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Elektrischer alkalischer Sammler Die Erfindung bezieht sich auf elektrische
alkalische Sammler, bei welchen die Elektroden aus die aktive Masse umschließenden
dünnen durchlöcherten Metallblechen bestehen und zwischen den ungleichnamigen Elektroden
mittels des den Elektrodensatz eng umschließenden Zellenbehälters oder einer Preßhülse
in ihrer Lage -festgehaltene Abstandhalter vorgesehen sind. Wegen der Neigung der
aktiven Masse zum Quellen beim Berühren mit dein Elektrolyt und beim Laden oder
aus anderen Gründen hat man bisher die Blechhüllen je in eine Anzahl von schmalen
parallelen Massebehältern oder Taschen unterteilt, und zwar z. B. dadurch, daß die
beiden umhüllenden Bleche durch in gewissen Abständen voneinander angeordnete, zwischen
benachbarten Abstandhaltern liegende parallele Falze, Säume o. dgl. miteinander
verbunden wurden. Durch diese inneren Verbindungen wird jedoch der. für die aktive
Elektrodenmasse zur Verfügung stehende Raum beeinträchtigt, und die spezifische
Kapazität der Zelle wird entsprechend herabgesetzt. Man würde eine beträchtliche
Erhöhung der Kapazität erreichen können, wenn die Elektroden ohne solche innere
Verbindung ausgeführt werden könnten. Auch die Konstruktion bzw. die Herstellung
der Elektroden würde wesentlich vereinfacht werden können, wenn die inneren Verbindungen
fortgelassen werden könnten. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß
die Metallwände der Elektroden zwischen benachbarten Abstandhaltern im Querschnitt
kreisbogenförmig verlaufen, also. Teile von Zylindermänteln bilden, wobei Verfalzungen
der Wände zwischen benachbarten Abstandhaltern vermieden sind, ohne daß hierdurch
die Widerstandsfähigkeit der Elektroden-vvände gegen die Ouellkräfte im Vergleich
zu den bekannten F_lektroden mit inneren Querverbindungen der Wände vermindert wäre,
da die zwischen den benachbarten Abstandhaltern liegenden gleichmäßig gewölbten
Teile der Wandung infolge ihrer Form eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen
die Ouellkra,ft besitzen.
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Die Abstandhalter können beispielsweise in bekannter Weise aus parallelen,
in passenden Abständen voneinander angeordneten Hartgummistäben oder auch aus durchlöcherten
Scheiben aus Isoliermaterial bestehen. Wenn die Stellen, an denen die Abstandhalter
an jeder Elektrode anliegen, genügend dicht über die ganze Elektrodenfläche verteilt
sind, kann der Quellneigung der Elektrodenmasse trotz des gänzlichen Fehlens innerer
Verbindungen der Hüllen in so wirksamer Weise begegnet werden, daß auch die positiven
Elektroden, bei welchen die Neigung zum Quellen besonders stark ist, im wesentlichen
ihr ursprüngliches Volumen, d. h. ihr Voltunen vor der
Berührung
mit dem Elektrolyt, beibehalten. Zwar wird hierbei der Druck innerhalb der Elektroden
bedeutend erhöht, aber hierdurch entstehen keine nachteilige Folgen, im Gegenteil
wird hierdurch der innere Zusammenhang der Massenteile noch verbessert und eine
innigere Berührung zwischen Masse und Hülle erreicht.
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Die Erfindung soll an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert
werden. In der Zeichnung zeigt Fig. i einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße
Elektrode in einer Zwischenstufe des Herstellungsverfahrens. Fig. 2 zeigt einen
entsprechenden Querschnitt bei anderer Ausführung der Elektrode. Fig. 3 und 4 zeigen
die Elektrode, ebenfalls im Querschnitt, nachdem dieselbe durch Walzverfahren oder
in anderer Weise weiter bearbeitet worden ist. Fig. 5 zeigt in ähnlicher Weise eine
Ausführungsform der Elektrode, bei welcher diese mit einer metallischen Einlage
versehen ist. Die Fig. i bis 5 zeigen die betreffenden Gegenstände in etwa doppelter
natürlicher Größe. Fig. 6 zeigt in noch größerem Maßstabe einen Teil einer fertigen
Elektrode im .Querschnitt nebst den zugehörigen, das Einspannen der Elektrode bewirkenden
stabförmigen Abstandhaltern. Fig. 7 zeigt -im Querschnitt in etwa natürlicher Größe
einen Teil der Akkumulatorzelle wld der umschließenden Preßhülse. Fig. S zeigt,
ebenfalls in etwa natürlicher Größe, einen entsprechenden Teil einer Zelle anderer
Ausführung.
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Fig. i zeigt die Form des Elektrodenquerschnittes vor der Fertigbearbeitung
der Elektrode durch Walzen o. dgl. Die Elektrodenmasse b bildet eine zusammenhängende,
sich über die ganze Breite der Elektrode erstreklcende Schicht, die zwischen durchlöcherten
Metallblechen a1, a2 eingeschlossen ist. Die Blechwände a1, a, erhält man z. B.
aus langen, sog. endlosen Blechbändern, deren Breite der Gesamtbreite der Elektrode
entspricht. Die Elektrodenmasse wird z. B. durch Preß- oder durch Walzverfahren
in die Form von Tafeln oder Platten b gebracht, die zwischen den beiden Blechen
a1, a2 untergebracht werden. Die Kanten der Bleche a1, a2 werden z. B: durch Falzung,
und zwar unter Umständen unter Anwendung einer besonderen Abschlußs@chien@e hl,
h2, oder durch elektrische Schweißurig bei cl, c2 miteinander vereinigt.
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Wenn die Vereinigung der Blechkanten, wie in Fig. z angedeutet, durch
Schweißung ausgeführt wird, kann es unter Umständen zweckmäßig sein, die Schweißung
vor der Einführung der Elektrodenmasse in die Hülle auszuführen, weil sonst die
Masse in gewissem Grade durch die beim Schweißen entstehende Wärmeentwicklung beschädigt
werden kann. Wenn die Schweißung vorher erfolgt, wird die Hülle, wie Fig. 2 zeigt,
so weit gemacht, daß die Massetafel vom einen Ende der vorher in passender Länge
abgeschnittenen Hülle ohne Schwierigkeit eingeschoben werden kann. Da die Elektrodeninasse
also nur unvollständig die Hülle ausfüllt, was übrigens auch bei der Ausführung
nach Fig. i der Fall sein kann, so bildet die in Fig. i und z dargestellte Form
der Elektrode nur eine Ausgangsstufe, die noch in verschiedener Weise durch Walz-oder
Preßverfahren usw. nachgearbeitet und geformt werden muß, wobei die Masse zugleich
zusammengedrückt wird und sich der umschließenden metallischen Hülle besser anschließt.
Die Nachbearbeitung durch Walzung o. dgl. wird dabei zugleich so ausgeführt, daß
eine zweckentsprechende Form des Querschnittes der Elektrode erhalten wird. Beispielsweise
kann die in Fig.3 dargestellte Form des Elektrodenquerschnittes für positive und
die in Fig. q. dargestellte Form für negative Elektroden in Frage kommen.
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Die weitere Bearbeitung des Elektrodenhalbzeuges, d. h. das Abschneiden
desselben in passenden Längen, das Aufsetzen des Kontaktbleches am einen Ende und
der Abschlußschi.ene am -anderenEnde usw., kann beispielsweise im wesentlichen in
Übereinstimmung mit vorbekannten Methoden ausgeführt werden. In gewissen Fällen,
und zwar insbesondere, wenn die Vereinigung der Blechkanten durch Schweißung erfolgt,
kann es zweckmäßig sein, das Kontaktblech am einen Ende der Hülle aufzusetzen, ehe
die Elektrodenmasse vom anderen Ende her eingeführt wird, und gegebenenfalls nachdem
die Hülle in gewünschter Länge abgeschnitten worden ist.
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Die Massetafeln können evtl., wie es in Fig. 5 angedeutet ist, je
aus zwei durch eine zwischengelegte Metalleinlage d getrennten Schichten b1 und
b2 bestehen. Diese Metalleinlage kann beispielsweise aus einem Stück eines Wellblechbandes
oder unter Umständen aus Metallgewebe oder Metalldrähten bestehen und hat den Zweck,
die elektrische Leitfähigkeit der Elektrode zu erhöhen. Dieser Zweck wird nach vorliegender
Erfindung in erhöhtem Maße durch das feste Zusammenpressen des Elektrodensatzes
erreicht.
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Die Metalleinlage kann. zweckmäßig mit so großer Breite ausgeführt
werden, daß die Kanten, .wie Fig. 5 zeigt, etwas vorragen, und diese vorragenden
Kanten können dann mit den Kanten der umhüllenden Bleche vereinigt werden, und zwar
z. B. durch Zusammenfalzung oder auch in der Weise, da.ß die Falze an jeder Kante
der Hülle a1, a2 mit einer besonderen, zugleich als Einfassung für die entsprechende
Kante der Einlage b dienende Abschlußschiene lal, lag (Fig. i) versehen werden,
welche
dann unter Umständen in die Hülle hineingewalzt wird, wie in Fig. 6 dargestellt.
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In Fig.6 ist angenommen, daß die aus Isoliermaterial bestehenden Abstandorgane
zwischen den Elektroden aus parallelen Stäben e bestehen, die an jeder Elektrode
paarweise einander gegenüberstehen, wobei jedes Paar sälcher Stäbe einen Teil der
die Elektrode einspannenden Klemmvorrichtung bildet. Fig. 6 zeigt nun im Querschnitt
einen zwischen den beiden äußersten Stabpaaren an der einen senkrechten Elektrodenkante
liegenden Teil einer positiven Elektrode. Diese ist mit einer Metalleinlage d versehen,
welche Ausbuchtungen f aufweist, die abwechselnd nach der einen oder anderen Seite
hin gerichtet sind.
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Bei der Herstellung der Elektroden kann man evtl. in der Weise vorgehen,
daß die aktive Masse in mehr oder weniger zusammengepacktem Zustande und gegebenenfalls
als langes zusammenhängendes Band auf ein fortlaufendes, durch Walzung in gewünschter
Weise profiliertes Metallband aufgebracht und durch ein zweites fortlaufendes Metallband
gedeckt wird, worauf die beiden Metallbänder an den Kanten vereinigt werden, und
das ganze durch e ine Reihe von Walz- oder Preßmaßnahmen in die gewünschte Form
gebracht und in Stücke passender Länge geteilt wird: Sollen die Elektroden mit Metalleinlage
versehen sein, so wird diese Einlage, ebenfalls in der Form eines langen Bandes,
auf die zuerst auf das untere Metallband aufgebrachte Masseschicht gelegt, und auf
die Einlage wird dann eine zweite Masseschicht aufgebracht, die ihrerseits durch
das obere Metallband gedeckt wird.
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Gegebenenfalls können die Elektroden als Doppelelektroden ausgebildet
sein, von welchen jede aus zwei plattenförmigen, je aus einer einfachen oder doppelten
Masseschicht bestehenden Teilelektroden der oben beschriebenen Art zusammengesetzt
ist. Die umschließende metallische Hülle kann unter Umständen aus Metallnetz anstatt
aus durchlöcherten Metallblech bestehen, oder es kann bei Doppelelektroden die äußere
Seite jeder Hälfte aus einem Metallnetz und die innere Seite aus .Metallblech bestehen.
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Anstatt die Metallhülle aus zwei an zwei gegenüberstehenden Kanten
zu vereinigenden Metallblechen auszuführen, kann man dieselbe gegebenenfalls aus
einem einzigen Metallblech oder Metallnetz etwa doppelter Breite herstellen.
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Fig. 7 zeigt das eine Ende der Akkumulatorzelle in horizontalem Schnitt.
Die positiven und negativen Elektroden sind in Übereinstimmung mit Fig. 3 bzw. 4
ausgeführt und durch senkrecht stehende parallele Hartgummistäbe o. dgl. auseinandergehalten.
Beider Ausführung nach Fig. 7 dient der Zellenbehälter selbst als Preßvorrichtung
oder Pre.ßhülse für den Elektrodensatz. Die Stirnwände oder Giebel g des Zellenbehälters,
von welchen nur die eine in Fig.7 gezeigt ist, sind zu diesem Zweck mit horizontalen
Riffeln o, dgl. versehen, derart, daß die Wand eine genügende Versteifung erhält,
um den durch die Quellneigung der Elektrodenmasse hervorgerufenen Druck des Elektrodensatzes
ohne wesentliche Deformierung aushalten zu können. Wie die Figur zeigt, sind die
senkrechten Kanten n1, iiz der Stirnwand umgebogen und mit den nur Zugbeanspruchungen
ausgesetzten Längsseiten il, i. des Zellenbehälters, z. B. durch Schweißung, vereinigt.
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Fig.8 veranschaulicht, ebenfalls in teilweisem Schnitt, eine andere
Ausführung des Zellenbehälters, und zwar ist hier die Versteifung der Stirnwand
dadurch erreicht, daß inwendig an der an und für sich unverstärkten Stirnwand eine
z. B. aus Wellblech bestehende, die ganze Breite des Zellenbehälters ausfüllende
Einlage j eingelegt ist. Die Riff eln dieser Einlage verlaufen ebenfalls zweckmäßigerweise
in horizontaler Richtung, so daß die Stirnwand dadurch: die erforderliche Widerstandsfähigkeit
gegen Biegung erhält. Gegebenenfalls kann die Einlage an und für sich etwas nach
innen gebuchtet sein. Bei der Einführung des Elektrodensatzes wird in diesem Falle
die Einlage teilweise oder ganz flachgedrückt und übt nun durch ihre Federung von
vornherein einen gewissen Druck auf den Elektrodensatz aus. In Fig. 8 ist angenommen,
daß die positiven Elektroden in Übereinstimmung mit Fig. 6 ausgeführt bzw. mit metallischer
Zwischenlaged versehen sind. Die negativen Elektroden sind ebenfalls mit metallischer
Einlage k versehen. Die Isolierung zwischen ungleichnamigen Elektroden besteht wie
in Fig.6 aus parallelen Hartgummistäben, die an den Stellen e1 bis e. angebracht
sind. Unter Umständen können solche Stäbe auch an den Stellen h, 1, u.sw.
angebracht werden.
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Bei den in Fig. 3, 6, 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen der
mit quellbarer aktiver Masse gefüllten positiven Elektroden ist es von besonderer
Bedeutung, daß die zwischen den einspannenden Stäben e befindlichen Teile dieser
Elektroden schon von vornherein, d. h. vor dem- erstmaligen Einfüllen des Elektrolyten,
bikonvexe Form aufweisen, so daß die betreifenden Flächen Teile eines Zylinders
bilden. Da die Stellen e, wo die isolierenden Stäbe anliegen, infolge der Widerstandsfähigkeit
der Giebelwände des Zellenbehälters als unverrückbare Punkte betrachtet werden können,
so
ist es klar, daß unter solchen Umständen das innere Volumen der Elektroden keine
Änderung erfährt, vorausgesetzt, daß die umschließenden Bleche sich nicht dehnen
können. Auch in dieser Hinsicht haben die Metalleinlagen d in der erfindungsgemäßen
Anordnung eine Aufgabe zu erfüllen, indem dieselben noch dazu beitragen, eine Verkürzung
der Elektrodenbreite zu verhindern. Die negativen Elektroden, deren Masse keine
Neigung zum Quellen hat, .können mit beliebig geformten Seiten ausgeführt werden,
z. B. zweckmäßigerweise so, daß die zwischen den einspannenden Stäben e liegendem
Teile der negativen Elektroden konkave Form erhalten, damit der zur Verfügung stehende
Raum besser ausgenutzt wird. Auch wird die wirksame Elektrodenfläche dadurch vergrößert.
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Die Erfindung ist nicht auf die nur als Beispiele beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt. Insbesondere kann die Ausgestaltung der Elektrodenseite durch Pressung,
Walzung oder andere Bearbeitung sowie auch diejenige der Isolierungen zwischen benachbarten
Elektroden in verschiedener Weise abgeändert werden. Besonders wenn die Elektroden
dünn gemacht werden sollen, kann es zweckmäßig sein, daß sowohl die positiven als
die negativen Elektroden im wesentlichen mit flachen Seiten ausgeführt werden und
also ungefähr die in Fig. i dargestellte Form erhalten, obwohl dieselben bei der
weiteren Behandlung noch etwas mehr ausgeplattet und zusammengepreßtwerdeh können.
Unter Umständen können die Seiten in solchem Falle mit kleineren oder weniger ausgeprägten
Einpressungen in der Form von Riefeln, Vertiefungen o. dgl. versehen werden. Die
Isolierung zwischen den Elektroden kann hierbei zweckmäßig aus durchlöcherten oder
porösen Hartgummischeiben oder anderen zweckentsprechenden Isolierungskörpern bestehen.
In gewissen Fällen, und zwar insbesondere bei größeren Elektroden kann es zum Erleichtern
der Handhabung der Elektroden während des Herstellungsverfahrens oder aus anderen
Gründen zweckmäßig sein; besondere Hilfsverbindungen zwischen den Metallblechen
der Hülle anzuordnen. Diese Hilfsverbindungen sind jedoch als Mittel zum Verhindern
der Quellung der Elektroden ohne Bedeutung, und die Anwendung einer solchen Hilfsmaßnahme
ändert in keiner Weise die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung.