten ist, macht u.U. die Verblendung oder Kaschierung des Ableiters mit Hilfe entsprechend geformten Kunststoffleisten ratsam, damit es längs der Außenkante des Ableiters nicht zu einer Nasenbildung kommt.
Figur 1 zeigt die aus einem laufenden Streckmetallband herausgeschnittenen Stanzformen der Elektrodengerüste 1 mit dem Netzteil 2 und dem Ableiter 5 aus nicht gestrecktem Material, welcher in die Fahne 4 ausläuft Figur 2 gibt im seitlichen Aufriß den Ableiter 3 mit dem Ubergangsbereich zum Netzteil 2 vergrößert wieder.
Erfindungsgemäß ist dem Ableiter beidseitig und in voller Elektrodenbreite die Metallschicht 5 (Kupfer, Silber oder Nickel) aufgalvanisiert. Dabei ist es zweckmäßig, wenn auch noch 1 bis 2 mm des angestreckten Materials, wie an dem ersten der beiden Stege 6 angedeutet, von der Galvanisierung noch mit erfaßt werden.
Mit Rücksicht darauf, daß die Fahne eine viel geringere Breite als der gesamte Ableiterstreifen besitzt, wird ihr durch die erfindungsgemäße Galvanisierung der erforderliche größere #eitungsquerschnitt verliehen. Dabei genügt es, die weiter oben als Beispiel genannte 0,15 mm starke und 180 mm breite Metallfolie im Ableiter bereich auf eine Stärke von 0,3 mm aufzugalvanisieren.
Nach dem bisher geübten Schweißverfahren addieren sich dagegen die Dicke des Streckmetallbandes und des angesetzten Kupferstreifens zu einer unnötigen Gesamtdiche von 0,45 mm im Bereich der Schweißzone.
Wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise gleichartige Metalle (Kupfer auf Kupfer, Silber auf Silber) vereinigt werden, sind keine elektrischen Übergangswiderstände und unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten zu beachten.
Es kann jedoch auch ein besser leitendes Material, anderes Material die galvanische Schicht bilden, was den Ubargangswiderstand verringert.
Im Gegensatz zur zweifelhaften Schweißnaht mit ihren diskontinuierlichen Haftpunkten erstreckt sich die galvanische Schicht homogen über die gesamte Breite des Ableiters.
Der Produktionsablauf der Galvanisierung läßt sich weitestgehend automatisieren, wobei die Kontrolle auf die Überwachung einiger Badparameter (pH-Wert, Stromstärke, Temperatur, Tauchzeit) beschränkt werden kann. L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Elektrodenplatte mit einem Masseträger aus Streckmetall, mit einem Streifen aus nicht gestrecktem Ausgangsmaterial als Stromableiter, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Stromableiter (3,4) eine zusätzliche Metallschicht (5) aufgalvanisiert ist.
2. Elektrodenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Streckmetall (2) aus Kupfer, Silber oder Nickel besteht.
3. Elektrodenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Streckmetall (2) und die aufgalvanisierte Schicht (5) aus dem gleichen Material bestehen.