NO126826B

NO126826B -

Info

Publication number: NO126826B
Application number: NO04429/71*[A
Authority: NO
Inventors: Walther Danielsen
Original assignee: Standard Tel Kabelfab As
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1973-03-26
Also published as: GB1354209A; BE792172A; JPS4863283A; AU466617B2; AU4918872A; IT984610B

Description

Tett motspenningscelle eller alkalisk akkumulator og fremgangsmåte for fremstilling av slike. Sealed counter-voltage cell or alkaline accumulator and method of manufacturing such.

Det er kjent at det er mulig å fremstille tette motspenningsceller eller alka-liske akkumulatorer ved å bruke mikro-porøse plater, spesielt frittete plater, ved mellom disse plater å anbringe tynne mem-branaktige separatorer og å legge de flater som vender mot hverandre på disse plater tett mot de mellomliggende separatorer. It is known that it is possible to produce tight counter-voltage cells or alkaline accumulators by using micro-porous plates, especially fritted plates, by placing between these plates thin membrane-like separators and by laying the faces facing each other on these plates close to the intermediate separators.

Foreliggende oppfinnelse angår en motspenningscelle eller akkumulator som er varig tett overfor gass og væske og som består av positive og negative plater av frittet metall som er stablet avvekslende under mellomlegg av tynne membraner av isolasjonsmaterial som inneholder elektrolytt, idet denne stabel er nnesluttet i en tett eske. The present invention relates to a counter-voltage cell or accumulator which is permanently sealed against gas and liquid and which consists of positive and negative plates of fritted metal which are stacked alternately under layers of thin membranes of insulating material containing electrolyte, this stack being enclosed in a tight box .

I en slik celle med flere positive plater In such a cell with several positive plates

og flere negative plater, er det nødvendig å forbinde alle de positive plater og alle de negative plater ved hjelp av forbindelser inne i den tette boks, slik at de forbindes med hver sin av de deler av boksen som danner utgangsklemmene for cellen. Disse forbindelser må under ingen omsten-dighet komme i elektrisk kontakt med de innvendige vegger i boksen da ellers ele-mentet ville kortsluttes og bli ubrukelig. Inne i boksen kan det følgelig ikke brukes noen parallell anordning av platene med en og samme polaritet ved hjelp av strimler. and several negative plates, it is necessary to connect all the positive plates and all the negative plates by means of connections inside the sealed box, so that they are connected to each of the parts of the box that form the output terminals of the cell. These connections must under no circumstances come into electrical contact with the inner walls of the box, otherwise the element would short-circuit and become unusable. Consequently, inside the box, no parallel arrangement of the plates with one and the same polarity by means of strips can be used.

En tett alkalisk akkumulator stiller A dense alkaline accumulator provides

også et ekstra problem. I en slik akkumulator er det nødvendig at de elektrokjemiske utvekslinger, dvs. elektrolyse-feno- also an additional problem. In such an accumulator, it is necessary that the electrochemical exchanges, i.e. electrolysis-pheno-

mener, foregår bare mellom deler som ligger overfor hverandre av plater med motsatte polariteter. Det er under denne betingelse at frigjøring av gass unngås og at akkumulatoren kan fungere uten å eks-plodere. means, takes place only between opposite parts of plates with opposite polarities. It is under this condition that the release of gas is avoided and that the accumulator can function without exploding.

I henhold til oppfinnelsen er alle disse problemer løst samtidig ved at den positive elektrode og den negative elektrode According to the invention, all these problems are solved simultaneously by the positive electrode and the negative electrode

hver utgjøres av flere plater som er forbundet med hverandre i serie ved hjelp av each is made up of several plates which are connected to each other in series by means of

strimler som er ombøyet og strekker seg strips that are bent and stretched

fra en plate til den neste, idet strimlene såvel som kantene av platene er dekket med isolerende lakk, mens de ytre plater i stabelen har motsatte polariteter og alle from one plate to the next, as the strips as well as the edges of the plates are covered with insulating varnish, while the outer plates in the stack have opposite polarities and all

platene er trykket elastisk mot hverandre av de ledende endevegger i en eske som er dannet av en bunn og et lokk som er isolert fra hverandre og forbundet med en tett skjøt, idet de ytre plater er ledende forbundet med disse endevegger. the plates are pressed elastically against each other by the conductive end walls in a box which is formed by a bottom and a lid which are isolated from each other and connected by a tight joint, the outer plates being conductively connected to these end walls.

Alle de plater som hører til ett sett er således elektrisk forbundet gjennom strimlene som dog, da de er belagt med isola-sjonsstoff ikke deltar i de elektro-kjemiske reaksjoner. All the plates that belong to one set are thus electrically connected through the strips which, however, as they are coated with insulating material do not participate in the electrochemical reactions.

Platene i samme sett, som alle er like, kan ha vilkårlig omkretsform. Fortrinnsvis er de negative plater, som har samme form som de positive, litt større slik at de raker utenfor langs hele omkretsen. De negative plater kan dessuten være tykkere enn de positive. The plates in the same set, which are all the same, can have any circumferential shape. Preferably, the negative plates, which have the same shape as the positive ones, are slightly larger so that they stick out along the entire circumference. The negative plates can also be thicker than the positive ones.

Derved får de negative plater en større kapasitet enn de positive, noe som på kjent måte forsinker utviklingen av vannstoff og, dessuten, kan de partier av de negative plater som raker utenfor de positive binde det fri vannstoff som ellers kunne unnslippe fra mellomrommet mellom platene. Thereby, the negative plates have a greater capacity than the positive ones, which, in a known manner, delays the development of hydrogen and, moreover, the parts of the negative plates that protrude beyond the positive ones can bind the free hydrogen that could otherwise escape from the space between the plates.

I en fordelaktig utførelsesform for oppfinnelsen hvor akkumulatoren er innesluttet i en metalleske i to deler som er iskilt ved hjelp av en tett og isolerende skjøt og både esken og platen har sirkel-form, er det mellom minst en endeplate i stabelen og den tilsvarende flate på eskeveggen anordet en buet skive av ledende og elastisk material hvis konvekse parti ligger mot stabelen, og kantene av det konkave parti mot den indre kant av den tilsvarende eskevegg, idet skiven er forsynt med radiale utskjæringer. In an advantageous embodiment of the invention where the accumulator is enclosed in a metal box in two parts which are separated by means of a tight and insulating joint and both the box and the plate have a circular shape, there is between at least one end plate in the stack and the corresponding surface of the box wall is equipped with a curved disk of conductive and elastic material whose convex part lies against the stack, and the edges of the concave part against the inner edge of the corresponding box wall, the disk being provided with radial cutouts.

Hermed oppnås god berøring mellom den, indre flate i topp og bunn og de ytterste plater og dessuten at det foreligger et per-manent trykk på stabelen som sikrer en tett berøring mellom platene og separatorene, et trykk som, som bekjent, er en uomgjengelig betingelse for at det ikke skal utvikles gass. This achieves good contact between the inner surface at the top and bottom and the outermost plates and also that there is a permanent pressure on the stack which ensures a tight contact between the plates and the separators, a pressure which, as is known, is an unavoidable condition so that no gas is developed.

Ved fremstillingen av de tette motspenningsceller eller akkumulatorer i henhold til oppfinnelsen, er det nødvendig å fremstille et meget stort antall rondeller som består av fiberlag som kan klebes sammen i det øyeblikk de skal brukes. I henhold til oppfinnelsen blir det herunder av to ark som hvert består av en metallkjerne som på begge sider har et lag frittet metall, eventuelt impregnert med aktivt material, skåret ut en rekke plater, dannet en kjede ved at det mellom dem anbringes en bar forbindelsesstrimmel. Flere slike platesett legges nøyaktig på hverandre og deretter sprøytes en tåke av isolerende lakk mot den stabel som derved er dannet. In the production of the tight counter-voltage cells or accumulators according to the invention, it is necessary to produce a very large number of rondels which consist of fiber layers which can be glued together at the moment they are to be used. According to the invention, a series of plates are cut out from two sheets each consisting of a metal core which on both sides has a layer of sintered metal, optionally impregnated with active material, a chain is formed by placing a bare connection strip between them . Several sets of such plates are placed precisely on top of each other and then a mist of insulating varnish is sprayed against the stack thus formed.

Under henvisning til vedføyde teg-ninger skal det nå, rent eksempelvis be-skrives hvorledes oppfinnelsen kan brin-ges til utførelse. Fig. 1 viser et perspektivriss av et sett med to plater for en akkumulator i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser hvorledes elektrodene be-legges med en isolerende lakk. Fig. 3 viser skjematisk stablingen av elektroder utført med to sett plater. Fig. 4 viser et snitt gjennom en akkumulator. Fig. 5 viser et grunnriss av en skive som danner den fjær som skal legges inn. i esken for cellen eller akkumulatoren. Fig. 6 viser et snitt etter linjen VI— With reference to the attached drawings, it will now be described, purely by way of example, how the invention can be implemented. Fig. 1 shows a perspective view of a set of two plates for an accumulator according to the invention. Fig. 2 shows how the electrodes are coated with an insulating varnish. Fig. 3 schematically shows the stacking of electrodes made with two sets of plates. Fig. 4 shows a section through an accumulator. Fig. 5 shows a plan view of a disk that forms the spring to be inserted. in the box for the cell or accumulator. Fig. 6 shows a section along the line VI—

VI i fig. 5. VI in fig. 5.

Fig. 7 viser et snitt i likhet med fig. 4 Fig. 7 shows a section similar to fig. 4

gjennom en ferdig celle eller akkumulator. through a finished cell or accumulator.

Platene 1 i et platesett, f. eks. de negative elektroder, er skåret ut av et ark som består av en perforert metallkjerne 2 som er dekket på begge sider med frittet metall. Plates 1 in a plate set, e.g. the negative electrodes are cut out of a sheet consisting of a perforated metal core 2 which is covered on both sides with fritted metal.

I det utførelseseksempel som er vist, er platene sirkelformete og to og to er forbundet ved hjelp av en strimmel 3. Det er også mulig på denne måten å fremstille en lengre rekke plater som senere skal brettes i sikksak. In the design example shown, the plates are circular and two and two are connected by means of a strip 3. It is also possible in this way to produce a longer series of plates which will later be folded in a zigzag pattern.

Etter utskjæringen blir strimmelen eller strimlene 3 skrapt for å fjerne lagene av frittet metall slik at kjernen blir bar i det ark hvorav elektrodesettene er skåret ut. Denne kjerne kan være et metallgitter eller, fortrinnsvis, et tynt, perforert blikk. Det kan også brukes en kjerne som er skåret ut slik som vist i fig. 1, dvs. som består av en rekke sirkelformete deler som er innbyrdes forbundet til en kjede ved hjelp av strimler 3 og påføre frittet metall bare på de sirkelformete deler slik at det ikke er nødvendig å skrape de strimler som forbinder disse. After the cut-out, the strip or strips 3 are scraped to remove the layers of sintered metal so that the core is exposed in the sheet from which the electrode sets are cut. This core can be a metal grid or, preferably, a thin, perforated sheet. It is also possible to use a core that is cut out as shown in fig. 1, i.e. which consists of a number of circular parts which are interconnected into a chain by means of strips 3 and apply fritted metal only to the circular parts so that it is not necessary to scrape the strips which connect them.

De elektrodesett som er oppnådd på denne måten blir deretter lagt på hverandre, slik som vist i fig. 2 og dekket med en plate 4 som helt dekker den øvre flate på det siste sett i stabelen. The electrode sets obtained in this way are then placed on top of each other, as shown in fig. 2 and covered with a plate 4 which completely covers the upper surface of the last set in the stack.

Deretter sprøytes en tåke av isolerende lakk på stabelen, f. eks. ved hjelp av en pistol. På denne måten blir spaltene mellom platene 1 dekket med lakk og like-ledes de to sider av strimlene 3 da disse ikke er i berøring med hverandre da de jo er gjort bare. A mist of insulating varnish is then sprayed onto the stack, e.g. using a gun. In this way, the gaps between the plates 1 are covered with varnish and likewise the two sides of the strips 3 as these are not in contact with each other as they are made bare.

Etter tørking blir de to platesett, dvs. et positivt sett som omfatter plater 5 og et negativt sett som omfatter plater 1, brettet sammen i sikksak, slik at en positiv plate alltid kommer mellom to negative plater og omvendt. Mellom alle flater som vender mot hverandre blir det anbragt rondeller 6 som raker utenfor og som består av f. eks. cellulosematerial og som utgjør separatorene. After drying, the two plate sets, i.e. a positive set comprising plates 5 and a negative set comprising plates 1, are folded together in a zigzag fashion, so that a positive plate always comes between two negative plates and vice versa. Between all surfaces that face each other, rondels 6 are placed which extend outward and which consist of e.g. cellulose material and which make up the separators.

Mindre fordelaktig kan det også av et ark av frittet metall skjæres ut plater uten forbindelsesstrimler og disse plater kan forbindes i rekke ved hjelp av bøyler som er dannet av metallband hvis ender blir loddet eller på annen måte forbundet med platene. Less advantageously, plates without connecting strips can also be cut out of a sheet of sintered metal and these plates can be connected in series by means of hoops formed from metal bands whose ends are soldered or otherwise connected to the plates.

I dette tilfelle er det imidlertid nød-vendig at disse loddinger eller forbindelser ikke endrer plateoverflaten slik at den tette sammenlegging av denne flate mot separatoren sjeneres. In this case, however, it is necessary that these solderings or connections do not change the plate surface so that the tight joining of this surface against the separator is hindered.

Deretter blir kantene av platene og bøylene påny dekket med isolerende lakk, slik ,som beskrevet ovenfor. The edges of the plates and hoops are then again covered with insulating varnish, as described above.

Når det gjelder akkumulatorer blir platene 1 og 5 fortrinnsvis skåret ut av ark som på forhånd er impregnert med aktivt negativt og positivt material. Når det gjelder celler er det ikke absolutt nødvendig at arkene er impregnert med aktivt material. Deretter blir platene mettet med elektrolytt og under sammenbrettingen blir noen ekstra dråper elektrolytt anbragt på de rondeller som danner separatorene slik at disse blir passe fuktige. In the case of accumulators, the plates 1 and 5 are preferably cut out of sheets that are previously impregnated with active negative and positive material. In the case of cells, it is not absolutely necessary that the sheets are impregnated with active material. The plates are then saturated with electrolyte and, during folding, a few extra drops of electrolyte are placed on the rondels that form the separators so that they become suitably moist.

Det vil legges merke til at da platene 1 er negative raker de utenfor kantene av de positive plater 5. It will be noticed that since the plates 1 are negative they rake outside the edges of the positive plates 5.

For å muliggjøre brettingen i sikksakk er strimlene 7, eller de tilsvarende bøyler, som forbinder to og to positive plater 5 anordnet i et annet diametralplan enn de strimler 3, eller bøyler, som forbinder to og to negative plater 1. To enable the zigzag folding, the strips 7, or the corresponding hoops, which connect two and two positive plates 5 are arranged in a different diametrical plane than the strips 3, or hoops, which connect two and two negative plates 1.

Den enhet som er vist i fig. 3 kan anbringes i en vilkårlig, tett eske som omfatter to ledende organer som er isolert i forhold til hverandre og som legger seg mot de ytterste plater la og 5a for å sikre at de to sider av hver separator ligger mot de flater som vender mot hverandre på plater med motsatt polaritet. The unit shown in fig. 3 can be placed in an arbitrary tight box comprising two conductive members which are insulated from each other and which lie against the outermost plates la and 5a to ensure that the two sides of each separator lie against the faces facing each other on plates with opposite polarity.

Fig. 4 viser et utførelseseksempel på en liten akkumulator som er fremstilt på denne måte. Fig. 4 shows a design example of a small accumulator which is produced in this way.

Denne akkumulator omfatter fire plater : to positive plater 5a og 5b og to negative plater la og lb. I dette tilfelle omfatter hvert platesett bare en strimmel: 3 for de negative og 7 for de positive plater. Stabelen omfatter tre separatorer 6 som kan være rondeller slik som allerede angitt eller, eventuelt, rondeller som er forbundet i rekke slik som selve platene. This accumulator comprises four plates: two positive plates 5a and 5b and two negative plates la and lb. In this case, each plate set comprises only one strip: 3 for the negative and 7 for the positive plates. The stack comprises three separators 6 which can be rondels as already indicated or, optionally, rondels which are connected in series like the plates themselves.

Det hele er innesluttet i en eske som omfatter en bunn 8 og et lokk 9 som er forbundet tett og isolerende med hverandre gjennom en fuge 10. Denne fuge har et stort sett U-formet tverrsnitt, den omslutter kanten av bunnen 8 som omfatter et parti 8a med form som en avkortet kjegle. Kanten 9a på lokket er brettet inn mot dette kjegleformete parti for å klem-me inn den ytre kant av fugen. Innbret-tingen, som er oppnådd ved innfalsing, har den dobbelte fordel at den sikrer et anleggs-trykk mellom platene og separatorene og at den danner en slags trykkfast fuge. Hvis det skulle oppstå et gasstrykk inne i esken vil nemlig dette bevirke at den ytre kant av fugen klemmes godt fast mellom partiet 8a og den innbrettede kant 9a. The whole is enclosed in a box which comprises a base 8 and a lid 9 which are connected tightly and insulatingly to each other through a joint 10. This joint has a largely U-shaped cross-section, it encloses the edge of the base 8 which includes a part 8a with the shape of a truncated cone. The edge 9a of the lid is folded in towards this cone-shaped part in order to squeeze in the outer edge of the joint. The folded-in thing, which is achieved by crimping, has the double advantage that it ensures a contact pressure between the plates and the separators and that it forms a kind of pressure-resistant joint. If a gas pressure were to arise inside the box, this would cause the outer edge of the joint to be firmly clamped between the part 8a and the folded-in edge 9a.

At akkumulatoren er tett er faktisk en uomgjengelig betingelse for at den skal arbeide tilfredsstillende. Hvis nemlig noe elektrolytt kan fordampe, eller hvis gass som skyldes den elektrokjemiske spalting av denne elektrolytt fikk unnslippe fra esken, ville akkumulatoren gradvis miste kapasitet. That the accumulator is tight is actually an unavoidable condition for it to work satisfactorily. Namely, if some electrolyte could evaporate, or if gas resulting from the electrochemical splitting of this electrolyte were allowed to escape from the box, the accumulator would gradually lose capacity.

Et spor 9b, som er oppnådd ved rilling, kan med fordel være anordnet for ved omkretsen av lokket å danne et sete for bret-ten av fugen 10 som omslutter kanten av bunnen. A groove 9b, obtained by grooving, can advantageously be arranged to form a seat at the circumference of the lid for the board of the joint 10 which encloses the edge of the base.

Skiven 12, som er vist i fig. 5 og 6 er sirkelformet og er utskåret med fire uttag-ninger som ligger 90° forskjøvet i forhold tii hverandre og som fortrinnsvis har form som sirkelbuer som er litt lengre enn en halvsirkel, slik at midtpartiene 12a av gre-nene i det kors som derved er utskåret i skiven er smalere enn de partier 12d som er beholdt langs kanten. The disk 12, which is shown in fig. 5 and 6 are circular and are cut out with four recesses which are offset by 90° in relation to each other and which preferably have the shape of circular arcs which are slightly longer than a semicircle, so that the middle parts 12a of the branches in the cross which thereby is cut in the disc is narrower than the parts 12d which are retained along the edge.

Denne skiven er buet, fortrinnsvis på en slik måte at midtpartiet 12b holdes til-nærmet plant, mens korsgrenene er krum-met. This disk is curved, preferably in such a way that the central part 12b is kept approximately flat, while the cross branches are curved.

Som vist i fig. 7 er en skive av denne art anbragt mellom Innsiden av lokket 8 i en eske og stabelen av plater og separatorer som inneholdes i denne eske. As shown in fig. 7 is a disc of this kind placed between the inside of the lid 8 in a box and the stack of plates and separators contained in this box.

Midtpartiet 12b av skiven er i berøring med stabelen, mens kanten av skiven legger seg mot omkretsen av lokket, d. v. s. langs den stiveste del av dette. The middle part 12b of the disc is in contact with the stack, while the edge of the disc lies against the circumference of the lid, i.e. along the stiffest part of it.

På denne måten sikres et parmanent elastisk trykk inne i esken som holder de negative plater la og lb og de positive plater 5a og 5b, med mellomlagte separatorer 6 tett mot hverandre. In this way, a constant elastic pressure is ensured inside the box which holds the negative plates la and lb and the positive plates 5a and 5b, with interposed separators 6 close to each other.

Skiven 12 sikrer også en god elektrisk forbindelse mellom en ytterflate på stabelen og den indre flate på det eske-element som vender mot denne. The disc 12 also ensures a good electrical connection between an outer surface of the stack and the inner surface of the box element facing it.

En lignende skive kan også være anordnet i bunnen 8 av esken. A similar disk can also be arranged in the bottom 8 of the box.

Claims

1. Counter-voltage cell or accumulator which is permanently sealed against gas and liquid and which consists of positive and negative plates of fritted metal which are stacked alternately under layers of thin membranes of insulating material containing electrolyte, this stack being enclosed in a tight box, characterized in that the positive electrode (5) and the negative electrode (1)

each consists of several plates which are connected to each other in series by means of strips (3) which are bent and extend from one plate to the next, the strips (3) as well as the edges of the plates being covered with insulating varnish, while the outer plates (1a, 5a) in the stack have opposite polarities and all the plates are pressed elastically against each other by the conductive end walls of a box formed by a bottom and a lid (8, 9) which are isolated from each other and connected by a tight joint (10), the outer plates (la, 5a) being conductively connected to these end walls.

2. Cell or accumulator as stated in claim 1, characterized in that all the positive plates (5) and all the negative plates (1) are cut out of a sheet (2) of perforated metal which is covered on both sides with a layer of sintered metal where the plates are cut out, the connection strips (3) that connect successive plates to each other are made up of an uncoated part of the sheet, while the plates that are cut out in this way are laid on top of each other in a zig-zag fashion -folding of the strips.

3. Cell or accumulator as stated in claim 1, characterized in that the negative plates (1) have the same shape as the positive plates (5), but are larger than these, so that they extend beyond them along the entire circumference.

4. Cell or accumulator as indicated in claim 1, characterized in that they neg tive plates (1) are thicker than the positive plates (5).

5. Cell or accumulator as stated in claim 1, where the box and the plates are circular, characterized in that between at least one end plate (la, 5a) in the stack and the corresponding surface on the box wall (8, 9) a curved disk (12) of conductive and elastic material whose convex part (12b) lies against the stack, and the edges (12d) of the concave part against the inner edge of the corresponding box wall, the disk being provided with radial cutouts (12a).

6. Method for producing a plate set for a cell or accumulator as stated in claim 1-5, characterized in that of two sheets which each consist of a metal core which has a layer of sintered metal on both sides, optionally impregnated with active material, a number of plates are cut out, that a chain is formed by placing a bare connecting strip between them, that several sets of such plates are placed exactly on top of each other and that a mist of insulating varnish is then sprayed onto the stack thus formed.