DE3038456C2

DE3038456C2 -

Info

Publication number: DE3038456C2
Application number: DE3038456A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 3200 Hildesheim De Ziegler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-10-11
Filing date: 1980-10-11
Publication date: 1989-01-05
Also published as: DE3038456A1

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Elektrode für Bleiakku mulatoren nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on an electrode for lead acid batteries mulators according to the genus of the main claim.

Es ist schon eine Elektrode bekannt (CH-PS 4 84 528), bei der in der elektrochemisch aktiven Masse Kohlenstoffasern ent halten sind, welche zur Verbesserung des Zusammenhalts der elektrochemisch aktiven Masse im Masseträger und zur Er höhung der Energiekapazität und Lebensdauer derartiger Akkumulatoren dienen.An electrode is already known (CH-PS 4 84 528), in which in the electrochemically active mass of carbon fibers are sticking to improve cohesion the electrochemically active mass in the mass carrier and for Er increase in energy capacity and lifespan of such Accumulators serve.

Weiterhin sind auch Fasern als Zusatz zur elektrochemisch aktiven Masse aus thermoplastischen Kunststoffen (z. B. Polyäthylen, Polypropylen) bekannt (CH-PS 4 87 515, CH-PS 4 93 106), die zwar den Zusammenhalt der elektro chemisch aktiven Masse verbesserten, jedoch ihre Porosität und Säurediffusion stark verminderten und die Ladezeiten mit derartiger aktiver Masse versehener Akkumulatoren er höhten; letzteres führte zu einer Ladekostenerhöhung und zur Verringerung der Kapazität vorhandener Ladeeinrichtungen.Fibers are also electrochemical additives active mass made of thermoplastic materials (e.g. Polyethylene, polypropylene) known (CH-PS 4 87 515, CH-PS 4 93 106), which although the cohesion of the electro chemically active mass improved, however, their porosity and acid diffusion greatly reduced and loading times with such active mass accumulators he heightened; the latter led to an increase in loading costs and to reduce the capacity of existing charging devices.

1 Advantages of the Invention

Die erfindungsgemäße Elektrode für Bleiakkumulatoren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, daß die in die elektrochemisch aktive Masse eingebetteten Kohlenstoff-Fasern mit hohem Orientierungsgrad ihres Kohlenstoff-Gerüstes der elektro chemisch aktiven Masse einen - verglichen mit Akkumula toren, deren aktive Masse normale Kohlenstoff-Fasern ent hält - weiter merklich verbesserten Zusammenhalt der aktiven Masse geben und die Ladezeiten mit derartiger aktiver Masse versehener Bleiakkumulatoren um weitere 10% verringern; letzteres heißt aber auch, daß damit die Kapazität vor handener Ladeeinrichtungen kostenlos entsprechend erhöht wird. All dieses bedeutet eine erhebliche Kostenersparnis und dient zur Erzielung einer verbesserten und gleichmäßi geren Qualität von Bleiakkumulatoren.The electrode according to the invention for lead accumulators has the characteristic features of the main claim compared to the advantage that in the electrochemical active mass of embedded carbon fibers with high Degree of orientation of your carbon skeleton of the electro chemically active mass - compared to accumulators gates, the active mass ent normal carbon fibers ent holds - further noticeably improved cohesion of the active Give mass and the loading times with such active mass Reduce lead batteries by a further 10%; the latter also means that the capacity existing charging facilities increased accordingly free of charge becomes. All of this means significant cost savings and serves to achieve an improved and uniformi lower quality of lead acid batteries.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Elektrode für Bleiakkumula toren möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements to Electrode for lead accumulators specified in the main claim goals possible.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert;An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the description below explained in more detail;

Die Figur zeigt eine plattenförmige Elektrode für Bleiakkumulatoren im Teilschnitt.The figure shows a plate-shaped Electrode for lead accumulators in partial section.

Description of the embodiment

Die in der Figur dargestellte plattenförmige Elektrode für Bleiakkumulatoren besitzt ein Bleigitter als Masse träger 10, der aus einem Rahmen 11, Querstegen 12, Längs stegen 13 und einer am Rahmen 11 angeformten Anschluß fahne 14 besteht. Die vom Rahmen 11 und den Stegen 12, 13 gebildeten Zwischenfelder 15 sind mit der elektrochemisch aktiven Masse 16 gefüllt; diese elektrochemisch aktive Masse 16 besteht in bekannter Weise in der Hauptsache aus Bleioxiden, Wasser, Schwefelsäure und Zuschlagstoffen (z. B. Lignin, Kohlenstoff, Fasermaterial) und wird üblicher weise in Form einer Paste in den gitterförmigen Masseträger 10 aus Blei eingebracht. Anstelle eines gitterförmigen Masse trägers 10 aus Blei sind auch solche bekannt, die nur teil weise aus einem elektrolytbeständigen Metall bestehen und deren andere Teile aus Kunststoff bestehen.The plate-shaped electrode shown in the figure for lead accumulators has a lead grid as a mass carrier 10 , which consists of a frame 11 , crosspieces 12 , longitudinal webs 13 and a connection flag 14 formed on the frame 11 . The intermediate fields 15 formed by the frame 11 and the webs 12, 13 are filled with the electrochemically active mass 16 ; this electrochemically active mass 16 consists in a known manner mainly of lead oxides, water, sulfuric acid and additives (z. B. lignin, carbon, fiber material) and is usually introduced in the form of a paste in the grid-shaped mass carrier 10 made of lead. Instead of a lattice-shaped mass carrier 10 made of lead, those are known which only partially consist of an electrolyte-resistant metal and whose other parts consist of plastic.

In der elektrochemisch aktiven Masse 16 sind erfindungs gemäß Kohlenstoff-Fasern 17 enthalten, die ein Kohlenstoff- Gerüst mit hohem Orientierungsgrad aufweisen. Diese Kohlen stoff-Fasern 17 mit ihrer hochorientierten Struktur, die nach bekannten Verfahren hergestellt werden (z. B. aus stabilisierten Polyacrylnitril-Fasern mittels Festphasen pyrolyse), zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem Elektrolyten (verdünnte Schwefelsäure) aus. Diese Kohlenstoff-Fasern 17 zeichnen sich durch eine hervorragende Verankerung in der aktiven Masse 16 aus, wodurch die Schüttelfestigkeit mit solchen Fasern 17 versehener aktiver Masse 16 bei der Her stellung von Bleiakkumulatoren und auch während der späteren Lebensdauer merklich erhöht wird. Mittels solcher gut in der aktiven Masse 16 verankerten Kohlenstoff-Fasern 17 wird auch der Zusammenhalt der Masse 16 während der Lade- und Entlade vorgänge in einer Batterie äußerst vorteilhaft beeinflußt, während der ja bekanntlich Wasserstoff- und Sauerstoffgase in den Elektroden entwickelt werden und sich das Volumen der aktiven Masse 16 ändert.According to the invention, carbon fibers 17 are contained in the electrochemically active composition 16 , which have a carbon structure with a high degree of orientation. These carbon fibers 17 with their highly oriented structure, which are produced by known processes (e.g. from stabilized polyacrylonitrile fibers by means of solid phase pyrolysis), are characterized by high mechanical strength, high temperature resistance, electrical conductivity and good corrosion resistance to the electrolyte (dilute sulfuric acid). These carbon fibers 17 are characterized by excellent anchoring in the active mass 16 , whereby the resistance to shaking provided with such fibers 17 active mass 16 in the manufacture of lead-acid batteries and also during the later lifespan is noticeably increased. By means of such carbon fibers 17 well anchored in the active mass 16 , the cohesion of the mass 16 during the charging and discharging processes in a battery is extremely advantageously influenced, during which, as is known, hydrogen and oxygen gases are developed in the electrodes and that Volume of active mass 16 changes.

Der besonders hervorstechende Vorteil von Bleiakkumulatoren, deren elektrochemisch aktive Masse 16 derartige Kohlenstoff- Fasern 17 enthält, ist der mit den vorstehend genannten Vor teilen verbundene um weitere 10% verringerte Ladezeitbe darf diesbezüglicher Akkumulatoren; dieses bedeutet eine entsprechende Kostenersparnis. The particularly salient advantage of lead-acid batteries, whose electrochemically active mass 16 contains such carbon fibers 17 , is the associated with the above-mentioned parts, further reduced charging time by 10% in this regard; this means a corresponding cost saving.

Diese Kohlenstoff-Fasern 17 mit hochorientierter Struktur können der elektrochemisch aktiven Masse 16 zwischen 0,01 und 2 Gewichtsprozent zugegeben werden, wobei die Gewichts prozente auf die Summe von aktiver Masse, Zuschläge und Fasern 17 bezogen sind; die bevorzugte Zugabemenge an der artigen Kohlenstoff-Fasern 17 zur elektrochemisch aktiven Masse 16 liegt zwischen 0,05 und 0,2 Gew.-%.These carbon fibers 17 with a highly oriented structure can be added to the electrochemically active composition 16 between 0.01 and 2 percent by weight, the weight percentages being based on the sum of active composition, additives and fibers 17 ; the preferred amount of addition of the like carbon fibers 17 to the electrochemically active composition 16 is between 0.05 and 0.2% by weight.

Claims

1. Electrode for lead-acid batteries, which is composed of an at least partially electrically conductive mass carrier and of this mass carrier, electro-chemically active mass, which mainly consists of lead oxide and contains carbon fibers, characterized in that the carbon Fibers ( 17 ) have a carbon structure with a high degree of orientation.

2. Electrode according to claim 1, characterized in that the electrochemical active composition ( 16 ) contains 0.01 to 2 wt .-% carbon fibers ( 17 ) with a high degree of orientation of their carbon structure, the weight percentages being based on the sum of lead oxide, aggregates and fibers ( 17 ) are obtained.

3. Electrode according to claim 2, characterized in that the electrochemically active composition ( 16 ) contains 0.05 to 0.2 wt .-% carbon fibers ( 17 ) with a high degree of orientation of their carbon structure, the weight percentages being based on the Sum of lead oxide, strokes and fibers ( 17 ) are related.