SE435664B - Fickelektrod for alkaliska ackumulatorer samt forfarande for framstellning av densamma - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 3207412-1 ackumulatorer.

För närvarande är de i alkaliska ackumulatorer använda positiva elektroderna av tre slag, nämligen en s.k. fick- eller galler- elektrod, en rörelektrod eller en gallerlös elektrod. Rörelekt- roden och den gallerlösa elektroden är oavsett att de har ett antal fördelar mycket dyra att framställa och har icke funnit någon vidsträckt användning. Fickelektroden är billig och enkel att framställa. Dess konstruktion måste emellertid förbättras för att förbättra fickelektrodens elektriska egenskaper, öka dess livslängd och göra fickelektroden tekniskt sett lättare att fram- ställa." En fickelektrod för en alkalisk ackumulator samt ett förfarande för framställning av denna elektrod är kända (jämför exempelvis den japanska patentskriften 14820-48).

I denna kända fickelektrod är mellan två bärorgan, dvs ett hög- ra och ett vänstra bärorgan, på båda sidor infästa porösa plat- tor, varvid utrymmet mellan dessa är fyllt med en aktiv massa, medan mellan bärorganen är anordnade några få trycklister, vilka är avsedda att öka den kraft, med vilken de porösa plattorna tryc~» kes mot den aktiva massan.

Det kända förfarandet för framställning av denna fickelektrod grundar sig på att den aktiva massan placeras mellan de porösa plattorna, vilka i sin tur anbringas mellan de båda bärorganen, den undre listen och den övre trycklisten, som samtidigt fungerar som strömavledande organ. Man placerar därefter trycklisterna på de porösa plattorna och infäster dem i bärorganen.

Denna kända elektrod har emellertid hög resistans på grund av otillräcklig kontakt mellan den aktiva massan och de porösa plat- torna, eftersom denna kontakt endast säkerställes genom trycklis- ternas tryckkraft på åtskilda delar av_§lektroden. Trycklister- nas tryckkraft är icke tillräcklig för att bibehålla elektrodens likformiga tjocklek vid upprepad laddning och urladdning av elekt- à roden, Genom att den aktiva massan icke är fixerad i elektrodens höjdled glider den under elektrodens användning nedåt, varför elektrodens tjocklek i den övre delen och i den undre delen kom- 10 15 20 25 30 35 Å0 à2av412-1 mer att minska respektive öka. Detta leder till att elektroke- miska laddnings- och avladdningsförloppen icke förlöper likfor- migt samt till att minska elektrodspalten i ackumulatorns undre del, vilket ökar risken för kortslutning.

Eftersom trycklisterna, som är avsedda att hämma den aktiva mas- sans svällning har avsevärd tjocklek och bredd, avskärmar de en del av elektrodytan, varigenom laddnings- och urladdningsförhål- landena försämrase Genom att trycklisterna i denna kända fickelektrod är anordnade i tvärriktningen hindras gasbortledningen från ackumulatorn, var- jämte slampartiklar utfälles på trycklisterna, vilket kan leda till kortslutning. Användandet av trycklisterna ökar metallåtgån- gen för framställning av elektroden. Framställningen av denna kända elektrod medför en avsevärd arbetsinsats och lämpar sig dåligt för mekanisering.

En fickelektrod för alkaliska ackumulatorer och ett förfarande för framställning av denna elektrod är kända (jämför exempelvis den franska patentskriften 2 110 245). Denna kända elektrod be- står av ett antal smala, med varandra förbundna galler (“lamel- ler”), vilka vart och ett utgöres av ett delvis perforerat me- tallband, som vikts vid båda sidor under bildande av tvâ medelst en mellanvägg skilda behållare. Mellanväggen samt behållarens väggar utgöres av det delvis perforerade metallbandets vikta si- dor. Det delvis perforerade metallbandets sidokanter är utbocka- - 9 de så, att de bildar låsorgan för förbindning av gallren med var- andra.

Förfarandet för framställning av den så utformade elektroden byg- ger på att man av ett enda, delvis perforerat metallband, genom omväxlande vikning och utbockning av bandets ändar suceessivt framställer tvâ behållare, vilka är skilda från varandra mdelst en mellanvägg av samma metallband och vilka - allteftersom de formas - successivt fylles med en aktiv massa och tillslutes. närvia utblackas ae: aeivis perforerade metanbanaets siaokanter, varigenom lâsorgan för förbindning av gallren till en elektrod formas. Behållarnas väggar och mellanväggen mellan behållarna perforeras före eller-under vikningen. 10 15 20 25 30 35 40 8207412-1 _:,,,,,,,..-:.-l- ' P" " I den medelst detta kända förfarande framställda elektroden är emellertid den del av volymen, som är upptagen av låsorganen, icke fylld med den aktiva massan, vilket begränsar elektrodens kapacitet (energiinnehåll). Denna kända elektrods energiinnehåll ' kan icke ökas nämnvärt genom att de smala gallren har begränsad volym. Eftersom en del av denna elektrods yta är upptagen av lås- organen och icke utnyttjas effektivt, ökas den verkliga strömtät- heten vid laddning och urladdning av elektroden, varjämte betingel- serna för genomförande av de elektrokemiska förloppen försämras, vilket i sin tur försämrar de elektriska egenskaperna. Förekoms- ten av låsorganen medför dessutom en ökning av elektrodens resis- tans genom den i lâsorganen uppträdande resistansen. Elektrodens resistans kommer dessutom att vid upprepad laddning och urladdning av ackumulatorn att öka genom försämring av den aktiva massans _ kontakt med det strömledande, delvis perforerade metallbandet, eftersom denna kontakt icke säkerställas av nâgra lämpliga anord- ningar, medan den aktiva massans volym ändras vid upprepad ladd- ning och urladdning. Denna kända elektrods svällning begränsas icke på något sätt, vilket med andra ord innebär att elektrodens tjocklek kommer att öka vid upprepad laddning och urladdning, var- jämte elektrodspalten i ackumulatorn minskar och elektrodens spe- cifika volymegenskaper och hela ackumulatorns egenskaper försäm- ras. En avsevärt del (upp till 50%) av det delvis perforerade me- I tallbandet i denna kända elektrod går till att forma lâsorganen och utnyttjas därför ej effektivt.

En fickelektrod och ett förfarande för framställning av densam- ma är dessutom kända (jämför exempelvis den japanska patentskrif- ten 10015-43). Denna kända elektrod innefattar ett perforerat, förnicklat, utefter mittlinjen vikt band. Inuti bandet är en per- forerad, med en aktiv massa fylld strålremsa_anordnad. Bandets vikta sidor är hopfästa genom punktsvetsning.

Förfarandet för framställning av'nämnda elektrod är baserat på att man viker ett perforerat, förnicklat band längs mittlinjen och erhåller en V-form, i vilken en perforerad, med en aktiv mas- sa fylld st/ålremsa införes. Det perforerade, förnicklade bandet punktsvetsas därefter, varigenom man erhåller ett ämne, som däref- ter kapas till galler. 10 15 20 25 30 35' 40 8207412-1 Den så utformade elektroden har begränsad tjocklek, eftersom vid vikningen av det perforerade, förnicklade bandet bildas en _ vinkel av ca 10°, varvid den mängd aktiv massa, som kan placeras i det så utformade utrymmet mellan bandets vikta sidor, begränsas av denna vinkel. Ej heller är den aktiva massan i denna kända elektrod fördelad likformigt i tjockleksriktningen, vilket leder till att spalterna mellan elektroderna i den alkaliska ackumula- torn icke är likformiga och att det optimala förhållandet mellan de geometriska parametrarna hos ackumulatorcellens (ackumulatorns) konstruktionselement rubbas; Samtliga omständigheter försämrar betingelserna för genomförande av elektrokemiska förlopp i ackumu- latorn och följaktligen dess elektriska egenskaper. Det bör dess- utom observeras, att fixeringen av bandets vikta sidor vid den aktiva massan genom punktsvetsning icke förhindrar att den akti- va massan sväller. Detta leder till en ökning av elektrodens tjock- lek och följaktligen till en minskning av spalttjockleken mellan elektroderna, varför ackumulatorns elektriska egenskaper försäm- ras och dess livslängd blir kortarew Det kända förfarandet för framställning av denna kända elektrod är, tekniskt sett, obekvämt att genomföra på grund av att punktsvetsning måste användas för hopfästning av bandets vikta sidor. Genom att svetsningen genom- föres växelvis vid varje sida av elektroden medför framställnin- gen av elektroden en större_arbetsinsats. Ifall den aktiva massan inkommer i svetspunkten, genombrännes bandet under samtidigt bil- dande av hål, genom vilka den aktiva massan kan sprida sig, vil- ket leder till en minskning i elektrodens energiinnehåll och slam- bildning i ackumulatorn, varför kortslutning kan förorsakas och ackumulatorn blir funktionsoduglig.

En fick- eller gallerelektrod för en alkalisk ackumulator och ett förfarande för framställning av densamma är kända (jämför exempel- vis I.T. Krennel och F.M. Lee “Alkaliska ackumulatorer“, Scud- .promgiz, 1941, s. 28-30). Denna elektrod och detta förfarande ligger, tekniskt sett, närmast elektroden respektive förfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Denna kända elektrod är uppbyggd av ett antal smala galler, vil- ka vart och ett innefattar en aktiv massa, som är placerad mellan perforerade metallband, vilka är förbundna med varandra längs si- dokanterna under bildande av låsorgan. De medelst låsorganen hop- 10 15 20 25 30 35 40 8207412-1 fästa gallren är insatta i en stålram eller infästa mellan mant- lar av ett utsprângsförsett band så, att en elektrod med önskad kapacitet bildas. Ett strömavledande organ bildas av de perfore- rade metallbanden, ramen eller mantlarna och en vid dessa svetsad kontaktlist av stål. I den aktiva massan och de perforerade metall- banden är profilerade spår utpressade.

Det kända förfarandet för framställning av denna elektrod för al- kaliska ackumulatorer grundar sig på att-man först bereder den aktiva massan och framställer de perforerade metallbanden, varef-j Z ter separata galler framställes, för vilket ändamål de perforerade metallbandens sidokanter bockas under bildande av en lådformad behållare mellan banden, vilken behållare fylles_med den aktiva massan, varvid man viker de perforerade metallbandens sidokanter till bildande av lâsorgan. De så erhållna gallren förbindes med varandra medelst låsorganen till lângsträckta ämnen med obestämd längd. Det lângsträckta ämnet sammanpressas under samtidig ut- pressning av profilerade spår i detsamma och kapas därefter till stycken med förutbestämd längd. Vid kapställena kantas styckena medelst metallutsprång, vid vilka en kontaktlist av stål svetsas.

Denna elektrod är tekniskt sett enklare, bekvämare och billigare att framställa samt hållfastare än de ovan beskrivna kända fick- elektroderna. Pâ grund av att gallren har begränsad volym, kan mängden aktiv massa i gallren och följaktligen elektrodens ener- giinnehåll icke ökas i någon väsentlig grad. Den så utformade elektroden uppvisar hög resistans på grund av dels eventuella tillverkningsfel i det strömavledande organet och dels övergångs- A resistans, som alstras i låsorganen, som är avsedda att förbinda gallren med varandra. Ej heller säkerställes i denna kända elekt- rod en funktionssäker kontakt mellan den aktiva massan och de per- forerade metallbanden, eftersom denna kontakt endast uppnås genom sammanpressning av elektroden och försämras vid upprepad laddning och urladdning av ackumulatorn till följd av den aktiva massans volymändring, varigenom elektrodens resistans ökar, dess elektris- ka egenskaper försämras och dess livslängd blir kortare. Den ak- tiva massans svällning leder till en ökning av elektrodens tjock- lek och en minskning av elektrodsträckan i ackumulatorn, varför driftsförhâllandena för elektroden försämras. Användningen av smala galler medför en avsevärd förbrukning av det perforerade 10 15 20' 25 30 35 40 fästorgan av ett strömledande material, vilka sträcker sig genom a2ov412-1 bandmaterialet, vars stora andel befinner sig i låsorganen och icke utnyttjas effektivt. Ej heller utnyttjas den del av volymen samt den del av elektrodytan, som är upptagna av låsorganen, ef- fektivt, varför den reella strömtätheten ökar, laddnings- och urladdningsförhållandena samt elektrodens elektriska egenskaper försämras. Förfarandet för framställning av denna kända elektrod ger - bortsett från att det erbjuder ett antal fördelar - tämli- gen låg verkningsgrad, eftersom man vid detta förfarande måste framställa ett stort antal smala galler, varav elektroden samman- sättes, vilket kräver ytterligare processoperationer för monte- ring av elektroden av separata galler och följaktligen en ytter- ligare processutrustning samt extra produktionsytor. Vid kapnin- gen av det långsträckta ämnet till stycken med förutbestämda di- mensioner går en avsevärd del av de perforerade metallbanden med dememellan placerad aktiv massa till avfall, vilket ökar tillverk- ningskostnaden för elektroden, varjämte produktionsmässiga samt miljömässiga krav icke uppfylles fullständigt.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en fickelektrod för alkaliska ackumulatorer samt ett förfa- rande för framställning av densamma, vilka tack vare en lämplig placering av den aktiva massan mellan de perforerade metallban- den,säkerställande av funktionssäker kontakt dememellan och en rationell konstruktiv utformning av elektroden gör det möjligt att minska den aktiva massans svällning, att öka elektrodens energi- innehåll, att minska elektrodens resistans under hela dess livs- längd, att öka elektrodens livslängd, att minska arbetsinsatsen för framställning av elektroden och att göra elektroden mer tek- niskt fulländad och bekvämare att framställa.

Detta syfte uppnås enligt föreliggande uppfinning medelst en elekt- rod för alkaliska ackumulatorer, vilken innefattar'en aktiv mas- sa, som är placerad mellan perforerade metallband, vilka är för- bundna med varandra längs sidokanterna, och ett strömavledande organ, medan i den aktiva massan och i de perforerade metallban- den är profilerade spår upptagna genom utpressning, varvid enligt uppfinningen en metallmellanvägg med hål är anordnad mellan de perforerade metallbanden, medan den aktiva massan är påpressad på mellanväggen av metall, varvid elektroden är försedd med Hae .í-Mwim-t i. rt. g an* .áW 10 15 20 25 30 35 40 8207 4 12--1 de perforerade metallbanden, den aktiva massan och mellanväggen av metall.

Enligt uppfinningen föreslås även ett förfarande för framställ- ning av denna fickelektrod för alkaliska ackumulatorer, vid vil- ket förfarande man förbereder en aktiv massa, framställer perfore- rade metallband, placerar den iordningställda aktiva massan mel- lan de perforerade metallbanden, hopfäster bandens sidokanter un- der bildande av ett långsträckt ämne, sammanpressar ämnet under lsamtidig utpressning av profilerade spår i ämnet, kapar ämnet till plattor och kantar plattorna under tryck vid kapstället, varvid den aktiva massan, enligt uppfinningen, innan den placerats mellan *de perforerade metallbanden, pâföres på ett metallunderlag och komprimeras till en densitet, vid vilken den aktiva massan fast- hâlles på underlaget utan att den lossnar, varvid man efter avslu- tad sammanpressning av ämnet genomdrar fästorgan av ett strömle- dande material genom ämnet. ' Genom att fickelektroden är utformad med en hålförsedd mellanvägg av metall, som är anordnad mellan de perforerade metallbanden, samt genom att man på mellanväggen påpressat den aktiva massan, som komprimerats till en densitet, vid vilken den fasthâlles på metallmellanväggen (metallunderlaget) utan att den aktiva massan lösgöres, kan man öka den mängd aktiv massa, som kan placeras i elektroden, varför elektrodens kapacitet (energiinnehåll) kan ökas.

Tack vare användningen av den hålförsedda mellanväggen av metall kan den aktiva massan komprimeras på denna mellanvägg till en god- tycklig, erforderlig densitet, varigenom elektrodens energiinne- håll kan ändras utan att ändra dess volymegenskaper, varjämte man vid framställningen av elektroden lätt kan förflytta den aktiva massan, utan att denna lösgör sig från metallmellanväggen, över godtyckliga_avstând, som bestämmes av den typ av processflödes- bana, som användes. Metallmellanväggen bidrar till att väsentligt öka elektrodens hållfasthet och att minska dess resistans och för- bättrar strömavledningen praktiskt taget utan att minska utnyttj- ningsgraden för elektrodens inre rum, Genom att metallmellanväggen är försedd med hål kan fästorganen obehindrat dragas genom ämnet.

Dragningen av fästorganen av ett strömledande material, vilka -sträcker sig genom de perforerade metallbanden, den aktiva massan l 10 15 20 25 30 35 40 8207412- 1 och metallmellanväggen, genom elektroden gör det möjligt att förbättra den aktiva massans kontakt med de strömledande perfore- _rade metallbanden och följaktligen att minska elektrodens resis- tans och förbättra dess elektriska egenskaper. Dragningen av fäst- organen genom elektroden bidrager dessutom till att öka elektro- dens hållfasthet och följaktligen dess livslängd samt till att väsentligt begränsa den aktiva massans svällning, varför elektro- dens specifika egenskaper per volymenhet förbättras.

Att så framställa elektroden gör det möjligt att erhålla en elekt- rod med ett enda hâllfast och högeffektivt galler i stället för ett stort antal smala galler, vilka förenas till en enda elektrod medelst låsorgan. Man kan därför öka den mängd aktiv massa, som kan placeras i elektroden, och elektrodens arbetsyta samt inbe- spara profilerat bandmaterial, minska elektrodens vikt och dess resistans genom avsaknad av resistans i låsorganen för gallren.

Genom att man vid framställningen av fickelektroden enligt uppfin- ningen har kunnat eliminera sådana processoperationer som kapning av det smala, långsträckta ämnet till galler med förutbestämd längd och förening av gallren till elektroden minskas arbetsinsat- sen respektive ökas produktionskapaciteten vid framställningen av elektroder av detta slag. I Enligt en möjlig utföringsform av elektroden enligt uppfinningen är det lämpligt, att metallmellanväggen utgöres av ett nät. Ef- tersom nätet har avsevärd area, underlättas påpressningen av den aktiva massan på metallmellanläggen, varjämte en stor vidhäftnings- - kraft för den aktiva massan vid mellanväggen säkerställas, och kontaktytan för den aktiva massan med metallmellanväggen ökar, vilket förbättrar genomförandet av elektrokemiska förlopp med elektroden, varför elektroden får förbättrade elektriska egenska- V per.

,Enligt en vidare utföringsform av fickelektroden enligt uppfinnin- gen är det lämpligt, att metallmellanväggen utgöres av ett gal- ler. En sådan utformning av fickelektroden gör det möjligt att förbättra elektrodens elektriska egenskaper genom att gallret upp- visar låg resistans, varför strömavledningen i elektroden under- lättas. Att uppbygga metallmellanväggen i form av ett galler bi- 10 15 20 25 30 35 40 8-207412-1 10 drar dessutom till att öka elektrodens styvhet och följaktligen dess hâllfasthet, varigenom en dylik elektrod kan användas un- der de betingelser, när höga hållfasthetskrav ställes på elektro- den.

Enligt ännu en utföringsform av fickelektroden är det lämpligt, att fästorganen utgöres av metallbyglar. Detta gör det möjligt att i beroende av elektrodens användningsområde och dimensioner ändra genomdragningsparametrarna, dvs sticklängden och avståndet mellan tvâ successiva stick. Metallbyglarna användes företrädes- vis vid elektroder med medelstor och liten tjocklek. Dragningen av metallbyglarna genom elektroden lämpar sig för mekanisering och kan genomföras medelst utrustningar, som användes inom andra industrigrenar, ekempelvis inom den grafiska industrin, vilket bidrar till hög genomdragningskapacitet." Vid ännu en utföringsform av fickelektroden enligt uppfinningen är det lämpligt, att fästorganen utgöres av en metalltråd. Detta gör det möjligt att förbättra den aktiva massans kontakt med de perforerade metallbanden i de fall, när elektroden måste kompri- meras i hög grad. Först och främst gäller det elektroder med stor tjocklek och en aktiv massa med hög densitet. Dragningen av me- talltrâden genom elektroden lämpar sig även för mekanisering och' kan genomföras medelst utrustningar, som användes inom andra in- dustrigrenar, exempelvis den grafiska industrin, textil- och sko- donsindustrin, vilket säkerställer hög genomdragningskapacitet.

Enligt en ytterligare utföringsform av fickelektroden enligt upp- Z finningen är det lämpligt, att fästorganen är uppbyggda av ett plant metallband. Det plana metallbandet användes företrädesvis som fästorgan i de fall, när elektrodens aktiva massa icke behö- ver komprimeras i större grad. Fördelen med användningen av ett plant, vid elektrodytan anordnat metallband är att det icke ger någon märkbar ökning i elektrodens tjocklek.

Enligt ännu en utföringsform av fickelektroden är det lämpligt att anordna fästorganen på elektroden i profilerade spår. Detta gör det möjligt att förbättra den aktiva massans kontakt med de perforerade metallbanden och att minska elektrodens resistans L ,:' . Än; .nui~...v,.«...' . är. '. 10 15 20 25 30 35 40 8.207 4 1 2- 1 11 och svällning. Eftersom de så anordnade fästorganen icke skjuter ut ovanför elektrodytan, ökar ej elektrodens tjocklek, medan dess hållfasthet blir högre. Det är särskilt lämpligt att i de profi- lerade spåren anbringa fästorganen i form av metallbyglar eller metalltråd.

Enligt en ytterligare utföringsform av fickelektroden är det lämp- ligt, att de profilerade spåren är upptagna parallellt med var- andra samt med en av elektrodens sidor, varvid spårens längd skall vara lika med denna sidas längd. De så utformade profilerade spå- ren bidrager till att öka elektrodens hâllfasthet, att ge de per- forerade metallbanden den önskade styvheten och att förbättra laddnings- och urladdningsförhâllandena i ackumulatorn, eftersom _de befrämjar elektrolytcirkulation vid elektrodytan och underlät- tar gasavledningen.

Vid ännu en utföringsform av fickelektroden är det lämpligt, att de profilerade spåren är vinkelräta mot varandra under bildande av rektangelformade celler vid elektrodytan. En dylik utformning av de profilerade spåren bidrar till bättre kontakt mellan de perforerade metallbanden och den aktiva massan samt till att öka metallbandens styvhet och förmåga att hindra/svällning av den ak- tiva massan. De så-utformade, profilerade spåren upptages lämp- ligen i elektroder med medelstor och stor tjocklek.

Vid ännu en utföringsform av elektroden enligt uppfinningen är det lämpligt att utpressa urtag i_de rektangelformade cellerna.

En dylik utformning av elektroden befrämjar ännu bättre kontakt mellan de perforerade metallbanden och den aktiva massan samt bi- drar till att öka metallbandens styvhet och förmåga att hindra svällning av den aktiva massan. Urtagen kan utpressas i cellerna samtidigt som de profilerade spåren upptages, varför den så ut~ formade elektroden är tekniskt sett enkel att framställa liksom de andra utföringsformerna av elektroden enligt uppfinningen. En sådan utformning lämpar sig för elektroder med stor tjocklek.

Enligt en ytterligare utföringsform av fickelektroden är det lämp- ligt. att de profilerade spåren är upptagna i operforerade delar av elektroden. De så utformade,fprofilerade'spåren bidrar till 10 15 20 25 30 ÅS 40 pkurvor för elektroden enligt uppfinningen och den kända prototyp- 8207412- 1 12 att förhindra att de perforerade metallbanden brytes. vid ännu en utföringsform av fickelektroden är det lämpligt, att fästorganen är anordnade vid elektrodytan längs parallella lin- jer, varigenom elektroden får formen av en rad av parallellt an- ordnade, med varandra medelst kantsidor förbundna rör, vilka har minimal svällning, samtidigt som vid elektrodens yta skapas gynn- samma betingelser för elektrolytcirkulation och gasavledning ut- efter placeringslinjerna för fästorganen.

Enligt en ytterligare utföringsform av elektroden enligt uppfin- ningen för alkaliska ackumulatorer är det lämpligt att draga fäst- organen genom ämnet i form av parallella rader. Den så utförda dragoperationen gör det möjligt att - förutom att förbättra elek- trodens egenskaper_och göra förfarandet enklare - i stor omfatt- ning använda den processutrustning, som redan användes inom tex- til-, skodons- och den grafiska industrin.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifo- gade ritning, pâ vilken fig. 1 schematiskt visar en delvis sek- tionerad planvy av fickelektroden enligt uppfinningen, fig. 2 i förstorad skala visar ett i fig. 1 visat parti A med en metall- mellanvägg i form av ett nät, fig. 3 i förstorad skala visar det i fig. 2 visade partiet A med en metallmellanvägg i form av ett galler, fig. 4 i förstorad skala visar ett snitt längs linjen IV~IV i fig. 1 genom elektroden med bygelformade fästorgan, fig. 5 i förstorad skala visar den i fig. 4 visade elektroden med tråd- formade fästorgan,-fig. 6 i förstorad skala visar den i fig. 4 visade elektroden med fästorgan i form av ett plant band, fig. 7 visar en utföringsform av elektroden enligt uppfinningen med in- bördes vinkelräta parallella spår, vilka är anordnade att bilda fyrkantsceller, fig. 8 visar den i fig. 7 visade fickelektroden med i fyrkantscellerna upptagna urtag, fig. 9 visar ett snitt längs linjen IX-IX i fig. 8, fig. 10-visar en utföringsform av fickelektroden enligt uppfinningen med profilerade, parallellt- med varandra anordnade spår, vilka är upptagna i operforerade om- f råden av elektroden, fig. 11 visar den i fig. 10 visade fickelekt-Å? roden med profilerade, mot varandra vinkelräta spår och med i i fyrkantscellerna upptagna urtag, fig. 12 visar ström-spännings- ( -zF-.øà- '.'.: Üiïl 10 15 20 25 30 35 40 8.207 41 2- 1 13 -elektroden, fig. 13 visar en kurva över potentialändringen hos elektroden enligt föreliggande uppfinning och hos prototypelekt~ roden vid urladdning med olika strömstyrkor och fig. 14 visar ett processchema för framställning av fickelektroden enligt upp- finningen.

Fickelektroden för alkaliska ackumulatorer innefattar dels en ak- tiv massa 1 (fig. 1), som är placerad mellan perforerade metall- band 2, vilka är förbundna med varandra längs sidokanter medelst metallutsprång 3, och dels ett strömavledande organ 4. De perfo- rerade metallbandens 2 sidokanter kan förbindas med varandra på annat sätt, exempelvis genom svetsning eller bockning till ett låsorgan. I den aktiva massan 1 och de perforerade metallbanden 2 är profilerade spår 5 utpressade. Mellan de perforerade metall- banden 2 är anordnad en metallmellanvägg 6 med hål 7, på vilken den aktiva massan 1 är pâpressad som på underlag. Elektroden är försedd med fästorgan 8 av ett strömledande material, vilka är förda genom de perforerade metallbanden 2, den aktiva massan 1 och mellanväggen 6 av metall. Fästorganen 8 är anordnade på elektro- den eller i de profilerade spåren 5 eller utanför dessa eller al- ternativt är en del av fästorganen 8 anordnad i de profilerade spåren 5, medan en andra del är anordnad utanför spåren 5. Enligt en möjlig utföringsform av elektroden enligt uppfinningen är de profilerade spåren 5 utformade parallellt med varandra. Vid ännu en utföringsform av fickelektroden är fästorganen 8 anordnade över elektrodytan längs parallella linjer. Enligt ytterligare en utfö- ringsform av elektroden utgöres mellanväggen 6 av metall av ett nät 9 (fig. 2). Vid ännu en utföringsform av elektroden har mel- lanväggen 6 av metall formen av ett galler 10 (fig. 3).'Fästorga~ nen 8 (fig. 4) är enligt en utföringsform av elektroden uppbyggda i form av metallbyglar 11. Vid andra utföringsformer av elektro- den utgöres fästorganen 8 av en metalltråd 12 (figl 5) eller ett plant metallband 13 (fig. 6). Diametern hos tråden 12 (fig. 5) eller byglarna 11 (fig. 4), som användes för dragning genom elekt- rodämnet, utgör 1/3 - 1/15 av elektrodens tjocklek. Längden.av bygeln 11 (fig. 4) eller sticklängden vid genomdragning av metall-, tråden 12 (fig. 5) eller av det plana metallbandet 13 (fig. 6) genom elektroden utgör 1/10 - 1/90-av längden av elektrodens störs- ta sida. När fästorganen 8 utgöres av byglarna 11 (fig. 4), är det, utefter genomdragningslinjen uppmätta avståndet mellan byglarna I 10 15 20 25 30 35 40 8207 4 1 2- 1 14 11 lika med eller mindre än bygelns 11 längd. De profilerade spåren 5 (fig. 7) är enligt en utföringsform av elektroden vin- kelräta mot varandra och anordnade att bilda fyrkantceller 14.

Cellsidornas längd utgör mellan 1/35 och 1/6 av elektrodens bredd och mellan 1/90 och 1/10 av elektrodens längd. Vid ännu en utfö- ringsform av elektroden är i fyrkantcellerna 14 upptagna urtag 15 (fig. 8, 9), vilkas djup varierar mellan 1/20 och 1/5 av elektro- dens tjocklek, medan.den av urtagen 15 upptagna arean utgör mel- lan 1/35 och 1/2 av fyrkantcellens 14 (fig. 8) area. Vid en yt- terligare utföringsform av elektroden utpressas de profilerade spåren 5 (fig. 10, 11) i de områden av elektroden, där inga hål 16 är upptagna.

I fig. 12 visas ström-spänningskurvor för elektroden enligt upp- finningen och för den kända prototypelektroden, varvid längs or- dinatan är avsatt en i förhållande till en referenselektrod av kvicksilveroxid uppmätt elektrodpotential ¥'i volt, medan utefter abskissan är avsatt en urladdningsströmstyrka i ampëre. En rät linje b representerar en ström-spänningskurva för elektroden en- ligt uppfinningen, medan en rät linje c representerar en ström- -spänningskarakteristika för den kända prototypelektroden. Såsom framgår av fig; 12 är ström-spänningskarakt/erstikan för elektro- den enligt föreliggande uppfinning bättre än den kända prototyp- elektrodens ström-spänningskarakteristika, vilket innebär att elektroden enligt uppfinningen har lägre resistans.

I fig. 13 visas en kurva över potentialändringen hos elektroden " enligt föreliggande uppfinning och hos den kända prototyptlekto- den vid urladdning med olika strömstyrkor. Längs ordinatan är avsatt den i förhållande till referenselektroden av kvicksilver- oxid uppmätta elektrodpotentialen f”i volt, medan tiden t i tim- mar är avsatt längs avskissan.

I fig. 13 representerar kurvorna d', d", d"' potentialândringen hos elektroden enligt föreliggande uppfinning, medan kurvorna e', e", e"' representerar potentialändringen hos den kända prototyp- elektroden vid urladdning med olika strömstyrkor, varvid kurvor- na d' och e', d" och e", d"' och e"' har upptecknats för en ur- leadningetid av s, 3 respektive 2 tnnmer. I -. -z-.fnfla-aršš-sàfiöy-sätå» r m. ne. 10 15 20 25 30 ás 40 8:20? 4 12.- 1 15 Såsom framgår av den i fig. 13 visade grafiska framställningen är den enligt föreliggande uppfinning föreslagna elektrodens elekt- riska egenskaper (urladdningspotential och energiinnehåll) avse- värt högre än respektive egenskaper hos den kända prototypelektro- den, varvid denna fördel blir mer utpräglad med ökande urladdnings~ strömstyrka.

Börfarandet för framställning av fickelektroden enligt uppfinnin- gen för alkaliska ackumulatorer omfattar förberedning av den ak- tiva massan 1 (fig. 1) och framställning av de perforerade metall- banden 2, varvid banden 2 kan perforeras såväl över hela ytan av metallbanden 2 som i form av ett remsformat, med icke-perforerade' områden omväxlande mönster. Den iordningsställda aktiva massan 1 (fig. 14) inmatas därefter i en behållare 17, varefter den till- sammans med metallunderlaget 6 (mellanväggen) får passera mellan valsar 18 och komprimeras till en densitet, vid vilken den aktiva massan 1 sammanhålles vid underlaget utan att den lossnar. Komp- rimeringen kan dessutom genomföras medelst andra, icke visade anordningar. Den övre gränsen för mässans 1 sammanpackningsgrad är icke begränsadxoch bestämmas av de önskade parametrarna hos den elektrod, som skall framställas (dvs mängden aktiv massa 1, elektrodens energiinnehåll och tjocklek). Den aktiva, på metall- underlaget sammanpackade massan 1 placeras mellan de perforerade metallbanden 2, vilkas sidokanter kan hopfästas medelst en anord- ning 19 på olika sätt, exempelvis genom kantning medelst ett ut- I spång, hoprullning av kanterna till ett låsorgan, svetsning av kanterna etc. Ett så framställt, lângsträckt ämne 20 sammanpres- sas medelst valsar 21, samtidigt som man medelst dessa valsar.21 utpressar de profilerade spåren 5 utefter hela längden eller bred- den eller samtidigt utefter hela längden och hela bredden av det långsträckta ämnet 20. De profilerade spåren 5 kan utpressas så- väl parallellt med varandra som vinkelrätt mot varandra under bil- dande av fyrkantcellerna 14. I det senare fallet kan-samtidigt urtagen 15 (fig. 8 och 9) utpressas i cellerna 14. De profilerade spåren 5 (fig. 14) kan utpressas i såväl elektrodens perforerade g områden som dess operforerade områden. Det är att föredra att ut- } - pressa de profilerade spåren 5 i elektrodens operforerade områden.§ Efter avslutad sammanpressning av det långsträckta ämnet 20 genom-ä drages fästorganen 8 genom ämnet 20 medelst genomdragningsmaski- I ner 22. Fästorganen 8 kan utgöras av byglarna 11 (fig. 4), tråden É í* I __ _, - .n-...iå 10 15 20 _25 30 35 40 31201412- 1 16 12 (fig. 5) eller det plana bandet 13 (fig. 6). Fästorganen 8 genomdrages genom ämnet 20 antingen utefter de profilerade spå- ren 5 (fig. 14) eller utanför dessa_eller samtidigt utefter de profilerade spåren 5 och utanför dessa. Det är att föredra, att man drar fästorganen 8 genom ämnet 20 längs parallella linjer.

Efter avslutad genomdragning av fästorganen 8 genom det lângsträck- ta ämnet 20 kapas detta medelst en kapanordning 23 till enskilda plattor 24, vilka därefter kantas under tryck vid kapstället me- delst en kantanordning 25.

Den så framställda elektroden utgöres icke av en sats separata smala galler utan av helgjuten, av ett enda galler bestående konstruktion, som har hög hållfasthet, låg resistans, höga elekt- riska egenskaper och lång livslängd.

Uppfinningen belyses närmare nedan i följande exempel på genomfö- rande av förfarandet för framställning av gallerelektroden för ralkaliska ackumulatorer.

Exempel 1- Den aktiva massan 1 (fig. 14), som utgöres av en blandning av_nic- keloxid (Ni0) i hydratform, grafit och koboltsulfat, pâföres på metallunderlaget 6, som utgöres av ett stålnät av en tråd med en diameter av 0,36 mm och med en maskvidd av 1,4 mm x 1,4 mm. Den aktiva massan 1 komprimeras under ett tryck av 39.106 Pa tills en matta med en tjocklek av 3,3 mm erhålles.

Den så erhållna mattan placeras mellan två perforeradeåstâlbandn 2, av vilka det ena är lådformat och det andra tjänstgör som lock.

De perforerade stâlbanden 2 har en tjocklek av 0,1 mm, varvid stâlbandet 2 med lådformad profil har en bredd av 165 mm. Det som lock tjänande stålbandets 2 bredd är Y58 mm. De perforerade stâl- bandens 2 sidokanter hopsvetsas genom motståndssvetsning. Det så -framställda lângsträckta ämnet 20 med en längd av 10,2 m och en bredd av 0,15 m sammanpressas därefter under ett tryck av 78,5. ¿ 106 Pa samtidigt som de längsgående profilerade spåren 5 upptages É i det lângsträckta ämnets 20 båda ytor. Metallbyglarna 11 (fig. 4) med en diameter av 0,7 mm drages därefter genom det làngsträck-å ta ämnet 20 längs de profilerade spåren 5, varvid genomdragningen Ä -. sker längs ämnet 20 (fig. 14) medelst parallella genomdragnings- a' Éåøäfis 10 15 20 25 30 35 40 8207 4 12- 1 17 stick, medan genomdragningssticklängden är 14 mm och avståndet mellan de parallella genomdragningslinjerna är 13 mm. Det lång- sträckta ämnet 20 med de genom detta genomdragna byglarna 11 ka- pas sedan till plattor 24 med en längd av 340 mm, vilka därefter kantas vid kapstället.

Den så framställda gallerelektroden har ett energiinnehåll av 54 Ah och en resistans av 6.10_3 ohm, medan den kända prototypfick- elektrodens energiinnehåll och resistans är 40 Ah respektive -3 10.10 ohm.

Exempel 2 Den aktiva massan 1 (fig. 14), som utgöres av samma blandning som i exempel 1, påföres på metallunderlaget 6 i form av ett förnick- lat galler med sexkantceller. Cellsidan har en längd av 3 mm och en tjocklek av 0,5 mm. Massan 1 komprimeras under ett tryck av 34.106 Pa tills en matta med en tjocklek av 1,8 mm erhålles.

Den så erhållna mattan placeras mellan två perforerade stålband 2 med en tjocklek av 0,1 mm, vilkas kanter hopfästes i form av ett lås under bildande av ett långsträckt ämne 20 med en bredd av 180 mm och en längd av 15,5 m. Det långsträckta ämnet 20 sammanpres- sas därefter under ett tryck av 73,5 . 106 Pa samtidigt som de parallla profilerade spåren 5 upptages i det långsträckta ämnets 20 ytor. Spåren 5 upptas-vinkelrätt mot ämnets 20 kantsida och har ett djup av 0,3 mm. medan avståndet mellan spåren 5 utgör 10 mm. Ett plant metallband 13 (fig. 6) med en bredd av 2 mm och en tjocklek av 0,1 mm genomdras därefter genom ämnet 20 i form av rader, vilka är parallella med det långsträckta ämnets 20 sido- kanter (fig. 14), varvid avståndet mellan genomdragningsraderna är 13 mm. Efter avslutad genomdragning av bandet 13 genom ämnet 20 kapas detta till plattor 24 med en längd av 255 mm, vilka där- efter kantas vid kapstället.

Den så framställda elektroden har ett energiinnehåll av 20 Ah.

Exempel 3 Den aktiva massan 1 (fig. 14), som utgöres av samma blandning som i exempel 1, påföres metallunderlaget 6 i form av ett nät, som är framställt av trådar med olika diameter, under bildande av rek- tangelformade celler. Nätets längsgående trådar har en diameter av 0,45 mm och dess tvärtrådar har en diameter av 0,36 mm. Gal- Éa i ' Jula/_ 10 15 20 :s 30 35 40 seo1e41n2- 1 18 lerna är långsträckta i längdriktningen och har måtten 1,4 mm x 2,7 mm. Ett dylikt nät säkerställer en godtycklig strömavled- ning från elektródeñ.l i ' Den aktiva massan 1 komprimeras därefter på nätet under ett tryck av 45.106 Pa tills en matta med en tjocklek av 4,5 mm tillhanda- hâlles. Den framställdämattan placeras mellan två förnicklade stålband 2, som är delvis perforerade till formen av med bandets 2 sidokant parallella remsor, varvid de perforerade remsornas bredd är 8 mm och de icke-perforerade remsornas bredd är 2 mm.

Bandens 2 sidokanter kantas medelst stålutsprång'under bildande av ett långsträckt ämne 20 med en längd av 18,8 m och en bredd av 126 mm. Det långsträckta ämnet 20 sammanpressas under ett tryck av 95.106 Pa samtidigt som de profilerade spåren 5 upptages i ämnets 20 ytor vinkelrätt mot varandra och parallellt med äm- nets 20 sidokanter och ändkanter under bildande av fyrkantceller 14 vid ämnets 20 ytor, samtidigt som urtag 15 (fig. 8, 9) uppta- ges i cellerna 14. De-profilerade, med det långsträckta ämnets 20 sidokanter parallella spåren 5 Ifig. 14) utpressas dens 2 icke perforerade områden, varvid avståndet mellan spåren 5 är 8 mm. Avståndet mellan de mot ämnets 20 kantsidor vinkelräta i metallban- spåren 5 är 9 mm, medan spårdjupet är 0,6 mm. Urtagen 15 (fig. 8, 9) har ett djup av 0,3 mm och måtten 2 mm x 1,8 mm. I varje rektangelcell 14 är fyra urtag 15 upptagna. De fyra urtagens 15 area är 14,4 mmz, medan rektangelcellens-914 area är 72 mmz, dvs urtagens 15 area utgör 1/5 av rektangelcellens 14 area. En stål- tråd med en diameter av 0,6 mm drages därefter genom det lång- etraekte ämnet 20 (fig. 14) , i form av med ämnets 20 kentsiaer parallella rader, varvid tråden placeras i de perforerade spåren, Efter avslutad genomdragning kapas ämnet 20 till plattor 24 med en längd av 470 mm, vilka sedan kantas vid kapstället.

Elektrodens energiinnehåll är 80 Ah.

De ovan anförda exemplen visar, att man kan framställa elektro- den enligt uppfinningen med inom ett brett omrâde varierande di- mensioner och energiinnehåll i beroende av det aktuella använd- ningsområdet. I alla fall har gallerelektroden enligt uppfinnin- gen ett högre energiinnehåll än den kända prototypfickelektroden med samma dimensioner, eftersom dess aktiva massa har större vo- .k-e. L, 1.1.' “ " “TJ-Sdp 10 15 20 25 30 35> 40 QWTÉ 12- 1 19 lym och högre densitet. Med ökande tjocklek hos elektroden (sä- som är fallet i exempel 1 och 3) ökar energiinnehållsskillnaden- upp till 20-35%, varvid den kan ökas i ännu högre grad. Ett sådant energiinnehållförhållande mellan elektroden enligt föreliggande uppfinning och den kända prototypelektroden säkerställas vid en urladdningstid av 5 timmar. Vid en kortare urladdningstid av exem- pelvis 3 och 2 timmar ökar fördelarna med elektroden på grund av att elektrodens aktiva massa befinner sig 1 bättre kontakt med det strömavledande organet, varvid elektroden har större verklig ar- betsytakch följaktligen en nästan hälften så låg resistans som den kända elektroden. Urladdningspotentialen och energiinnehållet hos elektroden enligt uppfinningen är därför vid kortare urladdnings- tider avsevärt högre än den kända prototypelektrodens urladdnings- potential resp. energiinnehåll. Även om uppfinningen har beskrivits med referens till föredragna utföringsexempel, skall det framhållas, att mindre förändringar kan göras i elektrodens konstruktiva utformning samt i förfarandet för framställning av,densamma. Alla dessa förändringar faller in- om ramen för uppfinningen. 'fietallmellanväggen kan exempelvis ha en form som skiljer sig från nät- eller gallerformen, medan fästorganen även kan ha olika form, exempelvis formen av nitar etc. De profilerade spåren kan erhålla varierande form och dimensioner, varvid de kan upptagas i elektro- den på vilket sätt som helst och icke endast parallellt med var- andra eller vinkelrätt mot varandra. Genomdragningen genomföres företrädesvis i form av parallella rader, men kan även ske i ett godtyckligt annat mönster.

Elektroden enligt uppfinningen och förfarandet för framställning av densamma är mycket effektiva, eftersom de genom väsentlig för- bättring av gallerelektrodens elektriska och driftmässiga egen- skaper samt genom tekniskt mer fulländad framställning av elektro-* den gör det möjligt att öka den specifika volymenergin och livs- längden hos alkaliska ackumulatorer, samtidigt som arbetsinsatsen ß 1 för framställning av alkaliska ackumulatorer minskas och produk- tionskapaciteten ökar.

Användningen av ackumulatorer med sådana elektroder vid bberoen- eza1412-1 20 de elektrifierade tranšportanordningar gör det möjligt att vä- sentligen öka deras lastförmâga och manövrerbarhet.

Ifiifl-Lå vrå-h..- . ~ 1

Claims (14)

1. 0 _15 20 25 30 35 8207412- 1 il Patentkrav l. Fickelektrod för alkaliska ackunulatorer. vilken innefattar dels en aktiv nassa (1). son är anordnad nellan perforerade metallband (2). vilka är förbundna med varandra längs sido- kanterna. och dels ett strönavledande organ (4). varvid profi- lerade spår (S) är utpressade i den aktiva lassan.(l) och i de perforerade letallbanden (2). k ä n n e t e c k n a d av att en netallnellanvägg (6) ned hål (7) är anordnad nellan de per- forerade aetallbanden (2) och den aktiva nassan (1) är pdpres- sad på nellanväggen (6) och att elektroden är försedd ned av ett strönledande naterial framställda fåstorgan (8). vilka sträcker sig genom de perforerade netallbanden (2). den aktiva massan (1) och netallnellanväggen (6).

2. Elektrod enligt krav 1. k ä n n e t e'c k n a d av att aetallnellanväggen (6) utgöres av ett nät (9).

3. Elektrod enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att uetallnellaväggen (6) utgöres av ett galler (10). I.

4. Elektrod enligt något av kraven 1 - d. k ä n n e t e c k - n a d av att tästorganen (0) utgöres av netallbyglar (ll).

5. Elektrod enligt något av kraven 1 - 3. k 3 n n e t e c k - n a d av att tåstorganen (0) utgöres av en netalltrld (12).

6. Elektrod enligt något av kraven 1 - 3. k ä n n e t e c k - n a d av att fästorganen (8) utgöres av ett plant netallband (13).

7. Elektrod enligt något av kraven 1 - 6. k ä n n e t e c k - n a d av att fästorganen (8) är anordnade i de profilerade spåren (5) i elektroden.

8. Blektrod enligt krav 7. klä n n e t e c k n a d av att de profilerade spåren (5) är upptagna parallellt ned varandra och 10 15 zo_ 25 30 35 aznv 41022- 1 22 med en av elektrodens sidor. varvid spärens (É) längd är lika med längden av denna sida. I

9. Elektrod enligt krav 7. k ä n n e t e c k n a d av att de profilerade spåren (5) är upptagna vinkelrätt mot varandra under bildande av rektangelformade sektioner (14) på elektro- dens yta.

10. Elektrod enligt krav 9. k ä n n e t'e c k n a d 'av'att urtag (15) är utpressade i de rektangelformade sektionerna (14).

11. ll. Elektrod enligt något av kraven 7 - 10. k ä n n e - t e c k n a d av att de profilerade spåren (S) är upptagna i de områden av metallbanden (2). som är operforerade.

12. Elektrod enligt något av kraven 1 - ll. k ä n n e - t e c k n a d» av att fästorganen (8) vid elektrodens yta är anordnade längs parallella linjer.

13. Förfarande för framställning av en fickelektrod för alka- liska ackumulatorer enligt krav 1. vilket förfarande omfattar iordningsställande av en aktiv massa (1). framställning av perforerade metallband (2), anbringande av den íordningsställ- da aktiva massan (1) mellan de perforerade metallbanden (2). hopfâstning av bandens (2) sidokanter under bildande av ett långstrâckt ämne (20). sammanpressning av ämnet (20) under utpressning av profilerade spår (5) i ämnet (20). kapning av ämnet (20) till plattor (24) och kantning av plattorna (24) under tryck vid kapstället. k ä n n e t e c k n a t av att den aktiva massan (1) - innan den placerats mellan de per- forerade metallbanden (2) - påföres på ett metallunderlag (6). och komprimeras till en densitet. vid vilken den aktiva massan (1) fasthålles vid underlaget (6) utan att den lossnar. och att efter avslutad sammanpressning av ämnet (20) genom- drages detta av fästorgan (8). framställda av ett strömledande material. âfiflfiflfl 13 _

14. Förtaranáe enligt krav 13. k ä n n e t e c k n a t av att fästorganen (B) genóndrages genon älnet (20) i parallella rader.