CH682960A5

CH682960A5 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Stromfahnen an Elektrodenplatten nach deren Füllen mit einer Aktivmassenpaste.

Info

Publication number: CH682960A5
Application number: CH335/92A
Authority: CH
Inventors: Hans-Joachim Hildner
Original assignee: Deutsche Automobilgesellsch
Priority date: 1991-02-16
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1993-12-15
Also published as: GB2253557B; SE9200246L; GB2253557A; JPH05101816A; FR2673045A1; SE9200246D0; DE4104864C1; GB9202267D0

Description

1

CH 682 960 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Stromfahnen an Elektrodenplatten nach deren Füllen mit einer Aktivmassenpaste nach dem Oberbegriif des Patentanspruches 1 (Verfahren) bzw. dem Oberbegriff des Patentanspruches 6 (Vorrichtung), wie sie aus der DE-PS 3 817 982 hervorgehen.

Die Elektrodenplatten werden nach deren Füllen oder Beschichten mit elektrochemisch wirksamen Stoffen in Pastenform zum Aufbau galvanischer Elemente benötigt. Die Elektrodenfahnen sind die Strompfade zur elektrochemisch aktiven Elektrodenoberfläche und werden gewöhnlich als Blechstreifen ausgeführt, die am Elektrodenkörper angeschweisst sind.

Die Anbringung der Fahne am Elektrodengerüst, d.h. am Träger der obengenannten elektrochemisch wirksamen Stoffe, geschieht vorteilhafterweise vor dem Ein- oder Aufbringen dieser Stoffe, da die nachträgliche Schweissung der Stromfahnen zu Kontaktgebungsproblemen führt und bei manchen Stoffen auch die Handhabung beschichteter bzw. gefüllter Elektroden gesundheitsgefährlich sein kann. Die Fahne bietet darüber hinaus während der Füllungs- oder Beschichtungsprozesse eine Handhabungsmöglichkeit.

Ungeachtet des Elektrodentyps, seien es nun Katalysatorelektroden, Speicherelektroden oder Elektroden für Brennstoffzellen, für Sekundär- oder Primärelemente; in jedem Fall sollte für die weitere Kontaktierung und den Bau von Plattenstapeln die jeweilige Elektrodenfahne möglichst frei von anhaftender elektrochemisch aktiver Masse bzw. von Pastenrückständen sein. Diese anhaftende Masse ist nicht festhaftend fixiert und stellt eine potentielle Quelle für Kurzschlüsse oder Depolarisierungen dar, wenn eine derartige Elektrodenplatte mit einer verunreinigten Stromfahne in einem galvanischen Element eingebaut wird.

Eine Verunreinigung der Fahne beim Pastieren der Elektroden ist nicht immer vermeidbar, insbesondere bei solchen Elektroden nicht, deren Fahne senkrecht zur Elektrodenfläche steht, wie dies bei Nickel/Wasserstoff-Zellen mit kreisrunden, mittig in einem zentralen Loch kontaktierten Elektroden (sogenanntes pineapple slice design) der Fall ist. Da die Elektrode zur Pastierung total in die Paste getaucht wird, wird auch die Fahne immer wenigstens einige Millimeter weit verunreinigt.

Aus der DE-OS 3 942 680 ist bereits ein Verfahren zum Reinigen der Fahnen von Bleiakkumulatorenplatten bekannt. Dabei wird mittels Reinigungsbürsten die anhaftende aktive Masse von den beiden Seiten der Fahnen abgebürstet. In der US-PS 3 461 839 wird eine Vorrichtung beschrieben, in der mit Hilfe von kreisförmigen, zylindrischen Bürsten die Fahnen von Batterieplatten gereinigt werden. Aus der DE-PS 3 817 982 ist ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Stromfahnen an Elektrodenplatten nach deren Füllen mit pastöser Aktivmasse zu entnehmen. Danach wird die gefüllte Elektrodenplatte mittels einer geschlitzten Abschirmwand abgedeckt. Durch diese ragt die Stromfahne hindurch und kann somit isoliert gereinigt werden. Als Reinigungsorgane werden Bürsten mit Spülung eingesetzt. Bevorzugt ist eine fluidische Reinigung aufgrund einer Druckspülung mittels eines Wasser/Luft-Gemisches. Insgesamt gesehen erfolgt nach dieser Schrift die Reinigung der Stromfahnen an Elekrodenplatten in einer aufwendigen Arbeitsweise und mit einer komplizierten Apparatur.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die beim Füllen von Elektrodenplatten, die an den Elektrodenplatten angebrachten, mit Aktivmassenpaste verunreinigten Stromfahnen, auf einfache und wirksame Weise vollständig gereinigt werden können.

Diese gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss bezüglich des Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und bezüglich der Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 6 gelöst.

Verfahrensgemäss wird die mit Aktivmassenpaste verunreinigte Stromfahne mit einer Reinigungsflüssigkeit gespült. Dazu wird die an der Stromfahne anhaftende noch feuchte Aktivmassenpaste durch ein vorsichtiges, sparsames und benetzendes Auftragen von Spülflüssigkeit aus einer in dichtem Abstand an, der Stromfahne entlang geführten Kapillardüse rückverdünnt. Der sich dabei bildende Pa-stenschlicker wird mittels einer gemeinsam mit der Kapillardüse die Stromfahne berührend entlanggeführten Saugdüse zu einem Sammelgefäss hin abgesaugt.

Bei dem Reinigungsprozess der Stromfahne muss sichergestellt sein, dass keine überschüssige Spülflüssigkeit auf die Elektrodenplatte gelangt, damit kein Ab- oder Ausspülen der Aktivmassenpaste von der Elektrodenplatte erfolgt. Daher wird pro Zeiteinheit der zu reinigenden Stromfahne nur so viel Fluidmenge zugeführt wie an Fluidmenge auch wieder abgesaugt wird.

In der Praxis hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Zuführleitung für die Spülflüssigkeit und die Absaugleitung für den Pastenschlicker eng aneinander grenzen zu lassen, d.h. zu einem handlichen Werkzeug zusammenzufassen. Dies bringt vor allem den Vorteil mit sich, dass die Spülflüssigkeit zwischen dem Austritt aus der Spülleitung und dem Eintritt in die Saugleitung nur einen Weg von wenigen Millimetern zurückzulegen hat, d.h. der durch den Reinigungsvorgang gebildete Pastenschlicker sofort von der Stromfahne abgeführt wird.

Zur mechanischen Unterstützung der Reinigungswirkung und zum Ausgleich von Unebenheiten -verursacht durch einen ungleichmässigen Auftrag von Aktivmassenpaste auf der Stromfahne - hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Öffnung der Saugdüse mit elastischen Mundstücken zu versehen, die sich eng an die Stromfahne anlegen. Diese elastischen Mundstücke können eine ovale oder eine rechteckige Ausbildung besitzen.

Um unvermeidbare Schwankungen in der Zuflussrate der Spülflüssigkeit auszugleichen, um eine rasche Abführung des Pastenschlickers zu gewährleisten und damit auch einen Flüssigkeitsstau vor

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 682 960 A5

4

der Saugöffnung zu vermeiden, besitzt die Saugöffnung einen grösseren Querschnitt als die Eintrittsöffnung für die Spülflüssigkeit. Die Saugöffnung besitzt normalerweise die Breite der zu reinigenden Stromfahne. Bei breiteren Stromfahnen ist die Saugöffnung in bevorzugter Weise als Schlitz ausgebildet. Sofern die Spülung der zu reinigenden Fläche der Stromfahne mittels einer Spülöffnung, auch wenn diese schlitzartig ausgebildet ist, nicht mehr genügend gleichmässig durchzuführen ist, was insbesondere bei breiten Stromfahnen eintreten kann, wird das Spülrohrende mit mehreren Spülöffnungen ausgestattet. Dies kann in der Weise geschehen, dass auf das Spülrohrende eine Düse mit mehreren Öffnungen für die Spülflüssigkeit aufgesetzt wird.

Normalerweise wird die zu reinigende Fläche der Stromfahne grösser sein als die Fläche, die durch Spülen und Absaugen der Flüssigkeit stationär zu reinigen ist. Daher muss entweder die Elektrodenplatte mit der angeschweissten Stromfahne entlang dem Werkzeug mit der Spül- und Absaugeinrichtung geführt werden oder umgekehrt das Werkzeug mit der Spül- und Absaugeinrichtung wird in dichtem Abstand über die Stromfahne bis zu deren Wurzelbereich geführt. Prinzipiell ist es möglich, die Stromfahne gleichzeitig auf beiden Seiten zu reinigen oder die Reinigung der beiden Seiten der Stromfahne nacheinander durchzuführen. Im erste-ren Falle kann es zweckmässig sein die Spül- und die Absaugeinrichtung in Form eines rechteckigen Schlitzes zu gestalten, der die Stromfahne gleichzeitig und beidseitig umfasst.

Die Zuleitung der Spülflüssigkeit erfolgt im einfachsten Falle durch Schwerkrafteinfluss.

Selbstverständlich kann die Zuleitung der Spülflüssigkeit auch mittels Pumpen erfolgen, wobei ein manuell oder durch Sensoren betätigtes Ventil zum Öffnen und Schliessen der Spülflüssigkeitsleitung vorhanden ist. Das Öffnen und Schliessen der Spülflüssigkeitsleitung geschieht dabei in Zusammenhang mit entsprechenden Schaltzuständen der Absaugleitung, was auf mechanische oder elektrische Weise geschehen kann.

Das Gemisch aus der Spülflüssigkeit und dem Pastenschlicker wird über ein Absaugrohr und eine Absaugleitung einem Sammelbehälter zugeführt, wo sich die abgereinigte Aktivmassenpaste absetzt. In der Praxis wird dabei der Sammelbehälter vor dem Beginn der Reinigung der Stromfahne mit Wasser soweit gefüllt, dass die Zuführungsleitung für den Pastenschlicker nach der Bauart einer Waschflasche unter den vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel eintaucht. Zum Auffangen von eventuell aus dem Sammelbehälter mitgerissenen Flüssigkeitstropfen ist zwischen diesem und einer Vakuumpumpe noch ein zweiter, leerer Behälter oder ein Gehäuse mit textilen Filterkerzen dazwischengeschaltet.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen noch näher erläutert werden.

Beispiel 1:

Für die Herstellung von Nickel/Wasserstoff-Zellen wurden Rundelektroden mit angeschweisster Stromfahne in einem Pastenbad mit Nickelhydroxidpaste gefüllt. Dabei tauchte die Stromfahne 3 cm tief in das Pastenbad ein. Nach Entfernung des Pastenüberschusses von der Elektrodenplatte war die 1 cm breite Stromfahne auf einer Höhe von 2 bis 3 cm noch mit Nickelhydroxidpaste verunreinigt. Zur Reinigung der Stromfahne wurde eine Einrichtung verwendet, bei der das Spülrohr und das Saugrohr in einem Griffstück zusammengefasst waren. Es wurde ein gekrümmtes Saugrohr verwendet, dessen Saugöffnung eine Breite von 1 cm und eine Höhe von 1,5 mm besass, die von einem Gummirand umgeben war. An das Saugrohr war anliegend befestigt das Spülrohr, bestehend aus einem Rundschlauch mit 1,5 mm Öffnungsdurchmesser. Die Ebene der Saugöffnung bildete einen Winkel von 30° zu der Achse des Saugrohres. Als Spülflüssigkeit wurde Wasser der Stromfahne durch Schwerkrafteinfluss über ein Magnetventil zugeführt. Das Magnetventil wurde durch einen Fussschalter betätigt, der auch gleichzeitig die Saugpumpe betätigte. Die Saugpumpe war dabei so geschaltet, dass sie erst 0,5 Sekunden nach der Absperrung des Spül-flüssigkeitsventils abschaltete. Damit sollte sicher gestellt sein, dass auf der Stromfahne nachsickernde oder nachträufende Flüssigkeit auch vollständig entfernt wurde. Als Sammelbehälter für die von der Stromfahne abgesaugte Flüssigkeit wurde eine Waschflasche verwendet, die so hoch mit Wasser gefüllt war, dass das Einleitungsrohr 4 cm tief in das Wasser eintauchte. Zur Absaugung diente eine Membranpumpe mit einer Saugleistung von 22 Liter/Minute.

Beispiel 2;

Die über die gesamte Oberkantenbreite von 10 cm einer viereckigen, negativen Elektrode für Nik-kel/Cadmium-Zellen verlaufende und annähernd keilförmige, an ihrer höchsten Stelle 4 cm hohe Stromfahne ist nach dem Füllen der Elektrode mit Cadmiumoxid auf der gesamten Fläche mit Cadmi-umoxidresten verschmutzt. Zur Reinigung wird die Fahne samt angeschweisster Elektrode in Richtung ihrer grössten Erstreckung parallel zur oberen Elektrodenkante durch einen Spülschlitz gezogen, der die Fahne bis zum Ansatz des Elektrodenkörpers federnd umfasst und 42 mm hoch ist.

Als Spülwasserzuleitung dienen zwei elektroden-wärts geschlossene 5-mm-Plastikschläuche mit fah-nenseitig angeordneten Löchern, aus denen das Spülwasser unter leichtem Überdruck austritt. Unmittelbar hinter den Spülöffnungen bzw. den Plastikschläuchen folgen anliegend zwei 42 mm hohe Saugschlitze, deren hinterer Rand eine Dichtlippe aus Silikonkautschuk trägt, die sich an das Fahnenblech legt. Auf dem Wege der Fahne durch die Reinigungsvorrichtung werden die Pastenrückstände in der Spülzone im Spülwasser suspendiert und sofort abgesaugt, ohne dass Spülwasser auf den Elektrodenkörper gelangt.

Im übrigen wird die Erfindung anhand von Zeichnungen noch näher erläutert.

Dabei zeigt die Fig. 1 schematisch die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

5

CH 682 960 A5

6

Dabei ist mit 1 die zu reinigende Stromfahne bezeichnet - die Elektrodenplatte selbst ist mit E bezeichnet. Die Spülflüssigkeit 2 befindet sich in dem Vorratsgefäss 3 und wird gesteuert über ein Magnetventil 4 über die Spülleitung 5 dem Spülrohr 6 zugeführt. Über die Spülrohröffnung 7 wird die Spülflüssigkeit auf die zu reinigende Stromfahne 1 aufgebracht. An das Spülrohr 6 ist baulich integriert und zu einem handlichen Werkzeug zusammenge-fasst ein Saugrohr 8 mit einer Saugdüse 9 angeordnet. Das aus dem Spülrohr 6 und dem Saugrohr 8 bestehende Werkzeug wird auf der verunreinigten Stromfahne 1 berührend entlang geführt in Richtung zu dem Wurzelbereich der Stromfahne 1. Die auf der Stromfahne 1 anhaftende noch feuchte Aktivmassenpaste wird durch die Spülflüssigkeit rückverdünnt und durch die Öffnung des Saugrohres 9 abgesaugt. Die Öffnung des Saugrohres 9 ist mit einem elastischen Mundstück 10 aus Weichgummi umgeben, das sich an die Stromfahne 1 anlegt, wodurch die Saugwirkung unterstützt wird. Die abgesaugte Flüssigkeit wird über das Saugrohr 8 und die Absaugleitung 11 einem Sammelbehälter 12 zugeführt. Dieser Sammelbehälter 12 wird vor Beginn der Stromfahnenreinigung soweit mit Flüssigkeit gefüllt, dass die Einströmleitung nach Art einer Waschflasche unter den Flüssigkeitsspiegel taucht. Aus dem Sammelbehälter 12 führt eine Rohrleitung 13 und eine Schlauchleitung 14 zu einer Vakuumpumpe 15. Dazwischen ist eine textile Filterkerze 16 angeordnet, die eventuell aus dem Sammelbehälter 12 über die Rohrleitung 13 mitgerissene Flüssigkeitstropfen zurückhält.

In den Fig. 2 bis 4 sind entsprechend den Schnitten II, III, IV der Fig. 1 verschiedene Ausführungsformen des Mundstückes aus Weichgummi dargestellt, mit denen die Saugdüse bestückt sein kann.

Die Fig. 2 zeigt ein ovales Mundstück mit der unmittelbar darüber angeordneten Öffnung des Spülrohres 7.

Die Fig. 3 zeigt ein ovales Mundstück mit Seitenöffnungen zum Einsaugen von Zusatzluft, mit der unmittelbar darüber angeordneten Öffnung des Spülrohres 7.

Die Fig. 4 zeigt ein, eine rechteckige Form aufweisendes Mundstück, mit der unmittelbar darüber angeordneten Öffnung des Spülrohres 7.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Reinigen von an Elektrodenplatten für elektrische Speicherzellen befestigten Stromfahnen, nachdem die Hohlräume der Elektrodenplatten mit Aktivmassenpaste gefüllt worden sind, von überschüssiger, an der Stromfahne anhaftender noch feuchter Aktivmassenpaste unter Anwendung einer auf die Stromfahne gerichteten Spülflüssigkeit, mechanischer Arbeit und pneumatischer, die Spülflüssigkeit von der Stromfahne entfernender Hilfsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Stromfahne anhaftende noch feuchte Aktivmassenpaste durch ein vorsichtiges, sparsames und benetzendes Auftragen von Spülflüssigkeit aus einer in dichtem Abstand an der

Stromfahne entlang geführten Kapiliardüse rückverdünnt und der sich dabei bildende Pastenschlicker mittels einer gemeinsam mit der Kapillardüse die Stromfahne berührend entlanggeführten Saugdüse zu einem Sammelgefäss abgesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufsprühen von Spülflüssigkeit und das Absaugen des gebildeten Pastenschlickers gleichzeitig erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit auf die Stromfahne aufgebrachte Fluidmenge der pro Zeiteinheit von der Stromfahne abgesaugten Fluidmenge entspricht.

4. Verfahren nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Spülflüssigkeit zu der zu reinigenden Stromfahne durch Schwerkrafteinfluss erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülflüssigkeit auf die zu reinigende Stromfahne entionisiertes Wasser zugeleitet wird.

6. Vorrichtung zum Reinigen von Stromfahnen, die an mit Aktivmassenpaste gefüllten Elektrodenplatten befestigt sind, von überschüssiger, noch feuchter Aktivmassenpaste, mit Düsen zum gezielten und gerichteten Aufbringen von Spülflüssigkeit auf die Stromfahne und zum Entfernen und Sammeln der dabei entstehenden Suspension aus Aktivmasse und Flüssigkeit bzw. Pastenschlicker, zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kapillardüse (7) ausgebildete Flüssigkeitsauftragsdüse mit einer unmittelbar benachbarten Saugdüse (9) zum Absaugen der Suspension bzw. des Pastenschlickers in einer der Stromfahne entlangführbaren Werkzeugeinheit baulich integriert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung der Saugdüse mit einem Mundstück aus Weichgummi umgeben ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mundstücke aus Weichgummi eine ovale oder eine rechteckige Form aufweisen.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mundstücke aus Weichgummi Seitenöffnungen zum Einsaugen von Zusatzluft in der Nähe der Auflagefläche der Saugdüse aufweisen.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Öffnung der Saugdüse der Breite der zu reinigenden Stromfahne entspricht.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4