DE7707701U1 - Metall/kunststoff-verbundelektrode fuer akkumulatoren u.dgl. - Google Patents

Description

Gebrauchsmusteraniueldung G 77 o7 7o1 .1

Rheinisch-Westfälisches
Elektrizitätswerk AG

Kruppstraße 5, 43oo Essen 1

"Metall/Kunststoff-Verbundelektrode für Akkumulatoren u. dgl."

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Metall/Kunststoff -Verbundelektrode für Akkumulatoren u. dgl. - mit Durchbrechungen aufweisendem Metallträger und beidseitiger Bedeckung des Metallträgers durch eine Kunststoffauflage, welche Kunststoff auf lagen zur Aufnahme der aktiven Masse eingerichtet und mit dieser versehen sind.

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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

Bei den bekannten gattungsgemäßen Metall/Kunststoff-Verbundelektroden (DE-AS 12 31 326, US-PS 3o 6o 254) ist nicht sichergestellt, daß die aktiven Massen sich durch die Volumenänderungen beim Ladungs/Entladungsspiel nicht lösen. Es kommt vor, daß die aktiven Massen zusammen mit den Kunststoffauflagen abfallen sowie aus diesen herausfallen. Tatsächlich sind die Kunststoffauflagen durch Sintern von Kunststoffpulver oder Kunststoffasern erzeugt.

Besser sind die Verhältnisse bei Elektroden mit röhrchenförmigem Aufbau, die als Panzerelektroden bezeichnet werden. Bei diesen Elektroden wird der Quelldruck bei Volumenänderungen der aktiven Massen durch die Röhrchen aufgefangen. Im Innern d<ar Röhrchen befindet sich eine metallische Ableitseele. - Derartige Panzerelektroden sind in fertigungstechnischer Hinsicht aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Metall/Kunststoff-Verbundelektrode so weiter aiszubilden, daß durch Volumenänderungen der aktiven Massen beim Ladungs/Entladungsspiel keine Schädigungen mehr auftreten können, während nichtsdestoweniger eine einfache Fertigung gewährleistet werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Kunststoff auf lagen als Netz, Gewebe, Gitter o. dgl. ausgeführt und durch die Durchbrechungen des Metallträgers hindurch miteinander verschweißt sind. Zusätzlich können auf diese Kunststoffauf lagen feinporige Abdeckauflagen aus Kunststoff aufgeschweißt sein. Ua is Sinne einer Panzerung gleichsam eine vollständige

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Kapselung zu verwirklichen, geht ein weiterer Vorschlag der Erfindung dahin, die Anordnung so zu treffen, daß die Kunststoffauflagen und gegebenenfalls die Abdeckauflagen von beiden Seiten des Metallträgers längs ihres Randes und um die Metallstruktur herum miteinander verschweißt sind.

Bei der erfindungsgemäßen Metall/Kunststoff-Verbundelektrode funktionieren die Verbindungsstellen der Kunststoffauflage bei Volumenänderungen der aktiven Masse gleichsam als Anker im Sinne der Baustatik. Auftretende mechanische Spannungen werden von den Ankern aufgenommen und können nicht dazu führen, daß sich die Kunststoffauflagen von der Metallstruktur ablösen. Die aktive Masse ist gleichsam wie bei einer Panzerelektrode sicher aufgenommen und festgehalten.

Im Ergebnis besitzt die erfindungsgemäße Metall/Kunststoff-Elektrode als Ausgangskörper ein metallisches Ableitgerüst mit zumeist gitterförmigem Aufbau als Träger. Dieses kann z. B. ein Gußgitter bekannter Struktur sein. Es kann sich aber auch um ein Blech mit beliebigen Durchbrüchen oder durch Schlitzstreckung erreichten Öffnungen handeln. Dieser Metallträger ist beidseitig mit der Kunststoffauflage belegt. Die Integration der Kunststoffauflagen untereinander und mit der Metallstruktur ist durch die Öffnungen der Metallstruktur hindurch mittels punktueller Verschmelzung erfolgt. Verfahrenstechnisch wird dies am besten durch eine flächige oder durchlaufende Verschweißung mittels ultraschall und gleichzeitigem Druck erreicht. Ist dieser Gegenstand mit den eine Aufnahme der aktiven Massen zulassenden Kunststoffauflagen gegeben, so

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kann In der betriebenen Weise zusätzlich eine feinporige Abdeckauflage einseitig oder beidseitig aufgeschweißt werden, die dann übliche Scheidefunktionen übernimmt. Dieses Aufschweißen der feinporigen Abdeckauflagen aus Kunststoff kann auch durch eine Heißpressung erfolgen. Die Kunststoffauflagen können unmittelbar nach ihrer Vereinigung mit der aktiven Masse gefüllt werden oder auch erst nach Aufbringen der feinporigen Abdeckauflagen. } Dies kann durch trockene Pressung oder feuchte Pastierung geschehen. Die feinporigen Abdeckauflagen können pulverporös ausgebildet sein, sie können aber auch eine Faserstruktur besitzen. Pur die Kunststoffauflagen einerseits, die Abdeckauflagen aus Kunststoff andererseits können sowohl gleiche als auch unterschiedliche Kunststoffe eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiel Ii

Ein Streckmetallflächenstück aus Elei/Calcium/Zinn-Legierung in den Abmessungen 7o χ 12o irsn und mit Öffnungen in der

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Größenordnung von ca. 4 auf 4 mm und einer Stärke von ca. 1,3 mm wird beidseitig mit jeweils einem o,5 mm starken Kunststoffgitter aus Polypropylen mit Stegabständen in der Größenordnung von ca. 2 bis 3 mm belegt. Alle drei Schichten verden bei einem Druck von Io bis 3o g/cra dem Einfluß des Plächensonators eines ültraschallgerätes unterworfen. Dabei verbinden sich die beiden Kunststoffgitter über die Öffnungen der Streckmetallfläche des metallischen Ableiters punktuell miteinander.

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In einem zweiten Schweißschritt wird dann einseitig auf das grobe Polypropylen-Kunststoffgitter ein o,5 mm starkes Vliesstück gleicher Fläche aus Polyesterfaser befestigt. Nach der Herstellung des Gerüstaufbaus mit einseitiger Scheiderabdeckung erfolgt die Füllung durch feuchte Pastierung von positiver Sprühraasse, eine in der Akkuindustrie für direkt einsetzbare Elektroden benutzte Blei/Bleidioxid-Mischung bekannter Zusammensetzung. Nach Trocknung der gefüllten Elektrode wird schließlich dann auf die noch offene Seite das zweite feinporige Polyestervliesstück mit Ultraschall aufgeschweißt. Die aktive Kasse ist jetzt in vielen kleinen Geometrien der Gerüststruktur eingebunden.

Die auf diese Weise hergestellte, positive Elektrode wird anschließend in Schwefelsäure gestellt und geladen.

Ausführunqsbeispiel II:

Man unterwirft ein normales Blei/Antimon-Legierungsgitter für Starterbatterien von ca. 1,3 ram Stärke dein gleichen Bearbeitungsprozeß mit beidseitig durch Ultraschall und Druck aufgebrachten, grob durchbrochenen Kunststoffauflagen. Danach wird die aktive Masse einpastiert. Nach Trocknung der nun jefüllten Blei/Kunststoff-Struktur wird dann in zwei weiteren Schritten oder mit einem entsprechend starken Ultraschallgerät auch in einem einzigen Schritt auf beiden Seiten die feinporige, einer Scheiderfunktion entsprechende Kunststoffläche aufgebracht.

Die Elektrode wird anschließend in Schwefelsäure formiert und ist direkt einsatzbereit.

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Ausführungsbeispiel III:

Ein hinreichend durchbrochenes Nickelblech oder Nickelgrobgewebe der Stärke von o,5 bis 1,o mm wird beidseitig mit einem, entsprechend Ausführungsbeispiel I beschriebenen Kunststoffgrobgitter belegt. Die Kunststoffgrobgitter werden durch ultraschall miteinander verschweißt. Anschließend wird die aktive Masse eingebracht, gegebenenfalls getrocknet und die Gesamtelektrode gepreßt. Danach wird beidseitig durch normale Warmbehandlung (für Polyolefine zwischen 15o und 25o ⁰C) ein feinporöser, dieser Temperatur widerstehender Scheider beidseitig aufgepreßt. Die Elektrode ist so zur anodischen Formierung bereit.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in scheaiatischer Darstellung

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Metall/Kunststoff-Verbundelektrode

Fig. 2 eine Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Metall/Kunststoff-Verbundelektrode mag für Akkumulatoren bestimmt sein. Sie besitzt einen mit Durchbrechungen versehenen Metallträger 1, der seinerseits eine beiderseitige Bedeckung durch eine Kunststoff auf lage 2 aufweist. Diese Kunststoffauflagen 2 sind zur Aufnahme der aktiven Masse eingerichtet und mit diesen versehen,

- was in den Zeichnungen aus Gründen der Deutlichkeit nicht

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dargestellt worden ist.

Man erkennt, daß die Kunststoffauflagen 2 durch die
Durchbrechungen 3 des Metallträgers 1 hindurch bei 4
miteinander verschweißt sind.

Im übrigen sind im Ausführungsbeispiel auf die Kunststoffauflagen 2 feinporige Abdeckauflagen 5 aus Kunststoff aufgeschweißt« unten in Fig. 1 ist angedeutet, daß die Kunststoffauflagen 2
und ggf. die Abdeckauflagen 5 lSngs ihres Randes um den Metallträger 1 herum miteinander durch eine umlaufende Schweißnaht 6 verschweißt werden können.

Claims (3)

* IBI·· « β Andrejewski, Honke, Gesfhuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Schutzansprüche :

1. Metall/Kunststoff-Verbundelektrode für Akkumulatoren u. dgl., - mit Durchbrechungen aufweisendem Metallträger und beidseitiger Bedeckung durch eine Kunststoffauflage, welche Kunststoffauflagen zur Aufnahme von aktiven Massen eingerichtet und mit diesen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffauflagen (2) als Netz, Gewebe, Gitter od. dgl. ausgeführt und durch die Durchbrechungen (3) des Metall trägers (1) hindurch miteinander verschweißt sind (4).

2. Metall/Eunsts^:-off~Verbundelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kunststoffauflagen (2) feinporige Abdeckauflagen (5) aus Kunststoff aufgeschweißt sind.

3. Metall/Kunststoff-Verbundelektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2_r dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffauflagen (2) und ggf. die Abdeckauflagen (3), an beiden Seiten längs ihres Randes und um den Metallträger (1) herum miteinander verschweißt sind.