DE3919073A1 - Geruest fuer die bleielektroden eines bleiakkumulators und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Geruest fuer die bleielektroden eines bleiakkumulators und verfahren zu dessen herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Gerüst (Gitter) für die Blei­ elektroden eines Bleiakkumulators aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bei einem Bleiakkumulator werden die Elektroden oder Platten von einem Bleiträger (Gitter) gebildet, der das aktive Material (den eigentlichen Energiespeicher) auf­ nimmt, den elektrischen Strom zu- und ableitet und den Elektroden bzw. den Platten Form und Festigkeit gibt. Ein entsprechender Stand der Technik ist dazu z.B. der Mono­ graphie "Bleiakkumulatoren" , VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf (1986), zu entnehmen.
Bei einem Einsatz derartiger Bleielektroden in Gerüst- oder Plattenform in einen Bleiakkumulator wird immer wie­ der festgestellt, daß das aktive Material in das Gerüst der Bleilelktrode nur schlecht dosierbar eingebracht wer­ den kann. Beim Gebrauch des Bleiakkumulators wird häufig ein Abschlammen der Elektroden festgestellt. Zusätzlich ist eine gewisse Ungleichmäßigkeit im Leistungsverhalten des Bleiakkumulators, eine eingeschränkte Zyklenbestän­ digkeit und ein nicht beständig gutes Langzeitverhalten des Bleiakkumulators zu beobachten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerüst (Gitter) für die Bleielektroden eines Bleiakkumulators zu schaffen, bei dem die vorher geschilderten Nachteile nicht mehr auftreten und ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gerüstes.
Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des patentanspruchs 1 gelöst.
In den Ansprüchen 2 bis 4 werden bevorzugte Ausführungs­ formen des Elektrodengerüstes angegeben.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Gerüstes (Gitter) ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruches 5.
Die Erfindung wird anhand eines nachfolgenden Beispiels noch näher erläutert:
Zwei 60 × 42 mm2-Elektroden aus chemisch vorverkupferten, galvanisch verbleiten PP-Filzen und einer PbO-Pastenfül­ lung wurden in Kombination mit zwei positiven Gitterplat­ ten (aus einer Starterbatterie) in Vollzellen- bzw. Halbzellenmeßanordnung zyklisiert; Elektrolyt war Schwe­ felsäure der Dichte 1,285 g/cm3, entsprechend 5,03 Mol/l. Die in Halbzellenanordnung ermittelten Daten bezüglich des Belastungsverhaltens und der Massenausnützung sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt (UEE - O,7 V bzw. - 0,06 V für IE < 10 i5 gegen Hg2SO4):
Der Ah-Wirkungsgrad lag zwischen 0,9 bei i5 und 0,7 bei den höchsten gemessenen Entladeströmen; der Widerstand entsprach 30 mOhm × Ah (halbentladen) .
Ein Vergleich des auf K5 bezogenen Bleigehaltes der Fa­ sergerüst- und der Starterelektrode führt zu folgenden Werten:
Die obigen Daten zum Belastungsverhalten wurden an einer Elektrode gemessen, die zuvor 118 Zyklen in einer Voll­ zelle durchlaufen hatte (TL = 5h, TE = 2h, UEE = 1,6 V). Davon waren ca. 100 Zyklen negativ begrenzt. Nach insge­ samt 200 Zyklen mit 100% Entladetiefe zeigte die Elektrode noch keinen wesentlichen Kapazitätsabfall.
Die Vorteile einer mit dem erfindungsgemäßen Gerüst ver­ sehenen Bleielektrode bestehen insbesondere darin, daß das aktive Material in dem Gerüst der Bleielektrode gut do­ siert zugegeben werden kann, und daß bei einem mit solchen Bleielektroden ausgestatteten Bleiakkumulator eine größere Zyklenbeständigkeit beim Be- und Entladen erreicht wird, womit sich ein besseres Leistungsverhalten und ein ver­ bessertes Langzeitverhalten beim Bleiakkumulator ergibt.

Claims (8)

1. Gerüst für die Bleielektroden eines Bleiakkumulators, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial eine Bahn aus einem elektrisch nichtleitendem Kunststoffmaterial mit einer Porosität von 60 bis 95% eingesetzt ist, welche nach einem vorhergehen­ den Aktivierungsvorgang chemisch verkupfert, auf Länge und/oder Breite der Elektrode zugeschnitten und später mit einer Bleischicht galvanisch verstärkt ist.
2. Gerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch nichtleitendes Kunststoffmaterial eine Bahnstück aus einem Vliesstoff, einem Nadelfilz oder einem offenporigen Schaumstoff eingesetzt ist.
3. Gerüst nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder die Haut der Poren des elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterials aus Polyethylen, Poly­ propylen oder Polyurethan bestehen.
4. Gerüst nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die aktivierte Oberfläche des elektrisch nichtleitenden Materials aufgebrachte Kupferschicht eine Dicke von 0,2 bis 1 µm, die darauf aufgebrachte Blei­ schicht eine Dicke von 3 bis 8 µm besitzt.
5. Verfahren zur Herstellung eines Elektrodengerüstes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Bahn aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoffmaterial mit einer Porosität von 60 bis 95% zuerst die Oberfläche mit einer salzsäurehaltigen Lösung, die auf der Basis von Pd/Sn hergestellt wurde, aktiviert wird,
die überschüssige Aktivierungslösung von der Oberfläche bzw. aus den Poren des Kunststoffmaterials entfernt wird, die aktivierte Oberfläche der Kunststoffmaterialbahn auf chemischem Wege verkupfert wird,
die überschüssige Metallisierungslösung von der Oberfläche bzw. aus den Poren des Kunststoffmaterials entfernt wird, die Kunststoffmaterialbahn auf eine späteren, gewünschte Dimensionen zugeschnitten wird,
das verkupferte Bahnstück auf galvanischem Wege verbleit wird und
das verbleite Bahnstück von dem Restelektrolyten gereinigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch nichtleitendes Kunststoffmaterial Vliesstoffe, Nadelfilze oder offenporige Schaumstoffe eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder die Haut der Poren des Kunststoffma­ terials aus Polyethylen, Polypropylen oder Polyurethan besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 5, 6, oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Oberfläche bzw. in den Poren des Kunst­ stoffmaterials durch Metallisierung aufgebrachte Kupfer­ schicht eine Dicke von 0,2 bis 1 µm und die darauf durch Galvanisierung aufgebrachte Bleischicht eine Dicke von 3 bis 8 µm besitzt.
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US10858748B2 (en) 2017-06-30 2020-12-08 Apollo Energy Systems, Inc. Method of manufacturing hybrid metal foams

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