DE69218204T2

DE69218204T2 - Bipolare batterie und verfahren zum herstellen einer zwischenwand für eine solche batterie

Info

Publication number: DE69218204T2
Application number: DE69218204T
Authority: DE
Inventors: Ove Nilsson; Erik Sundberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Effpower Hisings Backa Se AB
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: AU2291892A; WO1993001624A1; SE9102039D0; US5510211A; EP0592548A1; EP0592548B1; SE510853C2; SE9102039L; DE69218204D1

Description

Die Erfindung betrifft eine bipolare Batterie gemäß der Präambel des Anspruchs 1. Sie betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Teilungswand, die in einer derartigen Batterie gemäß der Präambel des Anspruchs 7 verwendet wird.
Monopolare Batterien werden durch eine oder mehrere Elektroden derselben Polarität charakterisiert, die parallel verbunden sind und innerhalb der gleichen Zelleinheit in einer Ecke oder auf einer Seite von jeder Elektrode kombiniert sind und durch den Strom über einen Metallverbinder, der durch die Zelle und über die benachbarte nächste Zelle der gleichen Konstruktion geführt wird. Die Elektroden umfassen aktive Materialien, die auf Bleigittern aufgebracht sind. Die monopolare Batterie ist somit gekennzeichnet unter anderem durch eine große Menge leitenden Materials.
In bipolaren Batterien werden die Elektroden von entgegengesetzter Polarität über eine elektrisch leitende Teilungswand mit positiv aktivem Material auf einer Seite und dem negativ aktiven Material auf der anderen Seite der gleichen Wand vereinigt. Zwischen dem positiv und dem negativ aktiven Material jeder Zelle gibt es ein Trennelement, das aus einem porösen säurefesten Material besteht, das die negativen und die positiven Elektroden trennt und auch den Elektrolyten enthält. Die Elektroden und Abstandselemente sind zusammengestapelt, und weisen Stromverbinder in beiden Enden auf. Es ist wichtig, daß der Stapel bzw. das Element bzw. der Pol, so konstruiert ist, daß keine Streuströme von einer Elektrode in einer Zelle zu den Elektroden entgegengesetzter Polarität in einer anderen Zelle fließen können. Folglich darf es keine elektrolytische Verbindung zwischen den Zellen geben. Der Vorteil der bipolaren Konstruktion ist infolgedessen, daß der Stromtransport von einer Zelle zu der benachbarten Zelle über die Teilungswand erfolgt und nicht von dem aktiven Material zu den Stromsammelgittern und über einen Anschluß, einen Stift oder einen Verbinder zu dem benachbarten Stift, einem Anschlußgitter und schließlich zu dem aktiven Material der nächsten Zelle. Die Gewichtsersparnisse können aus diesem Grund beträchtlich und der innere Widerstand wesentlich geringer sein.
In bisher bekannten bipolaren Bleisäurezellen muß das positive aktive Material (PAM), das poröses Bleidioxid ist, in direktem elektrischen Kontakt mit der leitenden Trennungswand stehen (d.h. aus metallischem Blei hergestellt sein), die auch das negativ aktive Material (NAM) kontaktiert, welches poröses Blei ist. Die Bleiwand wird während wiederholtem Laden und Entladen korrodieren, falls keine besonderen Maßnahmen getroffen werden. Dann kann der Elektrolyt in einer Zelle mit dem Elektrolyten in der benachbarten Zelle in Berührung kommen und ein Kurzschließen (Streuströme) tritt auf. In allen Bleisäurebatterien treten Volumenänderungen des aktiven Materials während des Ladens und Entladens auf. Bei dem Entladevorgang wird Bleisulfat (PbSO&sub4;) sowohl vom Blei (NAM) als auch vom PbO&sub2; (PAM) gebildet, und nimmt ein wesentlich größeres Volumen als die Verbindungen, aus denen es gebildet wird, an. Die Korrosion der positiven Seite der Bleiwand bringt Änderungen in dem Volumen hervor, nicht poröses Pb wird zu PbO&sub2; transformiert. Wenn die leitende Wand nicht genügend mechanische Festigkeit aufweist, um den Kräften von der Expansion des Bleis und des Bleidioxids während des Entladens oder von dem Ansteigen des Volumens aufgrund der Korrosion des Bleis zu widerstehen, wird sich die Wand ausbeulen und brechen mit der Folge eines Durchbruchs und eines Kurzschließens. Es wird auch schwierig sein, die Dichtheit mit Bezug auf die anderen Zellen in dem Pol aufrecht zu erhalten.
US-A-4,297,421 betrifft eine Elektrode für die Verwendung in beispielsweise bipolaren Batterien, die zum Lösen der obigen Probleme vorgesehen ist. Zu diesem Zweck besteht die Elektrode aus einer Verbindung eines anodisch passivierten Metalls, z.B. Titan, das durch ein Metall, das geeignet ist, ein elektrisch leitendes Oxid zu bilden, z.B. Blei, infiltriert ist. Diese Elektrode hat jedoch eine Anzahl von Nachteilen. Die Passivierung auf der positiven Seite des Matrixmetalls vermindert die gewünschte hohe Leitfähigkeit der Elektrode. Das Matrixmetall (Titan) wird auf der negativen Seite gelöst, womit die Lebensdauer der Elektrode ernsthaft vermindert wird. Weiterhin sind die Matrixmetalle, die für eine Verwendung vorgesehen sind, sehr teuer, wie auch die Verarbeitung der Elektrode aufgrund der Schwierigkeiten im Bearbeiten dieser Metalle.
Wenn die Wand aus einem porösen nicht dimensionsfesten Material hergestellt werden muß, wie z.B. einem thermoplastischen Material, werden die Poren in ihrem Volumen wachsen, wenn sie dem Anwachsen des Volumens durch die Transformation des Bleis in PbO&sub2; und PbSO&sub4; ausgesetzt werden. Diese Verbindungen werden dann mehr oder weniger unkontrolliert expandieren und poröse Schichten bilden, sowie dem Elektrolyten und dem Strom die Möglichkeit geben, weiter in die Poren einzudringen. Dieses wird eine schnelle Korrosion und Kurzschlüsse zur Folge haben, weshalb diese Materialien nicht für Teilungswände geeignet sind.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine bipolare Batterie zu schaffen, die die oben erwähnten Probleme, die mit den bisher bekannten bipolaren Batterien verbunden sind, zu lösen. Es ist auch ein Ziel ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode zum Gebrauch in einer solchen neuen bipolaren Batterie zu schaffen.
Diese Ziele werden durch eine bipolare Batterie gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7 erreicht.
Dadurch wird mit der Wand, die ein dimensionsfestes elektrisch nicht leitendes poröses Material aufweist, mit Poren, die mit Bleizinn, Antimon oder Legierungen davon zu füllen sind, eine höhere Stabilität und ein Widerstand gegen Korrosion und Leckage bei extrem guter Lade- und Entladedauerhaftigkeit erreicht. Weiterhin ist die Batterie leicht, effektiv und in der Herstellung billig.
Weitere Vorteile werden durch die Merkmale der Unteransprüche erreicht, was mit der folgenden Beschreibung deutlich wird.
Die Erfindung wird nun in größerem Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 A schematisch eine monopolare Batterie zeigt;
Fig. 1B schematisch eine bipolare Bleisäurebatterie zeigt;
Fig. 2 eine Teilungswand zur Verwendung in einer Batterie gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 3
und 4 zwei unterschiedliche Modifikationen der Batteriewand zeigen;
Fig. 5 eine bipolare Batterie mit Dichtungs- und Kühlmitteln zeigt;
Fig. 6 eine bipolare Batterie zeigt, die in einem Gehäuse enthalten ist, das Kühlung und Unterdrucksetzen der Batterie ermöglicht;
Fig. 7A, B
und 8A, B stellen alternative Herstellungsprozesse einer bipolaren Elektrode für die Verwendung in einer Batterie gemäß der Erfindung dar.
In den Figuren werden gleichen Einzelheiten gleiche Bezugsziffern zugewiesen.
Fig. 1A stellt somit eine monopolare Batterie dar mit negativer 1 und positiver 2 Elektrode, die durch Elektrolyt enthaltende Trennelemente 4 getrennt werden. Die jeweiligen Elektroden werden zu Stromsammiern an den Seiten oder den Ecken der Elektroden verbunden, wodurch die Last benachbart zu den Kollektoren am höchsten sein wird und ungleichmäßig über der Oberfläche der Elektroden verteilt ist.
In einer Bipolar-Batterie, wie in Fig. 1B dargestellt, fließt der Strom gleichmäßig durch die Elektroden, wodurch die Verwendung des aktiven Materials stark vergrößert wird. Eine Bipolar-Batterie ist deshalb für hohe Ströme pro Elektroden-Oberflächeneinheit gut geeignet. Da die Masse von leitendem Blei proportional zum Entladungsstrom für einen gegebenen inneren Widerstand ist, ist es möglich, die Bipolar-Batterie beträchtlich leichter als die monopolare Batterie zu konstruieren.
Die gestapelte bipolare Batterie, wie sie in Fig. 1B dargestellt wird, besteht aus einer Anzahl von Zellen, die durch elektrisch leitende Wände 3 geteilt werden, wobei jede mit negativen und positiven Elektroden 1, 2 auf den entsprechenden Seiten ausgestattet ist. Weiterhin weist jede Zelle einen Elektrolyten auf, der in einem Trennelement 4 enthalten ist, das aus einem porösen säurefesten Material besteht. Der Stapel wird durch Endteile 26 (siehe Fig. 6) beendet, und die elektrische Verbindung wird durch elektrische Verbinder 30 erreicht.
Fig. 2 zeigt eine Teilungswand 5 gemäß der Erfindung, sowie einen vergrößerten Teil davon.
Für sehr hohe Ströme können die Schichten des aktiven Materials dünn hergestellt werden, so daß die Batterie einen hohen Energleinhalt pro Gewicht und Volumeneinheit erzeugt. Dies ist erwünscht insbesondere wenn die Batterie z.B. in einem Fahrzeug verwendet wird. Von dem Gesagten folgt, daß die Teilungswand dünn sein sollte, aber viel elektrisch leitendes Material enthalten sollte. Durch Verwenden einer dünnen Teilungswand hat der kurze Strompfad einen niedrigen Widerstand zur Folge, aber auch den Nachteil einer niedrigeren mechanischen Festigkeit mit dem Risiko des Brechens und der Durchkorrosion der Teilungswand.
Die Teilungswand 5 ist geeignet, der Bipolar-Batterie einen hohen Energieinhalt bei hohen Strömen zu geben und weiterhin auch eine beträchtliche Lebensdauer trotz der Dicke, die vorzugsweise nur zwischen 0,5 bis 5 mm liegt, zu geben. Die Teilungswand 5 umfaßt ein nicht elektrisch leitendes dimensionsfestes poröses Material 10 mit Poren 8, die es von seiner positiven zu seiner negativen Seite durchlaufen. Unter dem Ausdruck "dimensionsfestes Material" ist ein Material zu verstehen, das sich mechanisch und chemisch bei den Bedingungen innerhalb der Batterie während ihres Betriebes nicht ändert und das somit säure- und oxidationsbeständig ist. Die Porösität ist leicht durch einen Fachmann zu prüfen, aber sie kann innerhalb des Bereichs von 5 bis 50% liegen und vorzugsweise zwischen 15 und 40%. Der Porendurchmesser liegt zwischen 4 bis 500 µm und die Dicke kann (siehe oben) von einigen Zehntel eines Millimeters zu einigen Millimetern betragen, was unter anderem von der Größe der Elektroden abhängt. Gemäß der Erfindung kann das poröse Material neben Keramikmaterialien auch aus Glas hergestellt sein, andere inorganische Materialien und dirnensionsfeste Polymermaterialien können auch in Frage kommen.
Keramikmaterialien und Glas haben den Vorteil, daß durch die Wand Kräfte, die während des Ladens und Entladens auftreten und die dazu neigen, die Teilungswand zu biegen, kompensiert werden können. Derartige Materialien haben auch den Vorteil, daß die Größe der Poren unverändert bleibt, selbst bei großen Kräften, die aufgrund der Bildung von Korrosionsprodukten auftreten. Keramische Materialien und Glas sind Beispiele für Materialien, die bevorzugt für die Erfindung sind, aber die Erfindung ist nicht in dieser Kinsicht begrenzt. Ein poröses Polymer kann natürlich verwendet werden, wenn es dimensionsfest bei solchen Temperaturen ist, die in einer Bleisäure- Batterie auftreten können und gehört zum Rahmen der Erfindung. Es kann vorteilhaft oder notwendig sein, solche Polymere wie auch keramische Materialien mit hochfesten Fasern, wie z.B. Glas- oder Kevlar- oder Bornitridfasern zu verstärken. Man kann sich auch vorstellen, daß das nichtleitende Teil der Wand um Fäden aus leitenden Materialien, z.B. Blei, gebildet wird. Es ist wichtig, daß das dimensionsfeste Material auch widerstandsfähig gegenüber Schwefelsäure und anodischer Oxidation ist.
Um die Festigkeit der mit Blei imprägnierten Wand so groß wie möglich zu erhöhen, kann die Wand mit z.B. Bornitriden oder Aluminiumoxiden verstärkt sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Teilungswände mit Dicken von weniger als 1 mm, abhängig von der Oberflächengröße der Zelle, herzustellen.
Weiterhin sind die Poren 8 der Teilungswand vollständig mit Blei, Zinn, Antimon oder einer Legierung davon gefüllt. [m Betrieb, wenn das Blei in den Poren beginnt sich in PbO&sub2; oder PbSO&sub4; - Verbindungen, die ein größeres Volumen als Blei haben - zu verändern, kann eine weitere Transformation nicht auftreten, da der Elektrolyt daran gehindert wird, in die gefüllten Poren einzudringen.
Es ist wichtig, daß die meisten Poren auf beiden Enden offen sind und vorzugsweise gewunden sind, d.h. nicht gerade, insbesondere bei dünnen Teiiungswänden, und daß die Porendurchrnesser entlang der Porenlänge sich ändern, um Korrosion entlang der Poren zu vermeiden. Durch Ändern der Porengröße werden die Strornunien, die normalerweise senkrecht zur Ebene der Teilungswand sind, gebrochen (siehe Fig. 2 bis 4). Bei 8" gibt es teilweise eine allgemeine Korrosion, teilweise einen Angriff entlang der Wände der Poren aufgrund von lokal hoher Strorndichte. Das korrodierende Blei, das in Bleisulfat oder Bleidioxid umgewandelt wurde, wird aus der Pore gedrückt. Wenn die Korrosion 8" erreicht hat, hört überraschenderweise die Korrosion auf, teilweise aufgrund des Volumens, das vor dem Angriff des Stroms geschützt wird, teilweise aufgrund der Kompression der Korrosionsprodukte gegen die inkompressible Wand. Deshalb ist es wichtig, daß das Material dimensionsfest ist, d.h. Poren aufweist, die im Volumen konstant bleiben, selbst wenn die Porenwände dem mechanischen Druck ausgesetzt sind, der auftritt, wenn das Blei sich ausdehnt oder chemisch umgewandelt wird.
Um eine höhere mechanische Festigkeit der dünnen Wände zu erreichen, ist der prozentuale Anteil des Bleis in der leitenden Teilungswand niedrig, aber trotzdem können die Wände gute elektrische Leitfähigkeit aufgrund des kurzen Abstandes aufweisen. Um eine größere Sicherheit gegen Korrosion durch die Wand zu erreichen, werden zwei oder mehrere leitende Scheiben aufeinander gestellt (wie in Fig. 3 gezeigt). Jede leitende Wand kann zum breiteren Schutz gegen Durchkorrosion und auch, um einen besseren Kontakt mit dem aktiven Material zu erzielen, mit einer Schicht 9 aus Blei auf beiden Seiten ausgestattet sein, die 5-150 µm dick ist.
Die Poren des porösen Materials können mit Blei (oder dergleichen) in unterschiedlicher Weise gefüllt sein. Die folgenden Verfahren sind nur als Beispiel zu betrachten. Das poröse Material kann z.B. unter Vakuum bis auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Bleis erhitzt werden und dann - noch immer im Vakuurn - in geschmolzenes Blei getaucht werden. Es kann vorteilhaft sein, geschmolzenes Blei unter Druck in die Poren (die Unterdruck ausgesetzt sein können) durch Druckguß einzubringen. Das Blei kann dann unter Druck während des Ablaufs des Erstarrens belassen werden und somit eine vollständige Füllung der Porenvolumen erleichtern. In anderer Weise können leere Räume von dem Schrumpfen des Bleivolumens während des Erstarrungsvorgangs resultieren. Es ist wichtig, daß es eine enge Adhäsion des Bleis zu den Porenwänden gibt. Aus diesem Grunde wird der poröse Körper, wenn er aus Keramik oder Glasmaterial besteht, mit z.B. Silikatgel imprägniert, das nach dem Trocknen eine sogenannte Dünnschicht, die aus kleinen SiO&sub2; Partikeln besteht, bildet. Durch diesen Vorgang werden die Porenwände eine poröse Oberfläche erhalten, an der Blei physisch so gut wie bei chemischer Reaktion mit SiO&sub2; haftet. Die Imprägnierung mit Silikat wird am besten bei porösem Glas und Keramiken angewendet. Ein sicherer Weg, um die Bildung von freien Räumen in der Teilungswand zu verhindern ist gebrochenes Glas (vorzugsweise mit Glasfasern oder Bornitridfasern) mit geschmolzenem Blei zu mischen und dann leitfähige Trennungswände aus der Mischung zu bilden. Wenn der Gehalt des nicht leitfähigen Materials 60% oder mehr beträgt, ist es nicht immer möglich, derartige Scheiben zu gießen. Stattdessen müssen sie unter Druck während der Erstarrungsperiode gebildet werden. Um die Haltbarkeit zu erhöhen, werden die Platten, die aus Blei und Glas hergestellt werden, deshalb unter Druck bis zu einer Temperatur erhitzt, bei der das glasartige Material schmilzt und die möglicherweise verwendeten Glasfasern bindet und auch chemisch mit dem Blei reagiert, so daß das dimensionsfeste Material resultiert. Das Glas kann durch Keramiken mit den gleichen Eigenschaften wie das Glas ersetzt werden.
Ein weiteres Verfahren ist, die Poren mit Blei elektrolytisch zu füllen, wie in Fig. 4 dargestellt. Bei einem derartigen Prozeß wächst Blei in die Poren der Teilungswand von einer Kathode 12 aus Blei oder Kupfer, die nahe an der Rückseite des Materials angebracht ist. Diese Kathode kann z.B. eine dünne flache Folie aus Blei sein, vorzugsweise 100 bis 500 µm dick. Die Kathode kann auch aus einer Bleifolie bestehen, die zunächst durch eine sogenannte Plante-Bildung porös gemacht wird und dann nach elektrolytischer Befestigung auf der porösen Teilungswand, als ein aktives Material dienen. Die poröse Elektrode kann entweder ohne weitere Bearbeitung (außer Spülen und Trocknen) die NAM umfassen oder sie wird zu PbO&sub2; durch elektrolytische Oxidation in verdünnter Schwefelsäure transformiert und wird danach in der Lage sein, als positive Elektrode (PAM) zu dienen.
Bei der elektrolytischen Abscheidung von Blei in einem mehr oder weniger konzentrierten Elektrolyten, der ein Bleisalz enthält, kann ein pulsierender Strom auf eine Weise, die den Experten auf diesem Gebiet bekannt ist, verwendet werden. Bleiionen diffundieren in die Poren während der stromlosen Periode und werden während der Periode des Stromfiusses abgeschieden. Um die Abscheidung an den Porenwänden zu induzieren, kann man zuerst diese mit einer dünnen Schicht aus Blei bedecken, das durch eine Behandlung in gasförmigem Blei unter niedrigem Druck in gleicher Weise erhalten wird, wie Kunststoffilme mit Bleischichten dünner als 1 µm beschichtet werden. Gasförmiges Blei ist immer in der Lage, in die Poren einzudringen. Um freie Räume abzudichten, die möglicherweise zwischen den Wänden der Poren und dem elektrolytisch abgeschiedenen Blei entstehen, kann Polytetrafluourethylen oder dergleichen verwendet werden. Polytetrafiuourethylen verhindert auch das Eindringen von Schwefelsäure durch seine ihm eigenen hydrophoben Eigenschaften.
Ein anderes Beispiel, wie eine Teilungswand gemäß der Erfindung herzustellen ist, besteht darin, eine große Zahl von hauptsächlich parallelen Strängen aus Blei mit einem inorganischen Material oder einem dimensionsfesten Polymer zu umgeben. Nach einer bestimmten Reaktionszeit, wenn das Material in einer bestimmten Weise gemäß der Art der Materialien ausgehärtet ist, werden Scheiben durch Sägen oder auf anderem Wege gebildet, so daß Bleioberflächen auf beiden Seiten der Wand geöffnet werden. Ein Beispiel s für Materialien, die für einen solchen Prozeß geeignet sind, ist Na-Silikat, das mit dem Blei auf der Oberfläche der Stränge zu einer unlöslichen, nichtleitenden Verbindung reagiert. Ein anderes Beispiel ist ein organisches Material in der Form von zwei oder mehreren Verbindungen, die gemischt werden und zu einem dimensionsfesten Material, das die Bleistränge umgibt, aushärtet. Noch ein weiteres Beispiel ist ein Kunststoffmaterial, das bei Hitze geschmolzen wird und das um die Bleistränge herum angeordnet wird und das während der Erstarrung schrumpft.
Am geeignetsten ist es, die bipolaren Elektroden als trockengeladene Elek troden, d.h. PAM und NAM wurden zu PbO&sub2; und porösem Pb jeweils transformiert, zu erzeugen und in getrennten Prozessen vor dem Zusammenbau zu einer Zelle zu trocknen. Diese Prozesse sind dem Fachmann auf diesem Gebiet wohl bekannt. Durch derartige Verfahren ist es möglich, die Formierung (das erste Laden) in unterschiedlichen Prozesses durchzuführen. Dies ist möglich, wenn die Bipolar-Elektrode in zwei Teilen hergestellt wird. Um die Durchoxidation der Wand zu verhindern, ist es auch möglich, eine geteilte Teilungswand zu verwenden.
Um geteilte bipolare Elektroden zu erhalten, kann man das Verfahren der Befestigung einer Bleifolie auf einer Seite der dimensionsfesten Wand durch elektrolytische Abscheidung verwenden, wie es oben beschrieben wurde, und wenn das Blei im wesentlichen alle Poren gefüllt hat und auf der gegenüberliegenden Seite zu sehen ist, wird eine Bleipaste in einer an sich bekannten Weise verwendet. Vor einem Aufbringen kann die gegenüberliegende Seite vollständig mit einer ebenen Schicht von Blei durch Schmelzen, Löten oder Zugabe von mehr Blei vollständig bedeckt werden. Wenn eine Elektrodenhälfte auf diese Weise mit einer anderen ähnlichen Kälfte, die aktives Material der entgegengesetzten Polarität bereitstellt, zusammengebracht wird, wird eine modifizierte bipolare Elektrode gebildet (siehe Fig. 7a, 7b und 8a, b, worin 10 die Wand und 27 die ebene Schicht aus Blei bezeichnet).
In einem alternativen Verfahren (siehe Fig. 8a, b), das insbesondere bevorzugt wird, wenn dünne poröse Bleifolien 28 als Kathoden verwendet werden, werden die entgegengesetzten Seiten durch Schmelzen oder Löten und Zusammenlegen verstärkt, so daß eine weitere, modifizierte bipolare Elektrode gemäß der Erfindung erhalten wird.
Um eine lange Lebensdauer zu erreichen ist es jedoch nicht immer genug, die Durchkorrosion der Teilungswand zu verhindern. Wenn die Entladungen wiederholt zu tief getrieben werden, gibt es ein Risiko, daß das Blei in den Poren mindestens an bestimmten Stellen in nichtleitendes Bleisulfat transformiert wird, was einen unterbrochenen Kontakt durch die Zellwand zur Folge hat. Wenn eine Anzahl von Poren nichtleitend geworden ist, steigt die Belastung auf den anderen Poren und selbst wenn der Widerstand steigt, wird die Belastung pro Pore und infolgedessen die Bildung von Sulfaten durch die Reihenverbindung der Gesamtbatterie ansteigen. Um den Kontakt durch die Wand, die in viele kleine Poren geteilt ist, zu verhindern, kann die Wand aus zwei Wandschichten, die miteinander verbunden werden, [aminiert sein. Die eine der Schichten weist eine niedrige Porösität und eine hohe mechanische Festigkeit auf und die andere weist große Poren und folglich geringere mechanische Festigkeit auf. Die Wand mit geringer Porösität wird mechanisch die Wand mit hoher Porösität und mit ihren großen Poren stützen, den nicht dazu neigenden elektrischen Kontakt zu unterbrechen.
Batterien, die Elektrolyten verwenden, die auf einer wässrigen Lösung basieren, haben eine maximale Betriebstemperatur unter 100ºC. Eine Bleisäurebatterie z.B. sollte nicht bei Temperaturen höher als 50ºC während einer langen Zeitspanne verwendet werden. Derartige Bedingungen können verursachen, daß sich Bleisulfate in den aktiven Materialien bilden. Im Hinblick auf die Art der Entladungen, die hier hauptsächlich betrachtet werden, gleicht die Batterie in ihrer Funktion sehr stark einem Kondensator - einem "Akkumulator-Kondensator".
Deshalb ist es besonders wichtig, daß bei hohen Strombelastungen der Batterieaufbau wirkungsvoll gekühlt wird. Gemäß der Erfindung kann dies durch Einfügen von Lagen 22 aus Metall, z.B. bleibeschichtetes Kupfer mit einer Dicke von 0,1 bis 1 mm zwischen oder auf den bipolaren Elektroden erreicht werden. Ein bevorzugtes Verfahren ist es, eine Metallfolie zwischen einer positiven und einer negativen Halbelektrode in einer Weise wie oben beschrieben zu stellen, und durch Verschmelzen des Bleis der drei Komponenten, einen guten thermischen und elektrischen Kontakt sicherzustellen. Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, werden die Lagen aus Metall so angeordnet, daß sie aus dem Batteriestapel (bzw. dem Element oder Pol) herausragen und durch Luft oder durch Flüssigkeit 23 gekühlt werden können. Aus sich heraus ist es nicht notwendig, daß diese herausragenden Teile der Metallfolien auf der Außenseite angeordnet sein müssen. Durch Konstruktion der Elektroden und der Teilungswände mit einer zentralen Öffnung, kann die Kühlung durch Hindurchlassen des Kühlmediums durch die Mitte des Stapels erreicht werden, der die Dichtungsmittel 17 bereitstellt, die so angeordnet sind, daß keine Leckage auftritt.
Da es notwendig ist, bei hohen Stromdichten wirkungsvoll zu kühlen, werden die leitenden Teilungswände mit Metallfolien oder Metallagen zusammengebaut, vorzugsweise aus bleibeschichtetem Kupfer, wie es oben erwähnt wurde. Wie in Fig. 5 gezeigt wird, ragt eine bleibeschichtete Kupferfolie 22 auf der Rückseite der NAM über die Dichtungen 17 in die äußere Peripherie der Zelle hinein (kreisförmiger Querschnitt des bipolaren Stapels). Die Kupferfolie kann am Außenrand um 90º gebogen sein. Die Kühlung wird mit Luft oder durch eine Kühlflüssigkeit 23 (Fig. 6) erreicht, wie deionisiertem Wasser oder vorzugsweise einer nichtleitenden Flüssigkeit, die unter Verwendung eines Wärmetauschers in bekannter Weise gekühlt wird. Natürlich ist es anstelle dessen möglich, ähnliche Kühlungsmittel im Zentrum zu verwenden oder für größere Zelldurchmesser sowohl am Außenumfang als auch im Zentrum zu kühlen. Wenn ein äußerer Behälter 24 (Fig. 6) verwendet wird, wird dieser mit geeigneten Einlässen 25 für die Kühlflüssigkeit bereitgestellt.
Eine Möglichkeit, das Biegen und Ausbeulen der Wand zu vermeiden ist es, die Elektroden als z.B. kreisförmige Zellen mit nicht mehr als 100 cm² Fläche herzustellen. Die bleibeschichtete Kupferfolie kann dann um 90º auf dem Umfang über dem Teilungselement gebogen sein. Mit einer Keramikwand, die 2 mm dick ist, ist eine 2,5 mm Länge des gebogenen Teils der Kühlfolie akzeptabel. Bei einem Zelldurchmesser von 10 cm ergibt dies eine Kühlfläche von 8 cm² oder 10% der Elektrodenfläche. Wenn der Kühleffekt weiterhin erhöht werden soll, können die Kupferfolien auswärts um 90º gebogen werden und die Gehäusewand 24 (Fig. 6) der Batterie berühren. Die Kühlflüssigkeit kann in den Behälter geführt werden und um die Kühlflansche herum fließen. Die Größe der herausragenden Flansche hängt somit von der gewünschten Kühlung ab. Die Möglichkeit, die Kühloberflächen außerhalb der Zelle anzuordnen, ist nur als ein Beispiel erwähnt und soll die Erfindung nicht beschränken. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Batterie nicht größer als für eine äußere Kühlung des Behälters (Stahlrohr) ausreichend ist.
Wie oben festgestellt, müssen zu tiefe Entladungen vermieden werden, um eine lange Lebensdauer zu erreichen. Weil man nicht vom Anwender erwarten kann, daß er die Entladungstiefe begrenzt, ist es vorzuziehen, daß die Begrenzung in die Batterie eingebaut ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird dies erreicht, indem das Volumen der PAM konstant gehalten wird (man läßt die PAM sich nicht ausdehnen), indem man die Elektroden und die Trennelemente unter hohem mechanischen Druck bei mindestens 1 kp/cm², jedoch vorzugsweise höher bis zu 10 kp/cm² hält. Die Expansion der aktiven Materialien bleibt somit extrem klein und nur so groß, wie es durch die komprimierten Trennelemente erlaubt wird. Wenn die Poren oder die Porenöffnungen der aktiven Materialien mit Bleisulfat gefüllt sind, wird die Entladung aufhören, und es kann keine Durchkorrosion der leitenden Wände auftreten. Um diesen hohen Druck zu erhalten (und darüber hinaus einen hohen Flüssigkeits- bzw. Gasdruck, siehe unten), wird auf Fig. 6 Bezug genommen, die eine äußere Wand eines Batteriestapeis (bzw. Batterieelementes oder Batteriepols) zeigt, der aus einem Edelstahl oder dergleichen rohrförmigem Behälter 24 besteht. Durch den hohen Druck auf die Oberfläche der Elektroden muß das aktive Material keine höhere Dichte aufweisen, als die, die benötigt wird, damit die PAM bei diesem hohen mechanischen Druck nicht bricht. Bei dünnen PAM-Schichten soll die Porösität niedrig sein, um einen hohen Nutzen der PAM zu erhalten. Die Porösität kann mit 1/D ausgedrückt werden, wobei D die offensichtliche Dichte der PAM ist. Ein typischer D-Wert liegt zwischen 3,6 und 4,6 g/cm³ und "geringe Porösität" heißt D=4,2-4,8 g/cm³. Durch den hohen Druck während des Ladens und Entladens, wird die anfänglich offensichtliche Dichte der PAM beibehalten und es gibt kein Risiko der Schlammbildung und des Kurzschließens. Somit kann keine wirkliche Tiefentladung erhalten werden, wenn der Druck hoch genug ist, weil die Poren der PAM schnell mit PbSO&sub4; gefüllt werden und die Spannung abfällt. Die Porösität und die Porengrößen können mit bekannten Maßnahmen angepaßt werden, so daß das Entladen nach einer gegebenen Anzahl von Entlade-Ampere-Stunden aufhört. Ein gewisses Ansteigen des Volumens der PAM wird aufgrund der Nachgiebigkeit der hochkomprimierten Trennelemente ermöglicht (z.B. Glaswolle). Die Trennelemente 4 können zu sehr dichten Einheiten komprimiert werden, wenn sie hohem Druck ausgesetzt werden. Solche Trennelemente werden in einem komprimierten Zustand zusammengebaut und arbeiten dann als elastisches Material. Sie werden weiter komprimiert durch die kleine Volumenzunahme während der Entladung und liefern einen Gegendruck gegen die PAM, der die Volumenabnahme, die während der Ladung erfolgt, kompensiert. Dieser Gegendruck ist wichtig für alle Bleisäure-Batterien im Hinblick auf eine lange Lebensdauer und ist insbesondere wichtig für "Akkumulator-Kondensatoren" gemäß der Erfindung. Der Stapel der Elektroden wird so in dem Behälter 24 zusammengebaut, daß er dem notwendigen Druck von dem Stapel widersteht und als ein Behälter für das Kühlmedium 34 wirkt. Die Endteile 26, die die Elektroden stützen, müssen eine Steifigkeit aufweisen, die darauf abgestimmt ist, einen gleichmäßigen Druck auf die gesamte Oberfläche der Elektroden zu geben.
Wie oben erwähnt, ist eine Voraussetzung für eine lange Lebensdauer der bipolaren Elektroden, daß die Teilungswand sich nicht biegen oder in anderer Weise ihre Form ändern kann. Um einen hohen Steifigkeitsgrad der Konstruktion zu erhalten, können die Elektroden klein hergestellt werden, indem sie eine Oberfläche von einigen cm² mit flachen steifen Endverbindern (z.B. aus Kupfer), die die gesamte Oberfläche bedecken, aufweisen. Die Elektroden werden unter Druck zusammengebaut, wodurch es möglich ist, eine unveränderte Form auch mit Teilungswänden dünner als 0,5 mm zu kontrollieren und beizubehalten. Für höhere elektrische Belastungen werden jedoch größere Oberflächen aufwärts bis zu einigen dm² benötigt. Der mechanische Druck auf die Zellwand erhöht sich und es ist notwendig, die leitende Wand dicker herzustellen, damit sie den Kräften widersteht. Die kleinste Bewegung oder ein Brechen der Wand hat ein Risiko des Kurzschließens, wie oben erwähnt wurde, zur Folge.
Ein anderer Weg, um höhere Effekte zu erzielen ist natürlich, eine große Anzahl von bipolaren Batterien mit kleinen Flächen parallel zu verbinden. Anstelle von Zellen mit einer Oberfläche von z.B. 700 cm², werden 10 kreisförmige Stapel, wobei jeder einen Durchmesser von 10 cm aufweist, ausgesucht und parallel verbunden, um die gleiche Batteriekapazität zu erreichen.
Es wird oben bei mehreren Gelegenheiten erwähnt, daß die Poren des dimensionsfesten Materials mit Blei gefüllt werden. Hierzu kann nicht nur reines Blei, sondern können auch Bleilegierungen oder Zinn oder Antimon oder eine Legierung davon beabsichtigt sein. Legierungen haben etwas geringere Leitfähigkeit als Blei, aber andererseits in bestimmten Fällen weisen sie einen besseren Widerstand gegen Korrosion auf. Um einen schlechten Kontakt zwischen PAM und Blei in den Poren der Teilungswand oder angrenzenden Bleischichten, der durch passive Sulfat- oder Oxidschichten verursacht wird, zu verhindern, kann das Blei kleine Mengen von Zinn oder sogar Antimon enthalten.
Für Entladeströme, die Entladungszeitspannen von etwa einer Minute oder weniger und bis zu 100%igen Entladungstiefen angepaßt sind, wird eine PAM weniger gut verwendet, wenn die PAM-Schicht 0,5 mm oder dicker ist. Wenn Kapazitäten für längere Entladezeitspannen gewünscht werden, können PAM-Schichten bis zu 1 mm und entsprechend dicke, komprimierte Trennelemente, d.h. mehr Elektrolyt, verwendet werden, um einen guten Nutzen zu erhalten.
Die Bipolar-Batterie gemäß der Erfindung kann, wenn sie für sehr hohe Ströme entworfen wird, z.B. für Zündschaltungen oder als Stromquellen für Fahrzeugantriebe verwendet werden. Turbinen und Sterling-Motoren haben ein sehr niedriges Drehmoment beim Start und bei niedrigen Drehzahlwerten, weshalb Änderungen der Ausgangsleistung langsam sind. Durch Verbinden des Motors eines derartigen Typs mit einem elektrischen Generator, einem elektrischen Motor und der bipolaren Batterie gemäß dieser Erfindung, kann eine Hochleistungsanfangsregelung erhalten werden. Auf gleiche Weise kann der Hauptteil der Bremsenergie durch Laden der bipolaren Batterie zurückgewonnen werden. Auch Otto- und Diesel-Motor haben ein niedriges Drehmoment und einen schlechten Wirkungsgrad bei niedrigen Drehzahlwerten und können mit elektrischen Motoren und Batterien gemäß der Erfindung für den Antrieb kombiniert werden.
Batterien gemäß dieser Erfindung, wenn sie als Starterbatterien für Fahrzeuge verwendet werden, erreichen ein geringeres Gewicht als herkömmliche Starterbatterien.
In bestimmten Fällen ist der Bedarf für Lade- und Entladeströme so hoch, daß Batterien mit Kondensatoren ausgestattet werden müssen. Diese werden dann vorteilhaft parallel zu der bipolaren Batterie verwendet. Durch Zusammenschalten einer großen Anzahl von Elektroden kann der Batterie wahlweise eine hohe Spannung (mehr als 1000 V) gegeben werden, was auch einen Kondensator charakterisiert. Durch die parallele Verbindung ist der Kondensator in der Lage, einen sehr kurzen, aber hohen Strom zu liefern, danach wird durch die Batterie der fortgesetzte Entladestrom geliefert. Es kann auch möglich sein, auf gleiche Weise die Kombination einer bipolaren Batterie und einer monopolaren Batterie zu verwenden, wobei augenscheinlich die bipolare Batterie den unmittelbar hohen Strom und die monopolare Batterie die Langszeitkapazität liefern wird. Diese Anordnung kann in solchen Fällen vorteilhaft sein, in denen ein sogenannter "Peitschenhieb" auftreten kann. Bei hohen Strömen zeigen monopolare Batterien mit relativ dicken Elektroden oft einen scharfen Abfall der Zellspannung während der ersten Sekunden bis zu einer halben Minute der Entladung.
Bipolare Batterien gemäß der Erfindung werden vorzugsweise abgedichtet hergestellt. Sie können sogar gasdicht ohne Ventilationskappen aufgrund ihrer guten Sauerstoffrekombination sein. Wenn Bleisäure-Batterien geladen werden, entwickelt sich Sauerstoff an den positiven Elektroden bevor sich Wasserstoff an der negativen Elektrode entwickelt. Der Sauerstoff kann dazu gebracht werden, die NAM zu oxidieren, welche somit niemals das Potential, bei dem sich Wasserstoff entwickelt, erreichen wird. Um dem Sauerstoff das Erreichen der negativen Elektroden zu erleichtern, sind die Trennelemente in abgedichteten Zellen nicht vollständig mit Elektrolyt gesättigt und somit kann Sauerstoff in gasförmiger Form zur negativen Elektrode transportiert werden. Ein weiterer wirksamer Weg ist es, verstärkt die Löslichkeit des Sauerstoffs im Elektrolyten durch starkes Erhöhen des Flüssigkeitsdruckes bis auf 5-10 atm oder mehr zu erhöhen. Eine gute Sauerstoffrekombination wird dann sogar mit gesättigten Trennelementen erreicht. Die Batterie kann gemäß der Erfindung in starken Behältern eingebaut werden und damit ist es leicht, diese hohen Flüssigkeits und Gasdrücke aufrecht zu erhalten.
Da es in Bipolar-Konstruktionen mit Zellenlängen von einigen mm wertvoll ist, Sauerstoffrekombination zu haben, müßte man vom Gesichtspunkt der Sicherheit her sowohl einen hohen Druck als auch Flüssigkeits-ungesättigte Trennelemente, d.h. die Verwendung von Trennelementen, die nicht vollständig mit Elektrolyt gesättigt sind, verwenden. Selbst wenn reines Blei ohne Zusätze legierender Elemente verwendet wird, können sich kleine Mengen von Wasserstoff bilden und ihnen muß die Möglichkeit gegeben werden, aus der Zelle zu der Peripherie der Dichtung der Batterie zu diffundieren. Wasserstoff diffundiert schnell durch die meisten Kunststoffmaterialien und man kann die Diffusion erhöhen, indem man gewisse Teile der Zelirände geeigneter für die Wasserstoffdiffusion macht.
Es wird eine Spannungsüberwachung empfohlen, um keine nichtzufriedensteilende Sauerstoffrekombination durch Laden bei zu hohen Strömen zu riskieren, insbesondere wenn die Batterie nahezu vollständig geladen ist und große Wärmemengen erzeugt. Dieses kann automatisiert werden und verhindert, daß die Zellspannung z.B. 2,35 V oder eine andere geeignete Grenze, die von der Temperatur der Batterie abhängt, übersteigt.
Die vorliegende Erfindung hat eine bipolare Bleisäure-Batterie beschrieben, deren Konstruktion für das Laden und Entladen von hohen Stromdichten (hoher Leistung) während kurzer Zeitspannen gedacht ist, vorzugsweise während Bruchteilen von Minuten und alternativ bis zu einigen Sekunden, obwohl in bestimmten Fällen ein Entladen über einige Minuten möglich ist. Die Erfindung kann jedoch natürlich auch für das Entladen und Laden bei niedrigeren Stromdichten verwendet werden.

Beispiel 1

Die Zellen der Fig. 5 werden an ihrem Außenumfang durch einen Kunststoffdichtungsring 17 abgedichtet. Die Kupferfolie 22 hat einen Durchmesser, der 5 mm größer ist als der äußere Durchmesser des Batteriestapels. Sie ist um 90º an dem Außenumfang gebogen, um in einen rohrförmigen Behälter zu passen. Auf diese Weise erhält jede Elektrode einen Kühlflansch mit einer Oberfläche von etwa 9 cm² oder 10% der Elektrodenoberfläche. Wenn die Kühiflansche so angeordnet sind, daß sie die Wand des Behälters berühren, kann der Stapel mit Wasser gekühlt werden. Um eine bessere Kühlung mit dem Kühlmittel in direkter Weise gegen die Flansche zu erhalten, ist ein Raum durch Aussparungen in den Dichtungsringen für einen Fluß von nichtleitender Kühlflüssigkeit zwischen dem Batteriestapel und der Gehäusewand vorgesehen.

Beispiel 2

Der positive Teil einer 2-Volt-Einheit, die hier als halbe Bipolarzelle bezeichnet wird, wurde hergestellt, indem zuerst eine 250 µm dünne Bleifolie sehr nahe an einer Teilungswand angeordnet wurde, die aus einer kreisförmigen Scheibe aus 4 mm dickem Keramikmaterial mit einem Durchmesser von 50 mm hergestellt ist. Die Keramik hat eine Porösität von 25 % und die Porenöffnungen waren ungefähr 10 µm. Die Keramikscheibe war umgeben von einem äußeren Ring aus PVC mit einer Dicke von 5 mm. Danach wurde die Bleifolie zur Kathode in einem Elektrolyten gemacht, der ungefähr 250 g Pb²&spplus; pro Liter aufweist, und mit Hilfe einer Bleianode wurde Blei kathodisch auf dieser Bleifolie abgeschieden. Der Strom war 25 mA für 6 Stunden, 50 mA für 18 Stunden und 100 mA für 24 Stunden und die elektrolytische Zelle wurde auf Raumtemperatur gehalten. Nach 48 Stunden hatte das Blei die Keramik durchdrungen und wurde als kleine Bälle, die aus den Poren herausragten, sichtbar. Die Keramik wurde nun mit Wasser und Alkohol gespült und durch Kaltluft getrocknet. Ein flüssiger Polyester-Zweikomponentenkleber wurde auf die Keramikwand angewandt, um leere Poren und leere Räume um die Bleiabscheidung herum zu füllen. Das herausragen Blei wurde gut geschützt, um nicht mit Polyester bedeckt zu werden. Nach dem Aushärten des Polyesters wurde eine Bleipaste auf der Oberseite mit dem herausragenden Blei aufgebracht und nach Abbinden und Formungsvorgang wurden die Elektroden gebildet und alles gemäß bekannter Prozesse für den Fachmann auf dem Gebiet getrocknet.
Die negative Elektrode wurde durch Kleben eines Ringes aus PVC, der 2 mm hoch und vom gleichen Durchmesser war, wie die positive Elektrode, auf eine Kupferplatte, die einen Durchmesser von 8omm aufweist, hergestellt. Eine Bleipaste wurde auf der Oberfläche der Kupferfolie und innerhalb des PVC-Ringes aufgebracht, getrocknet, formiert und trockengeladen gemäß bekannter Verfahren.
Ein Trennelement mit einem Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der positiven und negativen aufgebrachten Flächen wurde in einem dritten Ring aus PVC 1 mm dick und mit gleichem Durchmesser wie die positive und negative Elektrode hergestellt.
Schwefelsäure wurde zu dem Trennelement hinzugefügt und das poröse aktive Material und alle drei Teile, die positive Elektrode, das Trennelement und die negative Elektrode wurden aufeinandergefügt, um eine 2 V Bleisäurehälfte einer bipolaren Einheit zu bilden. Diese Einheit kann sicher gehandhabt werden, da sowohl das bleihaltige Material als auch die Säure gut eingeschlossen durch das PVC, die Bleifolie und die Kupferplatte sind. Mehrere dieser Einheiten werden aufeinander mit der Bleifolie gegen die Kupferplatte pressend unter einem angewandten Druck plaziert und dadurch wird ein bipolarer Batterienstapel einer gewünschten Spannung gebildet.

Claims

1. Bipolare säureenthaltende Batterie, die aufweist zumindest zwei Zelleinheiten, die durch eine dimensionsfeste elektrisch leitende Wand (5) geteilt ist, die die positive (6) und die negative (7) Elektrode in zwei benachbarten Zellen bildet oder trägt, wobei die Wand ein poröses Material (10) mit Poren (8), die von ihrer positiven zu ihrer negativen Seite hindurchlaufen, umfaßt, und wobei die Poren (8) mit elektrisch leitendem Blei, Zinn, Antimon oder einer Legierung davon gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material (10) ein nicht elek trisch leitendes dimensionsfestes Material aufweist und daß das Metall oder die Legierung den elektrischen Kontakt zwischen zwei benachbarten Zelleinheiten herstellt.

2. Bipolare Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material (10) eine poröse Keramik oder ein poröses Glas ist.

3. Bipolare Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungswand (5) eine geschichtete Wand mit einer Schicht von geringerer Porösität als die andere Schicht ist.

4. Bipolare Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5) in der Nähe ihrer negativen Seite eine Lage (17) eines wärmeleitenden Materials aufweist, wobei diese Lage (17) eine Fläche besitzt, die größer als die Fläche der Wand (5) ist, und somit von der Zelle hervorsteht und Wärme davon überträgt.

5. Bipolare Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen durch Ringe (17) eines synthetischen Materials wie beispielsweise PVC, die jedes Element (4, 5, 6, 7) der Zellen umgeben, abgedichtet sind, und daß Mittel zum Anlegen eines axialen Drucks zumindest an die Ringe (17) oder zum Anlegen eines axialen Drucks zwischen 1 und 10 kp/cm² an die Elemente (4, 5, 6, 7) der Zellen vorgesehen sind.

6. Bipolare Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lage (22) von Metall zwischen oder bei der bipolaren Elektrode eingesetzt ist, so daß sie von dem Batteriepol, der in einem Behälter eingeschlossen ist, in einer derartigen Weise hervorsteht, daß sie von Luft oder von einer Flüssigkeit (23) gekühlt werden kann.

7. Verfahren zur Herstellung der elektrisch leitenden dimensionsfesten Teilungswand (5) für die bipolare Batterie einer der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren (8) eines nicht elektrisch leitenden dimensionsfesten porösen Materials (10) mit Blei, Zinn, Antimon oder einer Legierung davon gefüllt sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren (8) zumindest teilweise mit Metall oder Legierung durch elektrolytische Abscheidung, beispielsweise gegen eine Metallage, die die Kathode umfaßt, wobei die Metallage an einer Seite der Wand (5) in einem Metallionen enthaltenden Elektrolyt festgelegt ist, gefüllt werden und wobei die Metallage beispielsweise Blei umfaßt, das zuvor über Planté- Bildung porös gemacht wurde.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren (8) zumindest teilweise elektrolytisch mit Metall oder Legierung gefüllt werden und danach mit einem leitenden oder einem nichtleitenden Material, das die leeren Räume in dem Metall oder zwischen dem Metall (der Legierung) und den Porenwänden füllt, abgedichtet werden.

10. Verfahren zur Herstellung einer bipolaren Batterie oder einer bipolaren Batteriezelle, gekennzeichnet durch das Zusammenbauen von wenigstens einer bipolaren Elektrode mit positiver und negativer Endplatte oder einer positiven Elektrodenhälfte und einer negativen Elektrodenhäifte, wobei jede durch eines der Verfahren gemaß den Ansprüchen 7 bis 9 erhalten wird, mit der Zwischenlegung von einem Abstandselement (Abstandselementen) (4), das (die) Elektrolyt enthält (enthalten) in eine Batteriezelle; und ggf. das Stapeln von zwei oder mehr solcher Zellen, um eine bipolare Mehrzellenbatterie zu bilden.