SE453701B - For elektrisk blyackumulator avsedd elektrod med en stomme av elektrolytbestendig plast samt sett vid tillverkning av elektroden - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 _1155 701 2 nödvändigt eftersom gallerstavarna växer under batteriets livslängd på grund av den oxidation de är utsatta för vid varje laddning. Rören runt stavarna kan vara separata rör - ett för varje stav - eller i form av en rörmatta. Det är i och för sig inte nödvändigt att bara en stav inryms i varje rör. Oftast användes då ellipsformade rör. Till rërplattans konstruktion kan ibland fogas ytterligare ett element, ett s.k. överramsskydd, som är fästat kring överramen för att skydda denna mot korrosionsangrepp vid laddning av batteriet.

Härigenom minskas utlösningen av antimon ur blylegeringen som utgör överramen och vidare tvingas strömmen att passera genom det aktiva materialet.

Materialet i de nämnda rören utgöres av vävt eller flätat glas, som förstärkts genom utanpåliggande perforera- de PVC-folier eller genom impregnering med fenolharts. Även rör vävda av polyesterfibrer och rör formade av filtat material förekommer. Rören skall ha egenskapen att sam- tidigt som elektrolyten fritt skall kunna cirkulera genom rörväggarna skall röret stödja det aktiva materialet och kvarhålla det i elektroden.

Innan elektroder tillverkade pà nágot av de nämnda sätten kan byggas in i ackumulatorceller och omvandlingen av blyföreningarna genom formering till blydioxid respektive poröst metalliskt bly påbörjas, måste de behandlas ytterligare, De smorda elektroderna skall genomgå en s.k. mogning, där oxidationen av det metalliska blyet äger rum samtidigt som elektroden torkar, helst utan sprickbildning. Rörelektroderna genomgår en sulfatering, d.v.s. doppning i svavelsyra under ca 20 timmar samt därefter sköljning och torkning.

Utmärkande egenskaper för elektroder tillverkade som smorda elektroder är det relativt billiga tillverknings- sättet då smörjningen kan ske med hög hastighet. Genom att elektroderna ofta tillverkas relativt tunna erhålles god utnyttjning av materialet . Emellertid finns inte något skyddande hölje på elektrodernas utsidor som i fallet med rörelektroderna, vilket innebär att en kraftig utslamning av massan snart uppstår vid upprepade laddningar och ur- laddningar. Hanteringen av elektroderna under tillverk- 10 15 20 25 30 35 453 701 3 ningen innebär också en miljörisk genom att den oskyddade massan nöts bort och ger blydamm.

Genom att innesluta massan i ett rörhölje kvarhàlles den under àtskilligt fler laddningar och urladdningar. konstruktion svår 6 - 10 mm Emellertid är denna elektrodtyp genom sin att tillverka. Rören har en diameter av mellan med en ca 3 mm blystav centralt placerad och rörlängden kan uppgå till mer än 500 mm. Fyllningen genom dessa små öppningar sker därför ytterst långsamt under kraftiga skakningar och vibrationer. Pàsättningen av bottenlisten samtidigt pà 15 - 20 sådana rörändar sker inte heller utan betydande svårigheter. Det är vidare också klart att svårigheter föreligger att fylla rören jämnt och att kontrollera fyllningsgraden.

Föreliggande uppfinning avser en elektrodkonstruk- tion och ett sätt att tillverka denna elektrod som undan- röjer svårigheterna med fyllningen av rörelektroderna utan att därför göra avkall på den i jämförelse med de smorda elektroderna långa livslängden. Det är avsikten med upp- finningen att förenkla och förbilliga konstruktionen av höljet (rören) samt att i en och samma stomme av plast på vilken ett poröst ytterhölje kan fästas, inrymma även ett element för bottenförslutning och ett annat element för överramsskydd. Uppfinningen innebär att de centrerings- element (fenor) som efter upprepade laddningar/urladdningar expanderar och spränger rören, helt kan elimineras. Upp- finningen innebär också att fyllningen av elektroderna kan kontrolleras på ett enkelt sätt.

Uppfinningen beskrivs nedan i anslutning till bifogade figurer på vilka figur l visar exempel på ett utförande av en stomme, som enligt uppfinningen avses vara bärare av galler och aktivt material; figur 2 visar en gavelstav; figur 3 visar ett utförande, där stommen består av två sammanhängande delar som viks mot varandra och som dessutom innehåller elementen till överramsskydd; 10 15 20 25 30 35 453 701 4 Figur 4 visar en sådan stomme i genomskärning, inne- hållande gallerstavar och aktivt material, som täckts med syragenomsläpplig väv; figur 5 visar ett alternativ till fig. 3; figur 6 och 7 visar delar av två alternativa stomut- föranden; figur 8 visar i perspektiv en elektrod enligt uppfin- ningen med överramsskydd; figur 9 visar en bottendetalj.

I figur 1 visas en stomme ll, där kamrarna har utformats med V-profil och raka väggar vid tvärsidorna 13. I dessa tvärsidor har gjorts häl 14 för att gallerstavar skall kunna skjutas in i stommens V-formade kamrar. Hàlen kan ersättas av spår. Till stommen i figur l tillverkas nu en annan stomme med en sådan profil, att när dessa stommar läggs rygg mot rygg, de tillsammans utgör en parallell- epipedisk kropp där ännu tvâ sidor saknas. Dessa två delar kan enligt figur 2 tillverkas sammanhängande och vid sammanläggningen vikas så att stommarna kommer att passa in i varandra. Vikningen kan ske alternativt efter en linje parallell med kamrarna om stommarna enligt figur 2 föredras att tillverkas liggande bredvid varandra.

Stommen 11, som exempelvis tillverkas i tunn, syraresi- stent plast genom vakuumformning, ges en profil som ger bästa utnyttjning av det aktiva materialet. Detta innebär att de plan som utgör stommarnas bakre delar och som ligger mot varandra skall i så hög grad som möjligt sammanfalla med elektrodens symmetriplan S, figur 4. Detta uppnås i ett utförande 7, där stommarnas bakre plan är helt plana. En sådan profil kan utformas med ett antal inbuktningar 25 i varje kammare, vilka då kommer att tjäna som centrerings-- organ för gallerstaven. Ett annat utförande visas i figur 4 och S. Blystavarna l0B kommer här att självcentrera i de spår som uppstår i kamrarnas botten samtidigt som en styv konstruktion hos elektroden erhålles vid sammanläggningen av de två delarna. I figur 4 är samtliga stavar lagda i väsentligen samma symmetriplan, vilket är en fördel om stavarna gjutes samman med överramen efter det att elektrod- halvorna lagts samman. Figur 5 visar ett utförande som inte 10 15 20 25 30 35 453 701 5 i och för sig uteslutes av uppfinningen, men som är mindre gynnsam, eftersom dels gallerstavarna inte styrs av profilens V-form, dels en större del av det aktiva materialet kommer att ligga långt från yttre begränsningsytan 23 respektive skymd av bottenytan.

Vid tillverkning av elektroder enligt uppfinningen förses varje stomme med ett galler bestående av ett antal stavar, en eller flera för varje kammare, stavar förenade upptill med en gemensam ram, figur 1. Detta sker genom att gallret inlägges i de här- för avsedda spåren i stommens ena tvärsida eller genom hålen 14, vilkas storlek motsvarar stavarnas diameter. Det senare förfarandet tillämpas när stavarna inte har centreringsfenor. Därefter fylles kamrarna med det material, som senare skall omvandlas till aktivt material genom formeringsprocessen. Materialet kan före- ligga i pulverform eller bestå av en sådan massa som tidigare beskrivits för smorda elektroder. Appliceringen av såväl stavar l0B som aktivt material kan med fördel ske samtidigt i de delar som tillsammans skall utgöra den färdiga elektroden. Fyllningen sker med elektrodens delar i horisontalt läge. Efter fyllningen täcks det aktiva mate- rialet med en väv eller ett filtat material 23, som skall vara syraresistent och poröst. Väven eller filten fästs genom limning, svetsning eller annat sätt vid stommens översida. Genom att stommen utföres med ett spår 26 mellan kamrarna kan ett mekaniskt stöd införas underifrån, vilket tillåter ett högt kontakttryck under förslutningen, utan att stommen deformeras. Stommens över- sida kan vara belagd med strängar av smältlim.

Den i samband med rörelektroder omtalade bottenlisten ersätts med elementet 16, som är en med stommen sammanhängan- de del (tvärsida). Mogning/torkning respektive sulfatering/ sköljning/torkning av elektroderna kan genomföras antingen före eller efter hopläggningen av delarna. _, Ett annat tänkbart utförande av stommen 10 kan vara att stommen formas av ett poröst vävt eller flätat material som innehåller termoplastfibrer, vilka genom sin egenskap att kunna formas i värme till önskvärd profil utnyttjas att bilda en stomme utan de tvärsidor 2 som angavs i tidigare 10 15 20 25 30 35 45s_7o1 6 exempel. I stället kan en list 18 enligt figur 2 inläggas i profilen efter det att blystavarna inlagts, varvid listen formas dels efter dimensionen hos blystavarna dels efter stommens profil. Listen 18 som inlägges i stommens övre och nedre ändar samt om så behövs för stabiliteten hos stommen även med vissa mellanrum däremellan. Dessa lister 18 fästes vid stommen medelst t.ex. värmeförsegling eller limning.

Då stommen 10 tillverkas med tvâ sammanhängande delar 3 kommer den sammanbindande delen 16 att bilda en underdel på den färdiga elektroden enligt figur 8. För att erhålla ett fast stöd för elektroden som står pà cellkärlets botten kan det vara lämpligt att utföra denna del 16 exempelvis som ett T enligt figur 9. Detta kan ske genom värmning och formning av den färdiga elektrodens nedre del eller genom utformning av stommen så att den vid sammanläggningen kommer att bilda sagda profil.

Med stommen utformad som anges i figur 3 kommer de yttre delarna av överramarna och fanorna att vara täckta av det element 17 som benämnes överramsskydd. Detta skydd 17 förslutes runt överram och fanor genom värmesvetsning, limning eller pà annat lämpligt sätt, figur 8.

Gallerstavarna l0B kan införas som enskilda stavar och därefter lödas eller pressas fast mot en över- ram med fana för att bilda en kropp av tidigare beskrivet utseende.

Skulle emellertid galler av sedvanligt utförande med stavarna fastgjutna till överramen föredras, kan lämpligen stommens övre tvärsida utformas för anpassning till den koniska övergången mellan stav och överram. Exempelvis ges därvid tvärsidorna i varje kammare en yta som är konkav utåt och förses med en spalt eller ett hål 14.

Elektroder och sätt för tillverkning har här beskrivits på ett sådant sätt att fakcmannen lätt igenkänner en posi- tiv elektrod för blybatteri. Uppfinningen är emellertid inte begränsad till enbart positiva elektroder, utan gäller även för negativa elektroder vilka hitintills tillverkats enbart som smorda. En väsentlig fördel med uppfinningen är att gallerstavar av annat material än bly kan användas. Det är väl känt att använda exempelvis koppar i form av sträck- metall som galler i smorda negativa elektroder. Även skenor __._......_.__-.- a.. .- 10 15 20 25 30 35 453 701 7 av koppar eller aluminium som fästs vid blygaller för att därigenom öka ledningsförmàgan är känt. I och med den här föreliggande uppfinningen kan mellertid den negativa elektrodens galler utformas på samma sätt som den positiva elektrodens, d.v.s. med ett antal i huvudsak raka och parallella stavar av bly, blylegering, koppar eller annat ledande material anslutna till en överram. Lämpligen förses i detta fall stommen med massa speciellt anpassad för negativa elektroder.

Som ovan beskrivits användes till stomme ett tunt, syrabeständigt material som formats genom vakuumbehandling i värme. Exempel på sådant material som har visat sig lämpligt är 0,15 mm tunn PVC-folie. Denna folie är glasklar och medger en visuell kontroll av fyllningen av elektroden vilket hittills inte varit möjligt med rörelektroder utan stark genomlysning av elektroden.

I facklitteraturen anges det som en fördel ur livslängds- synpunkt att positiva aktiva materialet utsättes för ett yttre mekaniskt tryck. Detta är svårt att åstadkomma i samband med tillverkningen av batterierna eftersom detta vanligtvis tillgár så att elektroder och separatorer ställs ned i en låda eller kärl. Föreliggande uppfinning avser att lösa detta problem vilket sker genom att mellan de samman- lagda stommarna lägga ett i svavelsyra svällande material i form av t.ex. en folie eller skiva. Polien eller skivan kan vara perforerad eller slitsad eller materialet kan bestå av ett pulver inneslutet i en annan behållare. Genom placering- en av svällande material mellan stommarna kommer inte strömlinjerna mellan elektroder av olika slag att störas och batteriets kapacitet påverkas inte. Det har visat sig att kloroprengummi är ett för ändamålet väl lämpat material.

Claims (7)

10 '15 20 25 30 35 453 701 Patentkrav

1. För elektrisk blyackumulator avsedd elektrod, bestående av en stomme av elektrolytbeständigt material, såsom plast, innefattande strömtilledare och aktivt material, som är täckt av och kvarhälls i stommen medelst en porös vävnad eller liknande, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att elektroden består av två eller flera delar, var och en innefattande en stomdel av plast med ett strömtilledarorgan och detta omgivande aktivt material liggande i avlånga grunda tråg samt på översidan täckt av en vävnad eller liknande på en sida, varvid delarna är anordnade att läggas ihop, undersida mot undersida, för att tillsammans bilda elektroden, varvid varje stomdel har ett flertal inbördes parallella, avlånga kamrar, var och en innehållande aktivt material och en gallerstav av elektriskt ledande material inskjutande i det aktiva materialet från en övre gallerbär- ram.

2. Elektrod enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att kamrarnas bottnar är i tvärsnitt V-formiga och att kamrarna är anordnade på sådant sätt, att med stomdelarna lagda tillsammans och gallerstavarna belägna vid kamrarnas bott- nar, samtliga gallerstavar är belägna i huvudsak i ett och samma plan.

3. Elektrod enligt något av patentkraven l och 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att elektroddelarna är anordnade inbördes förskjutna och passande in i varandra.

4. Elektrod enligt något av patentkraven l-3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att porösa, elektrolyt- innehållande kroppar är belägna mellan stomdelarna. e c k - ett

5. Elektrod enligt patentkravet 4, k ä n n e t n a d d ä r a V, att de porösa kropparna består av material, som underkastas en förutbestämd svällning när det utsätts för svavelsyra.

6. Elektrod enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att stomdelarna är utformade sammanhängande med varandra.

7. Sätt vid tillverkning av elektroder enligt något av patentkraven 1-6, varvid elektroden består av en stomme av elektrolytbeständigt material, såsom plast, innefattande 10 15 20 25 30 35 453 701 9 strömtilledare och aktivt material, som är täckt av och kvarhálls i stommen medelst en porös vävnad eller liknande, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att tvà eller flera stomdelar utformas samtidigt och sammanhängande med varandra samt med parallella kamrar, öppna át samma sida, att först ett elektriskt ledande gallerorgan och sedan aktivt material anbringas i var och en av stomdelarnas kamrar, att den fria ytan pá det aktiva materialet i varje stomdel täcks av en porös, genomtränglig vävnad eller liknande, som fästs vid respektive stomdel och att de ännu sammanhängande stomdelarna viks ihop, rygg mot rygg, för att bilda elektroden.