DE32987C - Elektroden für Sekundärbatterien und Mittel zur Herstellung solcher Elektroden - Google Patents

Description

•KAISERLICHES

PATENTAMT. V&

(Leeds, York,. England).

Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Herstellung einer einfachen und wirksamen Secundär- oder Aufspeicherungsbatterie, zur Erreichung welchen Zweckes verschiedene Versuche gemacht worden sind. In manchen Fällen wurde fein vertheiltes Blei in durchbrochene Platten aus metallischem Blei eingepackt, während in anderen wiederum vorgeschlagen wurde, um Stifte, Prismen oder Konen herum ein Rahmenwerk zu giefsen, welche Körper aus fein vertheiltem Blei in die gewünschte Form geprefst w,urden.

Ein solchen Batterien gemeinsamer Uebelstand resultirt aus der Schwierigkeit der Herstellung einer vollkommenen Vereinigung zwischen dem sogenannten »activen Material« (aus fein vertheiltem oder schwammigem Blei bestehend) und dem aus Blei oder Bleilegirung bestehenden Material, aus welchem die tragenden Platten hergestellt ' \verden. Wird nämlich keine vollkommene Verbindung hergestellt, . so gelangt die Säure nach und nach zwischen die Pflöcke oder die aus schwammigem oder fein vertheiltem Blei gebildeten Stücke und deren Träger, worauf diese Körper oder Prismen abgefressen werden und auf den Bo- den der Batterie niederfallen, aus welchem Uebelstande grofse Unannehmlichkeiten und ein Verlust an Wirkungsfähigkeit der Batterie resultirt.

Um diesem Uebelstande abzuhelfen, ist der Vorschlag gemacht worden, das Blei oder die Bleilegirung um die unteren Enden der Stifte oder Prismen aus schwammigem oder fein vertheiltem Blei herumzugiefsen ·, bis jetzt haben sich jedoch noch keine praktischen Mittel gefunden, dies wirklich zur Ausführung zu bringen.

Bei der Bildung von Secundärbatterien nach .vorliegender Erfindung fällt nun die Benutzung von fein vertheiltem oder schwammigem Blei oder bei der vor dem Aufbau der Batterie erfolgenden Bildung der Elektroden die vorherige Formgebung oder das Ueberziehen mit einer activen Decke ganz weg und werden die Elektroden aus metallischem Blei oder einer Bleilegirung in der nachbeschriebenen Weise gebildet.

In der Secundärbatterie nach vorliegender Erfindung ist jede Elektrode eines Paares das Gegenstück' der anderen, besteht ganz aus metallischem Blei oder einer Bleilegirung und ist so angeordnet, dafs der Wirkung der erregenden Flüssigkeit in der Batterie eine sehr grofse Berührungsfläche geboten wird. Diese Fläche wird dadurch erzielt, dafs eine jede Elektrode mit einer Anzahl von Streifen, Bändern oder Drähten aus metallischem Blei gebildet wird, die, zu Reihen angeordnet, unter sich insgesammt durch eine Endplatte aus ähnlichem Material verbunden * werden, die am besten rechtwinklig zu den Elektroden steht.

Die vorstehenden Streifen, Bänder oder Drähte der beiden Elektroden eines jeden Paares sind so angeordnet, dafs, wenn letztere ihre richtige Relativstellung in der Zelle einnehmen, die genannten Endplatten zu einander parallel und einander gegenüberstehen

und die Reihen der von der einen Endplatte abstehenden Streifen, Bänder oder Drähte in diejenigen der anderen Platte eingreifen oder mit denselben abwechseln, so dafs Zwischenräume gelassen werden, um zwischen die einzelnen Reihen isolirende Platten aus Glas oder anderem geeigneten Material einzusetzen. Fig. ι zeigt den Grundrifs einer nach vorliegender Erfindung angeordneten vollständigen Zelle, Fig. 2 deren Längsschnitt nach Linie 1-2 der Fig. 1 , und Fig. 3 eine Endansicht der Zelle mit theilweisem Schnitt.

Fig. 4 zeigt den Grundrifs eines Paares in einander greifender Elektroden nach vorliegender Erfindung, deren vorstehende Streifen jedoch in concentrischen Kreisen angeordnet sind.

A ist die den Behälter für die Elektroden und die erregende Flüssigkeit bildende Zelle, die aus Porcellan oder anderem der Säure widerstehenden Material besteht.

BB¹ sind die Endplatten der Elektroden, die, aus Blei bestehend, eine Anzahl von Streifen, Bändern oder Drähten C C¹ mit einander verbinden. Diese Streifen bestehen ebenfalls aus Blei und sind reihenweise angeordnet. B D¹ sind die Enden der Elektroden zur Verbindung zweier oder mehrerer Zellen mit einander und zum Anschlufs der Zellen an die die Ladung vollführende Dynamomaschine oder an-den Stromkreis, für den sie Verwendung finden sollen. *

EE sind isolirende Streifen, welche zur Trennung der einzelnen Streifenreihen von einander dienen und welche aus einem beliebigen Isolirungsmittel, wie Glas, Vulcanit oder (behufs Widerstehens gegen die elektrolytische Wirkung) aus geeignet präparirtem Holz bestehen kann, welche Präparirung in geeigneter Weise dadurch bewirkt werden kann, dafs man das Holz in Paraffin, Wachs u. dergl. siedet. ■

FF¹ sind Stäbe oder Stangen, ebenfalls aus isolirendem Material, welche durch entsprechende Löcher in den isolirenden Streifen E E hindurchgehen und dieselben an ihrer Stelle festhalten. Die unteren Stäbe F¹ bilden die Träger für die Bleistreifen der Elektroden und halten diese vom Boden der Zelle A entfernt, wodurch eine etwaige Kurzschliefsung der Elektroden durch etwa in die Zelle eingefallene fremde, sich am Boden auflagernde Körper vermieden wird. Die Streifen EE bilden mit den Stäben FF¹ einen isolirenden Tragrahmen, durch den die Elektrodenpaare in ihrer richtigen Stellung zu einander gehalten werden. Durch zeitweise Verbindung der oberen Stäbe F mit einem gemeinsamen Träger können die Elektrodenpaare schnell in die oder aus der Zelle gehoben werden.

Die geeignetste Form der Streifen CC¹ ist in Fig. 5 dargestellt; der Querschnitt gleicht einer Linse. Erfinder empfiehlt diese Form deshalb, weil sie der erregenden Flüssigkeit eine grofse Fläche darbietet, während dabei ein genügender Metallkern intact bleibt, um die Leitungsfähigkeit zu einer aufsergewöhnlich guten zu machen, weil sich ferner Streifen von dieser Form dicht an einander setzen lassen, an ihren Kanten nicht leicht abkrümeln und weil sie endlich die ungehinderte Circulation der erregenden Flüssigkeit, sowie das freie Entweichen der gebildeten Gase gestatten und begünstigen. .

Es empfiehlt sich, Bleistreifen von solchem Querschnitt durch Pressung des Bleies unter hydraulischem Druck zu bilden, worauf der Streifen durch aufgerauhte Zugwalzen gerade gerichtet wird, welche denselben fest erfassen, um endlich in einzelne Längen geschnitten zu werden. Die Anordnung dieser Streifen in Reihen ist am besten eine solche, . dafs die schmäleren Achsen in einer Linie stehen und die Streifenreihen C der einen Elektrode mit den Streifenreihen C¹ der anderen Elektrode abwechseln oder beide in einander greifen. Die einzelnen Streifenreihen werden von einander durch Holzstreifen, die behufs Widerstehens gegen die Säure in geeigneter Weise behandelt sind, oder durch Glasstreifen E isolirt, die, wie in Fig. 6 ersichtlich, eben oder gewellt und mit Löchern versehen sind, um die ebenfalls aus isolirendem Material bestehenden Verbindungsstangen FF¹ hindurchzustecken.

Die Streifen CC¹ können auch horizontal neben einander angeordnet werden, statt sie in verticalen Reihen über einander zu schichten, oder sie können gekrümmt sein und concentrisch in einander greifen, wie dies in Fig. 4 ersichtlich, obgleich die in Fig. 1, 2 und 3 angegebene Anordnung vorzuziehen ist.

Durch diese Construction und Anordnung der Elektroden ist ein etwaiges Ausbiegen der Platten, wodurch dieselben sich einander berühren könnten, ausgeschlossen, während sich die Streifen einer jeden Reihe durch Ausdehnung oder Contraction des Bleies frei heben und senken können. Da aufserdem jeder Streifen mit einer tragenden Platte oder Basis von dem Material des Streifens gleichem Material innig verbunden ist, so wird eine ununterbrochene metallische Leitung in jeder Elektrode gesichert, was die Wirkung der Batterie aufserordentlich fördert.

Die Endbolzen D werden am besten aus verzinntem Eisen, die die Enden gleicher Elek-. troden in einer Batterie von mehreren Zellen verbindenden Theile aus Kupfer, Zinn oder anderem Material hergestellt, da¹ sind Unterlegscheiben, welche' verhindern, dafs sich beim Verbinden der Enden D¹ mit ihren ent-

sprechenden Elektroden die Muttern in das Blei einschneiden.

In folgendem soll nun die Art und Weise der Vereinigung der Bleistreifenreihen mit ihren entsprechenden Platten angegeben werden.

Durch angestellte Versuche hat sich ergeben, dafs, wenn eine Reihe von Bleistreifen über eine Form dergestalt gehängt werden, dafs die Enden in diese hineinragen und geschmolzenes Blei in die Form eingelassen wird, nicht allein das geschmolzene Metall die Enden abschmilzt, welche gerade in dasselbe eintauchen, sondern dafs auch die Hitze eine so grofse ist, um einen beträchtlichen Theil der Bleistreifen über der Oberfläche des geschmolzenen Metalls abzuschmelzen, so dafs durch Herunterfallen des Bleies in die Form die Streifen nach ihrer Abkühlung mit dem Metall in der Form aufser Verbindung sind.

Erfinder hat gefunden, dafs eine praktische Vereinigung der metallischen Bleistreifen mit einer metallischen Bleigrundplatte für vorliegende Erfindung darin besteht, dafs man eine oder mehrere Reihen solcher Drähte oder. Streifen mittelst zweier oder mehrerer Klötze oder Platten aus kaltem Eisen oder anderem die Hitze leitenden Material dergestalt in einen Rahmen klemmt, dafs die Enden der einzelnen Drähte oder Streifen um ein kleines Stück aus dem Rahmen vorstehen. Kurz ehe nun das Blei, welches insgesammt mit diesen Streifen oder Drähten vereinigt werden soll, in die Form laufen gelassen wird, wird der kalte, die Streifenreihen enthaltende- Klemmrahmen mit den Blöcken über eine heifse Form gestellt und das geschmolzene Metall zugelassen. Hierdurch werden die Enden der Streifen oder Drähte bis an die kalte Oberfläche herum abgeschmolzen, worauf sich das Blei sogleich um die Streifen oder Drähte legt, so dafs es nach der Abkühlung fest mit den Streifen verbunden ist.

In den Fig. 7 bis 10, von denen Fig. 7 den Grundrifs, Fig. 8 den Schnitt nach Linie 1-2 der Fig. 7 des oberen Theiles des Giefskastens, in den die Streifenreihen eingeklemmt werden, Fig. 9 den Grundrifs des unteren Theiles des Giefskastens und Fig. ι ο den Schnitt nach Linie 3-4 der Fig. 9 darstellt, ist eine Form eines Giefskastens dargestellt, wie solcher vom Erfinder zur gemeinsamen Vereinigung der verschiedenen Bleistreifenreihen mit ihren entsprechenden End- und Grundplatten verwendet wird.

G ist der am besten aus Gufseisen bestehende Rahmen, in welchen die Bleistreifen vor dem Giefsen eingeklemmt werden. An den Seiten ist dieser Rahmen mit verticalen Nuthen versehen, in weiche die Metallplatten H lose eingesetzt werden. Diese Platten H ruhen mit ihren flantschförmigen Enden auf den Seitenkanten des Rahmens G auf, in welcher Stellung dann ihre Unterflächen mit dem Boden des Rahmens G in einer Ebene liegen.

Die Bleistreifen werden dann in die Zwischenräume zwischen den Metallplatten H so eingefügt, dafs ihre Enden gleich lang und von einer Länge aus dem Rahmen vorstehen, die etwas gröfser als die Tiefe des Einschnittes j in der Form J, Fig. 10, ist.

Darauf werden die Schrauben II angezogen und die verschiedenen Streifenreihen fest in den Rahmen G eingeklemmt, wonach sie zum Giefsen fertig vorbereitet sind.

K K sind Ansätze oder Führungen an der Form, mittelst welcher die beiden Hälften des Giefskastens schnell und genau an einander gepafst werden können. L ist ein Stift zur Bildung des Loches in der Endplatte, das den Endbolzen aufnehmen soll. '

Der Arbeitsvorgang ist nun folgender: Sind die Streifen in der angegebenen Weise im Rahmen G befestigt und die Enden derselben mit einer Harz- und Oelmischuhg überstrichen, so wird die Form T auf eine schwache Rothglut erhitzt, der Rahmen auf diese Form so aufgesetzt, dafs die Streifenenden auf den Boden des Einschnittes j zu stehen kommen. Sowie diese Enden der Bleistreifen durch Contact mit dem heifsen Metall der Form abgeschmolzen sind, was meistens unmittelbar geschieht, so wird das geschmolzene Blei, welches die die Streifen unter einander verbindende Platte bilden soll, in die Form eingegossen, wodurch sämmtliche Streifen durch Schmelzung mit dem in dem Einschnitt enthaltenen Blei mit einander verbunden werden.

Das geschmolzene Blei wird in der Form mit den Enden der Bleistreifen verschmolzen, es erstarrt aber, wenn es den Rahmen G und die Klötze H erreicht, welches Erstarren das weitere Schmelzen der Streifen sicher verhindert.

Nach erfolgter Abkühlung sind sämmtliche Streifen fest mit einer Metallplatte verbunden, worauf die so gebildete Elektrode aus dem Giefskasten herausgenommen wird. Erfinder beschränkt sich nicht auf die genaue Art dieses Giefsverfahrens für die Herstellung seiner Elektroden für Secundärbatterien, da auch andere gleich wirksame Mittel angewendet werden können, ohne in der Hauptsache vom Wesen der Erfindung abzuweichen, die in der Herstellung in einander greifender Elektroden für Secundärbatterien aus metallischem Blei oder festem Metall besteht, das in Gruppen kammförmiger Streifen-, Draht- oder Bänderreihen angeordnet ist, welche von einer gemeinsamen Platte oder Wand aus gleichem Metall vorstehen und insgesammt mit dieser verbunden sind.

In einander greifende Elektroden der vorbeschriebenen Herstellungsart können 'natürlich auch aus anderem Metall als Blei und Legirungen hergestellt werden, obgleich Erfinder immer dieses Metall vorzieht. Die Metallstreifen können in concentrischen Kreisen .wie auch geradlinig angeordnet werden.'

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Bei Secundärbatterien die 'Anwendung von in einander greifenden Elektroden, welche jede aus einer metallenen Grundplatte [B) besteht, von der eine Anzahl feiner metallener Drähte oder Streifen (C), letztere vorzugsweise von linsenförmigem Querschnitt, in Reihen abstehen, wobei jede Reihe aus einer Anzahl solcher Drähte oder Streifen besteht, die einander berühren , bei welcher Elektrode jedoch die feinen Drähte oder Streifen sämmtlicher Reihen mit der Grundplatte einen homogenen« gemeinschaftlichen Körper bilden, der von der Gegenelektrode durch die verticalen Stangen E isolirt und mit der Gegenelektrode durch die Stangen E und die horizontalen Stangen FF¹ aus isolirendem Material getragen wird.
   Zur Herstellung der in Anspruch i. gekennzeichneten Elektroden die unter Bezugnahme auf Fig. 7 bis io beschriebene Einrichtung zum Angiefsen der Grundplatte (B) an die Elektrodenstreifen (C), in der Hauptsache bestehend aus der Klemmvorrichtung G H J, Fig. 7 und 8, zum Zusammenhalten der Streifen (C) in Combination mit der Giefsform JKL, Fig. 10.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.