DE893670C - Elektrode fuer galvanische Elemente, insbesondere Akkumulatoren, und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Elektrode fuer galvanische Elemente, insbesondere Akkumulatoren, und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number
DE893670C
DE893670C DEP54649A DEP0054649A DE893670C DE 893670 C DE893670 C DE 893670C DE P54649 A DEP54649 A DE P54649A DE P0054649 A DEP0054649 A DE P0054649A DE 893670 C DE893670 C DE 893670C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
fibers
electrode according
layer
active material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEP54649A
Other languages
English (en)
Inventor
Carl Elmar Licharz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CAROLINE-ELISABETH-STIFTUNG VADUZ (LIECHTENSTEIN)
Original Assignee
CAROLINE-ELISABETH-STIFTUNG VADUZ (LIECHTENSTEIN)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CAROLINE-ELISABETH-STIFTUNG VADUZ (LIECHTENSTEIN) filed Critical CAROLINE-ELISABETH-STIFTUNG VADUZ (LIECHTENSTEIN)
Application granted granted Critical
Publication of DE893670C publication Critical patent/DE893670C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/007—Hydrostatic extrusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08—Upsetting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H01M4/806—Nonwoven fibrous fabric containing only fibres
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

Die Erfindung hat den Zweck, eine Elektrode für galvanische Elemente, insbesondere für Akkumulatoren, zu schaffen, bei der das Verhältnis zwischen Elektrodengewicht einerseits und dem in der Elektrode enthaltenen aktiven Material und damit der von der Elektrode zu liefernden Strommenge besonders günstig ist.
Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, das Aufsaugevermögen der Elektrode für den Elektrolyt ίο so zu steigern, daß die Gesamtmenge des Elektrolyts, der für die Umsetzung des aktiven Materials ohne Absinken der Klemmenspannung benötigt wird, von der Elektrode aufgenommen werden kann.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine möglichst hohe Leitfähigkeit zwischen den einzelnen Teilen der Elektrode herzustellen, so daß die inneren Widerstände auf ein Minimum reduziert werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Elektrode zu schaffen, die gegen mechanische Erschütterungen beständig ist.
Die Erfindung löst alle diese Aufgaben, und die erfindungsgemäße Elektrode zeichnet sich durch hohe Kapazität bei geringer Raum- und Gewichtsbeanspruchung aus. Die bei Anwendung der erfindungsgemäßen Elektrode erzielbaren Effekte entsprechen nahezu den theoretischen Grenzwerten, und die auftretenden Energieverluste sind sehr gering. Die neue Elektrode ermöglicht eine Stromentnahme mit der theoretischen Spannung während der ganzen Entladung, und ein Absinken der Klemmenspannung wird vermieden.
Die erwähnten Ergebnisse werden im wesentlichen dadurch erzielt, daß die erfindungsgemäße Elektrode für galvanische Elemente, insbesondere Akkumulatoren, in der Hauptsache aus einem Material besteht,
dessen Grund- und Trägerschicht aus nichtleitenden, gegen die Vorgänge in dem galvanischen Element beständigen Fasern gebildet ist, die lose derartig zu einem Band zusammengefügt sind, daß die Oberfläche des Bandes nahezu gleich groß mit der Summe der Oberfläche der einzelnen Fasern ist, wobei die Grundschicht mit einem Überzug aus einem an den chemischen Reaktionen in dem galvanischen Element nicht teilnehmenden und gegen den Elektrolyt beständigen ίο Metall versehen ist, durch den die ausreichende Leitfähigkeit der Fasern gewährleistet ist, und wobei die Überzugsmetallschicht die Schicht des aktiven Elektrodenmaterials trägt. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn Rahmen und. Kontaktstege der Elektrode und die zwischen diesen befindliche Zwischenlage~aus dem gleichen Material bestehen und ein einheitliches Ganzes bilden, wobeisich die Kontaktstege von der zwischen diesen befindlichen Zwischenlage durch den höheren Zusammenpressungsgrad unterscheiden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß Rahmen und Kontaktstege der Elektrode aus einem gegen den Elektrolyt beständigen Kunststoffmaterial als Träger und darin eingelassenen, an der Oberfläche an einer für den Stromtransport ausreichenden Zahl von Stellen zutage tretenden Metallschichten bestehen. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, die Dichte der Anordnung der Fasern in dem aus ihnen gebildeten Band und die Dicke der Schicht des aktiven Elektrodenmaterials so abzupassen, daß die Elektrode imstande ist, so viel Elektrolyt aufzunehmen, wie bei der gesamten Umsetzung des aktiven Materials ohne Absinken der Klemmenspannung benötigt wird.
Ein für die erfindungsgemäße Elektrode besonders geeignetes Fasermaterial ist Glas, doch haben sich auch Silikonfasern, d. h. Fasern aus organischen Siliciumverbindungen, als geeignet erwiesen. In den meisten Fällen sind Fasern mit möglichst geringem Faserdurchmesser, und zwar solche unter 2· io"3 mm besonders zweckmäßig. Hervorragende Ergebnisse haben sich beispielsweise mit Glasfasern ergeben, deren Faserdurchmesser 0,5 ■ io~3 mm beträgt. Die Länge der Fasern ist zweckmäßigerweise mindestens gleich der Hälfte des Abstandes zwischen den Kontaktstegen, und als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Länge der Fasern so zu wählen, daß sie etwa gleich dem Abstand zwischen den Kontaktstegen ist.
Die Verwendung von Fasern als Träger für das aktive Elektrodenmaterial bewirkt eine sehr erhebliche Vergrößerung der wirksamen Oberfläche. Dies wird ohne weiteres ersichtlich, wenn man sich vergegenwärtigt, daß ι cm3 Glas (etwa 2,7 g) zu Fasern mit einem Durchmesser von 0,5 · io"3 mm umgewandelt, eine totale Faserlänge von 5000 km ergibt. Die Oberfläche dieser Fasern ist 15 m2, d. h. die Oberflächenvergrößerung ist etwa das 25000 fache. Die auf den erfindungsgemäß als Träger verwandten Fasern aufgebrachte Schichtdicke des aktiven Elektrodenmaterials kann sehr klein gewählt werden, beispielsweise hat 'sich bei Fasern mit einem Durchmesser von 0,5 · io"3 mm eine Schichtdicke des aktiven Elektrodenmaterials von 0,75 · io"3 mm als zweckmäßig erwiesen. Das Gesamtvolumen dieser Schicht beträgt dann 6 cm3 und ihr Gewicht im Fall einer Bleielektrode etwa 75 g. Die Oberfläche dieser Schicht ist etwa 20 m2. Man kann die Schichtdicke des aktiven Materials noch über den angegebenen Wert steigern; hierbei nimmt man eine Gewichtserhöhung in Kauf, erzielt aber eine sehr erhebliche Steigerung der Lebensdauer. Die in jedem Fall sehr erhebliche Vergrößerung der Oberfläche bewirkt die Eliminierung von sonst störenden Nebenreaktionen, wie die Sulfatisierung der Bleielektroden, wodurch ein Schließen der Poren verhindert wird. Die erfindungsgemäßen Elektroden sind daher wesentlich stabiler als alle bisher bekannten, und dieser Effekt ist am ausgeprägtesten, wenn man die Dicke der Schicht des aktiven Elektrodenmaterials möglichst gering wählt. Die erwähnte Schichtdicke von 0,75 · io"3 mm stellt. in vieler Beziehung ein Optimum dar, doch kommen Steigerungen der Schichtdicke bis auf das Zehnfache in Betracht, wenn man auf entsprechende Verlängerung der Lebensdauer Wert legt.
Es gibt zwar schon Vorschläge, Fasern als Träger für das aktive Elektrodenmaterial zu verwenden, doch haben sich die bisherigen Vorschläge dieser Art nicht bewährt, da man aus den Fasern durch Verzwirnung Fäden, aus diesen Gewebe hergestellt und das aktive Elektrodenmaterial dann erst in die Maschen go des Gewebes eingebracht hat. Durch die Verzwirnung der Fasern und ihfe Verwebung dürften zwar mehr als 90 °/0 der wirksamen Oberfläche des Fasermaterials verlorengehen. Bei der vorliegenden Erfindung werden dagegen die losen Fasern zu einem Stapelfaserband ohne Verzwirnung und/oder Verwebung zusammengefügt. Ein derartiges Band besitzt eine Oberfläche, die nahezu gleich groß mit der Oberfläche der Summe der einzelnen Fasern ist.
Damit in der erfindungsgemäßen Elektrode die Stromleitung eine möglichst vollkommene ist, muß jede einzelne Faser stromleitend sein; dies wird bei der erfindungsgemäßen Elektrode dadurch erzielt, daß jede einzelne Faser mit einer Überzugsschicht aus einem an den chemischen Reaktionen in dem galvanisehen Element nicht teilnehmenden und gegen den Elektrolyt beständigen Metall versehen ist. Hierdurch ist. der Stromtransport in der Elektrode ein so vollkommener, daß der innere Widerstand der Elektrode auf ein Minimum absinkt. .
Die lockere Struktur des Stapelfaserbandes ermöglicht, daß die erfindungsgemäße Elektrode die gesamte Menge Elektrolyt aufzunehmen in der Lage ist, die bei der vollständigen Umsetzung des aktiven Materials ohne Absinken der Klemmenspannung benötigt wird. Hierdurch werden gegenüber vorbekannten Elektroden Schwierigkeiten, die durch den unvollständigen Elektrolyttransport entstehen könnten, vermieden.
Eine weitere erhebliche Gewichtsersparnis wird bei den erfindungsgemäßen Elektroden dadurch erzielt, daß der Rahmen und die Kontaktstege dadurch gebildet werden können, daß das mit dem aktiven Elektrodenmaterial versehene Faserband einem Preßvorgang ausgesetzt wird. In dem Rahmen und den Kontaktstegen hegt dann nicht mehr die lockere Struktur vor, und diese Teile der Elektrode dienen im
wesentlichen für die Stromleitung und die Stabilisierung der Elektrode, nicht aber für die Energiespeicherung und Energieabgabe.
Bei einer ebenfalls sehr vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode, bei der der Rahmen und die Kontaktstege aus einem gegen den Elektrolyt beständigen Kunststoffmaterial als ,Träger und darin eingelassenen, an der Oberfläche an einer für den Stromtransport ausreichenden Zahl von ίο Stellen zutage tretenden Metallschichten bestehen, ist es ein besonderer Vorteil, daß die Elektrode sich durch ganz besondere Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchungen auszeichnet; sie hat eine Flexibilität, wie sie bisher bei keiner Elektrode für Akkumulatoren bekannt war.
Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Bleiakkumulatoren, doch ist sie auch für Edison-Akkumulatoren und andere alkalische Akkumulatoren ebenso wie für sonstige galvanische Elemente anwendbar. Bei für den Bleiakkumulator bestimmten Elektroden hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Überzugsmetallschicht auf den Fasern aus Cadmium, Antimon oder Zinn oder aus einer Legierung von zwei oder allen dieser Metalle zu bilden. Bei Elektroden für den Edison-Akkurnulator oder anderen alkalischen Akkumulatoren besteht die Überzugsmetallschicht auf den Fasern aus Metallen guter elektrischer Leitfähigkeit, die gegen den alkalischen Elektrolyt beständig sind, wie z. B. Kupfer, Silber oder Legierungen dieser Metalle. Die Aufbringung der Überzugsmetallschicht kann elektrolytisch oder durch Aufdampfen im Vakuum erfolgen. Die elektrolytische Aufbringung hat den Vorteil sehr viel geringeren Energieverbrauchs als die Aufdampfung im Vakuum. Um die elektrolytische Aufbringung zu ermöglichen, muß man die nicht leitenden Fasern zuerst aktivieren, was beispielsweise durch eine Vorbehandlung mit Zinnchlorür geschehen kann. Besonders erleichtert ist die Aufbringung der Überzugsmetallschicht, wenn man Fasern mit aufgerauhter Oberfläche anwendet.
Die Schicht des aktiven Materials wird auf die Überzugsmetallschicht aufgebracht. Bei der negativen Bleiakkumulatorelektrode kann dies beispielsweise dadurch geschehen, daß man auf die mit einer Überzugsschicht versehenen Fasern elektrolytisch das Blei aufbringt. Bei der positiven Bleiakkumulatorelektrode hat es sich als zweckmäßig erwiesen, auf die Überzugsmetallschicht ebenfalls eine Bleischicht aufzubringen, die dann ihrerseits erst die Bleisuperoxyd enthaltende Schicht trägt. Dies kann z. B. auf die Weise geschehen, daß man die Oberfläche der Bleischicht in Bleisuperoxyd umwandelt oder z. B. auf die erwärmte Bleischicht feine Bleisuperoxydpartikel unter Druck aufstäubt.
In vielen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die erfindungsgemäße Elektrode mit einer äußeren Schutzschicht eines geeigneten Kolloids oder Versteifungsmittels, wie Silikagel oder einem kolloidalen Ligninderivat, zu versehen.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrode bildet man aus dem Fasermaterial ein lockeres Stapelfaserband; dieses wird dann mit der Überzugsmetallschicht auf elektrolytischem Wege oder durch Auf dampf ung im Vakuum versehen; daran anschließend erfolgt dann die Aufbringung der Schicht des aktiven Elektrodenmaterials. Wie schon erwähnt, geschieht dies beispielsweise bei negativen Bleiakkumulatorelektroden durch elektrolytische Aufbringung einer Bleischicht. Das so gewonnene, das aktive Elektrodenmaterial tragende Stapelfaserband wird dann entweder durch geeignete Pressung zu den Elektroden geformt oder kann in eine Kunststofffassung mit für den Stromtransport und die Stromableitung dienenden Metalleinlagen eingefügt werden. Bei der zuerst erwähnten Pressung der mit dem aktiven Elektrodenmaterial versehenen Stapelfaserbänder können Bindemittel zugesetzt werden, um einen festeren Zusammenhalt der Platten zu gewährleisten. Bei dem Pressen der metallisierten Stapelfaserbänder hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Schutzschichten vorzusehen, die ein Ankleben der Faserstoffbänder an den erhitzten Preßwerkzeugen verhindern. Diese Schutzschichten können z. B. aus mit Wachs oder Kolophonium überzogenen Papier- oder Pergamentbändern bestehen.
Die praktische Durchführung der Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrode kann auf verschiedene Weise erfolgen. Als besonders praktisch hat sich die im folgenden an Hand der Zeichnung beschriebene Herstellungsweise erwiesen.
In der Zeichnung zeigt
Fig. ι schematisch ein Beispiel für eine Anordnung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrode;
Fig. 2 zeigt einen Abschnitt des mit der gezeigten Anordnung hergestellten Elektrodenbandes, und gs
Fig. 3 ist ein Querschnitt der Linie HI-III. In einer Hülle 11 ist eine Vorratsrolle 1 für das Stapelfaserband 2 angebracht, und auf zwei weiteren Vorratsrollen 7 sind die Schutzbänder 6" und 6δ, die aus mit Wachs oder Kolophonium überzogenem Papier oder Pergament bestehen, angeordnet. Das Stapelfaserband ist, wie im vorstehenden angegeben, zuerst metallisiert und dann mit einer Schicht des aktiven Elektrodenmaterials versehen worden. Über Gleit- und Steuerrollen 3 werden die drei Bänder parallel miteinander zu einer Presse 19 geführt, die mit einander entsprechenden Werkzeugen 5a und 56 versehen sind, die ein System von Leisten 8 besitzen. Die zwischen den Leisten 8 befindlichen Zwischenfelder in den Preßwerkzeugen liegen so vertieft, daß sie keine Preßwirkung auf das Band ausüben. Die Preßwerkzeuge 5a und 56 sind mit einer schematisch angedeuteten Erhitzungsanordnung 10 versehen, und außerdem besitzen sie einen Hohlraum, der mit einer Zufuhrleitung 13 für ein Schutzgas versehen ist. Die Austrittsöffnungen 14 für das Schutzgas sind zwischen den Leisten 8 angeordnet; aus ihnen strömt das Schutzgas während des Pressens heraus und verhindert den Zutritt von Sauerstoff zu dem Stapelfaserband während des Preßvorgangs. Als Schutzgas kann beispielsweise Stickstoff verwendet werden; als besonders vorteilhaft haben sich aber reduzierende Gase wie Wasserstoff oder Gemische aus Stickstoff und Wasserstoff erwiesen, da hierdurch die in dem Stapelfaserband vorhandenen Reste von Sauerstoff reduziert werden. Die, um den Gaszutritt zu ermöglichen, mit
feinen Perforierungen versenenen Schutzbänder 6° und 66 verhindern ein Ankleben des Stapelfaserbandes an den Leisten 8 der Preßwerkzeuge.
In Fig.-2 bildet der zwischen den Sektionslinien A-A und B-B gelegene Abschnitt eine Elektrodenplatte, die nach rechts hin mit der bei der vorangehenden Pressung gebildeten, noch nicht abgeschnittenen Elektrodenplatte zusammenhängt. Links sieht man die beiden Schutzbänder 6a und 66 und das zwischen ίο ihnen liegende Stapelfaserband 2. Durch die Pressung ist ein Rahmen, bestehend aus den zu der Längs- ■ richtung des Bandes senkrechten Streifen 9 nebst den in der Längsrichtung des Bandes verlaufenden Streifen 16, 17, 18 gebildet worden... Der oberste Streifen 16 . 15 ist dazu bestimmt, als Tragleiste für die Elektrode zu dienen. In den zwischenliegenden Feldern 15 besteht die lockere Struktur des Faserbandes unverändert.
Zur Verhinderung einer Oxydation während der ao Lagerung ist es zweckmäßig, unmittelbar nach der Pressung die fertige Platte mit irgendeinem geeigneten gelartigen Kolloid zu imprägnieren; dieses kann von einer solchen Beschaffenheit sein, daß es bei dem Eintauchen der Platte in den Elektrolyt zur Auflösung gelangt, ohne daß hierdurch irgendeine schädliche Einwirkung auf den Elektrolyt eintritt.
In einem Akkumulator oder einem Primärelement können entweder nur die eine, z. B. die negative Elektrode, oder auch sowohl die negative als auch die positive Elektrode erfindungsgemäß ausgeführt werden. Als Zwischenlage zwischen den Elektroden können geeignete Isolationsschichten, z. B. aus unmetallisierten Glasfasern oder hieraus gebildeten Geweben, angewandt werden.
Wie schon erwähnt, ist es durch die Erfindung möglich, Elemente herzustellen, deren Elektrolyt sich praktisch genommen vollständig innerhalb der Elektrode befindet. Dadurch fällt die freie Flüssigkeit in dem Akkumulator fort, was z. B. von großem Vorteil für in Schiffen und Flugzeugen angewandte Akkumulatoren ist.
Die folgende Tabelle gibt einige Beispiele für das Verhältnis zwischen der Dicke der aktiven Schicht und der Dicke der für den chemischen Umsatz dieser Schicht notwendigen Säureschicht um jede einzelne Faser, wobei sich die Angaben auf eine erfindungsgemäße Bleiakkumulatorelektrode beziehen. In all den angegebenen Fällen ist der Durchmesser der Fasern in der Trägerschicht 0,5 · io"3 mm. 50
Dicke der aktiven. Spezifisches Dicke der
Bleischicht Gewicht
der Säure		 Säureschicht
mm g/cm3 mm
0,75 · ΙΟ"3 1.4 1,85 · IQ"*
0,5 · io"3 M 1,34 · 1O"3
0,25 · 10-3 1.4 0,8 -io-3
0,25 · ΙΟ"3 1.5 0,67 · ic3
0,25 · ΙΟ"3 ■ 1,6 0,56 · 10-3

Claims (27)

  1. Patentansprüche:
    i. Elektrode für galvanische Elemente, insbesondere für Alckumulatoren, bei der als Träger für die aktive Elektrodenmasse Fasern oder Fäden, vorzugsweise aus unmetallischem, gegen die Prozesse in dem Element widerstandsfähigem Material dienen, die, wenn sie nicht oder nicht zureichend elektrisch leitend sind, mit einem Metall, das nicht an den chemischen Reaktionen im Element teilnimmt, überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne der Fasern mit einer separaten Schicht von aktivem Material überzogen ist.
  2. 2. Elektrode gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Abstand zwischen den Oberflächen benachbarter, mit aktivem Material überzogener Fasern von derselben Größenordnung ist wie der Durchmesser der überzogenen Fasern.
  3. 3. Elektrode gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Träger für die aktive Elektrodenmasse angewandten Fasern oder Fäden auf solche Weise locker zu einem Band zusammengefügt sind, daß die Oberfläche des Bandes nahezu
    - gleich groß ist mit der Summe der Oberfläche der Fasern.
  4. 4. Elektrode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen und die Kontaktstege und die dazwischenliegenden Partien aus demselben Material bestehen und eine Einheit bilden, wobei die Kontaktstege und der Rahmen auf für anderes Material an und für sich bekannte Weise aus durch kräftiges Pressen versteiften Partien gebildet werden.
  5. 5. Elektrode gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen und die Kontaktstege aus einem synthetischen, gegen den Elektrolyt beständigen Material als Träger und aus darin eingebetteten Metallschichten bestehen, die an genügend zahlreichen Stellen an der Oberfläche zutage treten, um den Stromtransport zu ermöglichen.
  6. 6. Elektrode gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Fasern in dem Band und die Dicke des aktiven Elektrodenmaterials so gewählt werden, daß die Elektrode imstande ist, so viel Elektrolyt aufzunehmen, wie zur Umsetzung des aktiven Materials benötigt wird, ohne daß die Klemmenspannung dabei sinkt.
  7. 7. Elektrode gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Glasfasern sind.
  8. 8. Elektrode gemäß irgendeinem der Ansprüchei bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus einem Silikon bestehen.
  9. 9. Elektrode gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fasern kleiner als 2 ■ io"3 mm ist.
  10. 10. Elektrode gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fasern 0,5 · 10-3 mm ist.
  11. 11. Elektrode gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Fasern mindestens gleich dem halben Abstand zwischen den Kontaktstegen ist,
  12. 12. Elektrode gemäß Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Fasern ungefähr gleich mit dem Abstand zwischen den Kontaktstegen ist.
  13. 13. Elektrode gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, geeignet für Bleiakkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug auf den Fasern aus Cadmium, Antimon oder Zinn bzw. aus einer Legierung von zwei oder allen diesen Elementen besteht.
  14. 14. Elektrode gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, geeignet als negative Bleiakkumulatorelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Materialschicht, die von dem Metallüberzug ge-
    x5 tragen wird, aus einer vorzugsweise elektrolytisch aufgebrachten Bleischicht besteht.
  15. 15. Elektrode gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, geeignet als positive Bleiakkumulatorelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Materialschicht aus Bleidioxyd besteht, das von einer zwischenliegenden Bleischicht getragen wird, die vorzugsweise elektrolytisch aufgebracht ist und ihrerseits von dem Metallüberzug getragen wird.
  16. 16. Elektrode gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer äußeren Schutzschicht überzogen ist, die aus einem geeigneten Kolloid oder einem Versteifungsmittel, wie Silikagel oder einem kolloidalen Ligninderivat, besteht.
  17. 17. Elektrode gemäß irgendeinem der Ansprüche ι bis 12, geeignet für den Edison-Akkumulator oder irgendeinen anderen alkalischen Akkumulator, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug aus einem Metall mit gutem elekirischem Leitvermögen besteht, das beständig gegen den alkalischen Elektrolyt ist, z. B. Kupfer, Silber oder deren Legierungen.
  18. 18. Elektrode gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Oberfläche an allen Stellen, die nicht zur Ableitung des Stromes benötigt werden, mit einer isolierenden Schutzschicht versehen ist.
  19. 19. Elektrode gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstege in Querrichtung zu der Längsrichtung der Elektrode verlaufen und daß die Fasern hauptsächlich senkrecht zu der Richtung der Kontaktstege verlaufen.
  20. 20. Verfahren zur Herstellung von Elektroden gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stapelband aus lockerem Fasermateriäl gebildet wird, daß danach die Fasern des Bandes, falls sie nicht zureichend elektrisch leitend sind, elektrolytisch oder mittels Aufdampfung im Vakuum mit einem Überzug aus einem Metall, das nicht an den chemischen Prozessen im Element teilnimmt, versehen werden und daß die Schicht aus aktivem Elektrodenmaterial auf den Metallüberzug auf solche Weise aufgebracht wird, daß jede einzelne Faser von dem aktiven Material umgeben wird.
  21. 21. Verfahren gemäß Anspruch 20 zur Herstellung von negativen Akkumulatorelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Material elektrolytisch auf dem Metallüberzug aufgebracht wird.
  22. 22. Verfahren gemäß Anspruch 20 zur Herstellung von positiven Akkumulatorelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Metallüberzug eine weitere Metallschicht aufgebracht wird, worauf dann das aktive Material aufgebracht wird.
  23. 23. Verfahren gemäß Anspruch 22 zur Herstellung positiver Bleiakkumulatorelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Metallüberzug eine Bleischicht aufgebracht wird, deren Oberfläche dann in Bleidioxyd übergeführt wird.
  24. 24. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Aufbringung des aktiven Materials aus dem Faserband durch Pressen des Rahmens und der Kontaktstege die Elektrode gebildet wird.
  25. 25. Verfahren gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Pressen auf beiden Seiten des Faserbandes zwischen dem Band und den erwähnten Preßwerkzeugen Schutzbänder angewandt werden, die ein Ankleben des Faserbandes an den Werkzeugen verhindern, z. B. Papier- oder Pergamentbänder, die mit Wachs oder Kolophonium überzogen sind. go
  26. 26. Verfahren gemäß Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Pressen unter möglichst vollständigem Ausschluß des Sauerstoffes in einer Schutzgasatmosphäre (Stickstoff) oder in einer reduzierenden Atmosphäre, wie in Wasserstoff, oder in Wasserstoff-Stickstoff-Mischungen durchgeführt wird.
  27. 27. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das mit aktivem Material versehene Faserband in einer Einfassung aus Kunststoff eingefügt wird, die mit Kontaktstegen und Stromableitungsanordnungen versehen ist.
    Angezogene Druckschriften:
    USA.-Patentschriften Nr. 2 234 732, 2 278 161.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    548Ö ΙΟ. 5i
DEP54649A 1948-09-14 1949-09-13 Elektrode fuer galvanische Elemente, insbesondere Akkumulatoren, und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE893670C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE681999X 1948-09-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE893670C true DE893670C (de) 1953-10-19

Family

ID=40840697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEP54649A Expired DE893670C (de) 1948-09-14 1949-09-13 Elektrode fuer galvanische Elemente, insbesondere Akkumulatoren, und Verfahren zu ihrer Herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (2) US2636916A (de)
CH (1) CH276826A (de)
DE (1) DE893670C (de)
FR (1) FR995222A (de)
GB (1) GB681999A (de)
NL (1) NL75187C (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1125020B (de) * 1951-07-16 1962-03-08 Yardney International Corp Verfahren zur Herstellung von Elektrodenplatten
DE1596211B1 (de) * 1966-03-17 1971-03-04 Rheinisch Westfaelisches Elek Ve fahren zur herstellung eines traegergeruestes fuer elektroden alkalischer akkumulatoren mit einem faser poroesen grobstelett
DE3318629C1 (de) * 1983-05-21 1984-10-11 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 7000 Stuttgart Metallisiertes Plastfaser-Elektrodengeruest auf Vliesstoffbasis fuer Batterieelektroden

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL75187C (de) * 1948-09-14 1954-02-15
US2811572A (en) * 1955-04-01 1957-10-29 Fischbach Adolph Method for making silver peroxide electrodes
US2905738A (en) * 1955-12-14 1959-09-22 Yardney International Corp Battery electrode structure
US2977401A (en) * 1957-10-09 1961-03-28 Union Carbide Corp Cathodes
US2964582A (en) * 1958-07-28 1960-12-13 Electric Storage Battery Co Sintered plate for alkaline storage batteries
US3071637A (en) * 1959-01-27 1963-01-01 Accumulatoren Fabrik Ag Process of producing porous, electrically conductive sheet material
US3060254A (en) * 1959-08-03 1962-10-23 Union Carbide Corp Bonded electrodes
US3262815A (en) * 1964-08-11 1966-07-26 Westinghouse Electric Corp Electrodes for secondary storage batteries
FR1466419A (fr) * 1965-12-01 1967-01-20 Accumulateurs Fixes Procédé de fabrication d'électrodes pour accumulateurs électriques, électrodes ainsi obtenues et accumulateurs munis de ces électrodes
US3502505A (en) * 1968-07-01 1970-03-24 Globe Union Inc Method of making low density paste material for battery plates
GB1394681A (en) * 1971-04-06 1975-05-21 Ici Ltd Electrodes
CH563668A5 (de) * 1973-02-12 1975-06-30 Battelle Memorial Institute
US4294005A (en) 1976-12-20 1981-10-13 Chloride Silent Power Limited Method of forming cathodic electrode structure for a sodium sulfur cell
GB2042244B (en) * 1979-02-13 1982-12-08 Chloride Silent Power Ltd Making electrodes for sodium sulphur cells
DE2964078D1 (en) * 1979-02-13 1982-12-30 Chloride Silent Power Ltd Annular electrode structure and method for its manufacture
FR2535116A2 (fr) * 1982-10-22 1984-04-27 Composites Electrolytiques Ste Electrodes en materiaux composites
FR2544134A1 (fr) * 1983-04-08 1984-10-12 Europ Accumulateurs Procede de fabrication d'une electrode pour generateur electrochimique, electrode ainsi obtenue et applications
US5317132A (en) * 1986-03-24 1994-05-31 Ensci, Inc. Heating elements containing electrically conductive tin oxide containing coatings
US5316846A (en) * 1986-03-24 1994-05-31 Ensci, Inc. Coated substrates
US5705265A (en) * 1986-03-24 1998-01-06 Emsci Inc. Coated substrates useful as catalysts
CA1307026C (en) * 1986-03-24 1992-09-01 Naum Pinsky Battery element and battery incorporating doped tin oxide coated substrate
US5603983A (en) * 1986-03-24 1997-02-18 Ensci Inc Process for the production of conductive and magnetic transitin metal oxide coated three dimensional substrates
US5039845A (en) * 1986-03-24 1991-08-13 Ensci, Inc. Resistance heating element and methods for resistance heating
US5601945A (en) * 1986-03-24 1997-02-11 Ensci Inc. Battery element containing porous substrates
US5271858A (en) * 1986-03-24 1993-12-21 Ensci Inc. Field dependent fluids containing electrically conductive tin oxide coated materials
US5633081A (en) * 1986-03-24 1997-05-27 Ensci Inc. Coated porous substrates
US5326633A (en) * 1986-03-24 1994-07-05 Ensci, Inc. Coated substrates
US5549990A (en) * 1986-03-24 1996-08-27 Ensci Inc Battery element containing porous particles
KR101582376B1 (ko) * 2013-06-07 2016-01-04 주식회사 제낙스 전극, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 전지
US11862983B1 (en) 2019-03-28 2024-01-02 Roger W. Graham Earth energy systems and devices

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2234732A (en) * 1937-04-13 1941-03-11 Richardson Co Storage battery electrode
US2278161A (en) * 1939-10-02 1942-03-31 Joseph B Brennan Electrolytic device and method of making same

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US296164A (en) * 1884-04-01 Alfred haid
DE46090C (de) * M. MÜTHEL in Berlin Neuerungen in der Herstellung und Füllung von Elektrodenplatten für Accumulatoren
US657638A (en) * 1900-01-19 1900-09-11 William Bowker Sr Secondary-battery plate.
US1008582A (en) * 1910-11-07 1911-11-14 Gen Electric Electric locomotive.
US1175954A (en) * 1911-06-05 1916-03-21 Harry Cross Hubbell Process of making storage-battery electrodes.
US1280908A (en) * 1916-02-05 1918-10-08 Metalco Company Reinforced metal.
US1718139A (en) * 1921-12-01 1929-06-18 Philadelphia Storage Battery Battery plate and process of making same
US1547408A (en) * 1922-03-01 1925-07-28 Ferodo Sa Process of manufacture of fibrous and similar products for friction elements or for like purposes
US1639280A (en) * 1922-08-11 1927-08-16 Prest O Lite Co Inc Storage cell and electrode therefor
US1688399A (en) * 1922-10-11 1928-10-23 Willard Storage Battery Co Storage-battery plate and method of permanizing the same
US1649579A (en) * 1925-07-24 1927-11-15 Edison Inc Thomas A Storage-battery electrode element and production thereof
US1789443A (en) * 1926-06-05 1931-01-20 Anaconda Sales Co Roofing material
DE491796C (de) * 1928-05-20 1930-02-19 Kaiser Wilhelm Inst Fuer Eisen Akkumulatorenplatte
US2104018A (en) * 1933-03-22 1938-01-04 Joseph B Brennan Electrolytic device and method of making same
US2048347A (en) * 1935-03-20 1936-07-21 Martin L Martus Primary cell
US2277763A (en) * 1937-10-21 1942-03-31 Us Rubber Co Method of making battery paste retainers
US2304073A (en) * 1940-01-23 1942-12-08 Joseph B Brennan Method of making electrolytic devices
US2361378A (en) * 1941-03-07 1944-10-31 Joseph B Brennan Electrode and method of making same
US2446524A (en) * 1941-11-14 1948-08-10 Everett D Mccurdy Electrode and method of making same
US2428470A (en) * 1942-02-02 1947-10-07 Milton A Powers Glass wool plate element for storage batteries
US2432657A (en) * 1944-05-27 1947-12-16 Libbey Owens Ford Glass Co Process of evaporating metals
US2479603A (en) * 1944-08-24 1949-08-23 Eagle Picher Co Storage battery plate and process for making the same
US2616165A (en) * 1947-01-18 1952-11-04 Everett D Mccurdy Electrode for electrolytic devices and methods of making same
US2544112A (en) * 1947-05-17 1951-03-06 Accumulatoren Fabriek Varta N Sintered battery plate and process of making
US2563936A (en) * 1948-02-06 1951-08-14 Willard Storage Battery Co Method of manufacturing battery grids
US2610220A (en) * 1948-07-24 1952-09-09 Joseph B Brennan Storage battery electrode
US2640865A (en) * 1948-07-27 1953-06-02 Joseph B Brennan Storage battery
NL75187C (de) * 1948-09-14 1954-02-15

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2234732A (en) * 1937-04-13 1941-03-11 Richardson Co Storage battery electrode
US2278161A (en) * 1939-10-02 1942-03-31 Joseph B Brennan Electrolytic device and method of making same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1125020B (de) * 1951-07-16 1962-03-08 Yardney International Corp Verfahren zur Herstellung von Elektrodenplatten
DE1596211B1 (de) * 1966-03-17 1971-03-04 Rheinisch Westfaelisches Elek Ve fahren zur herstellung eines traegergeruestes fuer elektroden alkalischer akkumulatoren mit einem faser poroesen grobstelett
DE3318629C1 (de) * 1983-05-21 1984-10-11 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 7000 Stuttgart Metallisiertes Plastfaser-Elektrodengeruest auf Vliesstoffbasis fuer Batterieelektroden

Also Published As

Publication number Publication date
NL75187C (de) 1954-02-15
GB681999A (en) 1952-11-05
FR995222A (fr) 1951-11-29
CH276826A (de) 1951-07-31
US2794845A (en) 1957-06-04
US2636916A (en) 1953-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE893670C (de) Elektrode fuer galvanische Elemente, insbesondere Akkumulatoren, und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE977069C (de) Elektrode fuer alkalische Akkumulatoren
DE2737895C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Elektrode aus Lithium-Aluminium-Legierung
DE4418406A1 (de) Bipolare Blei-Säure-Batterie
DE2502498C3 (de) Galvanisches Element
DE1596240B2 (de) Elektrischer akkumulator mit elektroden, deren traeger aus einem gewebe oder filz aus fasermaterial bestehen
DE1596223C3 (de) Gasdichter alkalischer Kadmium-Nickel- oder Kadmium-Silber-Akkumulator, bei dem zwischen Scheider und negativer Elektrode eine elektrisch leitfähige poröse Schicht angeordnet ist
DE1596275A1 (de) Brennstoffelement zur elektrochemischen Erzeugung von Elektrizitaet
DE2627142A1 (de) Elektrochemische zelle
DE4417403A1 (de) Verfahren zum Produzieren einer Gaselektrode
DE2620950C3 (de) Eisenelektrode für galvanische Elemente
DE1671811C3 (de) Sammlerbatterie mit Bleidioxid enthaltenden positiven Platten und negativen Platten, die Zinkamalgam oder Kadmiumamalgam in poröser Form enthalten
DE2507774A1 (de) Metall-/luftzellen und darin verwendbare luftelektroden
DE3011745C2 (de) Brennstoffzelle
DE1237193C2 (de) Akkumulator mit positiver silberund negativer cadmiumelektrode
DE3526316C2 (de)
DE2550541A1 (de) Lithium-jod-zelle
DE1942111A1 (de) Brennstoffzelle
DE2930099C2 (de)
DE3625506C2 (de)
DE2037358A1 (de) Elektrische Energiequelle mit Brenn Stoffzellen und Flektroden und Herstellungs verfahren
DE1421613A1 (de) Verfahren zum Herstellen poroeser Elektroden fuer stromliefernde Zellen,insbesondere fuer Brennstoffelemente
DE1671745C3 (de) Galvanisches Element sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE1596240C3 (de) Elektrischer Akkumulator mit Elektroden, deren Träger aus einem Gewebe oder Filz aus Fasermaterial bestehen
DE3134060C2 (de) Elektrochemisches Element, enthaltend Schwefeldioxid als Katoden-Depolarisator