DE1218030B

DE1218030B - Roehrchen-Elektrode fuer Akkumulatoren

Info

Publication number: DE1218030B
Application number: DEE26022A
Authority: DE
Inventors: Leland Ethelbert Wells
Original assignee: Electric Storage Battery Co
Current assignee: Exide Technologies LLC
Priority date: 1963-02-15
Filing date: 1963-12-13
Publication date: 1966-06-02
Also published as: GB1052705A; US3194684A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MfwWs PATENTAMT Int. Cl.:

HOIm

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21b-21/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1218 030
E26022VIb/21b
13. Dezember 1963
2. Juni 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Röhrchen-Elektrode für Akkumulatoren, insbesondere für Blei-Akkumulatoren, mit elektronisch aktivem Material, einer Mehrzahl in diesem Material angeordneter metallischer Stäbe und mit porösen, das aktive Material umschließenden Röhrchen.

Es ist in der Akkumulatorentechnik wohl bekannt, geschlitzte oder in anderer Weise perforierte Röhrchen aus Kunststoff oder Hartgummi als Aufnahmehülsen für das aktive Material in rohrförmigen Elektroden zu verwenden.

Elektroden, welche perforierte oder geschlitzte Röhrchen aus Kunststoff oder Hartgummi für die Aufnahme von aktivem Material verwenden, sind erfolgreich bei elektrischen Akkumulatoren benutzt worden, insbesondere bei Blei-Akkumulatoren. Es gibt aber mehrere Nachteile, die sich bei der Benutzung von Aufnahmehülsen aus Kunststoff oder Hartgummi zeigen. Einer der Nachteile besteht darin, daß die Kunststoff- oder Gummiaufnahmehülse innerhalb des Akkumulators Raum beansprucht, jedoch nichts dazu beiträgt, daß sich die elektrische Kapazität des Akkumulators erhöht. In Wirklichkeit erhöhen Aufnahmehülsen aus Kunststoff oder Gummi den inneren Widerstand des Akkumulators, Außerdem erfordert das Schlitzen oder Perforieren der Aufnahmehülsen Zeit und Mühe und macht häufig eine kostspielige Apparatur erforderlich.

Zur Beseitigung der vorerwähnten Nachteile bestehen bei einer Röhrchen-Elektrode der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung die Röhrchen aus einer Mischung, die einen Stoff, der gegen den Elektrolyt widerstandsfähig ist, und eine größere Menge des aktiven Materials enthält.

Die Erfindung schafft eine Akkumulator-Elektrode mit Aufnahmehülsen für das aktive Material, welche die elektrische Kapazität des Akkumulators erhöht. Es werden porige Aufnahmehülsen für das aktive Material vorgesehen, die ein kostspieliges Schlitzen oder Perforieren entbehrlich machen. Außerdem wird durch die Erfindung eine Röhrchen-Elektrode für Akkumulatoren geschaffen mit Röhrchen für das aktive Material, die den inneren Widerstand des Akkumulators nicht wesentlich erhöhen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Akkumulator-Elektrode nach der Erfindung ist, wobei Teile weggebrochen und durchschnitten sind, um Einzelheiten sichtbar werden zu lassen;

Röhrchen-Elektrode für Akkumulatoren

Anmelder:

The Electric Storage Battery Company,

Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:·

Dipl.-Ing. H. Schaefer, Patentanwalt,

Hamburg-Wandsbek, Ziesenißstr. 6

Als Erfinder benannt:
Leland Ethelbert Wells,
Fairhope, Ala. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. Februar 1963
(258 861)

F i g. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt längs der Linie2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein vergrößerter Querschnitt einer anderen Konstruktion der Röhrchen nach der Erfindung, und

F i g. 4 ist ein vergrößerter Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Röhrchen nach der Erfindung.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Röhrchen für Röhrchen-Elektroden präpariert werden können aus gegen Elektrolyte widerstandsfähigen Materialien, wie beispielsweise aus Kunststoff oder Gummi, die größere Mengen aktiven Materials enthalten. Es ist gefunden worden, daß Gummi oder Kunststoffe, welche elektrochemisch aktives Material enthalten, in Rohrform hergestellt werden können, beispielsweise durch Strangpressen, wodurch ausgezeichnete Röhrchen oder andere Formen von Aufnahmehülsen für das aktive Material gewonnen werden, können. Der Kunststoff oder Gummi wirkt als ein beständiger Binder oder Träger für das aktive Material, das in solchen Mengen anwesend sein sollte, daß es ein kontinuierliches elektrisch leitendes Netzwerk bildet. Wenn das aktive Material ein kontinuierliches elektrisch leitendes Netzwerk bildet und in direktem Kontakt mit dem aktiven Material der Elektrode ist, erhöht es hierdurch die Kapazität der Elektrode. Wenn ferner das für die Herstellung der

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Aufnahmehülse benutzte Material elektrisch leitend ist, erhöht es den inneren Widerstand des Akkumulators nicht wesentlich, und die Anwesenheit einer größeren Menge von aktivem Material im Kunststoff oder Gummi macht es porig.

Das Material, das als beständiger Binder oder Träger für das eingebettete aktive Material wirkt, muß gegen Elektrolyten widerstandsfähig sein,, d. h., wenn eine Elektrode in einem Säureelektrolyten benutzt wird, muß das Material säurebeständig sein, und wenn die Elektrode in einem alkalischen Elektrolyten benutzt wird, muß das Material gegen Alkalien widerstandsfähig sein. Beispiele von Materialien, welche entweder in Säuren oder in Alkalien oder in beiden benutzt werden können, sind Kunststoffe, wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid und Polystyrol und natürlicher und synthetischer Kautschuk.

Obwohl der Vorschlag, ein elektrochemisch aktives Material in ein gegen Elektrolyte widerstandsfähiges Material einzubringen und diese Zusammensetzung zur Bildung von Aufnahmehülsen zu verwenden, im Zusammenhang mit jedem aktiven Material benutzt werden kann, ist es besonders vorteilhaft bei der Herstellung rohrförmiger positiver Elektroden für Blei-Säure-Akkumulatoren, die ein Bleioxyd als aktives Material verwenden.

Das aktive Material kann in den Kunststoff oder den Gummi eingewalzt werden, und nach der gründlichen Verteilung des aktiven Materials im Kunststoff oder Gummi kann diese Zusammensetzung zu Röhren oder irgendeiner anderen Gestalt oder Form von Aufnahmehülsen verarbeitet werden.

Die Menge des in den Kunststoff oder Gummi eingebrachten aktiven Materials kann über einen weiten Bereich variieren, obwohl sie im allgemeinen einen größeren Teil der Zusammensetzung ausmachen wird.

Die Menge des zu benutzenden aktiven Materials hängt vom Typ des aktiven Materials ab, Kunststoff oder Gummi und von der Gestalt, Größe und Dicke der Aufnahmehülse. Die kritischen Grenzen sind dadurch gegeben, daß genügend aktives Material vorhanden sein muß, um ein kontinuierliches elektrisch leitendes Netzwerk zu bilden und dadurch die Aufnahmehülse elektrisch leitend zu machen, und es muß genügend Kunststoff oder Gummi anwesend sein, um das aktive Material zu binden, so daß es zu Aufnahmehülsen verarbeitet werden kann, welche die erforderliche mechanische Festigkeit aufweisen. So ist beispielsweise bei einer Verwendung eines Polyäthylen-Kunststoffbinders und eines aktiven Materials als Bleioxyd (Pb₃O₄) gefunden worden, daß eine Zusammensetzung von etwa 92 Gewichtsprozent Bleioxyd und etwa 8 Gewichtsprozent Polyäthylen zu rohrförmigen Aufnahmehülsen verarbeitet werden kann, die elektrisch leitend sind.

Um die mechanische Festigkeit der Aufnahmehülse zu erhöhen, kann sie in Verbindung mit einem stark perforierten Gewebe verwendet werden. Der Ausdruck »Gewebe«, wie er hier benutzt wird, schließt alle Gewebe ein, die durch Weben, Wirken oder Flechten von Textilfaden oder Glasfasern gewonnen werden können einschließlich -von Metallgeflechten. Da das Gewebe nur benutzt wird, um die Aufnahmehülse zu verstärken, kann es stark perforiert sein. Solch ein Gewebe kann innen oder in an sich bekannter Weise außen von der Aufnahmehülse angeordnet werden, oder aber es kann in die Aufnahmehülse eingebettet werden, beispielsweise durch Umpressen der Kunststoffzusammensetzung um die Aufnahmehülse herum.

Wie vorstehend angegeben, macht die Anwesenheit einer größeren Menge aktiven Materials im Kunststoff oder Gummi die daraus hergestellten Aufnahmehülsen porig. Es ist wesentlich, daß die Aufnahmehülsen porig sind, um dem Elektrolyten ein Eindringen zum aktiven Material zu gestatten und es durchweg zu benetzen. Falls notwendig, kann ein porenformendes Material, wie z. B. Stärke, Zucker, ein lösliches anorganisches Salz oder ein lösliches thermoplastisches Harz zu der Zusammensetzung des aktiven Materials aus Gummi oder Kunststoff hinzugefügt werden, und nachdem die Aufnahmehülse geformt ist, kann das porenbildende Material entfernt werden, um die Porigkeit der Aufnahmehülse zu erhöhen. Wenn ein porenbildendes Material verwendet wird, muß dafür Sorge getragen werden, daß das aktive Material nicht auslaugt, wenn das porenbildende Material entfernt wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen.

In F i g. 1 ist eine Röhrchenelektrode 1 für Akkumulatoren dargestellt mit einem oberen Querträger 2, der mit der Fahne 3 versehen ist. An dem oberen Querträger befestigt sind eine Mehrzahl von metallischen Stäben 4, die in einer Reihe und im Abstand voneinander angeordnet sind. Jeder Stab ist mit einer Mehrzahl von Scheiben 5 versehen zur Zentrierung des Stabes im aktiven Material 6 oder in dem Material, das aktiv wird. Jeder metallische Stab wirkt als ein Stromsammler. Die Röhrchen 9 aus aktivem Material sind durch den unteren Querträger .8 der Elektrode unterstützt, der vorzugsweise aus gießbarem Isohermaterial, wie Gummi oder Kunststoff, hergestellt ist. Das Röhrchen 9 schließt das aktive Material 6 ein.

Wie deutlicher in F i g. 2 gezeigt wird, wird das aktive Material 6 in seiner Lage zum metallischen Stab 4 durch das Röhrchen 9 gehalten, welches aktives Material enthält, das mikroporig ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen abgewandelte Konstruktionen von Röhrchen, die ein perforiertes verstärkendes Gewebe 10 verwenden. In F i g. 3 ist das verstärkende Gewebe eingebracht in das Röhrchen, was bewerkstelligt werden kann durch Strangpressen des Röhrchens, um das verstärkende Gewebe herum. F i g. 4 zeigt das Umhüllen des verstärkenden Gewebes 10 um die Außenseite des Röhrchens 9. Alternativ kann das verstärkende Gewebe zwischen Röhrchen 9 und das aktive Material 6 gebracht werden (nicht dargestellt), aber dies wird nicht bevorzugt, weil das Gewebe den elektrischen Kontakt zwischen dem Röhrchen und dem aktiven Material ungünstig beeinflussen kann.

Claims

Patentansprüche:

, 1. Röhrchen-Elektrode für Akkumulatoren, insbesondere für Blei-Akkumulatoren, mit elektrochemisch aktivem Material, einer Mehrzahl in diesem Material angeordneter metallischer Stäbe und mit porösen, das aktive Material umschließenden Röhrchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrchen (7, 9) aus einer Mischung bestehen, die einen Stoff, der gegen den Elektro-

lyten widerstandsfähig ist, und eine größere Menge des aktiven Materials enthält.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegen Elektrolyten widerstandsfähige Stoff ein Kunststoff ist.

3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegen Elektrolyten widerstandsfähige Stoff Naturkautschuk ist.

4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegen Elektrolyten widerstandsfähige Stoff synthetischer Kautschuk ist.

5. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Röhrchen ein verstärkendes, weitmaschiges Gewebe angeordnet ist (Fig. 3).

6. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außen um das Röhrchen in an sich bekannter Weise ein verstärkendes, weitmaschiges Gewebe angeordnet ist (F i g. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 801211.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 577/15* 5.66 © Bundesdruckerei Berlin