DE3152032C1

DE3152032C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen einer Aktivmassemischung in ein Batterieelektrodengitter

Info

Publication number: DE3152032C1
Application number: DE3152032A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Chem. Dr. 8757 Karlstein Faber; Hans-Werner Rosenberger; Werner 8756 Kahl Schohe
Original assignee: RHEINISCH-WESTFAELISCHES ELEKTRIZITAETSWERK AG 4300 ESSEN DE; Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: Faber Peter Dipl-Chem Dr 4000 Duesseldorf D
Priority date: 1981-12-31
Filing date: 1981-12-31
Publication date: 1983-02-03

Description

Mischer für die Erzeugung der Aktivmassemischung,

Hochdruckpresse,

Pastierkopf mit hohler Austrittsdüse und

Verbindungsleitung zwischen Hochdruckpresse und Pastierkopf,

dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsdüse als Hohlsonotrode (6) ausgebildet und an einen Ultraschallgenerator (8) angeschlossen ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Pastierkopf (5) ein Förderband (9) für das zu füllende Batterieelektrodengitter (2) angeordnet und dieses im Bereich des Pastierkopfes (5) als Amboß der Hohlsonotrode (6) zugeordnet ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlsonotrode (6) die Breite (B) des zu füllenden Batterieelektrodengitters (2) aufweist und der Hohlraum als Spaltraum ausgeführt ist

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zum Einbringen einer Aktivmassemischung in die Gitterzellen eines Batterieelektrodengitters, wobei die Aktivmassemischung über eine Hochdruckpresse einem Pastierkopf mit hohler, von der Aktivmassemischung durchströmter Austrittsdüse zugeführt und unter Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Pastierkopf und Batterieelektrodengitter in die Gitterzellen eingedrückt wird, wobei außerdem auf die Afctivmassemischung Ultraschallenergie zur Einwirkung gebracht wird Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Im Rahmen der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen tritt die hochviskose Aktivmassemischung aus dem Pastierkopf aus. Sie wird mit Hilfe des Pastierkopfes in die Gitterzellen eingedrückt und infolge der Relativbewegung zwischen Batterieelektrodengitter und Pastierkopf gleichsam eingeschmiert oder eingeschabt. Die Füllung der Gitterzellen ist dabei häufig nicht befriedigend. Im übrigen stört, daß die Dichte der eingefüllten Aktivmassemischung durch Poren reduziert ist. Soweit im Rahmen der bekannten Maßnahmen auf die Aktivmassemischung Ultraschallenergie zur Einwirkung gebracht wird (DE-OS 30 37 304), geschieht dieses im nachhinein, nämlich nach Abdecken der eingebrachten Aktivmassemischung durch eine faserporöse Auflage. Die Einwirkung der Ultraschallenergie erfolgt, damit die Akiivmassemischung in die faserporöse Auflage eindringt. — Im einzelnen ist zum Pastieren von Batterieelektrodengittern folgendes vorzutragen: Seit der Einführung von Masseplatten durch Faure Ende des 19. Jahrhunderts ist die Einbringung der Aktivmassemischung, d. h. die sogenannte Pastierung, ein Sorgenkind der Akkumulatortechnik. Während die Röhrchenelektroden der sogenannten Industriebatterien mit einer pulverförmigen Aktivmassemischung trockengefüllt werden, bemüht man sich bei der Massenfertigung von flachen Gitterelektroden, die heute hauptsächlich für sogenannte Starterakkumulatoren eingesetzt werden, um einfache Einschmierverfahren oder Einschabeverfahren. Dabei freilich beginnen erhebliche Schwierigkeiten insofern, als die Aktivmassemischung eine gewisse Dichte haben muß, um effizient zu arbeiten. Daraus resultiert eine hohe Viskosität Diese und das beispielsweise für den Bleisammler hohe Gewicht verlangen eine bestimmte Härte des Gittermetalls. Da Reinblei weich ist, wird es für den Einsatz als Gittermetall bei Batterieelektrodengittern im allgemeinen mit Antimon legiert. Gitter mit Vickershärten unter 10 HV sind nicht einsetzbar. Sie werden von der zähen, tonartigen Aktivmassemischung unter der Pastiermaschine erfaßt und hochgerollt. Es kommt zu Störungen im Fertigungsablauf. — Man kennt automatische Pastiermaschinen, die waagerecht arbeiten und solche, die senkrecht arbeiten. Es gibt Verfahren, die nur von einer Seite die Aktivmassemischung in die Batterieelektrodengitter einbringen und andere, die beidseitig arbeiten. Sehr gebräuchlich ist eine Arbeitsweise, bei der die mit der Aktivmassemischung zu füllenden Batterieelektrodengitter auf einem horizontalen Förderer an dem Pastierkopf vorbeigeführt werden. Dabei kommt es jedoch zu der schon erwähnten Lunkerbildung. Einzelne Gitterstege des Batterieelektrodengitters werden hochgedrückt oder abgerissen. Die Füllung bleibt häufig unsymmetrisch, da die Masse den Hinterkragungen an den Gitterstäben des Batterieelektrodengitters nicht ohne weiteres folgen kann. Unvollständige oder ungleichmäßige Massepastierungen aber führen zu erheblichen Qualitätsmängeln der fertigen Batterien.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß die Aktivmassemischung in die Gitterzellen lunkerfrei eingebracht wird und eine durch Poren nicht mehr gestörte Dichte aufweist. Der Erfindung liegt fernerhin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Aktivmassemischung im Pastierkopf der Einwirkung der Ultraschallenergie ausgesetzt und dabei in die Gitterzellen des Batterieelektrodengitters eingedrückt wird. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivmassemischung in der Austrittsdüse des Pastierkopfes der Einwirkung der Ultraschallenergie ausgesetzt wird. —

Es versteht sich, daß schon beim Ansetzen der Aktivmassemischung sehr sorgfältig auf Homogenität der Mischung und auf die Einhaltung der gewünschten Dichte geachtet werden muß, die bekanntlich für die positive Masse einerseits und für die negative Masse andererseits verschieden ist und zwischen 3,8 bis 4,2 g/cm³ liegt. Die Beschickung der Pastiereinrichtung muß kontinuierlich geschehen und die Legierung, aus der das Batterieelektrodengitter aufgebaut ist, muß ausreichende Härte bzw. Festigkeit besitzen. Diese kann bei Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch beachtlich niedriger liegen als bei der bekannten Arbeitsweise. Die Aktivmassemischung erfährt nämlich durch die Einwirkung der Ultraschallenergie im Pastierkopf und insbesondere in der Austrittsdüse eine Veränderung ihres Fließverhaltens und fließt gleichsam butterweich in die einzelnen Gitterzellen ein. Sie tritt aus der Austrittsdüse derartig beweglich aus, daß auch relativ weiche Batterieelektrodengitterstrukturen schnell pastiert werden können und Kunststoffummantelungen an Teilen des Batterielektrodengitters keinen Schaden nehmen. Im allgemeinen arbeitet man im Rahmen der Erfindung mit Ultraschallfrequenzen zwischen 2000 und 20 000 Hz. Die Amplitude richtet sich nach der Menge der pro Zeiteinheit einzubringenden Aktivmassemischung und somit auch nach der Dicke des zu pastierenden Batterieelektrodengitters. Selbstverständlich muß durch die Hochdruckförderung ein ausreichender Nachschub an Aktivmassemischung sichergestellt sein und diese den Pastierkopf bzw. die für den Durchtritt der Aktivmassemischung im Pastierkopf vorgesehenen Kanäle und Düsenkanäle voll ausfüllen. Das erlaubt es, auch Batterieelektrodengitter einzusetzen, bei denen mehrere Gitterstege übereinander in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind und sich die Gitterstege sogar überkreuzen. Wenn mit einer gleichsam schabenden Austrittsdüse gearbeitet wird und die Menge der zugeführten Aktivmassemischung ausreichend genau auf die Größe der Gitterzellen des zu füllenden Batterieelektrodengitters und die Relativgeschwindigkeit abgestellt wird, gibt es praktisch keine Abfallmasse.

Im Ergebnis erreicht man, daß im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Aktivmassemischung in die Gitterzellen eines Batterieelektrodengitters lunkerfrei eingebracht werden kann und daß die eingebrachte Aktivmassemischung störende Poren nicht mehr aufweist. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Vorrichtung durchgeführt werden kann, die kaum aufwendiger ist als die bekannten Vorrichtungen. Eine solche Vorrichtung wird im folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 die Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 in gegenüber der F i g. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab die Austrittsdüse des Pastierkopfes im Schnitt,

Fig.3 eine Vorderansicht des Gegenstandes der

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Einbringen einer Aktivmassemischung in die Gitterzellen 1 eines Batterieelektrodengitters 2. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören

ein Mischer 3 für die Erzeugung der Aktivmassemischung,

eine Hochdruckpresse 4,
ein Pastierkopf 5 mit hohler Austrittsdüse 6 und
eine Verbindungsleitung 7 zwischen Hochdruckpresse und Pastierkopf.

Insbesondere aus einer vergleichenden Betrachtung der F i g. 1 bis 3 entnimmt man, daß die Austrittsdüse 6 als Hohlsonotrode 6 ausgebildet und an einen Ultraschallgenerator 8 angeschlossen ist. Unter dem Pastierkopf 5 befindet sich ein Förderband 9 für die zu füllenden Batterieelektrodengitter 2. Dieses ist im Bereich des Pastierkopfes 5 als Amboß der Austrittsdüse 6 ausgebildet, in der die Einwirkung der Ultraschallenergie auf die Aktivmassemischung erfolgt und die daher als Sonotrode geschaltet ist. Diese Hohlsonotrode 6 besitzt die Breite B des zu füllenden Batterieelektrodengitters 2 und der Hohlraum ist ein spaltförmiger Hohlraum.

Im Ergebnis wird die Aktivmassemischung im Pastierkopf 5, vorzugsweise also in der Austrittsdüse 6 des Pastierkopfes 5, der Einwirkung der Ultraschallenergie ausgesetzt und dabei die Gitterzellen 1 des Batterieelektrodengitters 2 eingedrückt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einbringen einer Aktivmassemischung in die Gitterzellen eines Batterieelektrodengitters, wobei die Aktivmassemischung über eine Hochdruckpresse einem Pastierkopf mit hohler, von der Aktivmassemischung durchströmter Austrittsdüse zugeführt und unter Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Pastierkopf und Batterieelektrodengitter in die Gitterzellen eingedrückt wird, wobei außerdem auf die Aktivmassemischung Ultraschallenergie zur Einwirkung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivmassemischung im Pastierkopf der Einwirkung der Ultraschallenergie ausgesetzt und dabei in die Gitterzellen des Batterieelektrodengitters eingedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivmassemischung in der Austrittsdüse der Einwirkung der Ultraschallenergie ausgesetzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, — mit