DE2404650A1

DE2404650A1 - Negative elektrode fuer bleiakkumulatoren

Info

Publication number: DE2404650A1
Application number: DE2404650A
Authority: DE
Inventors: Reiner Dr Kiessling
Original assignee: HAGEN AG ACCU FAB WILHELM; Accumulatorenfabriken Wilhelm Hagen AG
Current assignee: HAGEN AG ACCU FAB WILHELM; Accumulatorenfabriken Wilhelm Hagen AG
Priority date: 1974-01-31
Filing date: 1974-01-31
Publication date: 1975-08-14

Description

Negative Elektrode für Bleiakkumulatoren Die Erfindung betrifft eine negative Elektrode für Bleiakkumulatoren in Form einer rechteckigen Gitterplatte aus zunächst verzinntem und anschliessend verbleitem Kupferstreckinetall, die als Träger für die aktive Masse und zur Stromzu- bzw.
-abführung dient, nach Patentanmeldung P 22 41 368.9.
Das Ziel der Erfindung nach der Haupt anmeldung besteht darin, dass unter Herabsetzung des Plattengewichtes die Leitfähigkeit beträchtlich erhöht wird, wobei auch noch ein mechanisch fester Aufbau der Platte erzielt werden soll. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Hauptanmeldung unter anderem vor, dass die negative Elektrode aus Kupferstreckmetall besteht, welches zunächst verzinnt und dann mit einer Bleischicht überzogen wird. wesentlich ist dabei, dass die Verzinnung und die Verbleiung im Anschluss an den Streokvorgang beim Kupfermetall erfolgen, damit auch sämtliche Ecken und Kanten sauber mit den entsprechenden Metallen überzogen werden.
Der vorteil einer derartigen Elektrode besteht darin, dass sie bei gleicher mechanischer Festigkeit wie bekannte Bleigitter ntwa die doppelte Leitfähigkeit und nur etwa 1/5 von deren Gewicht aufweist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht dann, die n#egative Elektrode gemäss der Hauptanmeldung zu verbessern und insbesondere jede Gefahr einer Vergiftung durch unerwünschtes Einbeziehen des Kupfers in die elektrochemischen Reaktionen zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindun# vor, dass die Zinnschicht eine Stärke von im wesentlichen 0,2 mm hat und Poren mit einem grösseren Durchmesser als 0,2 mm nicht aufweist. Aufgrund dieser Ausbildung wird die Sn-Schicht im Falle einer zu tiefen Entladung passiviert, so dass ein Angriff auf den aus Gu bestehenden Grundkörper wirksam vermieden wird.
Zweckmässigerweise ist die Zinnschicht durch Eintauchen in ein Zinnbad geeigneter Temperatur aufgebracht. Hierdurch lässt sich nämlich die Stärke der aufzubringenden Schicht am besten einstellen. Erfindungsgemäss kommt es also besonders auf eine einwandfreie Feuerverzinnung an, um das darunerliegende Kupfer wirksam zu schützen. Entgegen einer weit verbreiteten Annahme ist es dagegen nicht möglich, Zinn auf galvanischen Wegen ausreichend porenfrei auf einen Kupfergrundkörper aufzubringen.
Das Erfindungsziel wird weiter dadurch gefördert, dass die Bleischicht galvanisch aufgebracht ist und ihre mittlere Schichtstärke nicht unter 0,1 mm beträgt. Aufgrund dieser Ausbildung wird eine rauhe Oberfläche erzielt, welche zweckmässig ist, um einen einwandfreien Kontakt zur negativen Masse zu gewährleisten. Rleiplattiertes Kupfer eignet sich für die Zwecke der Erfindung nicht, weil einerseits beim anschliessenden Strekken der bleiplattierten Kupferbleche Kupfer freigelegt wird und die erforderliche Rauhigkeit der Bleioberfläche nicht ohne wesentlichen Aufwand hergestellt werden kann, Es ist noch darauf hinzuweisen, dass eine einwandfreie Verbleiung nur an den Stellen erfolgen kann, wo vorher eine saubere Verzinnung stattgefunden hat.
Aufgrund der erfindungsgemässen Minimalstärke der galvanisch aufgebrachten Bleischicht ist gewährleistet, dass die elektrochemische Reaktion auch im Falle der Tiefentladung allenfalls bis zur Zinnschicht eindringt. Als optimal ist eine mittlere Bleischichtstärke zwischen 0,15 und 0t20 mm anzusehen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die negative Elektrode gemäss der Erfindung auf grund geeigneter Masseverhältnisse in der Zelle eine Überkapazität bezüglich|der positiven Elektrode auf. Dies ist deswegen vorteilhaft, weil bei Mangelkapazität gegen Ende der Entladung das Potential so weit ansteigt dass nach einer Umsetzung der Verbleiungsschicht auch die Zinnzwischenschicht und möglicherweise sogar das Kupfer angegriffen werden können. Die dabei in Lösung gehenden Ionen werden bei der folgenden Ladung auf der negativen Masse niedergeschlagen und bewirken dort eine Vergiftung und Reduzierung der Entladekapazität der negativen Masse. Es ist zwar bereits bei bestimmten Akkumulatoren schon bekannt, aus bestimmten Gründen einen Überschuss an negativer Masse vorzusehen. Die Anwendung dieser Massnahme zum Schutz der negativen Masse vor einer Vergiftung durch die im Kupferträger vorhandenen Metalle ist jedoch neu und bringt uherwartete Vorteile.
Die Überkapazität der negativen Elektrode beträgt vorteilhafterweise etwa 5 %~ Bei einer b.Son'ders vort#t##aften Ausführungsform ist vorgesehen, das@ die oberhnib don niedrigstmögllchen Säurespiegels befindlichet Kupferteile d4t*h Eintauchen in ein geeignet temperiertes Bleibad wit t4er Bleischicht von wenigstens 1 mm versehen sind. Es handelt sich hier also um eine Feuerverbleiung der mit dem Luftsauerstoff in Kontakt tretenden Teile der Elektrode. Hier soll die Bleischicht eine mindestens zehnmal so grosse Stärke wie an den übrigen Teilen aufweisen. Aufgrund der Feuerverbleiung dieser Teile lässt sich auch diese Ausführungsform mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand herstellen. Besonders kommt es darauf an, dass die Fahnen aus Blei oder einer Bleilegierung hergestellt werden. Auch für die Feuerverbleiung kommt eine Bleilegierung in Trage.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Elektrode einen Kunststoffrahmen auf, durch den verhindert wird, dass bei geringen Verwindungen während des weiteren Fertigungsablaufs die aktive Masse aus den Aussenfeldern abbröckelt. Ferner wird dadurch erreicht, dass ein guter Schutz gegen Kurzschlüsse durch Schwammbildung im Laufe der Lebensdauer gegeben ist.
Der Kunststoffrahmen ist zweckmässigerweise ein umlaufendes U-Profil, das zweckmässig klemmendauf dem Plattenrand aufgeschoben ist. Der verwendete Kunststoff sollte mit dem Separator thermisch verschweissbar sein. Als Material kommen aufgrund der heute üblichen Separatoren im wesentlichen Polyvinylchlorid oder auch Polyäthylen in Frage.
Vorteilhafterweise weist ir Kunststoffrahmen an der Oberkante Gasableitöffnungen auf. Auf diese Weise kann bei der Ladung sich entwickelnder Wasserstoff nach oben entweichen.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht einer erfindungsgemässen negativen Elektrode und Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1.
Nach der Zeichnung besteht die erfindungsgemässe negative Elektrode aus einer Gitterplatte die aus einem zunächst feuerverzinnten und dann galvanisch verbleiten Kupferstreckmetall 11 hergestellt ist, dessen Streckrichtung in der Zeichnung durch zwei entgegengesetzt weisende Pfeile veranschaulicht ist.
An den parallel zur Streckrichtung verlaufenden Seiten der Streckmetallplatte 11 sind vorzugsweise aus Blei bestehende Leisten 13, 14 befestigt, welche zum einen den Zweck haben, einen mechanisch festen Abschluss für die Platte zu bilden, während die Leiste 13 ausserdem zur Stromzu- bzw. -abführung dient. Die Leiste 13 besteht aus einem Stück mit der Bleifahne 12, an die Stromzu- bzw. -abSührungsanschlüsse angelegt werden.
Die gesamte Platte ist von einem Kunststoffrahmen 15 umgeben, der gemäss Fig. 2 ein U-Profil hat, das auf die Ränder der Platte aufgeklemmt ist. Oben rechts weist der Kunststoffrahmen 15 eine Durchlassöffnung für die Bleifahne 12 auf.
In der Oberkante des Kunststoffrahmens 15 sind vertikal verlaufende Öffnungen 16 vorgesehen, die die Entgasung des mit negativen Elektrodenplatten gemäss der Erfindung versehenen Akkumulators dienen. Nach Fig. 2 sind diese Öffnungen 16 oberhalb der Platte 11 angeordnet und gemäss Fig. 1 in ausreichender Zahl entlang der Längserstreckung der Oberkante des Rahmens 15 vorgesehen.
Die Klemmflächen sind derart gestaltet, dass noch eine Eetgaßumg durch die Öffnungen 16 möglich ist.
- Patentaneprüczhe

Claims

Patent ansprüche @ Negative Elektrode für Bleiakkumulatoren in Form einer rechteckigen Gitterplatte aus zunächst verzinntem und anschliessend verbleitem Kupferstreckmetall, die als Träger für die aktive Masse und zur Stromzu- bzw. -abführung dient, nach Patentanmeldung P 22 41 368.9 dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass die Zinnschicht eine Stärke von im wesentlichen 0,2 mm hat und Poren mit einem grösseren Durchmesser als O#2 mm nicht aufweist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass die Zinnschicht durch Eintauchen in ein Zinnbad geeigneter Temperatur aufgebracht ist.
3. Elektrode nach Patentanmeldung P 22 41 568.9 Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass die Bleischicht galvanisch aufgebracht ist und ihre mittlere Schichtstärke nicht unter 0,1 mm beträgt.
4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass die Stärke der Bleischicht 0,15 bis 0,2 mm beträgt.
5. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass sie aufgrund geeigneter Masseverhältnisse in der Zelle eine Überkapazität bezüglich der positiven Elektrode aufweist.
6. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass die Überkapazität etwa 5 % beträgt.
7. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die oberhalb des niedrigst möglichen Säurespiegels befindlichen Kupferteile durch Eintauchen in ein geeignet temperiertes Bleibad mit einer Bleischicht von wenigstens 1 mm versehen sind.
8. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass sie einen Kunststoffrahmen (15) aufweist.
9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass der Kunststoffrahmen ein umlaufendes U-Profil (15) ist.
10. Elektrode nach Anspruch 9 dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass das U-Profil (15) klemmend auf den Plattenrand aufgeschoben ist.
11. Elektrode nach einem der Ansprüche 8 bis 10 dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass der verwendete Kunststoff mit dem Separator thermisch verschweissbar ist.
12. Elektrode nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass der Kunststoffrahmen (15) an der Oberkante Gasableitöffnungen (16) aufweist und zwischen Kunststoffrahmen (15) und Leiste (13) ein geringfügiges Spiel von etwa 0,1 mm belassen ist.
13. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zum Schutz gegen eine Tiefentladung ihr über eine Diode eine vorzugsweise mit negativer Masse versehene Hilfselektrode prallel geschaltet ist, wobei die Diode so gepolt ist, dass die Hilfselektrode beim Ladevorgang aufgeladen wird, sich aber beim Entlade-Vorgang nicht entladen kann, und dass die Potentialdifferenz zwischen negativer IIaupt- und llilfselektrode als Mass für die Beendigung des Entladevorganges verwendet wird.
14. Elektrode nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , dass der Entladevorgang beendet wird, sobald bei Verwendung einer mit negativer Masse versehenen Blei-Iiilfselektrode die Potentialdifferenz 0,25 V beträgt.