NO752148L - - Google Patents

Description

Hylster for rørelektroder for elektriske

akkumulatorer, samt fremgangsmåte for frem-

stilling av samme

Oppfinnelsen angår hylster for rørelektroder for elektriske akkumulatorer. Sådanne elektroder, som forekommer i både alkaliske akkumulatorer og blyakkumulatorer, består av et antall med hverandre forenede, elektrisk ledende stav- eller trådliknende sprosser som omgis av aktivt materiale. Dette er på

sin side omgitt av et elektrokjemisk inaktivt hylster. Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et nytt og bedre sådant hylster. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av et

sådant hylster.

Den viktigste anvendelse av rørélektroder er i blyakkumulatorer. Den følgende beskrivelse vil derfor bare angå så-

danne akkumulatorer, uten at oppfinnelsen av den grunn er begren-

set til sådanne.

De først benyttede rørhylstere bestod av rør av hård-gummi i hvilke det var oppsaget et stort antall innbyrdes parallelle og i forhold til rørets akse vinkelrette slisser. Disse rør er siden blitt forbedret på forskjellige måter, og et vesentlig fremskritt ble gjort med utviklingen av et rør bestående av to sjikt, nemlig

dels et indre sjikt av flettet glassfiber og dels et ytre sjikt bestående av en perforert plastfolie. Flere andre typer av hylstere er siden blitt utviklet, idet det også er fremkommet typer med flere med hverandre sammenhengende rør. Det er også blitt utviklet separate rør bestående av ett materialsjikt, eksempelvis rør bestående i hovedsaken av flettet glassfiber, som er blitt impregnert for oppnåelse av bedre stivhet<p>g beskyttelse mot kjemisk påvirk-

ning. Tos jik.tselektrodene medfører imidlertid visse spesielle for-deler, hvorved det spesielt kan nevnes en i visse tilfeller enkel fremstillingsprosess, hvilket er spesielt utmerkende for fremgangs-måten ifølge den foreliggende oppfinnelse, og den fra akkumulator-

teknisk synspunkt vesentlige fordel at de gir elektroder med gode mekaniske egenskaper og meget lang levetid.

Elektroder ifølge oppfinnelsen består av to sjikt,, dels et fibrøst, inert materiale og dels et utenpå dette beliggende termoplastisk materiale. De to materialer er forenet med hverandre ved at det fibrøse materiale har trengt inn i den mot dette vendende overflate av det termoplastiske materiale. På denne måte oppnås i det minste en mekanisk forbindelse mellom de to materialer.

Det er vesentlig at de to forskjellige materialer i et av to sjikt beståend rørhylster er fast forenet med hverandre. På denne måte oppnås i noen utstrekning en forbedring av hylsteres mekaniske egenskaper, men fremfor alt er dette av betydning ved innføring av det aktive materiale. Ved fremstillingen av elektrodene går man frem slik at man først støper et gitter av elektrisk ledende materiale, f.eks. en blylegering. Gitteret består i dette tilfelle av en list med et antall derfra utskytende, innbyrdes parallelle sprosser. Over disse sprosser tres siden rørhylsteret hvoretter-det aktive materiale i form av et pulver ifylles. Denne ifyllingsoperasjon av aktivt materiale er umulig å gjennomføre dersom de to materialer ikke. er godt festet til hverandre. Også påtredning av rørene på sprossene blir vanskeligere ved dårlig forbindelse mellom de to materialer.

Forbindelsen mellom de to materialer i hylsteret er tidligere alltid blitt tilveiebragt ved liming. Dette medfører imidlertid flere ulemper. Det benyttede lim må avhengig av typen i en viss utstrekning tørkes eller herdes mens de to sjikt hol-des mot hverandre ved hjelp av mekaniske hjelpemidler. Dette med-fører en fordyring av fremstillingen og en unødig stor og om-fattende utrustning for fremstilling av hylstrene. Da herdetidene for herdende lim vanligvis er meget lange, er det ved de fleste fremstillinger blitt benyttet lim basert på løsningsmidler. Dette er imidlertid ikke ønskelig av hensyn til arbeidsmiljøet. Det kan også ved,liming være vanskelig å oppnå en tilstrekkelig god forbindelse mellom de to materialsjikt uten å påføre et kraftig overskudd av lim. Et sådant overskudd er en vesentlig ulempe da det forringer egenskapene for de elektroder som fremstilles med hylstrene. Et overskudd av lim medfører selvsagt også økede frem- stillingskostnader og økede miljøproblemer. En ytterligere vesentlig ulempe med liming er at det kan være vanskelig å oppnå en tilfredsstillende forbindelse mellom de to materialsjikt. Dette beror selvsagt på hvilke materialer som benyttes, og forholdene kan på-virkes ved spesiell forbehandling av materialene. Disse problemer løses imidlertid med et hylster ifølge oppfinnelsen,hvorved de to sjikt er blitt forenet med hverandre ved at det fibrøse materiale

er bragt til å trenge inn i den mot dette vendende overflate av det termoplastiske materiale. På denne måte oppnås en i det minste mekanisk forbindelse mellom de to materialer.Det er av flere grunner uheldig at det fibrøse materiale trenger dypere inn i det termo-platiske materiale enn hva som er nødvendig for tilfredsstillende sammenføyning. Hensikten er således ikke å tilveiebringe an armering av det termoplastiske materiale. De forskjellige sjikt kan selvsagt bestå av et antall forskjellige materialer, men det har vist seg å være særlig fordelaktig at det fibrøse materiale helt eller i hovedsaken består av glassfiber. Glassfiber er et for akkumulatorelektroder vel utprøvet materiale som har vist seg å

gi gode egenskaper til elektrodene. Det termoplastiske materiale består gj'erne av pplyolefin, eksempelvis polyeten eller polypropy-len. Det termoplastiske materiale kan også bringes til å danne utskytende lister på hylsterets ytterside. Disse listers funksjon er å holde avstand til nærmeste komponent, dvs. vanligvis en separator. Som regel er. det derfor passende at hvert rørhylster har to sådanne, lister beliggende midt mot hverandre på hver sin side av rør-hylsteret. For å unngå krav til en viss orientering av hvert rør, kan disse også forsynes med et større antall lister.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte ved fremstilling av et sådant hylster som er beskrevet foran. Ifølge denne fremgangsmåte oppvarmes-først det fibrøse materiale, hvoretter det te<i>rmo-platiske materiale påføres. På denne måte skjer i det minste i kon-taktpunktene mellom de to sjikt en oppmykning eller smeltning av det termoplastiske materiale. Herved dannes en forbindelse mellom de to materialer. Oppvarmingen kan skje på forskjellige måter, idet det på grunn, av hylstermaterialets egenskaper er passende at materialet befinner seg på en dor av passende materiale, fortrinnsvis metallisk materiale og fremfor alt stål. Passende oppvarmingsmetoder har vist seg å være IR-bestråling og induktiv oppvarming. I første rekke oppvarmes da doren fra hvilken varme overføres til det fibrøse materiale. Ved induktiv oppvarming omgis doren av en spole som mates med vekselstrøm hvis frekvens ved visse tilpas-ninger kan være meget høy. På denne måte oppnås virvelstrømstap i doren og en kraftig oppvarming av denne. Ved passende valg av frekvens kan man også oppnå dielektrisk oppvarming av det fibrøse materiale forårsaket av indre molekylær friksjon.Den dor på hvilken oppvarmingen skjer, kan da passende være så lang at formingen av rørhylsteret skjer på denne. Det fibrøse materiale kan da på kjent måte utgjøres av et flettet glassfiberrør, idet det termoplastiske materiale passende utgjøres av en plan remse. Denne kan bestå av perforert folie eller et annet nettliknende materiale. Dette gis da ønsket geometrisk form, samtidig med sammenfestingen med det fibrøse materiale. Den geometriske form trenger nødvendigvis ikke å ha sirkulært tverrsnitt, men mange andre tverrsnittsformer kan tenkes, såsom oval, rektangulær m.fl. Det termoplastiske materiale kan passende være oppdelt på minst to remser som sammenføyes med hverandre samtidig med det termoplastiske materiale. Sammenføyningen utføres da slik at de tidligere nevnte, utvendige lister dannes.

I de konstruksjoner som hittil er blitt benyttet, har det vist seg passende at det fibrøse materiale utgjøres av en flettet strømpe. Denne oppfyller de krav som stilles med hensyn til håndterbarhet, styrke og pris. Ved fremstillingen av rørhyl-strene ifølge oppfinnelsen er også et flettet materiale meget passende, da det fibrøse materiale låses meget effektivt i det termoplastiske materiale ved innsmelting. Dette er vesentlig da et flettet materiale som trekkes i sin lengderetning, øker sin lengde under tilsvarende minskning av diameteren. Dette må selv-, sagt unngås ved fremstilling og anvendelse av akkumulatorelektroder, og unngås altså ved låsingen i det termoplastiske materiale.

Det har vist seg at man kan oppnå ytterligere for-deler ved å benytte termoplastisk materiale i form av nett av en viss type.

Ved en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen utgjøres det termoplastiske materiale av et nett som består av tråder som løper i to forskjellige retninger. Disse tråder skal i for-

hold til hverandre være slik at et plan gjennom sentrumaksene for

tråder som løper i en retning, ikke faller sammen med et plan gjennom sentrumaksene for de tråder som løper i en annen retning. Med plan menes da den plane eller bøyde flate som forener sentrumaksene for de forskjellige tråder, hva enten disse tråder har sirkulært eller annet tverrsnitt. Ved å benytte nett av denne art, kan man oppnå at i en retning forløpende tråder helt eller i stor utstrekning smeltes inn i det fibrøse materiale og oppfyller den funksjon å forene de to materialer, mens tråder som løper i den andre retning, i mindre grad eller slett ikke forenes med det fibrøse materiale, og i stedet får den funksjon å holde en viss avstand til øvrige komponenter i battericellen og å beskytte det fibrøse materiale mot slitasje.

I det følgende skal forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen og for disse passende nett av termoplastisk materiale beskrives nærmere under henvisning til tegningen, der fig. 1

viser et nett med tråder forløpende i to retninger A hhv. B, fig.

2 viser et snitt gjennom nettet vinkelrett mot trådene som løper i retning A, fig. 3 viser et snitt vinkelrett mot trådene som løper i retning B, fig. 4 viser en del av et hylster ifølge oppfinnelsen, og fig. 5 viser et snitt gjennom samme hylster, idet retninger svarende til retningene A og B er vist på fig. 4 og 5,

og fig. 6 og 7 viser på samme måte som fig. 2 og 3 et annet nett.

Det på fig. 1 viste nett består eksempelvis av polyeten og har tråder 1 i retningen A og andre tråder 2 i retningen B. Trådene 1 hhv. 2 kan ha samme eller forskjellig tverrsnitt,

og deres plassering i forhold til hverandre kan variere, slik som anskueliggjort på fig. 2 og 3, og på fig. 6 og 7.

Ifølge en for blyakkumulatorelektroder foretrukket utførelse av oppfinnelsen består det fibrøse sjikt av en flettet 0 strømpe av glassfiber og det termoplastiske sjikt av et polyeten-nett, tilnærmet av det utseende som er vist på fig. 6 og 7. Nettet kan passende bestå av tråder.med en diameter på ca. 0,5 mm eller noe større og en maskestørrelse med en avstand mellom trådene på ca. 1,5 - 4 mm. Med et sådant nett oppnås en fri flate me'llom 50 og 75%, og man tilstreber fortrinnsvis å oppnå 65 - 70% fri flate. På denne måte oppnås en optimal konstruksjon med hensyn til mekanisk stabilitet og mulighet til elektrolyttdiffusjon og avgang for de gasser som dannes i elektroden.

Hylsteret ifølge den omtalte utførelse av oppfinnelsen kan fremstilles ifølge den foran beskrevne fremgangsmåte. Det har imidlertid vist seg særlig passende å fremstille hylsteret

på den måte at det termoplastiske materiale ekstruderes gjennom et sirkulært eller rektangulært munnstykke, slik at man direkte oppnår et nett av ønsket utseende i form av et rør. Det fibrøse materiale tilføres gjennom munnstykket og plasseres derved på innsiden av det termoplastiske materiale. På denne måte oppnås en enkel fremstillingsprosess med få trinn, og samtidig kan sammenføynin-

gen av de to sjikt skje umiddelbart etter munnstykket, da det termoplastiske materiale fremdeles er oppvarmet. Ved behov tilføres ekstra varme, og det kan være passende å varme opp det fibrøse materiale før de to sjikt forenes, hvilket i så fall kan skje allerede foran munnstykket. Ved å utnytte annen varmetilførsel

enn den som tilføres til plastmaterialet gjennom munnstykket,

oppnås også den. fordel at de tråder i nettet som i det ferdige hylster ligger i plan vinkelrett mot hylsterets akse, mykner ras-kere enn de langsgående tråder, da de tverrgående tråder kan. gjøres tynnere o.g inneholde mindre materiale. De tverrgående tråder kan derved for størstedelen trenge inn i det fibrøse materiale, mens de langsgående tråder fremdeles har tilstrekkelig styrke til å muliggjøre en kontinuerlig fremmatning av hylstermateriale.

Claims (15)

1. Hylster for rørelektroder for elektriske akkumulatorer, hvor hver rørelektrode består av et antall med hverandre forbundne, elektrisk ledende sprosser omgitt av et aktivt materiale, som på sin side er omgitt av et elektrokjemisk inaktivt hylster, karakterisert ved at hylsteret består av et fibrøst, inert materiale og et utenpå dette beliggende termoplastisk materiale i form av nett, perforert folie eller liknende, og at det fibrøse materiale har trengt inn i den mot dette vendende overflate av det termoplastiske materiale, slik at de to sjikt er i det minste mekanisk forenet med hverandre.

2. Hylster ifølge krav 1, karakterisert ved at det fibrøse materiale består av glassfibre.

3. t Hylster ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det termoplastiske materiale er polyolefin.

4. Hylster ifølge eti: av kravene 1-3, karakterisert ved atdet termoplastiske materiale på hylsterets ytterside danner minst to utskytende lister.

5. Hylster ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at det termoplastiske materiale utgjøres av et nett, som er slik at i det minste en del av de tråder som løper i en retning, har sine sentrumlinjer i et annet plan enn tråder som løper i en annen retning.

6. Hylster ifølge krav 5, karakterisert ved at tråder som løper i hovedsaken parallelt med rørhylsterets akse, er mer utskytende fra hylsterets fibrøse sjikt enn tråder som løper i hovedsaken vinkelrett på denne akse.

7. Hylster ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at tråder som løper i hovedsaken vinkelrett på hylsterets akse, er vel sammenføyd med det fibrøse sjikt, mens øvrige tråder er mindre vel eller slett ikke sammenføyd med det fibrøse sjikt.

8. Hylster ifølge ett av kravene5 -7, karakte-s i s e r t ved at to tråder i nettet som løper parallelt med hylste rets akse, har fra de øvrige tråder avvikende, større tverr-snittsareal, slik at disse tråder derved har øket trekkhold-fasthet..

9. Fremgangsmåte ved fremstilling av et for rørelektro-der beregnet hylster ifølge ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at det fibrøse materiale oppvarmes, hvoretter det termoplastiske materiale påføres, hvorved det ved i det minste lokal oppmykning eller smelting dannes en forbindelse mellom de to materialer.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det i rørhylsteret inngående materiale i hovedsaken oppvarmes direkte ved at det passerer over en dor eller en liknende anordning som oppvarmes.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at oppvarmingen' skjer ved IR-bestråling.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at oppvarmingen skjer på induktiv måte, fortrinnsvis som høyfrekvensoppvarming.

13. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9-.12, karakterisert ved at det termoplastiske materiale utgjøres av minst én plan remse av folie eller liknende som gis ønsket geometrisk form samtidig med sammenfestingen med det fibrøse matériale.

14. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 9 - 13, karakterisert ved at det termoplastiske materiale er oppdelt på minst to remser som samtidig sammenføyes med hverandre og med det termoplastiske materiale, idet det i skjøtene mellom remsene dannes utskytende lister.

15. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 9-14, karakterisert ved at det termoplastiske materiale ved ekstrudering fremstilles som et rørformet nett, og det fibrøse materiale passerer gjennom det munnstykke i hvilket nettet dannes og etter passasjen gjennom munnstykket befinner seg inne i- det rør-formede nett. <*>