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Verfahren zur Herstellung einer Röhrchenelektrode für galvanische Elemente
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Röhrchenelektrode für galvanische Ele- mente, vorzugsweise elektrische Akkumulatoren, die aus im Abstand nebeneinander angeordneten, mit aktivem Material ummantelten Stäben aus leitendem Material bestehen, welche von elektrolytdurch- lässigen, elektrolytbeständigen, isolierenden röhrchenförmigen Hüllen umgeben sind, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die aus einer Kunststoffolie bestehenden Hüllen mit Hilfe erhitzter Nadeln per- foriert werden.
Da man bisher der Auffassung war, dass die Hüllen sich der Volumenänderung des aktiven Materials während der Ladungs- und Entladungsperioden der galvanischen Zellen anpassen müssen, wurden dem- zufolge verschiedene nachgiebige Hüllenkonstruktionen geschaffen. Es gibt Hüllen, welche aus einer inwendig mit Glasfiber bekleideten perforierten Folie aus PVC bestehen, andere dagegen aus einem gewebten oder geflochtenen, säurebeständigen Garn. Diese Hüllen können ausserdem mittels Harzenoder rein mechanisch durch Anbringen von Versteifungsrippen versteift sein. Gemeinsam für die in letzter Zeit hervorgebrachten Hüllen ist, dass dieselben gegenüber der Volumenänderung des aktiven Materials nachgiebig sind.
Das Material in Form einer Folie, welches bisher bei der Herstellung perforierter Elektrodenhüllen verwendet worden ist, bestand aus thermoplastischem Material, besonders PVC.
Thermoplastisches Material im allgemeinen hat den Nachteil, dass dessen Festigkeit gegen Formveränderung mit steigender Temperatur abnimmt.
Bei PVC kommt ausserdem dazu, dass die Chlorauslösung in saurer Umgebung mit steigender Temperatur zunimmt. Da der innere Druck in der Hülle auf Grund von Sulfatbildung bei der Entladung steigt, ist der Druck auf die Hüllen während der Entladeperioden besonders stark, was zu einer dauernden Formveränderung derselben führt.
Bisher bekannte Hüllen tragen nicht zur Entladebegrenzung eines Elementes bei und es geschieht daher eine gradweise Sulfatierung der Elektroden nach folgendem Schema :
Die Poren in dem porösen aktiven Material werden bei der Entladung mit Sulfat gefüllt, was eine Erweiterung der Poren mit sich führt. Bei der folgenden Ladung wird der grösste Teil des Sulfates, aber nicht die Grössen der Poren, reduziert, so dass bei der nächsten Entladung nicht grössere Mengen Sulfat gebildet werden können, nachdem mehr Schwefelsäure in die vergrösserten Poren des aktiven Materials eindringen kann, was wieder zu einer noch grösseren Sulfatbildung usw. beiträgt.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Perforieren der Hüllen anzugeben, durch welche die Lebensdauer derselben wesentlich erhöht wird, da die aus Kunststoff bestehenden Hüllen bekannter Art bald von der Perforierung her springen und damit zerstört werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kunststoffolie bestehenden Hüllen mit Hilfe erhitzter Nadeln perforiert werden. Hiebei wird kein Material der Folie entzogen, sondern das zurückgedrängte Ma terial bildet
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einenWulstumjede Perforation. Bei einer dichten Perforierung, wo also die Gefahr einer Rissbildung an den engen Stegen besonders gross ist, gehen diese Wulste der Perforationen ineinander über und bilden daher ein Netz von Versteifungsrippen, welche dem Material eine grosse Steifigkeit verleihen.
Untersuchungen haben ergeben, dass die Festigkeit der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Hüllen 2-5 mal grösser ist als bei den mit den herkömmlichen Perforationen, durch schneidende Werkzeuge hergestellten Hüllen. Man kann auch auf Grund der Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens nunmehr dünnere Folien verwenden ; dies bedeutet mehr aktive Masse in der Elektrode und geringere Kosten der Hüllen.
Die Verdickungen um die Perforationen sind dem aktiven Material zugewendet, so dass sie in dasselbe eindringen und auf diese. Weise eine Verstärkung der Materialaussenschicht neben der Folie ergeben.
Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, dass die an sich schwer miteinander verbindbaren Folienränder gleichzeitig beim Herstellen der Perforierung an den sich überlappendenTeilen eine Verbindung ergeben, indem die Perforation in einander überdeckenden Folienkanten ausgeführt wird, wobei die Folien in den gemeinsamen Perforierungslöchern zusammenschmelzen. Auf diese Weise entstehen die röhrchenartigen Hüllen. Erfindungsgemäss wird hiebei so vorgegangen, dass die Hüllen gleichzeitig mit der Perforierung und mit Hilfe des bei der Perforierung verwendeten Werkzeuges zusammengefügt werden.
Diese Art, zwei Folien zusammenzufügen, kann als eine Kombination von Schweissen und Nieten angesehen werden. Wenn man ein Loch mit einer sehr dünnen Nadel bei relativ hoher Temperatur durch das Material sticht, wird eine sogenannte Rohrniete gebildet, welche das Material zusammenfügt. Auch wenn diese Niete relativ spröde bleibt, hat sie doch hohe Schubfestigkeit und da die Perforierungslöcher dicht aneinander sitzen, erhält man nach vorgenommener Probe ungefähr dieselbe Festigkeit an der Naht wie an der Folie selbst.
DieErfindung wird im Anschluss an die Zeichnungen näher beschrieben, in welchen Fig. l eine Ansicht eines Teiles der Elektrode nach der Erfindung zeigt und Fig. 2 einen Abschnitt einer Elektroden-
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densatz zusammengelötet sind. Die leitenden Stäbe-l-sind mit Zentrierungsanordnungen --4-- für eine Lokalisierung der Elektrodenhüllen --5-- versehen. Das aktive Material --6-- umgibt die leitenden Stäbe und diese selbst werden von der Hülle --5-- umgeben. Fig. 3 und 4 ergeben eine Detailzeichnung für die Hüllen-5-. DieFolien-7-sindmitPerforierungslochern-8-versehen. Der Wulst-9- ist entstanden, als die erhitzte Nadel das Folienmaterial durchdrungen hat.
Bei Fig. 4 ist gezeigt, dass die Hülle auch aus einem in mehreren Lagen gewickelten, sehr dünnen Folienmaterial hergestellt werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Röhrchenelektrode für galvanische Elemente, vorzugsweise elektrische Akkumulatoren, die aus im Abstand nebeneinander angeordneten, mit aktivem Material ummantelten Stäben aus leitendem Material bestehen, welche von elektrolytdurchlässigen, elektrolytbe-
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die aus einer Kunststoffolie bestehenden Hüllen mit Hilfe erhitzter Nadeln perforiert werden.