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Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von porösen Elektroden-Sintergerüsten für die Einlagerung der elektrochemisch aktiven Masse von Akkumulatorelektroden
Es sind Elektroden für Akkumulatoren bekannt, bei denen die elektrochemisch wirksame Elektrodensubstanz in die Poren eines Sintergerüstes eingebracht ist, wobei dieses Sintergerast den einseitigen oder beidseitigen Sinterbelag einer Trägerunterlage bildet. Die Trägerunterlagen, welche fallweise reibeisenartig perforiert sind, dienen dabei der mechanischen Stabilisierung des Elektrodengerüstes und sie
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Wendet man für die Herstellung der vorbeschriebenen Elektroden-Sintergerüste, insbesondere sehr dünner Sintergeritste, ein Verfahren an, bei dem die Trägerunterlage durch eine Metallpulveremulsion od. dgl. läuft, um die Trägerunterlage mit einer an ihr haftenden Emulsionsschicht zu überziehen, die in sich und mit der Unterlage im Anschluss an den Überzugsvorgang versintert wird, so bereitet es herstellungstechnische Schwierigkeiten, sehr gleichmässige, insbesondere sehr dünne Belagschichten auf die Trägerunterlage aufzubringen.
Bei Akkumulatoren der sogenannten offenen oder halboffenen Bauweise ist es überhaupt nicht erfor- derlich, auf eine weitmöglichst genaue Dickenübereinstimmung der in einem Akkumulator zusammenge- fassten Elektrodengruppen (Anoden, Kathoden) zu achten. Daher fehlt bei der Herstellung dieser Akkumulatorenelektroden die Voraussetzung, die Veranlassung sein könnte, an den Elektroden Mittel vorzusehen, die bei der Elektrodenfertigung (Trägergerüst-Herstellung) der Elektrodendickenkalibrierung dienen sollen.
Für das Funktionieren gasdicht verschlossen zu betreibender Akkumulatoren, insbesondere alkalischer Akkumulatoren, ist es aber erforderlich, dass die Einlagerungsschichten für die elektrochemisch aktiven Massen bei den Elektroden eine geringe, möglichst 30gar sehr geringe Dicke haben, und dass die Dicken aller in einen gasdicht verschlossen zu betreibenden Akkumulator eingebauten, Elektroden weitmöglichst gleichmässig sind, insbesondere, um rechteckige Entladekurven zu erhalten.
Herstellungstechnisch bereitet es ausserordentliche Schwierigkeiten, nach dem wirtschaftlich günstigen Verfahren der Aufbringung einer Metallpulver-Emulsionsschicht Trägerunterlagen mit aufgesinterten Elektrodengerüsten möglichst vollkommen gleichmässiger Dicke zu erhalten, weil die Haftfähigkeit der Schicht sehr empfindlich von der Temperatur des Haftmittels, der Durchlaufzeit, Vortrockenzeit usw. abhängig ist.
Der Erfindung geht von dem vorbeschriebenen Entwicklungsstand aus und ihren Gegenstand bildet ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von porösen Elektroden-Sintergerüsten für die Einlagerung der elektrochemisch aktiven Masse von Akkumulatorelektroden, insbesondere von Elektroden eines alka- lischenAkkumulators, in die Poren der mit Trägereinlagen bzw. Trägerunterlagen festversinterten Gerüste wobei ein Metallfolienstreifen mit einem Metallpulverbrei, einer Metallemulsion od. dgl. ilberzogen wird.
Das die Erfindung kennzeichnende Merkmal besteht darin, dass der überzogene, als Trägereinlage bzw.
Trägerunterlage dienende, mit Oberflächenunebenheiten versehene, insbesondere reibeisenartig perforierte Meta11folienstreifen einen bei Vorrichtungen zur Füllung von Akkumulatorplatten mit aktiver Masse an sich bekannten Abstreifer durchläuft, dessen Streifbleche od. dgl. so unter Vorspannung über die Oberflä-
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chenunebenheiten gleiten, dass diese Unebenheiten für die Streifbleche od. dgl. Dickenansc1ùäge zum Egalisieren der Dicke der Metallpulverschichten bilden.
Die Verwendung einer solchen Trägerunterlage bzw. -einlage mit Oberflächenunebenheiten hat den grossen herstellungstechnischen Vorteil, dass unter Beibehaltung des bekannten und wirtschaftlich günstigen Verfahrens der kontinuierlichen Aufbringung einer Metallpulverbreischicht auf die Trägerunterlage die Unebenheiten dieser Unterlage als Auflage für einen die Schichtdicke egalisierenden Abstreifer, durch den der Unterlagenstreifen mit seiner daran haftenden Metallpulvermasse läuft, dienen.
Vorteilhaft ist es dabei, über die Gesamtfläche der Unterlage möglichst viele solche als Dickenanschläge wirkende Uneben- heiten verteilt anzuordnen, um eine weitgehend gleichmässige Führung für die Abstreifeinrichtung beim kontinuierlichen Durchlauf des Trägerstreifens mit seiner Auflage zu haben. Es eignen sich für die Verwirklichung der Erfindung günstig Trägerunterlagen, die nach der Art von Warzenblechen Oberflächenunebenheiten haben, weil die zwischen den Warzenvorsprüngen liegenden Täler bzw. rückseitigen Mulden eine gute Haftung der Metallp1Ùvermasse an der Unterlagenoberfläche auch beim Durchlaufen der Abstreifeinrichtung gewährleisten.
Als perforierte Einlage sind reibeisenartig gelochte Metallfolienstreifen günstig, die nach ihrer Lochung mit ganz bestimmter Höhe der beim Lochen entstehenden Unebenheiten, z. B. durch Walzen, egalisiert werden können. Für beidseitig mit einer Sintergerüstschicht zu versehende Ttägerunterlagen wird man die Unebenheiten so ausbilden, dass sie wechselweise an der einen und an der andern Unterlagenseite vorhanden sind.
Ein günstiges Verfahren für die Herstellung beidseitig mit Unebenheiten versehener reibeisenartig gelochter Trägerunterlagen ist bei Verwendung von Schneidwalzenpaaren entsprechend dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel gegeben.
Fig. la zeigt die reibeisenartig perforierte vernickelte Eisenfolie 1, die eine Dicke von 0,04 mm hat.
Wie aus Fig. 1b ersichtlich ist, bilden die Ausbuchtungen 2 und 3 Oberflächenunebenheiten auf beiden Seiten der Folie 1 und es sind die Ausbuchtungen so aus dem Folienmaterial herausgedrückt, dass Durchbrechungen 4 entstehen, die in Quer-und Längsreihen dicht nebeneinander liegen können (Perforation).
Die Ausbuchtungen 2 und 3 gewährleisten ein gutes Haften des mit einem Bindemittel vermischten Nickelpulvers ander Folienstreifen-Oberfläche und es bilden diese Ausbuchtungen Dickenanschläge 6 für das Egalisieren der für die Herstellung des Sintergerüst-Überzuges aufgetragenen Pulvermasseschichten 7 und 8.
Die zungenartig an den Folienstreifen-Oberflächen vorstehenden Teile der Ausbuchtungen 2 und 3 durchsetzen die Dicke des aus den Pulvermasseschichten 7 und 8 hergestellten hochporösen Sintergerüstes, das über die Durchbrechungen 4 die beiden Elektrodenseiten elektrochemisch wirksam miteinander verbindet.
Die Wirkung der Ausbuchtungen 2 und 3 als Dickenanschläge beim Auftragen der Pulvermasseschichten 7 und 8 ist in Fig. 4 dargestellt. Die Abstreiferbleche 10 und 11 liegen beim Durchlaufen des Folienstreifens 1 auf den Spitzen der zungenartigen Vorsprünge dieses Streifens 1 auf und es wird dadurch die überflüssige Pulvermasse 12 abgestreift, also die Dicke der Pulverschichten 7 und 8 egalisiert.
Das Eindrücken der Ausbuchtungen 2 und 3 in den Folienstreifen 1 zeigt Fig. 3. Die beiden Walzen 13 und 14 sind wechselnd mit Schneidzähnen 15 und Vertiefungen 16 für den Zahn der Gegenwalze versehen. Die Zähne 15 sind so geformt, dass sie nur mit ihrer Spitze als Schneidwerkzeug arbeiten und mit dem Zahnrücken eine Ausbuchtung in die Folie 1 drücken.
In Fig. 5 ist die Anwendung der Erfindung bei dem kontinuierlichen Herstellungsverfahren von Tr - gergerüstbändern für alkalische Akkumulatoren dargestellt. Das foliendünne Eisenband 17 läuft von der Vorratsrolle 18 durch die Perforationseinrichtung 19, das Vernickelungsbad 20, die Nickelpulvermasse 21, die Egalisierungseinrichtung 22, den Trocken- und Vorsinterofen 23, den Ofen für die Fertigsinterung 24 und es wird mit der beidseitigen hochporösen Sintergerüstschicht auf die Rolle 25 aufgewickelt. 26 ist ein Transportwalzenpaar für das kontinuierliche Durchziehen des Folienbandes durch die erwähnten Fertigungseinrichtungen. Dieses Walzenpaar wird zusammen mit der Rolle 25 von dem Motor 27 angetrieben.
Die Rolle 25 wird so mit dem Sintergerüstband 28 bewickelt, dass zwischen den einzelnen Windungen durch Benutzung der Distanzierungszwischenlage 29 ein für das Imprägnieren des Sintergerüstes geeigneter Zwischenraum vorhanden ist. Die Distanzierungszwischenlage 29 ist auch für die Vermeidung von Oberflächenbeschädigungen beim Aufwickeln des Sintergerüstbandes 28 auf die Rolle 25 sehr vorteilhaft, weil dadurch das Aneinanderliegen der Sinterbandwicklungen, insbesondere mit grösseren Oberflächenuneben- heiten, vermieden ist. Es erfolgt also die Herstellung des erfindungsgemässen Sintergerüstbandes im kontinuierlichen Durchlauf der hintereinander angeordneten Einrichtungen mit genauer Dicke, insbesondere sehr geringer Dicke, der auf das Trägerband 17 aufgebrachten Sintergerüstschichten.