DE2757569C2

DE2757569C2 - Elektrodenplatte für alkalische Akkumulatoren

Info

Publication number: DE2757569C2
Application number: DE2757569A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 5804 Herdecke Bundfuß; Siegfried 5805 Breckerfeld Dickfeldt; Bernhard 5800 Hagen Falke; Karl-Georg Dipl.-Phys. Dr. 6233 Kelkheim Horn; Wolfgang Ing.(Grad.) Knabenbauer; Walter Lach; Jürgen Dipl.-Chem. Dr. 5800 Hagen Woidt
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE2757569A1; FR2412953A1; SE7810392L; FR2412953B1

Description

Blech auch aus Streckmetall mit ungestreckten Randpartien bestehen.

Nach der Erfindung können nun die ungelochten Randstreifen 2 U-förmig abgewinkelt werden, wie es F i g. 2 im Schnitt zeigt Dadurch entsteht an den Elektroden-Längsseiten in Gestalt der völlig glatten U-Profile 4 eine Rahmung, die z. B. ein Einschneiden der Elektroden in eine mäanderförmig um ihre Längsseiten gelegte Separation wirksam verhindert

Nach der Erfindung werden dann in die an den Elektroden-Längsseiten entstandenen U-Profile 4 die Schenkel 6 eines entsprechend zugeschnittenen und dimensionierten Fahnenableiters 5 eingeschoben. F i g. 3 zeigt die nunmehr entstandene Elektrode mit besagtem Fahnenableiter. Um eine feste Verbindung des Fahnenableiters mit der Elektrodenplatte zu erreichen, werden die U-Profile 4 zur gleichzeitigen Dickenkalibrierung auf die Fahnenableiterschenkel 6 gepreßt und zweckmäßigerweise durch Schweißen (Punkt- oder Rollenschweißen) verfestigt Je nach Erfordernissen können die Fahnenableiterschenkel 6 die gesamte Elektroden-Längsseite über die U-Profile 4 kontaktieren, sie dürfen aber auch wesentlich kürzer sein, so daß nur der obere Teil der Randprofile erfaßt wird. Auch können die beiden Schenkel 6 unterschiedlich lang sein. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Schenkellängen nicht kürzer als 25% der gesamten Elektrodenlänge zu machen. . In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist, wie dies F i g. 4 zeigt, in die U-Profile ein die gesamte Elektrode allseitig umschließender Ableiter-Rahmen 7 eingeschoben.

Auch können, wie in F i g. 5 dargestellt, die U-förmigen Plattenränder nicht nur der Kontaktierung über einen Fahnenableiter, sondern auch gleichzeitig als Halterung für entsprechend ausgebildete starre und profilierte Scheiderplatten, z. B. der üblichen gelochten PVC-Platten, Rippenscheider oder Sinterscheider dienen. Die Scheiderplatten 8 müssen zu diesem Zweck mit Randvorsprüngen 9 ausgestattet sein, welche in die U-Profile 4 eingreifen können. Für die Herstellung von bereits vorkomplettierten separierten Elektrodenplatten ist dies von besonderem Vorteil.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die je nach den fertigungstechnischen Möglichkeiten Anwendung findet, ist in Fig.6 dargestellt. Dabei erhält die Elektrodenplatte ihre Rahmung in Gestalt von U-Profilen 10 nicht aus dem eigenen Trägermaterial heraus, · sondern durch entsprechende Faltung der — in diesem Falle breiter zugeschnittenen — Schenkel 6 des Fahnenableiters 5. Die Randstreifen 2 der in die U-Profile 10 eingelegten Elektrode sind dann glatt und durch Pressen, Schweißen oder eine Kombination von beiden mit den U-Profilen 10 fest verbunden.

Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung wird nicht nur die KWzsChlußgefahr durch Stanzgrate sowie Masseauslösuiigen am Rand zuverlässig beseitigt, es wird vor allerr¹ durrt die beidseitige Stromableitung an den Längsseitin de¹" Elektrode der Spannungsabfall insbesondere über die Elektrodenlänge entscheidend reduziert.

Dies zeigten Vergleichsmessungen an Elektrodenplatten nach der Erfindung, bei denen die Schenkel der Fahnanableiter verschiedene Längen besaßen, und an Elektrodenplatten mit in üblicher Weise befestigten Fahnen. Die Ableiterfahnen waren mit Ausnahme einer angeschweißten Zusatzfahne von 0,25 mm Stärke ebenso wie das Trägerband 0,1 mm dick. Aus den Zahlenwerten der nachstehenden Tabelle ist zu ersehen, daß der Spannungsabfall in mV am Trägermaterial (diagonal gemessen) je nach Schenkellänge um etwa die Hälfte gegenüber dem bekannter Elektroden gesenkt werden konnie, wobei der die Platten durchfließende Strom 50 A betrug.

Angestanzte Fahne 0,1 mm 510 mV

Angeschweißte Zusatzfahne 0,25 mm 400 mV

Ableiter nach der Erfindung

Schenkellänge 35 mm
Schenkellänge 70 mm
Schenkellänge 140 mm

285 mV 265 mV 22OmV

Aus fertigungstechnischer Sicht ist die erfindungsgemäße Rahmung noch dadurch besonders vorteilhaft, daß sie lediglich aus Verformungen von ohnehin notwendigen Elektrodenbestandteilen, nämlich des Elektrodenträgers oder des Fahnenableiters, hervorgeht, mithin kein zusätzliches Bauteil mit einer Eigenfunktion darstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Geweben oder angeschnittenen Stegen oder Stanzgra- Patentansprüche: ten bei Streckmetallen oder gelochten Blechen hervortreten. Sie sind eine der hauptsächlichen Ursachen für

1. Elektrodenplatte für elektrische Akkumulato- Zellen-Kurzschlüsse, indem sie durch die weiche und ren mit alkalischem Elektrolyten, die an mindestens 5 dünne Separation dringen und Kontaktbrücken zwizwei gegenüberliegenden Seiten mit einem den sehen Elektroden entgegengesetzter Polarität bilden. Rand der Platte einfassenden U-förmigen Rahmen Besonders bei der eingangs erwähnten Ausfuhrung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, mit vielen dünnen Elektroden besteht wegen des extrem daß der U-förmige Rahmen (4,10) aus dem Träger- geringen Plattenabstandes (Abstand-Scheiderdicke) material (1) der Elektrode selbst oder aus den Sehen- io diese Gefahr in erhöhtem MaBe. Es werden deshalb kein (6) eines mit der Elektrode verbundenen Fah- seitens der meisten Hersteller Maßnahmen getroffen, nenableiters (5) gebildet ist die die Kurzschluß-Risiken vermindern sollen. So wird

2. Elektrodenplatte nach Anspruch 1, dadurch ge- beispielsweise versucht, die Schnittkanten vor der Elekkennzeichnet, daß die Schenkel (6) des Fahnenablei- troden-Imprägniemng und dem Stanzen oder Schneiters (5) über mindestens ^XU der Elektrodenlängssei- 15 den durch eine Prägung zu verfestigen. Auch ist beten durch Schweißen oder Pressen mit dem Elektro- kannt, die Schnittkanten im nachhinein durch Bestreidenrand elektrisch und mechanisch fest verbunden chen mit Harzen oder Lacken zu versteifen. In der DE-sind. PS 10 28 181 wird ein Verfahren beschrieben, nach dem

3. Elektrodenplatte nach den Ansprüchen 1 und 2, an Preßelektroden schon im Zuge der Herstellung, beim dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (6) des 20 Verpressen des Pulvers, eine Randeinfassung ange-Fahnenableiters (5) zu einem die Elektrode allseitig bracht werden kann. Ähnliche Randeinfassungen sind umgebenden Rahmen geschlossen sind. auch der DE-PS 9 04 200 zu entnehmen.

4. Elektrodenplatte nach den Ansprüchen 1 bis 3, Ein weiterer Nachteil herkömmlicher Sinter- und dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (6) des Preßelektroden ist im Bereich der Stromableitung zu Fahnenableiters (5) als Halterung für die Separate- 2s suchen. Die Stromübertragung erfolgt vom oberen ren ausgebildet sind. Elektrodenrand aus. Insbesondere bei größeren Elektroden entstehen dabei erhebliche Spannungsabfälle

über die Elektrodenlänge. Aufgrund der ungleichmäßigen Stromverteilung arbeiten ganze Bezirke in den un-30 teren Plattenregionen nur mit vermindertem Wirkungs-

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenplatte für elek- grad. Verringerte Kapazitäten, insbesondere im Hochtrische Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyten, Strombereich, sowie !schlechte Spannungslagen sind die die an mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten mit Folgen. Diese Nachteile sind besonders dann sehr groß, einem den Rand der Platte einfassenden U-förmigen wenn als Fahnenmaterial gleichzeitig angestanzte Teile Rahmen versehen ist 35 des mit gewöhnlich 0,1 bis 0,2 mm sehr dünnen Trägers Alkalische Hochleistungsakkumulatoren, z. B. des Sy- dienen. In vielen Fällen versucht man deshalb, die Spanstems Ni/Cd, enthalten meistens viele relativ dünne nungsabfälle durch zusätzliche, auf den oberen Elektro-Elektroden mit Dicken von etwa 0,4 mm bis 1,0 mm. Die denrand aufgeschweißte oder aufgepunktete Ableiter-Elektroden entgegengesetzter Polarität sind durch Se- fahnen zu reduzieren. Von der Randbefestigung wird paratoren voneinander getrennt Als solche dienen im 40 darüber hinaus die Separation beeinflußt; denn bei der allgemeinen Gewebe oder auch Vliese mit Dicken zwi- üblichen Separation, bei der das dünne Scheidermaterial sehen 0,2 mm und 0,5 mm. Die positiven Elektroden sind mäanderförmig um die Längskanten der Elektroden gemeistens als Sinterplatten ausgeführt. Sie bestehen aus führt wird, ist oft ein Einschneiden des freigelegten Träeinem hochporösen, beidseitig auf einen Metallträger, germaterials in die Separation die Folge,
beispielsweise ein Gewebe, Streckmetall oder Loch- 45 Abgesehen davon jedoch, daß die bekannten Randblech, bei etwa 900⁰C bis 1100° C aufgesinterten Ku- einfassungen zusätzliche Bauelemente und zusätzliche chen aus feinkörnigem Nickelpulver. In diesen porösen Bearbeitungsgänge erfordern, kann durch solche Me-Kuchen wird die elektrochemisch wirksame aktive Mas- thoden das Ablösen von Masseschichten aus den Randse nach einem der bekannten Verfahren, beispielsweise partien nicht zuverlässig verhindert werden,
durch chemische oder elektrochemische Imprägnie- 50 Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, rung, galvanische Abscheidung und dergleichen, einge- die aufgeführten Nachteile herkömmlicher Elektrodenbracht. Die negativen Elektroden bestehen zwar eben- platten mit U-förmigen Rahmen sowohl bezüglich der falls oft aus Sinterplatten, einige Hersteller bevorzugen Schnittkanten als auch der Stromableitung zu beseitijedoch Preßplatten. Bei diesen ist die »aktive Masse« in gen.

einem Metallträger aus Gewebe, Streckmetall oder ge- 55 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst

lochtem Blech einpastiert, gepreßt, gewalzt oder elek- daß der U-förmige Rahmen aus dem Trägermaterial der

trolytisch abgeschieden. Elektrode selbst oder aus den Schenkeln eines mit der

Sinterelektroden wie auch Preßelektroden benötigen Elektrode verbundenen Fahnenableiters gebildet ist.

ein derartiges, wenn auch äußerst dünnes Trägermateri- Anhand von Figuren sei der Erfindungsgegenstand

al, einmal wegen der notwendigen mechanischen Stabi- 60 durch einige vorzugsweise Ausführungsformen ver-

lität, zum anderen zum Anbringen einer Stromzufüh- deutlicht

rung bzw. -ableitung. F i g. 1 zeigt in der Draufsicht einen Elektroden-ZuWerden derartige Elektroden aus einer großflächigen schnitt.

Sinter- oder Preßplatte oder einem Endlosband beider Auf ein metallisches, gelochtes Trägermaterial 1 mit

Typen ausgestanzt oder ausgeschnitten, so kommt es 65 dem ungelochten Randstreifen 2 ist beidseitig eine

sehr oft zu Masse-Ablösungen an den Schnittkanten, so hochporöse Nickelschicht 3 aufgesintert. In diese ist die

daß an den Elektrodenrändern Teile des besagten Trä- aktive Masse nach einem der bekannten Verfahren ein-

germaterials in Form von Drahtspitzen bei metallischen gebracht. Das Trägermaterial kann statt aus gelochtem