DE977694C

DE977694C - Verfahren zur Herstellung poroeser Roehren fuer Roehrchenelektroden von Akkumulatoren

Info

Publication number: DE977694C
Application number: DEY115A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Nakaseko; Masao Yamaura
Original assignee: Yuasa Battery Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 1954-09-15
Filing date: 1954-09-15
Publication date: 1968-06-12

Description

AUSGEGEBEN AM 12. JUNI 1968

Yii5VIb/2ib

von Akkumulatoren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung poröser Röhren für die Röhrchenplatten von Blei- und Stahlakkumulatoren. Bei Bleiakkumulatoren besteht die positive Platte in üblicher Weise aus Hartgummiröhren mit zahlreichen feinen Schlitzen in einer Breite von o,i bis 0,3 mm, in denen Stäbe mit Rippen aus einer Bleiantimonlegierung und die aktiven Massen eingeschlossen sind. Die Hartgummiröhren sind fest gegen den Tragrahmen unten und oben gedrückt und halten das wirksame Material im Raum zwischen den Stäben und den Röhren fest.

Diese Art von Röhren hat mehrere Nachteile. Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde vorgeschlagen, die Röhren aus Glasfasergeweben herzustellen, die durch Weben, Stricken oder Flechten erhalten wurden. Nach einem anderen Verfahren werden die Röhren aus Streifen von Glasfasern hergestellt, die mit überlapptem Saum schraubenlinienförmig um einen Kern gewickelt und durch eine äa Gummimischung gebunden werden. Auch diese Vorschläge sind nicht frei von Nachteilen.

Auch wurden feine dichte Glasfasergewebe verwendet. Dazu ist eine besondere Maschine nötig, um die Fäden zu weben, zu stricken oder zu flechten. Daher sind die Herstellungskosten sehr hoch. Obwohl es möglich ist, kleinere Öffnungen zwischen gewebten oder geflochtenen Fäden vorzusehen, in

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dem Bestreben, das Abschuppen des aktiven Materials herabzusetzen, kann die Batteriekapazität nicht ansteigen, weil damit der elektrische Widerstand sich entsprechend der sinkenden Porosität von gewebtem oder geflochtenem Tuch erhöht. Weiter ist wegen der Zartheit das Glasfasermaterial leichter einer frühen Korrosion durch die Säure unterworfen infolge der größeren Reaktionsoberfläche, was sich auf die Lebensdauer der Batterie ίο auswirkt.

Werden Röhren aus Glasfaserstreifen durch Umwickeln von Dornen gebildet, wobei ein schraubenlinienförmiger Saum auf der ganzen Außenfläche der Röhre entsteht, so neigt dieser zum Aufbrechen und beschleunigt das Auswaschen des aktiven Materials, das sonst im ungebrochenen Saum zurückgehalten würde. Das bewirkt auch eine Verkürzung der Lebensdauer der Batterie.

Erfindungsgemäß wird zur Vermeidung dieser ao Nachteile ein Verfahren zur Herstellung von korrosionsbeständigen porösen Röhren mit erträglichen Kosten vorgeschlagen. Das Verfahren sei an den Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Abb. ι eine Seitenansicht mit teilweisem Aufriß «S von einer Batterieplatte mit porösen Röhren,

-•Abb. 2 einen vergrößerten Teilabschnitt von einer dieser Röhren,

Abb. 3 einen Querschnitt der Röhre, ■ Abb. 4 ein rechteckiges Glasgewebe für eine Röhre, die mit säurebeständigen Klebemitteln besprüht ist,

Abb. 5 einen Teilschnitt bei der Fertigung der Röhren, indem eine rechteckige Glasfasermatte um einen Kern gewickelt wird, und Fig. 6 einen Vergleichstest bezüglich der Lebensdauer einer mit den Positivplatten aus den erfindungsgemäßen porösen Röhren versehenen Batterie A und einer anderen Zelle B mit den üblichen geschlitzten Hartgummi-Röhren. Auf der Abszisse ist die Anzahl der Auf- und Entladevorgänge aufgetragen, während auf der Ordinale die Entladezeit aufgetragen ist, welche der Kapazität der Batterie entspricht.

Die Matte 1 ist aus Glasfaserfäden hergestellt, die in schiefem Winkel zueinander und zu einer Dicke von o, 1 bis 0,2 mm übereinandergelegt sind. Sie werden dann in einer Breite rechteckig geschnitten, die der Länge der zu rollenden Röhre 3 entspricht. Die Matte 1 wird dann auf eine flache Platte gelegt und ihre Oberfläche ganz oder teilweise mit säurebeständigen Kunstharzen als Klebemittel besprüht, z. B. mit Polyvinylchlorid, aufgelöst in einem organischen Lösungsmittel oder in Wasser suspendiert, oder Kondensationsprodukten aus Phenol und Formaldehyd. Das Klebemittel wird über die Fasermatte 1 beim Versprühen an den Kreuzungspunkten der Faserfäden 5 konzentriert, während zahlreiche öffnungen zwischen ihnen frei bleiben. Schwefelsäure kann somit durch diese Öffnungen hindurchtreten, und die Röhren 3 sind von genügender Festigkeit, um das Abschlämmen wirksamen Materials zu verhindern. Die Matte ι wird dann mehrmals unter Anwendung von geeignetem Druck um einen Kern 2 zur Röhre 3 gerollt.

Das säurebeständige Klebemittel wird nach obigem Verfahren über die ganze Oberfläche versprüht. Es kann jedoch ein wasserlösliches Bindemittel, wie Gelatinelösung, auf der Oberfläche ganz oder teilweise versprüht werden, um eine geeignete Reibung für leichteres Rollen um den Kern 2 zu ermöglichen. Der wasserlösliche Binder löst sich während der Plattenherstellung auf und verschwindet, ohne nachteilige Wirkungen auf die Batterieleistung zu haben. Die säurebeständigen Klebemittel und die wasserlöslichen Binder können gleichzeitig nebeneinander verwendet werden. Wenn die gesamte Länge der Glasfasermatte 1 aufgerollt ist, dann wird der Kern 2 entfernt und die Röhre 3 getrocknet.

Bei einer weiteren Ausbildungsform des Verfahrens wird die Glasfasermatte zunächst mit wasserlöslichen Bindern besprüht und dann um den Kern gerollt. Anschließend wird die Röhre mit säurebeständigen Klebemitteln auf der Außenoberfläche bedeckt, oder nach Entfernung des Kerns wird die Röhre auf einer oder beiden Seiten, also der inneren und äußeren Oberfläche, mit Klebemittel bedeckt und dann getrocknet.

Bei einer anderen Ausbildungsform des Verfahrens wird zusätzlich eine Glasfasermatte mit nach Art und Menge verschiedenen Klebemitteln besprüht oder getränkt und dann um die erstere gerollt. Die Fäden können dabei von verschiedenem Durchmesser sein. Konzentrierte Klebemittel können auch an beiden Enden der Röhre Verwendung finden.

Die so hergestellten Röhren können in Batterieplatten wie die üblichen geschlitzten Gummiröhren für Bleiakkumulatorplatten verwendet werden.

Das gleiche Herstellungsverfahren kann auch bei der Fertigung der negativen Platten benutzt werden.

Die gemäß Erfindung hergestellten Röhren haben folgende Vorteile:

a) Die Röhre ist durch Rollen einer Glasfasermatte in mehreren dünnen Lagen hergestellt, wobei die öffnungen zwischen den Webfäden sehr klein und gleichmäßig sind und infolgedessen das aktive Material nicht ausschuppen lassen.

b) Die hohe Porosität, etwa 90% erreicht, erleichtert den Umlauf freier Säure, vermindert den inneren elektrischen Widerstand, steigert die Batteriekapazität in bemerkenswerter Weise im Vergleich mit üblichen Arten.

c) Die Röhre selbst besteht aus säurebeständigem Material, so daß keine Korrosion durch Oxydation oder andere chemische Reaktionen eintritt.

d) Die aus mehreren Lagen gerollte Röhre hat keinen Saum und entgeht so allen mit einem Saum auf der Röhrenoberfläche verbundenen Nachteilen; deshalb wird die Lebensdauer der Batterieplatte verlängert.

e) Zum Weben, Stricken, Flechten der Glasfasermatte werden sehr feinfaserige Fäden verwendet. Indes braucht das Fadenmaterial für die Röhren gemäß Erfindung nicht fein zu sein, im Gegenteil

sind gröbere Fäden vorzuziehen. Sie werden in der Säure nicht aufgelöst und verbleiben darin für lange Zeit.

f) Die Stärke der Röhre kann einfach durch Änderung der Lagenzahl oder der Mattenstärke geändert werden.

g) Bei der Herstellung der Glasfasermatten werden die Fäden kreuzweise übereinandergelegt, anstatt sie zu verweben, was sich günstig auf die

ίο Massenproduktion und Verminderung der Kosten auswirkt.

Die obigen Ausführungen zur Herstellung von Glasfaserröhren sind auch für jede andere Art Fasern mit säurebeständigen Eigenschaften anwendbar.

Die Überprüfung der Qualität einer mit den Röhren gemäß der Erfindung ausgestatteten Batterie hat das in Fig. 6 dargestellte Resultat ergeben. Fig. 6 zeigt einen Lebensdauertest einer mit den erfindungsgemäßen Röhren versehenen Zelle in Verbindung mit einer anderen Testzelle, die mit den üblichen geschlitzten Hartgummi-Röhren bestückt ist. Die Kurven zeigen das Anwachsen der elektrischen Kapazität während des Testes bei beiden Zellen, die wiederholten Auf- und Entladungen unter den gleichen P ruf bedingungen unterworfen wurden. Auf der Abszisse ist die Anzahl der Auf- und Entladevorgänge aufgetragen, und bei jedem 200. Zyklus ist die elektrische Kapazität, gemessen in Stunden und Minuten, eingetragen. In der Zelle A befinden sich die porösen Röhren gemäß der Erfindung und in der Zelle B die üblichen geschlitzten Hartgummi-Röhren. Beide Zellen wurden mit 25 Ampere für 2 Stunden entladen und mit 25 Ampere für 2,5 Stunden aufgeladen, und diese Entlade-Lade-Zyklen wurden wiederholt. Wie aus Fig. 6 zu entnehmen ist, liefert die Zelle A mit den erfindungsgemäßen Röhren nicht nur eine höhere elektrische Kapazität beim Beginn des Versuches, sondern hält auch nahezu den gleichen Kapazitätswert nach 2500 Zyklen; die Kapazität zeigt keinen Abfall und ermöglicht ein Laden und Entladen bis zum 4000. Zyklus. Nach dem Verlauf der Kurve zu urteilen, kann angenommen werden, daß die Zelle noch einige weitere tausend Zyklen durchhalten wird. Im Gegensatz hierzu zeigt die Zelle B mit den üblichen geschlitzten Hartgummi-Röhren einen merklichen Abfall der elektrischen Kapazität und der Lebensfähigkeit bei 1400 Zyklen und kann nicht langer gebraucht werden. Diese extrem lange Betriebslebensdauer der mit den erfindungsgemäßen Röhren versehenen Batterie besitzt keiner der üblichen Bleiakkumulatoren, was sehr deutlich die überragenden Eigenschaften der porösen Röhren gemäß der Erfindung bei der Herstellung von Batterien beweist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Verfahren zur Herstellung poröser Röhren für Röhrchenelektroden von Akkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß Glasfasermatten, deren Fasern in den einzelnen Lagen zueinander . im schrägen Winkel liegen und die zu rechteckigen Stücken mit einer der Röhrenlänge entsprechenden Breite geschnitten sind, teilweise oder vollständig mit säurebeständigen Klebemitteln besprüht und dann durch mehrmaliges Rollen um einen Kern zu Röhren gewickelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasermatten teilweise oder ganz mit wasserlöslichen Bindemitteln zusammen mit säurebeständigen Klebemitteln besprüht werden.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasermatten teilweise oder ganz mit wasserlöslichen Bindemitteln besprüht und erst nach Entfernung des Kerns die Röhren entweder auf einer oder auf den Innen- und Außenseiten mit säurebeständigen Klebemitteln bedeckt werden.
4. Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasermatten, nachdem sie teilweise oder ganz entweder mit säurebeständigen Klebemitteln oder wasserlöslichen Bindern besprüht sind, zusammen mit anderen besprühten Glasfasermatten, die in Fadenstärke und Behandlung abweichen, aufgerollt werden.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren an ihren beiden Enden mit konzentrierten säurebeständigen Klebemitteln behandelt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 442 965, 506 648, 141, 868764, 715 146, 883619, 911506, 833518;

deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 635 679, ι 702 561;

französische Patentschriften Nr. 725 828,

810810, ι 044328;

britische Patentschriften Nr. 287666, 454708, 547365,602520,445708;

USA.-Patentschriften Nr. 2 626 429, 2 230 976, 168 366, Re 16 548; canadische Patentschrift Nr. 450246;

japanische Patentanmeldungen Nr. 28/3925, 28/4168.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 660/174 10.56 (809 564/1 6.68)