DE4418406A1 - Bipolare Blei-Säure-Batterie - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Blei-Säure-Batterien, insbesondere mit einer bipolaren Blei-Säure-Batterie, und mit einem Verfahren zum Herstellen einer solchen Batterie.

Blei-Säure-Batterien und -zellen sind seit langer Zeit bekannt und werden kommerziell für eine große Vielfalt von Anwendungen eingesetzt. Diese Anwendungen reichen von Fahrzeugbatterien für das Starten, die Beleuchtung und die Zündung bis zum Einsatz bei Boten- und Golfwagen und zum Einsatz als stationäre oder bewegliche Energiequelle.

Das elektrochemische Blei/Säure-System stellt eine zuverlässige Energiequelle dar, und die entsprechenden Batterien eignen sich für eine automatische Fertigung mit hohem Qualitätsstandard. Ein schwerwiegender Nachteil der frei füllbaren oder wartungsfreien bzw. versiegelten Batterien mit absorbiertem Elektrolyten ist bei Blei-Säure-Batterien deren relativ niedrige Energie- und Leistungsdichte. Es besteht seit langem ein Bedürfnis, eine Energiequelle zu schaffen, die einerseits die Zuverlässigkeit der bekannten Blei-Säure-Batterien hat, während andererseits eine wesentlich höhere Energie und Leistungsdichte erreicht wird.

Eine echte bipolare Batterie (d. h. eine Batterie, bei der die positiven und die negativen Platten auf irgend eine Weise ein gemeinsames leitfähiges Gitter oder Substrat aufweisen), ist in der Lage, bei einer Betriebsdauer von 20 Stunden eine Leistung von etwa 35 bis 65 Wh/kg bzw. von 90 bis 160 Wh/l. Im Vergleich dazu liefert eine quasi-bipolare Batterie (d. h. eine Batterie, bei der die positiven und negativen Platten zwar nicht ein gemeinsames Gitter bzw. Substrat haben, jedoch über Vielfachverbindungen verbunden sind, wie dies in der US-PS 4,209,575 gezeigt ist) nur eine Leistung von 35 bis 47 Wh/kg bzw. etwa 50 bis 66 Wh/l. Was die mögliche Leistungsdichte anbelangt, sollte eine echte bipolare Batterie in der Lage sein, etwa 1,3 bis 6,0 kW/kg und 3,2 bis 14 kW/l zu liefern, im Vergleich zu etwa 0,9 kw/kg und 1,2 kW/l für eine quasi-bipolare Batterie. Die bei einem Vergleich feststellbare Differenz in der möglichen Leistung und Energiedichte zwischen einer echten bipolaren Batterie und einer konventionellen Blei-Säure-Batterie ist sogar noch dramatischer. Zusätzlich sollte die naturgemäß gleichmäßige Stromverteilungscharakteristik einer bipolaren Blei-Säure-Batterie im Vergleich zu derjenigen einer konventionellen Blei-Säure-Batterie insgesamt zu einer Erhöhung in der Ausnutzung des aktiven Materials und in der Lebensdauer der Batterie führen.

Aus diesen Gründen wurden während der letzten 20 Jahre beträchtliche Anstrengungen unternommen, um Blei/Säure-Systeme und andere elektrochemische Systeme mit bipolarer Ausbildung zu entwickeln. Die US-PS 3,728,158 offenbart einen Batteriestapel aus bipolaren Elektroden, wobei der Stapel ein flaches Profil aufweist und mehrere Zellen umfaßt, die auf einer Seite der Batterie in eine Entlüftungssammelleitung entlüftet werden. Die US-PS 4,125,680 offenbart mehrere bipolare Kohlenstoff/Kunststoff-Elektrodenstrukturen, die hergestellt werden, indem zunächst aus erhitzten Mischungen spezieller Kohlenstoffe und Kunststoffe dünne, leitfähige Kohlenstoff/Kunststoff-Blätter bzw. -Platten gegossen werden und indem dann Rahmen aus dielektrischem Kunststoffmaterial um diese Platten herum angeordnet und dichtend mit diesen verbunden werden, um die fertige Struktur undurchlässig für Flüssigkeiten zu machen.

Die US-PS 4,964,878 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Rekombinations-Blei-Säure-Batterien, bei dem Stapel aus den einzelnen Platten in der Weise zusammengesetzt werden, daß eine positive Platten in einer bestimmten Position eines Stapels mit einer negativen Platte in derselben relativen Position in einem benachbarten Stapel durch ein gemeinsames Substrat bzw. einen gemeinsamen Träger für die positive und die negative Platte verbunden ist. Ferner offenbart die US-PS 5,068,160 eine Anordnung von Platten, Distanzelementen und Rahmenelementen aus einem thermoplastischen Polymer, die miteinander verbunden bzw. verklebt sind.

Weiterhin offenbart die US-PS 4,542,082 eine Anzahl von Lösungsversuchen für die Schaffung bipolarer Platten. Insbesondere wird angemerkt, daß die meisten bipolaren Batterien, bei denen bipolare Platten verwendet werden, metallische Substrate bzw. Träger, beispielsweise aus Blei oder Bleilegierungen, verwendet haben. Nach der Darlegung der Probleme eines solchen Lösungsansatzes wird in der zitierten Druckschrift darauf hingewiesen, daß ein anderer Lösungsweg benutzt werden muß, wenn eine Batterie geschaffen werden soll, bei der gleichzeitig ein akzeptables Gewicht und eine akzeptable Lebensdauer erreicht werden sollen. Bei anderen Lösungsansätzen, die in der zitierten Patentschrift angesprochen werden, werden Platten verwendet, bei denen leitfähige Partikel oder Filamente, beispielsweise aus Kohlenstoff, Graphit oder Metall, in einem Kunstharzbinder, wie z. B. Polystyrol, dispergiert werden, welcher ein Metall- oder Graphitpulver enthält (US-PS 3,202,545). weiterhin wird ein Kunststoffrahmen aus Polyvinylchlorid erwähnt, der Öffnungen aufweist, die mit der aktiven Batteriepaste gefüllt werden, wobei die Paste mit nicht leitenden Fasern oder kurzen, nicht in Kontakt mit den Elektroden stehenden Bleifasern gemischt ist, um das Substrat zu verstärken (US-PS 3,466,193). Eine bi- oder Doppel-Platte mit einer Schicht aus Zink und einem Polyisobutylen, welches zur Erzielung der gewünschten Leitfähigkeit der Platte mit Ruß- und Graphitpartikeln gemischt ist, ist in der US-PS 3,565,694 beschrieben. Die US-PS 3,573,122 beschreibt ein Substrat für eine bipolare Platte, welches Polymermaterial und würmchenförmiges, geblähtes Graphit enthält. Die US-PS 3,738,871 beschreibt einen starren Polymerrahmen mit einem Bleigitter, welches vollständig mit Batteriepaste gefüllt ist. Die US-PS 3,891,412 beschreibt einen dünnen Kunststoffträger mit Bleistreifen auf seinen einander gegenüberliegenden Oberflächen, wobei die Bleistreifen durch eine Öffnung in dem Träger hindurch miteinander verbunden sind und durch Kunststoff-Halterungsstreifen gehaltert werden. Schließlich beschreibt die US-PS 4,098,967 eine Doppelplatte mit einem Substrat aus thermoplastischem Material, welches mit fein verteiltem, glasförmigem Kohlenstoff gefüllt ist und mit dem eine Bleiantimonfolie verklebt ist, um damit aktive Materialien haftend zu verbinden.

Weiterhin wird in der US-PS 4,542,082 noch auf die US-PS 4,275,130 hingewiesen, gemäß welcher eine bipolare Plattenkonstruktion ein dünnes Komposit aus ungeordneten leitfähigen Graphit-, Kohlenstoff- oder Metallfasern umfaßt, welches in eine Kunstharzmatrix eingebettet ist, wobei auf die Oberflächen derselben Bleistreifen aufplattiert sind. Weiterhin wurde auch bereits vorgeschlagen, für eine Doppelplatte ein dünnes Titanblech zu verwenden, welches mit einer Schicht aus Epoxidharz bedeckt ist, welches Graphitpulver enthält.

In der US-PS 4,542,082 wird die bipolare Platte als Platte beschrieben, die aus einem kontinuierlichen Blatt bzw. einer kontinuierlichen Platte eines Kunstharzmaterials hergestellt wird, welches im Abstand voneinander mehrere Leiter enthält, die sich von der einen Oberfläche zur gegenüberliegenden Oberfläche der Platte erstrecken. Die Leiter werden dabei dichtend derart von der Kunstharzplatte aufgenommen, daß keine Flüssigkeit durch-das Kunstharz hindurchgeht, welches die Enden des Leiters umschließt, die seinen beiden Oberflächen zugewandt sind.

Weitere Beispiele für bipolare elektrochemische Platten sind in den US-PSen 4,637,970 und 4,683,648 beschrieben. Die dort beschriebenen bipolaren Elektroden umfassen einen Kernteil aus Titan und einer damit einstückigen, im wesentlichen kontinuierlichen und nicht porösen Bleischicht, die auf mindestens eine Oberfläche des Kernteils aufplattiert ist und deren Material bis auf eine vorgegebene Tiefe in den Kernteil hineindiffundiert ist.

Trotz der beträchtlichen Vorteile, die durch die Verwendung von bipolaren Batterien und Zellen erzielt werden könnten, und trotz der umfangreichen Arbeiten und der Aufmerksamkeit, die während der letzten 20 Jahre auf diesen Batterietyp verwendet wurden, scheint es, daß bipolare Blei-Säure-Batterien weitgehend eine vielversprechende Laborkuriosität geblieben sind. Zumindest für die überwiegende Mehrzahl von Anwendungen, bei denen bipolare Blei-Säure-Batterien besonders vorteilhaft wären (beispielsweise als Starterbatterien, für Elektrofahrzeuge und für Fahrzeuge mit Elektrohybridantrieb), sind nämlich Kapazitäten erforderlich, die wegen der Plattengröße, die hierfür erforderlich wäre, nicht ohne weiteres erhalten werden können. Es ist also ziemlich schwierig, eine bipolare Batterie so zu gestalten, daß sie einerseits die gewünschte Kapazität hat, andererseits aber die Forderung nach einem geringen Platzbedarf erfüllt. Es hat den Anschein, daß bisher die Bereitstellung eines leitfähigen metallischen Trägers, der die Anforderungen an die mechanische Festigkeit und die Korrosionsfestigkeit erfüllt, ein unüberwindliches Problem darstellt. Außerdem hat sich die Schaffung einer befriedigenden haftenden Verbindung für das Pastenmaterial und auch die Entlüftung als schwierige Aufgabe erwiesen. Zuverlässige elektrolytfreie Dichtmittel zwischen benachbarten Doppelplatten bzw. beidseitig beschichteten Platten haben sich bisher ebenfalls als schwierig erwiesen und stellen weiterhin ein Problem dar. Es besteht also immer noch das Bedürfnis nach einer bipolaren Batterie, welche die verbesserte elektromechanische Leistung aufweist, die eine bipolare Batterie theoretisch bieten kann, und bei der die diversen Probleme, die gemäß dem zitierten Stand der Technik erkannt wurden, befriedigend und zuverlässig gelöst sind.

Der Erfindung liegt folglich die Hauptaufgabe zugrunde, eine zuverlässige und für die Praxis geeignete bipolare Blei-Säure-Batterie zu schaffen.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine modular aufgebaute bipolare Batterie zu schaffen, die auf einfache Weise ohne die Notwendigkeit einer Vergrößerung der Abmessungen der Platten eine Erhöhung der Kapazität ermöglicht.

Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine bipolare Batterie anzugeben, die sich durch eine hohe Nutzung des aktiven Materials und eine erhöhte Lebensdauer auszeichnet.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine bipolare Batterie zu schaffen, bei der die einzelnen Platten einen verbesserten leitfähigen metallischen Träger besitzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ferner, eine bipolare Batterie anzugeben, bei der eine verbesserte Haftung der Elektrodenpaste auf den einzelnen Platten erreicht wird.

Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bipolare Batterie anzugeben, welche die geforderten Belüftungsmöglichkeiten bietet.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der gestellten Aufgaben eine bipolare Blei-Säure-Batterie angegeben, welche dadurch eine erhöhte Kapazität besitzt, daß eine zentrale, auf beiden Seiten negative oder auf beiden Seiten positive Platte verwendet wird. Durch diese Maßnahme kann die Kapazität der Batterie ohne Erhöhung der Plattengröße gesteigert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines neuartigen leitfähigen, metallischen Trägers für die Platten der bipolaren Batterie. Der neuartige Träger gemäß der Erfindung besitzt die erforderliche mechanische Festigkeit und Steifigkeit und gleichzeitigt die erforderliche Korrosionsfestigkeit für eine angemessene Lebensdauer mit einer entsprechenden Zahl von Lade/Entlade-Zyklen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung mehrerer Schichten aus aktivem, positivem Material auf einer Platte zur Optimierung der Leistung für spezielle Anwendungen.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung einer bipolaren Batterie, bei der die Haftung des aktiven Pastenmaterials an den Platten verbessert ist, insbesondere durch Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Behandlung des Trägers.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Detailbeschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer bipolaren Blei-Säure-Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiel einer Blei-Säure-Batterie gemäß der Erfindung, bei der trotz minimalen Volumens eine erhebliche Steigerung der Kapazität erreicht wird;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine bipolare Platte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Platte für eine bipolare Batterie mit mehreren Lagen eines positiven Pastenmaterials;

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Leistungsdichte über der Zeit entsprechend den Testergebnissen für eine bipolare Batterie gemäß der Erfindung mit einem neuartigen leitfähigen, metallischen Träger für verschiedene Entladegeschwindigkeiten und

Fig. 6 eine grafische Darstellung der Batteriespannung und der Leistungsabgabe über der Entladezeit gemäß den Testergebnissen für eine weitere Ausführungsform einer bipolaren Batterie gemäß der Erfindung für verschiedene Entladegeschwindigkeiten und Temperaturen.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer bipolaren Batterie gemäß einem Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung, bei der eine zentrale bi-negative Platte verwendet wird, um die Kapazität zu verdoppeln (es werden zwei parallele 12 V-Batterien geschaffen), ohne daß es erforderlich wäre, die Größe der einzelnen Platten zu erhöhen. Beim betrachteten Ausführungsbeispiel wird die bipolare Batterie unter Verwendung folgender Elemente zusammengebaut: Unipolare Endplatten, die jeweils eine Schicht eines aktiven Materials derselben Polarität haben, eine Anzahl von bipolaren Platten mit einer Seite, die eine Schicht eines positiven aktiven Materials aufweist, während die andere Seite eine Schicht eines negativen aktivem Materials aufweist, und eine zentrale bi-Platte mit einer Schicht aus aktivem Material auf jeder Seite, deren Polarität derjenigen der Endplatten entgegengesetzt ist und die zwischen den bipolaren Platten angeordnet ist. Auf diese Weise werden zwei Seite an Seite angeordnete bipolare Batterien geschaffen, die dann elektrisch parallel geschaltet werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzt folglich jede Endplatte 10 einen leitfähigen Metallträger 12, an dem eine Schicht aus positivem aktivem Material 14 haftet. Ferner werden ausreichend viele bipolare Platten vorgesehen, um bei der gewünschten Größe der Platten die erforderliche Kapazität und Spannung für den jeweiligen Einsatz zu erhalten. Wie Fig. 1 zeigt, sind insgesamt zehn bipolare Platten 16 vorgesehen.

Jede bipolare Platte 16 umfaßt einen leitfähigen Metallträger 18 mit einer Schicht aus positivem aktivem Material 20 und einer Schicht aus negativem aktivem Material 22, wobei diese Schichten an gegenüberliegenden Seiten des leitfähigen Metallträgers 18 haften bzw. mit diesem verbunden sind. Da die Endplatten 10 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Schicht 14 aus positivem aktivem Material haben, ist die Schicht 22 aus negativem aktivem Material jeder bipolaren Platte derart angeordnet, daß sie der Schicht 14 aus positivem aktivem Material der Endplatte gegenüberliegt.

Die zentrale bipolare Platte 24 trennt die gezeigte bipolare Batterie in zwei nebeneinander angeordnete Batterien, die elektrisch parallel geschaltet sind, um die Kapazität zu verdoppeln, wobei-die Platte 24 auf beiden Seiten eines leitfähigen metallischen Trägers 28 jeweils eine Schicht 26 aus negativem aktivem Material aufweist, da die Endplatten jeweils eine Schicht aus positivem aktivem Material tragen.

Zwischen jedem Paar benachbarter Platten ist ein Separator 30 vorgesehen. Die bipolaren Batterien gemäß vorliegender Erfindung können entweder konventionelle regelmäßig zu füllende Blei-Säure-Batterien sein oder hermetisch abgedichtete Blei-Säure-Batterien mit Ventilregelung und Rekombination. Dabei ändert sich die Art des verwendeten Separators, wie bekannt, in Abhängigkeit von der Ausbildung der Batterie. Für die genannten Typen von Batterien sind viele geeignete Separatormaterialien bekannt. Wenn eine dichtend verschlossene Batterie mit Ventilregelung oder mit Rekombination gewünscht wird, reichen die Beispiele für die Separatoren von einer Glasfasermatte aus mikrofeinen Fasern bis zu einer Matte aus synthetischen Fasern und zu Matten aus einer Kombination von Glasfasern und synthetischen Fasern. Die Dicke der Separatoren, die für dichtend verschlossene bipolare Batterien vom Rekombinationstyp verwendet werden, hängt von der Menge des Elektrolyten ab, der absorbiert werden muß, um die gewünschte Kapazität zu erreichen, wie dies bekannt ist.

Die vorliegende Erfindung schafft eine vielseitige und flexible Lösung, gemäß welcher Endplatten entweder mit einer zentralen Bi-Platte oder bipolaren Platten entgegengesetzter Polarität zwischen der zentralen Platte und den Endplatten in einer Konfiguration angeordnet werden können, mit der die gewünschte Leitungscharakteristik erreicht wird. Eine äußerst wirksame Konfiguration ist in Fig. 2 gezeigt, gemäß welcher zwei alternierend positionierte zentrale, beidseitig negative Platten 30 und zwei zentrale, beidseitig positive Platten 32 eine positive Endplatte 34, angrenzend an eine der zentralen beidseitig negativen Platten 30 aufweisen und eine negative Endplatte 36, angrenzend an eine der zentralen, beidseitig positiven Platten 32. Zwischen jedem Satz von Endplatte und zentraler Platte sowie zwischen benachbarten Sätzen von zentralen Platten sind jeweils fünf bipolare Platten angeordnet, wie dies durch das Bezugszeichen 38 angedeutet ist, wobei jede bipolare Platte so ausgebildet ist, wie dies in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Durch elektrisches Beschalten des beschriebenen Aufbaus mit einer positiven Sammelschiene 40 und einer negativen Sammelschiene 42 wird eine bipolare 12 V-Batterie erhalten, deren Kapazität effektiv um 500% erhöht ist, ohne daß hinsichtlich der Größe der Platten eine Zunahme erforderlich wäre.

Die extreme Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung, gemäß welcher die erforderliche Kapazität und die gewünschte Spannung durch geeignete Wahl und Anordnung der Endplatten, der bipolaren Platten und der zentralen, beidseitig beschichteten Platten erreicht werden kann, gestattet außerdem die Verwendung von außerordentlich erwünschten leitfähigen metallischen Trägern für die einzelnen Platten. Die leitfähigen Metallträger müssen folglich eine breite Vielfalt von charakteristischen Eigenschaften erfüllen, einschließlich einer Festigkeit und Steifigkeit, die nicht nur die Herstellung der gewünschten Plattengröße gestatten (beispielsweise bis zu 387 bis 426 cm² oder so), sondern auch die Fähigkeit haben, die erforderlichen Montagearbeiten bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten auszuhalten. Außerdem müssen die leitfähigen Metallträger für die erforderliche Lebensdauer eine angemessene Korrosionsfestigkeit besitzen und für die Paste aus aktivem Material eine angemessene Adhäsionscharakteristik erreichen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt folglich der leitfähige Metallträger, der für die bipolare Platte verwendet wird, ein mehrlagiges metallisches Substrat. Zu diesem Zweck ist das mehrlagige, metallische Substrat mit den Schichten C, A, B, D so ausgebildet, daß die C/A-Seite des Substrats sich auf der Seite des positiven aktiven Materials befindet, während sich die B/D-Seite auf der Seite des negativen aktiven Materials befindet. Geeignete mehrlagige, metallische Substrate können durch Beschichten oder Elektroplattieren in bekannter Weise hergestellt werden. Die äußere Schicht D kann aus reinem Blei oder Zinn bestehen oder, wenn es erwünscht ist, aus jeder Bleilegierung, die in Blei-Säure-Batterien brauchbar ist. Eine angemessene Festigkeit und Steifigkeit für eine reine Bleischicht werden aufgrund des Vorhandenseins der weiteren Metallschichten erreicht, so daß die Verwendung einer Bleilegierung, obwohl sie nützlich ist, im allgemeinen nicht erforderlich sein sollte. Die äußere Schicht C kann aus reinem Blei, einer Bleilegierung oder einer leitfähigen Zinn-, Titan- oder Ruthenium-Oxidschicht bestehen, vorzugsweise in Form eines Films (beispielsweise mit Sb oder F dotiert). Zu den geeigneten erläuternden Beispielen für derartige Oxide gehören SnO₂, TiO₂ und die verschiedenen Ruthenium-Oxide, nämlich RuO, Ru₂O₃, Ru₃O₄ und Ru₃O₇. Dies sind die nominellen Zusammensetzungen vor dem Dotieren. Es versteht sich jedoch, daß dann, wenn Sb als Dotierungsmittel benutzt wird, ein Atom des Sb, ein Atom des Sn, Ti oder Ru ersetzt.

Wenn F als als Dotierungsmittel verwendet wird, ersetzt ein F-Atom ein Sauerstoffatom. Das Ausmaß der erforderlichen Dotierung zum Erreichen der Leitfähigkeit ist bekannt. Die Dicke der der Pb-Schicht (oder einer anderen Schicht C) auf der positiven Seite wird durch die geforderte Lebensdauer vorgegeben; beispielsweise wird etwa eine Dicke von 0,38 bis 0,076 mm pro Jahr der Lebensdauer benötigt werden. Die Schicht A kann aus Titan oder Zinn bestehen. Außer darin, die Festigkeit und die Steifigkeit des Substrats zu erhöhen, besteht die Hauptfunktion der Schicht A darin, auf der Seite mit dem positiven aktiven Material für einen Schutz gegen eine ungleichmäßige Korrosion zu sorgen. Obwohl unnötig, wenn während der Lebensdauer eine im wesentlichen gleichmäßige Korrosion an der Pb-Schicht auftritt, die auf der positiven Seite angeordnet ist, sorgt die Schicht A für eine überaus erwünschte Redundanz hinsichtlich der Minimierung der Auswirkungen einer ungleichmäßigen Korrosion, die zu Nadellöchern und dgl. führt, die durch die Pb-Schicht hindurchgehen, wodurch die Lebensdauer unangemessen verkürzt wird. Die Metallschicht B kann Kupfer oder Zinn umfassen. Wenn die Schicht D ebenfalls aus Zinn besteht, kann die Schicht B weggelassen werden. Außer für Festigkeit und Steifigkeit zu sorgen, schützt die Metallschicht B, wenn für die Metallschicht A Titan verwendet wird, das Titan gegen Angriffe durch Wasserstoff, beispielsweise beim Laden. Es kann ferner wünschenswert sein, zwischen den Schichten aus Pb/Ti und Pb/Cu, wenn diese benutzt werden, eine Schicht aus Sn vorzusehen, um die Bindung zwischen den betreffenden Metall schichten zu verstärken.

Für die zentrale beidseitig negative Platte und eine negative Endplatte ist die Korrosionsfestigkeit nicht Gegenstand besonderer Sorge. Die Hauptanforderungen sind vielmehr die vorstehend angegebenen Forderungen. Folglich können für solche Substrate bzw. Träger Blei oder eine Bleilegierung verwendet werden, und zwar mit oder ohne eine Schicht aus Kupfer oder Zinn zur Erzielung der geforderten Steifigkeit, Festigkeit usw.

Hinsichtlich einer zentralen beidseitig positiven Platte und einer positiven Endplatte kann der leitfähige Metallträger jede der vorstehend für die positive Seite der bipolaren Platte angegebenen Schichten aufweisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein leitfähiger Metallträger mit den gewünschten mechanischen Festigkeitseigenschaften und einem starken Adhäsionsvermögen für die Paste dadurch erhalten, daß man ein Blei- oder Bleilegierungs-Faser oder Gitter-Komposit verwendet. Gemäß einem Aspekt kann die positive Seite eine Glasfasermatte umfassen, die zumindest teilweise in die gewünschte Schicht aus reinem Blei oder einer Bleilegierung eingebettet ist. Glasfasern können also teilweise auf nur einer Seite oder auf beiden Seiten des Komposits eingebettet sein. Es wird bevorzugt, die positive Paste auf die Substratoberfläche aufzutragen, in die die Glasfasern eingebettet sind. Die Glasfasermatte sorgt in Verbindung mit dem Substrat aus Blei oder einer Bleilegierung für die erforderliche Festigkeit und Steifigkeit, und der nicht eingebettete Teil der Matte verstärkt die Bindung beim Aufbringen der Paste aus aktivem Material. Die mikrofeinen Glasfasern, die für die Herstellung von Separatoren für ventilgeregelte, abgedichtete Blei-Säure-Batterien verwendet werden, sind ein erläuterndes Beispiel für eine geeignete Glasfasermatte. Alternativ könnten Titanfasern oder mit Zinndioxid beschichtete Glasfasern verwendet werden.

Für die negative Seite könnte, wenn ein Blei-Faser- oder Gitter-Komposit verwendet wird, jedes der vorstehend beschriebenen leitfähigen Metallsubstrate verwendet werden. Es ist ferner wünschenswert, ein Blei- oder Bleilegierungs-Komposit in Kombination mit Fasern zu verwenden, die teilweise in das Blei bzw. die Bleilegierung eingebettet sind, um eine Oberfläche zu schaffen, welche die Adhäsion bezüglich der Paste aus aktivem Material verbessert. Die Verwendung von Kohlenstoffasern ist ein erläuterndes Beispiel. Tatsächlich ist die Verwendung von Fasern, die in gewissem Umfang zur Leitfähigkeit beitragen, wie z. B. Kohlenstoffasern, sehr erwünscht.

Jedes Blei-Faser-Komposit kann nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Im allgemeinen wird auf das geschmolzene Blei bzw. die geschmolzene Bleilegierung ein Druck ausgeübt, damit sie in die Faserschicht eindringen, und das Erstarren des Bleis führt dann zu einer festen Bindung zwischen dem Blei und den Fasern. Anschließend können ein separates positives, leitfähiges Metallsubstrat und ein negatives Metallsubstrat in ein zusammengesetztes Substrat, wie z. B. für eine bipolare Platte, umgeformt werden, indem man die beiden separaten Substrate unter Anwendung konventioneller Verfahren zusammenwalzt.

Ein weiteres wünschenswertes leitfähiges Metallsubstrat gemäß der Erfindung umfaßt Blei oder eine Bleilegierung, in welches bzw. welche ein gestrecktes Gitter aus Titan oder Kupfer eingebettet ist. Dieses Kompositmaterial kann wieder nach bekannten Verfahren hergestellt werden.

Wenn man einen leitfähigen Metallträger verwendet, bei dem der vorstehend beschriebene mehrlagige metallische Aufbau nicht angewandt wird, kann es wünschenswert sein, als Bleilegierung jede bekannte Legierung mit erhöhter Korrosionsfestigkeit zu verwenden. Geeignete Legierungen dieses Typs sind in früheren Anmeldungen der Anmelderin beschrieben (beispielsweise in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 07/852,803 vom 17. März 1992).

Durch Verwendung der leitfähigen Metallträger gemäß vorliegender Erfindung können die einzelnen Endplatten, die bipolaren Platten und die zentralen Platten mit Größen von bis zu 387 bis 580 cm² oder dgl. hergestellt werden. Dennoch werden diese Platten die erforderlichen charakteristischen Eigenschaften besitzen, um die Forderungen hinsichtlich der Lebensdauer und andere Forderungen zu erfüllen.

Gemäß einem weiteren und spezielleren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die verwendeten Batterieplatten Gaskanäle und einen Kunststoffrahmen. Zu diesem Zweck umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform einer Platte, die gemäß vorliegender Erfindung verwendet wird, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, einen Kunststoffrahmen 44, einen leitfähigen metallischen Träger 46, der in den Rahmen eingebettet ist, und eine Schicht 48 aus einem aktiven Material. Die Schicht 48 aus aktivem Material ist diskontinuierlich ausgebildet und schafft Gaskanäle 50 zur Entlüftung. Die Verwendung eines Kunststoffrahmens, in den der äußere Rand der Platte eingebettet ist, ergibt eine modulare Komponente, die den Zusammenbau erleichtert. Verfahren zum Herstellen solcher modularen Komponenten sind bekannt und können angewandt werden. Es wird bevorzugt für den Zusammenbau der Platten und den Zusammenbau der bipolaren Batterie die Verfahren anzuwenden, die in der oben erwähnten früheren Anmeldung beschrieben sind.

Im allgemeinen können die Pasten aus aktivem positivem oder negativem Material jede der vielen bekannten Pasten umfassen, welche für konventionelle Blei-Säure-Batterien verwendet wurden.

Beispielsweise liegt die Dichte für die positive Paste in dem Bereich von 3 bis 4,5 g/cm³ und für die negative Paste in dem Bereich von 3,5 bis 5,0 g/cm³. Tatsächlich ist das spezifische Gewicht der Pasten, die bei der bipolaren Batterie gemäß der Erfindung verwendet werden können, bekannt, und entsprechende Pasten werden in konventionellen, aufzufüllenden und ventilgeregelten Blei-Säure-Batterien verwendet.

Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung werden jedoch als positives aktives Material zwei oder mehr Lagen einer Paste aus aktivem Material verwendet, um die Leitfähigkeit für eine bestimmte Anwendung zu optimieren. Zu diesem Zweck umfaßt die bipolare Platte 52, wie in Fig. 4 gezeigt, einen leitfähigen Metallträger 54, eine Schicht einer negativen aktiven Paste 56, eine Schicht 58 aus einer Paste hoher Dichte aus aktivem positivem Material und eine Schicht 60 niedriger Dichte aus aktivem Material, welche an der Schicht 58 hoher Dichte und dem leitfähigen Metallträger 54 haftet.

Die obere positive Pastenschicht 60 ist typischerweise dicker als die innere Schicht und besitzt eine niedrige Dichte, um die Ausnutzung des Materials zu verbessern. Die innere oder untere Schicht 58 aus positiver Paste ist typischerweise dünner als die äußere Schicht und besitzt eine höhere Dichte, um den Grenzflächenkontakt zu dem leitfähigen Metallträger 54 und dem aktiven Pastenmaterial zu stabilisieren. Auf diese Weise kann sowohl eine hohe Ausnutzung des aktiven Materials als auch eine gute Ladezyklenzahl optimiert werden, indem man die Dichte der Paste und die Dicke der einzelnen Schichten entsprechend einstellt. Beispielsweise kann die Schicht 60 aus der Paste niedriger Dichte eine Dichte im Bereich von 3,5 bis 4,0 g/cm³ und eine Dicke von etwa 2,54 mm haben, während die innere Schicht 58 aus einer Paste hoher Dichte eine Dichte im Bereich von etwa 4,3 bis 4,5 g/cm³ und eine Dicke von etwa 0,58 mm haben kann.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein bevorzugtes Aushärtverfahren. Es wird bevorzugt nach dem Auftragen des pastenförmigen aktiven Materials auf die betreffenden Platten, die beschichteten Platten bei Raumtemperatur zu lagern, wobei sie ausreichend lange mit einer Kunststoffolie oder dgl. abgedeckt werden, um die Entwicklung einer Korrosionsschicht auf der Bleisubstratoberfläche einzuleiten. Danach werden die Platten bei einer erhöhten Temperatur über einen längeren Zeitraum hinweg bis zu einem Tag oder dgl. gehärtet und danach bei einer Temperatur von mehr als 93,3°C mit Dampf für die Dauer einer Stunde oder dgl. gehärtet. Die auf diese Weise erhaltenen Platten können dann unter Umgebungstemperaturen getrocknet werden. Die Aushärtprozesse führen letztlich in der positiven Paste zu einer tetrabasischen Bleisulfat-Morphologie.

Der Schwefelsäure-Elektrolyt, welcher verwendet wird, kann die spezifischen Gewichte haben, die für die spezielle Anwendung erwünscht sind, und zwar unabhängig davon, ob es sich dabei um eine zu füllende bipolare Batterie oder eine ventilgeregelte, versiegelte bipolare Batterie handelt. Die Formierverfahren sind bekannt und können nach Wunsch angewandt werden. Wenn eine ventilgeregelte Batterie gewünscht ist, können zur Entlüftung der zusammengebauten Batterie beispielsweise Bunsenventile und dgl. verwendet werden, wie dies bekannt ist, wobei diese Ventile einen Innendruck bis zu etwa 0,2 bis 0,53 bar oder dgl. aufrechterhalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn es sich bei dem leitfähigen Metallträger nicht um ein Blei- oder Bleilegierungs-Faser- oder -Gitter-Komposit handelt, die mit dem aktiven Material zu beschichtende Oberfläche des Bleis oder der Bleilegierung vorzugsweise mechanisch oder chemisch aufgerauht. Es hat sich gezeigt, daß das mechanische Aufrauhen in geeigneter Weise dadurch erfolgen kann, daß man den leitfähigen Metallträger zwischen zwei Rändelwalzen hindurchführt. Der aufgerauhte leitfähige Metallträger besitzt dann adäquate Adhäsionseigenschaften für das Pastenmaterial, insbesondere wenn er in Verbindung mit dem bevorzugten Aushärtverfahren für die Paste eingesetzt wird.

Die nachfolgenden Beispiele sollen der Erläuterung und nicht der Beschränkung der vorliegenden Erfindung dienen.

Beispiel 1

Dieses Beispiel zeigt die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung und Prüfung einer bipolaren Batterie unter Verwendung eines mehrlagigen, metallischen Trägers bzw. Substrats.

Das leitfähige, metallische Substrat, welches für jede der Platten verwendet wurde, bestand aus 0,051 mm Pb/0,051 mm Ti/0,2 mm Cu/0,051 mm Pb. Es wurden sechs bipolare Zellen zusammengebaut. Bei der positiven Endplatte wurde die positive Paste auf der Titanseite des Substrats verwendet und bei der negativen Endplatte wurde die negative Paste auf der Kupferseite des Substrats verwendet. Die Größe der Batterie betrug 4,1 × 4,1 × 2,54 cm³, und die Elektrodenoberfläche hatte eine Größe von 3,18 × 3,18 cm². Die Dicke des positiven Materials auf der positiven Endplatte und auf der positiven Seite jeder der bipolaren Platten betrug 0,76 mm, das Gewicht des positiven Materials pro Platte betrug 3,32 g und die Dichte des aktiven Materials betrug 4,32 g/cm³. Die Dicke der negativen Endplatte und der negativen Seite jeder der bipolaren Platten betrug für das aktive Material 0,76 mm, das Gewicht des negativen aktiven Materials pro Platte betrug 3,09 g und die Dichte des aktiven Materials betrug 4,02 g/cm³.

Die verwendeten Separatoren waren Glasfasermatten mit einer Porosität im Bereich von 90 bis 95% und einer Dicke von 1,7 mm vor der Kompression und 1,52 mm nach der Kompression.

Das spezifische Gewicht der als Elektrolyt verwendeten Schwefelsäure betrug 1,27, und pro Zelle wurden 2,42 g des Elektrolyten eingefüllt.

Das Aushärtverfahren umfaßte nach dem Aufbringen der Paste das Lagern der Platten bei Raumtemperatur für sieben Tage, während die Platten locker von einer dünnen Kunststoffolie bedeckt waren. Danach wurden die Platten für die Dauer eines Tages bei einer Temperatur von 50°C gehärtet und anschließend für die Dauer einer Stunde bei 110°C mit Dampf gehärtet. Die Platten wurden danach bei Raumtemperatur getrocknet. Nach der Fertigstellung wurde die auf die beschriebene Weise erhaltene Batterie bei einer Temperatur von 25,6°C mit einem Entladestrom von 1 bis 10 A entladen. Die Energiedichte während dieser Entladezyklen ist in Fig. 5 gezeigt. Die Ergebnisse zeigen die Brauchbarkeit der untersuchten bipolaren Blei-Säure-Batterie.

Beispiel 2

Dieses Beispiel erläutert die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung und Prüfung eines Labor-Prototyps einer ventilregulierten bipolaren 12 V-Blei-Säure-Batterie.

Die Blei-Säure-Batterie hatte die in Fig. 1 gezeigte Konfiguration. Die Gesamtabmessungen der Batterie betrugen 27,94 cm × 20,32 cm × 4,45 cm, und die Batterie wog etwa 12 kg (26,5 lbs). Der verwendete leitfähige Metallträger war ein Bleiblech. Zur Verwendung als positiver Anschluß und für die Endplatten umfaßte jede derartige Platte mit Blei plattiertes Kupfer, wobei das Kupfer eine Dicke von 0,7 mm besaß. Der negative Anschluß bestand aus mit Blei plattiertem Kupfer, wobei das Kupfer eine Dicke von 1,6 mm besaß.

Die beiden Endplatten, eine zentrale beidseitig negative Platte und zehn bipolare Platten wurden verwendet, wobei jede eine Fläche von etwa 568 cm² besaßt und wobei das aus reinem Blei bestehende Substrat eine Dicke von 0,74 mm besaß. Bei jeder Platte war eine Fläche von etwa 387 cm² mit einer Paste aus positivem bzw. negativem aktivem Material beschichtet, wobei das aktive Material in drei getrennte Bereiche unterteilt war, zwischen denen sich Gaskanäle befanden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Pro Platte wurden etwa 103 g der Paste des positiven aktiven Materials verwendet, um eine Schichtdicke von 0,84 mm zu erhalten. Ferner wurden pro Platte etwa 120 g der negativen Paste verwendet, um eine Schichtdicke von ebenfalls 0,84 mm zu erhalten. Die Dichte des aktiven Materials der positiven Paste betrug 3,6 g/cm³, und die Dichte des negativen aktiven Materials betrug etwa 4,35 g/cm³.

Der verwendete Separator hatte vor der Kompression eine Dicke von etwa 0,89 mm und war ein handelsüblicher Polyester/Glasmatten-Separator, wie er für konventionelle ventilregulierte, versiegelte Blei-Säure-Batterien verwendet wird. Jeder Separator hatte ein Gewicht von 0,099 g pro 6,45 cm² und die folgenden Abmessungen: 26,7 cm × 16,5 cm × 0,89 mm. Die Ventilregulierung wurde durch Verwendung von Gummischirmventilen erreicht, die im Handel zu diesem Zweck erhältlich sind.

Der Elektrolyt bestand aus Schwefelsäure mit einem spezifischen Gewicht von 1,28. Pro Zelle wurden 85 cm³ des Elektrolyten zugesetzt.

Die zusammengebaute Batterie wurde der Entladung bei Temperaturen von -28,9°C bis +26,7°C unterworfen. Die Entladekurven für die Batteriespannung und die Leistungsabgabe über der Zeit sind in Fig. 6 gezeigt. Es wird davon ausgegangen, daß dieses Beispiel die Brauchbarkeit der Batterie gemäß vorliegender Erfindung zeigt.

Claims (19)

1. Bipolare Blei-Säure-Batterie mit vorgegebener Lebensdauer, welche bipolare Platten besitzt, die jeweils einen metallischen Träger mit mindestens zwei Metallschichten umfassen, dadurch gekennzeichnet daß der metallische Träger mehrlagig mit einer vier Schichten umfassenden Schichtfolge (C/A/B/D) ausgebildet ist, wobei die Schicht (C) eine daran haftende Schicht aus positivem aktivem Material trägt, wobei die Schicht (D) eine Schicht aus daran haftendem negativem Material trägt, wobei die Schicht (C) aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Blei, einer Bleilegierung und leitfähigem Zinn-, Titan- oder Rutheniumoxid, und eine Dicke aufweist, die entsprechend der vorgegebenen Lebensdauer gewählt ist, wobei die Schicht (A) aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Titan und Zinn, wobei die Schicht (B) aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Kupfer und Zinn, und wobei die Schicht (D) aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Blei, einer Bleilegierung und Zinn.

2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (C) aus Blei besteht, daß die Schicht (A) aus Titan besteht, daß die Schicht (B) aus Kupfer besteht und daß die Schicht (D) aus Blei besteht.

3. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als dichtend verschlossene Batterie ausgebildet ist.

4. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (C) eine Dicke von etwa 0,038 bis 0,076 mm pro Jahr der vorgegebenen Lebensdauer aufweist.

5. Batterie nach Anspruch 1, bei der die Schicht (D) aus Zinn besteht und die Schicht (B) weggelassen ist.

6. Batterie nach Anspruch 1, bei der die Schicht (C) ein mit (Sb) oder (F) dotierter Film aus Zinn-, Titan- oder Ruthenium-Oxid ist.

7. Bipolare Blei-Säure-Batterie mit bipolaren Platten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der bipolaren Platten ein Komposit aus einem leitfähigen Metallsubstrat und Fasern oder einem Gitter umfaßt, wobei mit einer Plattenoberfläche eine Schicht aus positivem aktivem Material haftend verbunden ist, in die eine Fasermatte bzw. ein Gitter teilweise eingebettet ist, welche bzw. welches besteht aus Glas, Titan, mit Glas beschichtetem Zinndioxid und Kupfer.

8. Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der anderen Oberfläche des Komposits eine Schicht aus negativem aktivem Material haftend verbunden ist.

9. Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als dichtend verschlossene, bipolare Blei-Säure-Batterie ausgebildet ist.

10. Bipolare Blei-Säure-Batterie, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Es ist ein Satz von Endplatten vorgesehen, mit denen eine Schicht eines positiven oder negativen aktiven Materials haftend verbunden ist;
es ist eine Anzahl von bipolaren Platten vorgesehen, mit deren einer Seite eine Schicht aus aktivem Material haftend verbunden ist und mit deren anderer Seite eine Schicht aus negativem aktivem Material haftend verbunden ist und die zwischen dem Satz von Endplatten angeordnet sind, wobei die Schicht des aktiven Material, welches den Endplatten zugewandt ist, eine Polarität hat, die zu derjenigen des aktiven Materials entgegengesetzt ist, die haftend mit den Endplatten verbunden sind; und
es ist mindestens eine zentrale Bi-Platte vorgesehen, die zwischen den bipolaren Platten angeordnet ist und die auf jeder ihrer Oberflächen, die der Schicht aus aktivem Material auf den Endplatten gegenüberliegt, eine Schicht aus aktivem Material aufweist, wobei die Anzahl der bipolaren Platten und der zentralen Bi-Platten derart gewählt ist, daß sich für die Batterie die gewünschte Spannung und Kapazität ergibt; und
zwischen benachbarten Schichten aus aktiven Materialien entgegengesetzter Polarität ist jeweils ein Separator angeordnet.

11. Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie als dichtend verschlossene Blei-Säure-Batterie ausgebildet ist.

12. Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatten, die bipolaren Platten und die zentralen Bi-Platten jeweils einen leitfähigen metallischen Träger umfassen.

13. Batterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Träger mehrlagig mit einer vier Schichten umfassenden Schichtfolge (C/A/B/D) ausgebildet ist, wobei die Schicht (C) eine daran haftende Schicht aus positivem aktivem Material trägt, wobei die Schicht (D) eine Schicht aus daran haftendem negativem Material träger, wobei die Schicht (C) aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Blei, einer Bleilegierung und leitfähigem Zinn-, Titan- oder Rutheniumoxid, und eine Dicke aufweist, die entsprechend der vorgegebenen Lebensdauer gewählt ist, wobei die Schicht (A) aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Titan und Zinn, wobei die Schicht (B) aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Kupfer und Zinn, und wobei die Schicht (D) aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Blei, einer Bleilegierung und Zinn.

14. Batterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der bipolaren Platten ein Komposit aus einem leitfähigen Metallsubstrat und Fasern oder einem Gitter umfaßt, wobei mit einer Plattenoberfläche eine Schicht aus positivem aktivem Material haftend verbunden ist, in die eine Fasermatte bzw. ein Gitter teilweise eingebettet ist, welche bzw. welches besteht aus Glas, Titan, mit Glas beschichtetem Zinndioxid und Kupfer.

15. Bipolare Blei-Säure-Batterie mit bipolaren Platten, welche einen leitfähigen metallischen Träger umfassen, der auf seiner einen Oberfläche mit einer Schicht aus aktivem negativem Material versehen ist und auf seiner gegenüberliegenden Fläche mit positivem aktivem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das positive aktive Material aus einer äußeren Schicht aus positivem aktivem Material besteht, daß die Dichte der äußeren Schicht im Vergleich zu derjenigen der inneren Schicht relativ niedrig ist, daß die innere Schicht aus positivem aktivem Material mit der angrenzenden Oberfläche des leitfähigen metallischen Trägers dichtend verbunden ist und daß die innere Schicht aus positivem aktivem Material eine solche Dichte aufweist, daß, die Adhäsion zwischen der äußeren Schicht aus positivem aktivem Material und dem leitfähigen metallischen Träger stabilisiert wird.

16. Batterie nach Anspruch 15, bei der die innere Schicht eine Dichte im Bereich von etwa 4,3 bis 4,5 g/cm² aufweist und die äußere Schicht eine Dichte im Bereich von etwa 3,5 bis 4,0 g/cm².

17. Bipolare Blei-Säure-Batterie mit bipolaren Platten, welche einen Kunststoffrahmen umfassen, der einen umlaufenden Rand mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche und einem zentralen offenen Bereich bildet, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitfähiger metallischer Träger in den Kunststoffrahmen eingebettet ist und die zentrale offene Fläche bedeckt, daß eine Schicht aus aktivem negativem Material auf einer Oberfläche des leitfähigen metallischen Trägers vorgesehen ist und daß eine Schicht aus positivem aktivem Material auf der anderen Oberfläche des leitfähigen metallischen Trägers vorgesehen ist und daß jede Schicht aus aktivem Material diskontinuierlich ausgebildet ist und mehrere im Abstand voneinander angeordnete Kanäle aufweist, die von einem an die untere Oberfläche des umlaufenden Rahmens angrenzenden Bereich zu der oberen Oberfläche desselben führen.

18. Verfahren zum Herstellen bipolarer Platten für eine bipolare Blei-Säure-Batterie, bei dem auf die Oberflächen der Träger der bipolaren Platten eine Paste aus einem geeigneten aktiven Material aufgetragen wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Die mit der Paste beschichteten Platten werden bei Umgebungstemperatur für ein ausreichend langes Zeitintervall gelagert, um die Ausbildung einer Korrosionsschicht auf einer aus Blei bestehenden Oberfläche einzuleiten, wobei die beschichteten Platten mit einer Kunststoffolie bedeckt werden;
die Platten werden dann für ein längeres Zeitintervall bei einer erhöhten Temperatur gehärtet und anschließend bei einer Temperatur von über 93,3°C für ein Zeitintervall von bis zu einer Stunde mit Dampf weiter gehärtet und anschließend bei Umgebungstemperatur getrocknet.