DE4104865C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektrodengerüst in Hohl- bzw. Fa­ serstruktur mit angeschweißter, dünner Stromableiterfahne für Batterien bzw. galvanische Zellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE-PS 36 32 351 bzw. der DE-P 40 32 610 als bekannt hervorgeht.

Die in der DE-PS 36 32 351 dargestellte Faserstrukturelektrode ist aus metallisierten Kunststoffasern gefertigt und mit ein­ seitig angeschweißter Stromableiterfahne versehen. Die Strom­ ableiterfahne überlappt die Elektrode einseitig am Rand, wobei die Faserstrukturelektrode im Bereich der Überlappung derart zusammengepreßt ist, daß die Stromableiterfahne sich innerhalb der Dickenerstreckung der Faserstrukturelektrode hält. Die Stromableiterfahne ist durch mehrere im Überlappungsbereich angeordnete und in Richtung zur Elektrode hervortretende Mate­ rialaufwölbungen mit dieser Elektrode verschweißt, wobei die in die Elektrode eingepreßten Materialaufwölbungen selbst an der Stelle ihrer höchsten Erhebungen nach dem Verschweißen noch vollständig innerhalb der Elektrode verbleiben. Diese Maßnahmen reichen für hohe übertragbare Festigkeiten von der Verbindung der Stromableiterfahne mit dem Elektrodengerüst in Zugrichtung der am Pol zu befestigten Stromableiterfahne zu dem mit aktiver Masse beladenen Elektrodengerüst meist aus. Bei Beanspruchungen der Stromableiterfahne in Querrichtung zu dem mit aktiver Masse gefüllten Elektrodengerüst (Abschälen) oder bei schwingenden Dauerbelastungen ist die Festigkeit jedoch zu gering. Andere, stabilere Elektrodengerüste mit angeordneter Stromableiterfahne sind wegen ihrer komplizierten Stromableiterfahnenform und de­ ren Vorbereitung durch besondere Werkzeuge und Arbeitsschritte oder wegen der durch die hohe Anzahl von Verbindungen für höchstbelastbare Zellen mit vielen schmalen Elektroden pro Stapel zu aufwendig.

Aus der DE-PS 30 26 778 ist ein Elektrodengerüst bekannt, in dem die Stromableiterfahne gezahnte Vorsprünge besitzt, die in das Gerüst eingepreßt sind und der Stromleiter mit dem porösen Gerüst durch eine elektrolytische Metallablagerung verbunden ist, wobei sich die Stromableiterfahne innerhalb der Dickenerstreckung des Elektrodengerüstes hält. Die Verbindung ist jedoch bei Vibrationsbelastung recht instabil, da sich die Vorsprünge wieder aus dem Elektrodengerüst herausvibrieren können. Desweiteren bilden sich beim Eindringen der Vorsprünge in dem Elektrodengerüst Risse, wodurch die Stabilität der Verbindung gefährdet bzw. geschwächt ist.

In der DE-PS 37 34 131 ist eine Stromableiterfahne beschrieben, die mindestens in drei Zungen aufgeteilt ist, die abwechselnd einseitig oder beidseitig aus der Fahnenebene gebogen und über eine vorzugsweise verdichtete Fläche des Faserstrukturelektrodengerüstes geschoben und mittels Punktschweißen an diesem befestigt ist. Auch hierbei ist die Festigkeit der Verbindung bei extremen Beanspruchungen gering.

Die DE-PS 31 42 091 beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstrukturelektrode mit verstärktem Rand, an dem die Stromableiterfahne durch Nieten oder Schweißen befestigt wird bzw. in den geschlitzten Rand eingeschoben wird. Hierbei gilt ebenfalls das schon zuvor gesagte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Elektrodengerüst in Hohl- bzw. Faserstruktur mit angeschweißter, dünner Strom­ ableiterfahne zu entwickeln, bei dem in der Nähe der Schweiß­ verbindung keine bzw. nur eine geringe Rißbildung im Elektro­ dengerüst auftritt, bei dem beim Schweißvorgang ein guter Kon­ takt über die gesamte Schweißzone des Elektrodengerüstes - be­ sonders auch in den Randzonen - hergestellt ist, und bei dem die Schweißverbindung eine hohe Festigkeit sowohl bei Zugbean­ spruchungen als auch bei Beanspruchungen in Querrichtung auf­ weist, so daß diese unter anderem in Traktionsbatterien wie auch in wartungsfreien Zellen, unter anderem in Raumfahrtbat­ terien, eingesetzt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst.

Die an das Elektrodengerüst an­ geschweißte dünne metallische Stromableiterfahne besitzt einen rechteckigen Querschnitt. In den Bereich zum unteren Rand der Stromableiterfahne sind Materialaufwölbungen eingeprägt, die in der Mitte scharfkantig durchstoßen werden, so daß die aufge­ spreizten Blechlappen fast rechtwinklig bzw. leicht von der Mittelsenkrechten der Stromableiterebene weg abstehen. Die An­ ordnung der durchstoßenen Materialaufwölbungen muß nicht in einer Reihe geschehen. Sie müssen aber in einem Bereich ange­ ordnet sein, in der sich die Stromableiterfahne und das Elek­ trodengerüst vor der Schweißung überlappen. In der Regel ist es von Vorteil, die Anzahl der durchstoßenen Materialaufwölbungen zu dem linken und rechten Rand der Stromableiterfahne und in Bereich in der Mitte der Stromableiterfahne am unteren Rand zu erhöhen und dazwischen Bereiche mit einer geringeren Anzahl von durchstoßenen Materialaufwölbungen pro Längeneinheit auszubil­ den. Die Kante des Randes des Elektrodengerüstes, das vorteil­ hafterweise eine Dicke zwischen 0,3 mm und 5 mm aufweist, kann sich vor dem Schweißvorgang innerhalb eines Bereiches zwischen 2 mm und 5 mm unter der Stromableiterfahne befinden. Bevorzugt wird eine Überlappung im Bereich zwischen 3 mm und 5 mm. Liegt das Elektrodengerüst zu weit unter dem Ende der Stromableiter­ fahne, so besteht nach dem Verschweißen die Gefahr, daß die mit durchstoßenen Materialaufwölbungen versehene Stromableiterfahne aus der oberen Gerüstebene herausragt. Elektrodengerüste mit einer so ausgeführten Verschweißung der Verbindung mit der Stromableiterfahne bergen eine hohe Gefahr der Kurzschlußbil­ dung in der zusammengebauten Zelle. Liegt das Elektrodengerüst zu wenig weit unter dem Ende der erfindungsgemäßen Stromablei­ terfahne, so ergibt sich eine zu kleine Schweißzone zwischen dem Elektrodengerüst und der Stromableiterfahne, wodurch die Wirkung der durchstoßenen Materialaufwölbungen nicht zum Tragen kommen kann. Zu Beginn des Schweißvorganges dringen beim Zu­ sammenfahren bzw. Herunterfahren der oberen Schweißelektrode oder Herauffahren der unteren Schweißelektrode als erstes die abstehenden Blechlappen der durchstoßenen Materialaufwölbungen auf der Unterseite der Stromableiterfahne in das noch nicht verdichtete und ungeprägten Fahnenansatz des Elektrodengerüstes ein und durch den Preßvorgang der Schweißelektroden wird die Zone des Elektrodengerüstes, in der sich die Stromableiterfahne und das Elektrodengerüst überlappen, verdichtet, wobei sich die Blechlappen gleichzeitig in das zu diesem Zeitpunkt noch nicht verdichtete Elektrodengerüst verkrallen. Die Blechlappen werden beim anschließenden Verdichtungsprozeß hierbei in den Hohlräu­ men und Zwickeln des Elektrodengerüstes verbogen bzw. umgebogen und entsprechend nach dem Abschluß des Verdichtungsprozesses einer form- bzw. einer kraftschlüssigen Verbindung. Ferner weisen sie einen innigen Kontakt mit den an diesen Stellen zum Teil aufgerissenen und ebenfalls verbogenen und gequetschten Fasern der Gerüstelektrode auf. Bei der Wahl der Anzahl der Materialaufwölbungen ist darauf zu achten, daß der Abstand zwischen den einzelnen Materialaufwölbungen nicht zu klein ge­ wählt wird, so daß beim Schweißvorgang das Elektrodengerüst zu stark geschwächt ist und bei einer hohen Beanspruchung unmit­ telbar unter bzw. an der durchstoßenen Reihe der Materialauf­ wölbungen wie an einer Perforation abreisen kann. Die durch­ stoßenen Materialaufwölbungen werden bevorzugt in einem Abstand zwischen 1 mm bis 2,5 mm vom unteren Rand der Stromableiter­ fahne und in einem Abstand zwischen 1,5 mm und 2 mm zueinander angeordnet. Weiterhin sollten die durchstoßenen Materialauf­ wölbungen unterhalb des verstärkten Randes des Elektrodenge­ rüstes, der mechanisch eine höhere Stabilität als der Rest des Elektrodengerüstes aufweist, zum Liegen kommen, so daß sie leichter in das Elektrodengerüst eindringen und sich verändern können. Als günstiger Abstand der durchstoßenen Materialauf­ wölbungen zum verstärkten Rand des Elektrodengerüstes hat sich hierbei ein Wert von ca. 1 mm ergeben. Das Verschweißen erfolgt nun in erster Linie in all jenen Bereichen, in denen der Kon­ takt zwischen der Stromableiterfahne und dem Elektrodengerüst am günstigsten ist. Dies ist an den ausgezeichneten Stellen mit den durchstoßenen Materialaufwölbungen über die gesamte untere Zone der Stromableiterfahne und in dem Bereich, in dem die Schweißelektrode am erhabensten ist und parallel zur unteren Fläche des Elektrodengerüstes sowie zur unteren Schweißelektrode verläuft, der Fall. Durch eine weitere Form­ gebung der auf der Stromableiterfahne anliegenden Schweißelek­ trode kann erreicht werden, daß im parallel verlaufenden und am stärksten gedrückten Bereich des komprimierten Elektrodenge­ rüstes bis fast zum Ende der Stromableiterfahne in Richtung zur unteren Seite der Stromableiterfahne in etwa kontinuierlich 50 bis 60% der vollen Stärke erreicht werden, wobei nach links, nach unten und nach rechts von der Fläche der Stromableiter­ fahne ausgehend, die das Elektrodengerüst überlappt, der Rand der Stromableiterfahne in einem allmählichen gekrümmten Über­ gang (Radius) bis auf etwa 70% bis 80% der vollen Stärke des Elektrodengerüstes ausläuft. Der Auslauf der eingepreßten und eingeschweißten Stromableiterfahne in den drei genannten Rich­ tungen über den Rand der Stromableiterfahne setzt sich im Elektrodengerüst ohne jegliche Stufe fort, bis die normale Höhe der oberen Strukturoberfläche des Elektrodengerüstes erreicht ist. Durch die sanften Übergänge, d. h. durch die Vermeidung von abrupten Stufen, wird das Elektrodengerüst auch nicht am Ende der Stromableiterfahne zu stark eingeschnürt. Damit werden Risse und zu kleine tragende Querschnitte im Elektrodengerüst vermieden, was zu einer verbesserten mechanischen Stabilität der Schweißverbindung sowohl bei Zug- als auch bei Biegebean­ spruchung führt. Außerdem ist es von Vorteil, die Ecken der Stromableiterfahne beim Ausstanzen abzurunden.

Als Elektrodengerüste finden metallisierte Kunststoffaser­ gerüste, insbesondere Filze, Nadelfilze, Vliese oder derglei­ chen, sowie Hohlfaserstrukturelektroden wie sie z. B. in der DE-P 40 32 610 vorgestellt sind, Verwendung. Die Aktivierung, Metallisierung und galvanische Verstärkung erfolgt nach den üblichen Techniken, wobei als metallisierter Überzug auf den Fasern insbesondere Nickel und Kupfer Verwendung finden. Als Material für die Fasern kommen die auch für textile Fasern ge­ eigneten Kunststoffmaterialien, z. B. Polyolefine, Polyamide, Polyacrylnitril usw., sofern sie stabil gegenüber dem Elektro­ lyten bzw. austreibbar aus der metallischen Haut sind, in Fra­ ge. Die Elektrodengerüste werden bevorzugt an dem Rand, an dem die Stromableiterfahne angebracht werden soll, mit einer Rand­ verstärkung versehen, die durch einen stärkeren Metallüberzug auf den dort befindlichen Fasern erreicht wird.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Elektrodengerüst mit angeordneter Stromab­ leiterfahne in Frontansicht,

Fig. 2 das Elektrodengerüst nach Fig. 1 im Querschnitt entlang der Linie II-II,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Stromableiterfahne mit durchstoßenen Materialaufwölbungen,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Kranz von in einem Elektrodengerüst verkrallten Blechlappen nach Fig. 3,

Fig. 5 das Elektrodengerüst geschnitten entlang der Li­ nie V-V und

Fig. 6 eine weitere Frontansicht auf eine Elektroden­ platte mit angeordneter Stromableiterfahne.

In Fig. 1 ist die Stromableiterfahne 11 und die Lage von vier durchstoßenen Materialaufwölbungen, sowie das Elektrodengerüst 12 nach dem Schweißvorgang dargestellt (nicht maßstäblich). Das Elektrodengerüst 12 ist außermittig kontaktiert. An der oberen Seite in der linken Ecke befindet sich die Befestigung der mit durchstoßenen Materialaufwölbungen versehenen Stromableiter­ fahne 11. Linksseitig neben der Stromableiterfahne 11 beginnt am oberen Rand des Elektrodengerüstes 12 eine Schräge von ca. 10°, so daß am rechten Rand die Plattenhöhe geringer ist. Die Dicke der Stromableiterfahne 11 beträgt ca. 0,2 mm, wobei sie als Nickelblechstreifen mit einer Höhe von ca. 24 mm ausgeführt ist. An den Rändern 13 ist die Stromableiterfahne 11 mit einem Radius von ca. 2 mm abgerundet. An ihrem oberen, von dem Elektrodengerüst 11 abgewandten Bereich, weist sie in einem Abstand von 5 mm vom oberen Rand ein Durchgangsloch auf. Am unteren Bereich der Stromableiterfahne 11 ist im Abstand 3 mm und 5 mm, spiegelbildlich zur Mittellinie der Stromableiter­ fahne 11 nach links und nach rechts und in einem Abstand von ca. 2 mm zum unteren Rand der Stromableiterfahne 11 vier Mate­ rialaufwölbungen mit einem Innendurchmesser von ca. 0,6 bis 0,8 mm durchstoßen, so daß die Höhe der Spitzen der abstehenden Blechklappen 10 zwischen 0,5 mm und 0,9 mm beträgt. Bei dünnen Elektrodengerüsten - Dicke kalibriert 0,8 mm - beträgt das textile Plattensubstrat 110 g/m² und die Nickelauflage 60 mg Ni/cm², wogegen bei dickeren Gerüsten - Dicke kalibriert 1,4 mm - das textile Plattensubstrat etwa 125 g/m² und die Nickel­ auflage 150 mg Ni/cm² beträgt. Die Porosität des dünnen Elek­ trodengerüstes ist vor dem Schweißen 76% und die des dicken Elektrodengerüstes ca. 79%. Der Druck für die Schweißelektro­ denkraft beträgt bei dünnen Elektrodengerüsten ca. 1,6 bar und bei dicken Elektrodengerüsten ca. 2,5 bar. Die Stromstärke be­ trägt bei dünnen Elektrodengerüsten 45% und bei dicken Elek­ trodengerüsten 58%, wobei die Stromzeit mit 25 Perioden sowohl für die dünnen als auch die dicken Elektrodengerüste konstant eingestellt ist. Ebenfalls ist die Vorhaltezeit, Schließzeit, Nachhaltezeit und Pausenzeit bei der Widerstandsschweißmaschine sowohl für die dünnen als auch für die dicken Elektrodengerüste gleich. Die mit vier durchstoßenen Materialaufwölbungen versehene Stromableiterfahne 11 war vor dem Schweißvorgang ein rechteckiger, dünner Blechabschnitt mit gerundeten Kanten 13 und derart auf der oberen Fläche des Elektrodengerüstes 12 mit ei­ ner Schablone positioniert, daß eine Überlappung von ca. 4 mm existiert. Die Verschweißung findet im wesentlichen in der Zone 14 und am Übergang von der Zone 14 zu der Zone 15 statt, in der die obere Schweißelektrode 19 parallel zur unteren Fläche des Elektrodengerüstes 12 und am erhabensten ausgebildet ist. In diesen Zonen 14, 15 treten die größten Drücke und die besten Kontakte sowie die höchsten Schweißströme auf, mit verursacht durch den verstärkten Rand des Elektrodengerüstes 12 und die im Elektrodengerüst 12 eingeprägten Blechlappen 10 der durchsto­ ßenen Materialaufwölbungen. An die beiden zuerst beschriebenen Zonen 14 und 15 schließt sich eine weitere Zone 16 an, in der die obere Schweißelektrode 19 eine geschwungene Form (Radius) besitzt. Diese Zone 16 ist an den drei Rändern der Stromablei­ terfahne 11 nach links, nach unten und nach rechts das Elek­ trodengerüst 12 überdeckend ausgebildet und ca. 1 bis 2 mm breit. Es ist aber auch möglich, diese Zone 16 nicht mit einem Radius auszubilden, sondern im Übergang stetig verlaufen zu lassen; z. B. Phase mit 4° und gerundeten Kanten. Eine solche Schweißelektrode mit einem stetigen Übergang ist fertigungstechnisch leichter zu erzeugen und bei Verschleiß einfach nachzuarbeiten. Der oberste Rand der Stromableiterfahne 11 der Zone 16 ist noch 20% bis 30% in das Elektrodengerüst 12 in dieses hineingepreßt. An die Zone 16 schließt sich eine weitere Zone 17 an, bis das Elektrodengerüst 12 etwa kontinu­ ierlich die volle Stärke erreicht. Diese Zone 17 beträgt z. B. bei dünnen Elektrodengerüsten z. T. weniger als 1 mm, erreicht aber bei Elektrodengerüsten von über 2 mm Dicke, Ausdehnungen in der Größenordnung um 2 mm.

In Fig. 2 ist die Seitenansicht von rechts, die entlang der Linie II-II der Fig. 1 geschnitten ist, dargestellt. Diese Seitenansicht zeigt wiederum die mit durchstoßenen Materia­ laufwölbungen versehene Stromableiterfahne 11, sowie das Elektrodengerüst 12 nach dem Schweißvorgang, mit der stark eingeprägten Zone 14, den verankerten Blechlappen 10 der durchstoßenen Materialaufwölbungen in der sich anschließenden geneigt verlaufenden Zone 15, sowie die auslaufende Zone 16 und die sich daran anschließende Zone 17, die nur noch der Pressung des Elektrodengerüstes 12 ohne abrupten Übergang selbst dient. In Fig. 2 die untere Schweißelektrode 18, die bevorzugt gerade und deutlich größer als die eigentliche Schweißzone ausgebildet ist, und die obere Schweißelektrode 19 mit ihrer Kontur im Schnitt skizziert. Die Vergrößerung einer noch nicht ver­ schweißten, durchstoßenen Materialaufwölbung der Stromablei­ terfahne 11 ist in Fig. 3 und nach dem Verschweißen in Fig. 4 dargestellt. In diesen Figuren ist gut zu erkennen, wie die zuvor abstehenden Blechlappen 10 der durchstoßenen Materia­ laufwölbungen sich nach dem Verschweißen in das Elektrodenge­ rüst 12 gebohrt, einige Stränge des vernickelten Elektrodenge­ rüstes 12 abgeschert, andere zur Seite geschoben haben und durch den Preßvorgang beim Schweißen selbst verbogen bzw. um­ gebogen wurden und jetzt in innigem Kontakt mit den Fasern des Elektrodengerüstes 12 auch in ihrem Innern stehen.

In Fig. 5 ist die Schweißverbindung der mit durchstoßenen Ma­ terialaufwölbungen versehenen Stromableiterfahne 11 mit dem Elektrodengerüst 12 in der Draufsicht entlang des Schnittver­ laufes V-V in Fig. 1 mit den vier verschiedenen Zonen 14, 15, 16 und 17, die sich in der Einpreßtiefe in das Elektrodengerüst 12 und ihre jeweilige unterschiedliche Ausgestaltung der Form unterscheiden, als auch die Lage der eingepreßten Blechlappen 10 der durchstoßenen Materialaufwölbungen der Stromableiterfahne 11 dargestellt.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die gleiche Geometrie der einzelnen Materialaufwölbungen wie in Fig. 2 angewendet wurde. Ein Elektrodengerüst 12′ mit den Abmessungen 121 mm Höhe und 1 mm Breite ist ebenfalls au­ ßermittig kontaktiert. An der oberen Seite der linken Ecke be­ findet sich die Befestigung, der mit zwei Durchgangslöchern versehene Stromableiterfahne 11′, deren Mittellinie des ersten Durchgangsloches vom linken Rand des Elektrodengerüstes 12′ einen Abstand von ungefähr 12 mm aufweist. Die Breite der Stromableiterfahne 11′ ist 42,5 mm und sie weist in ihrem un­ teren Bereich - 2 mm vom Rand entfernt - eine Reihe von zwölf durchstoßenen Materialaufwölbungen auf, die symmetrisch mit Lücken aneinander geordnet sind. Von links in einem Abstand von 2,5 mm folgenden drei durchstoßene Materialaufwölbungen mit einem jeweiligen Abstand von 2,5 mm, nach einer Lücke von 5 mm folgenden dann zwei durchstoßene Materialaufwölbungen mit einem Abstand von wiederum 2,5 mm zueinander usw. Die Anordnung ist wiederum symmetrisch zur Mittellinie der Stromableiterfahne 11′. Die zwölf durchstoßenen Materialaufwölbungen haben die gleiche Geometrie wie im ersten Ausführungsbeispiel be­ schrieben. Die Überlappung des Elektrodengerüstes 12′ und der Stromableiterfahne 11′ beträgt 3 mm, so daß der Abstand der eindringenden, durchstoßenen Materialaufwölbungen bis zum obe­ ren, verstärkten Rand des Elektrodengerüstes 12′ noch 1 mm vor dem Schweißen beträgt. Die Dicke der als Nickelblechstreifen ausgeführten Stromableiterfahne 11′ beträgt 0,2 mm. Die Strom­ ableiterfahne 11′ hat weiterhin rechts ein unter einem Winkel von ca. 55° abgeschrägtes Eck. Die unteren Ecken der Stromab­ leiterfahne 11′ sind mit einem Radius von 2 mm und die oberen mit einem Radius von 6 mm gerundet. Das verwendete Elektroden­ gerüst 12′ ist auf 0,6 mm kalibriert und sein textiles Platten­ substrat hat 110 g/m² und die Nickelauflage 60 mg Ni/cm². Der Druck für die Schweißelektrodenkraft beträgt 3,0 bar. Die Lei­ stung der Stromstärke ist zu 88% eingestellt und die Stromzeit beträgt 30 Perioden. Die Vorhaltezeit, Nachhaltezeit und Pau­ senzeit wurde vom ersten Ausführungsbeispiel übernommen, al­ lerdings wurde die Schließzeit verdoppelt.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß ein erfindungsgemäßes Elektrodengerüst mit angeschweißter, dünner mit durchstoßenen Materialaufwölbungen versehenen Stromableiterfahne bei einer Dicke des Elektrodengerüstes von 0,8 mm im Zugversuch einer Reißkraft von 280 N bis 350 N widersteht, bei einer Reißlänge bis zu 12 mm und bei einer Dicke des Elektrodengerüstes von 1,4 mm im Zugversuch die Verbindung Elektrodengerüst/Strom­ ableiterfahne einer Reißkraft von 650 N bis 750 N bei einer Reißlänge von 5 bis 7 mm widersteht. Auch bei Schweißung von über 40 mm Schweißlänge bei einem Schweißvorgang, z. B. beim zweiten Ausführungsbeispiel, läßt sich das Elektrodengerüst nicht nach der Schweißung in der Schweißzone abschälen. Die beschriebenen Schweißverbindungen haben bei den beiden Ausfüh­ rungsbeispielen stets eine höhere Festigkeit als das Elektro­ dengerüst selbst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß gegenüber einem herkömmlichen Elektrodengerüst mit angeschweißter, dünner Stromableiterfahne sich bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Schweißung die Festigkeit von über 10% erhöht. Durch die Anbringung der durchstoßenen Mate­ rialaufwölbungen in der Stromableiterfahne sinkt der Ausschuß beim Schweißen um bis zu 19%, da beim Schweißvorgang außer der stark gepreßten Zone 14 in der Übergangszone von Zone 14 nach 15 weitere stark gepreßte, äußerst gut für das Schweißen not­ wendige kontaktierte punktuelle Zonen über die stromfreie Länge existieren, so daß diese Verbindung nicht nur in Zug­ richtung, sondern auch in Querrichtung dazu überall gut durch­ geschweißt ist, wodurch keine Gebiete mehr auftreten, bei denen die Schweißung eher einer guten Klebung entspricht. Bei zerstörenden Prüfungen ist dies an dem jeweiligen Ausknöpfen des Elektrodengerüstes kreisringförmig um jeden einzeln durch­ stoßenen Materialaufwölbungen der Stromableiterfahne und am verstärkten Rand des Elektrodengerüstes erkennbar. Bisher gab es immer Partien, bei denen sich die glatte Stromableiterfahne flächenartig abschälen ließ, ohne das Elektrodengerüst zu zer­ stören. Durch den allmählichen Übergang von dem stark kompri­ mierten, die Schweißnaht tragenden Teil, auf die volle Stärke des Elektrodengerüstes wird der verstärkt metallisierte und damit besonders stabile Rand des Elektrodengerüstes und die Partien, um die die durchstoßenen Materialaufwölbungen ein­ dringen und Material verdrängen sowie verdichten, am meisten belastet und durch den Schweißvorgang verformt. Auf die daran anschließenden Zonen 15, 16, 17 werden geringere Preßkräfte ausgeübt, die diese Zonen 15, 16, 17 weniger stark verformen, so daß die Verformung des weniger stark metallisierten Elek­ trodengerüstes geringer ist und gegen Null läuft. Außerdem treten in keinem Abschnitt der Schweißzone und der sich daran anschließenden Zonen abrupte Übergänge auf.

Durch das starke Sinken der Ausschußzahlen bei der Herstellung der Schweißverbindung und der daran anschließenden Fertigung müssen in dem Bereich der Elektrodengerüstherstellung, der Im­ prägnierung, der Schweißung der Plattenstapel und der Zellen­ montage weniger Qualitätssicherungsmaßnahmen ergriffen werden. Außerdem wird ein großer Anteil an Fertigungszeiten bei dem erfindungsgemäßen Elektrodengerüst mit angeschweißter, dünner Stromableiterfahne 11, 11′ mit durchstoßenen Materialaufwöl­ bungen dadurch gespart, daß erstens das Elektrodengerüst 12, 12′ vor der Verschweißung nicht geprägt werden muß, daß zwei­ tens auf die Stromableiterfahne 11, 11′ vor der eigentlichen Schweißung kein Blechabschnitt angepunktet werden muß, daß drittens bei der Durchführung der Schweißung ein Schweißvorgang genügt und die Schweißverbindung nicht durch eine Vielzahl von Schweißpunkten realisiert werden muß. Durch diese Einsparungen in den Fertigungszeiten ergibt sich eine Steigerung der Pro­ duktivität. Durch die kürzeren Fertigungszeiten und die erheb­ liche Reduzierung des Ausschusses, sowie die Schaffung einer sehr elastischen Verbindung des Elektrodengerüstes 12, 12′ mit der angeschweißten dünnen Stromableiterfahne 11, 11′ (Aufnahme von Längenänderungen von über 5 mm im Gegensatz von bisher ge­ bräuchlichen Verbindungen bis maximal 1,5 mm) ist das erfindungsgemäße Elektrodengerüst 12, 12′ mit angeschweißter, dünner Stromableiterfahne 11, 11′ nicht nur im stationären An­ wendungsfall sehr gut einzusetzen, sondern auch bei Traktions­ zellen, bei denen die Zellenbestandteile wechselnden Beanspru­ chungen ausgesetzt werden.

Claims (6)

1. Elektrodengerüst in Hohl- oder Faserstruktur aus metalli­ sierten Kunststoffasern mit einseitig angeschweißter Stromab­ leiterfahne, für elektrochemische Speicherzellen,

• - die Stromableiterfahne überlappt das Elektrodengerüst ein­ seitig am Rand, wobei letztere im Bereich der Überlappung derart zusammengepreßt ist, daß die Stromableiterfahne sich innerhalb der Dickenerstreckung des Elektrodengerüstes hält,
• - die Stromableiterfahne weist im Überlappungsbereich mehrere in Richtung zum Elektrodengerüst hervortretende Material­ aufwölbungen auf, deren Durchmesser wenigstens der Mate­ rialstärke der Stromableiterfahne entspricht und die in das Elektrodengerüst eingepreßt sind,
• - wobei jedoch die in das Elektrodengerüst eingepreßten Materialaufwölbungen selbst an der Stelle ihrer höchsten Erhebung noch vollständig innerhalb des Elektrodengerüstes verbleiben,

dadurch gekennzeichnet,daß jede der Materialaufwölbung jeweils als ein Kranz mehrerer abragender Materiallappen - Blechlappen (10) - ausgebildet ist, die aus der abragenden Stellung verbogen und in das zusammen­ gepreßte Elektrodengerüst verkrallt sind.

2. Elektrodengerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stromableiterfahne (11, 11′) eine Dicke zwischen 0,1 mm und 1 mm aufweist,
daß der Innendurchmesser der durchstoßenen Materialaufwölbungen der Blechlappen (10) zwischen 0,5 mm und 1,5 mm beträgt,
daß die Höhe der abragenden Blechlappen (10) 0,2 mm bis 1,0 mm beträgt und
daß die Kränze der einzelnen Blechlappen (10) mit einem Min­ destabstand zueinander angeordnet sind, der dem zwei- bis dreifachen des Außendurchmessers eines Kranzes entspricht.

3. Elektrodengerüst nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Kränze zu den Rändern der Stromableiterfahne (11, 11′) häufiger ist und daß dazwischen Bereiche mit einer geringeren Anzahl von Kränzen pro Längeneinheit angeordnet sind.

4. Elektrodengerüst nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand der Mittelpunkte der Kränze vom stark vernic­ kelten Rand des Elektrodengerüstes (12, 12′) vor dem Ver­ schweißen, 1 mm bis 1,5 mm beträgt und
daß der Abstand der Kränze zum unteren Rand der Stromableiter­ fahne (11, 11′) zwischen 1 mm und 2,5 mm beträgt.

5. Elektrodengerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodengerüst (12, 12′) aus Vliesstoff oder Na­ delfilzbahnen gefertigt ist,

• - daß die Porosität des unbearbeiteten Filzes zwischen 50% und 98% beträgt,
• - daß das Flächengewicht des Filzes zwischen 50 g/m² und 800 g/m² beträgt,
• - daß die Kunststoffasern des Filzes einen Durchmesser von 0,4 dtex bis 7,3 dtex aufweisen,
• - daß die Kunststoffasern eine Länge zwischen 15 mm und 80 mm aufweisen,
• - daß die Fasern aktiviert, chemisch metallisiert und galva­ nisch mit einer Metallschicht verstärkt sind, und
• - daß die Nickelbelegung des Elektrodengerüstes zwischen 25 mg Ni/cm² und 300 mg Ni/cm² beträgt.