NO180096B - Elektrode for elektrokjemiske celler - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en elektrode for elektrokjemiske celler, særlig den negative elektrode for akkumulatorer, spesielt blyakkumulatorer, idet elektroden består av en gitterplate som tjener som bærer for den aktive masse og som leder for den elektriske strømtilførsel og strømuttaket.

Som kjent består en elektrokjemisk energilagrings-enhet, her benevnt elektrokjemisk celle, av tre grunnkomponen-ter, nemlig den aktive masse, gittere for opptak av den aktive masse, og den elektrolytt som omslutter gitrene. Vanligvis finnes også skilleinnretninger for å holde de positive og negative gittere fra hverandre.

Gitterplaten i den elektrokjemiske celle tjener både som massebærer og som leder for elektronstrømmen ved lade- og utladereaksjonen i de aktiverte kjemiske stoffer eller massen. Elektronstrømmen går ved utlading til en forbruker og ved lad-ing til den aktive masse via gitterplatene under strømtilfør-sel fra en strømkilde.

Det er videre kjent at gitterplater, særlig for negativelektrodene i blyakkumulatorer fremstilles av metall. Fabrikasjonen av gitterplater av metall skjer vanligvis ved støping av blymasse eller ved anvendelse av kobberstrekkmetall som først er overtrukket med bly/tinnlegeringer og/eller rent bly (det vises i den anledning til DE-OS 3312550).

Et problem ved de kjente gitterplater ligger i at

de er relativt tunge og at også de gitterformer som praktisk kan fremstilles ved en støpeprosess eller ved fremstillinger hvor kobberstrekkmetall anvendes, er relativt begrenset.

For å redusere blymengden i akkumulatorer er det allerede kjent (DE-PS 27731) å benytte et plastgitter som grunn-legeme for gitterplaten og deretter påføre dette et flettverk av blytråder som så forbindes permanent med plastgitteret under oppvarming. På denne måte skilles altså funksjonen for bærematerialet for den aktive masse fra strømtilførselsfunk-sjonen ved at det benyttes to forskjellige bestanddeler i gitterplaten, hvilket imidlertid fører til en komplisert fremstilling og dårlig virkningsgrad. Videre er det kjent (US-PS 3607412)

et konvensjonelt oppbygget flatt plastgitter på hvilket det på-føres smeltet bly i en sprøyteprosess for å danne et ledende sjikt.

Et generelt problem ved anvendelse av plastgittere i en gitterplate består i at lagringskapasiteten blir begrenset ved at det ikke blir tilstrekkelig godt fordelt ledningsevne over flaten når metallovertrekket påføres det elektrisk isole-rende basismateriale. Videre blir ofte avstandene mellom den aktive masse og de ledende elementer i ytterplaten så store at virkningsgraden blir utilstrekkelig. Også den mekaniske holdeevne eller fasthet for den aktive masse vil kunne være for dårlig.

Målet med den foreliggende oppfinnelse er derfor å skaffe til veie en elektrode av den innledningsvis nevnte type, men som er særlig egnet for rasjonell fremstilling, har mini-mal vekt, kan produseres i en lang rekke utgaver, også kompli-serte, og har meget gode elektrokjemiske egenskaper, innbefat-tet virkningsgrad. Samtidig skal en god og elektrisk effektiv holdeevne for den aktive masse oppnås.

For løsning av dette mål går oppfinnelsen ut fra en gitterplate bygget opp med et nett av tynne plasttråder som fortrinnsvis overtrekkes med et elektrisk godt ledende, tynt metallsjikt, særlig av kobber, og hvor nettets enkeltelementer i det minste enkelte steder danner en tredimensjnal, fortrinnsvis bølgeformet struktur med hensiktsmessig fordelte fordypninger og/eller forhøyninger, fortrinnsvis utført ved trekkstansing eller dyptrekking og slik at plasttrådene mellom forhøyningen og/eller fordypningene får større innbyrdes avstand enn over dem. Plastnett av denne type og som er særlig hensikts-messige i denne sammenheng er samtidig patentsøkt (Hagen Batterie AG og Hoechst AG, med tittel "Elektroder for galvaniske primær-og sekundærelementer").

Oppfinnelsen angir løsningen slik det fremgår av karakteristikken i det etterfølgende patentkrav 1. I dette henseende er det hensiktsmessig hvis plastnettet i opptaks- eller avsettingsområdet hovedsakelig er utbøyd med like store utsving til hver side og hovedsakelig over hele dette område, mens nettet i strømledeområdet fortrinnsvis ikke er utbøyd eller strukket. Videre er det fordelaktig hvis det bare er plasttrådene som er overtrukket med bly/tinnlegering eller rent bly i avsettingsområdet, hvorved maskeåpningene i nettet holdes åpne, mens det i strømledeområdene også er fordelaktig dersom maskene mellom de enkelte plasttråder fylles ut av den aktuelle bly/tinnlegering eller det benyttede bly. Oppfinnelses tanken går altså ut på å fremstille et plastnett av tråder slik at det på optimal måte kan tjene som negativelektrode særlig for en bly akkumulator, ved at det primært legges vekt på et effektivt opptak av aktiv masse i en tredimensjonal filigranstruktur, særlig i opptaks- eller avsettingsområdet for massen. Det område eller de områder som tjener til masseopptak er da skilt fra de egentlige strømlede-områder som fortrinnsvis plasseres innimellom opptaksområdene, gjerne jevnt fordelt over elektroden, og disse strømledeområder er på grunn av den tettmaskede inndeling og de kortere strømbaner særlig egnet for tilførsel og uttak av strøm til/fra elektrodens opptaksområder, hvorved den elektriske motstand for strøm-tilførselen og strømuttaket blir minst mulig. Videre oppnås på grunn av nettets tettmaskede struktur, særlig i strømledeområdene at det ikke er problematisk å fylle maskene igjen med en bly/tinnlegering eller rent bly, hvilket ytterligere bidrar til reduksjon av akkumulatorens og elektrodenes indre motstand. På den annen side er maskene i opptaksområdene fortrinnsvis gjennomgående så vide at det der bare er plasttrådene som belegges med metall (bly/tinn eller bly), idet selve maskeåpningene holdes åpne. På denne måte kan den aktive masse ikke bare forankres mellom fordypningenes eller forhøyningenes vegger, men også i de åpne masker, og det blir da stående til rådighet en meget stor totaloverflate for strømoverførselen fra den aktive masse til gitterplaten og omvendt.

Endelig kan man mellom de utbøyde forhøyninger og fordypninger også anordne mindre, ubøyde områder som da ikke i større utstrekning vil påvirke festeevnen og strømledeegenskapene for den aktive masse.

Det oppnås en særlig god strømledningsevne, dvs.

lav indre motstand, når plasttrådene består av et større antall tynnere og gjerne oppflisete eller lodne enkelttråder som ligger inn mot hverandre og særlig kan være utført av syntetisk materiale, idet det ved beleggingen av enkelttrådene med det godt elektrisk ledende metall, særlig kobber, oppnås en stor metalloverflate og følgelig et stort tverrsnitt for strømledebanene. Videre kan på denne måte også det flytende bly/tinn eller rene bly trenge inn i mellomrommene mellom de mange enkelte såkalte monofilamenter og der også bidra til et maksimalt strømledende metalltverrsnitt. Utover dette blir bly/ tinnlegeringen eller blyet på denne måte ekstra godt forankret i plastnettet.

Plasttrådene kan enten være sammenspunnet i en veve-prosess eller ved hjelp av andre teknikker slik at det dannes et sammenflettet plastnett, og videre kan også de tråder som består av en rekke enkelttråder være spunnet sammen ved dreining eller innfletting slik at påføringen av det elektrisk godt ledende metallsjikt først finner sted etter ferdigfrem-stillingen av plastnettet med dettes fordypninger og/eller forhøyninger.

Jo mindre diameter hvertav de enkelte monofilamenter

i enkeltplasttrådene har og jo flere monofilamenter det finnes i hver enkelt plasttråd, desto større overflate vil stå til rådighet for opptak eller avsetting av det godt elektrisk ledende metallsjikt og videre for metalloppbyggingen (bly/

tinn hhv. bly) i mellomrommene.

Siden plast har langt lavere egenvekt enn metall,

i alle fall de aktuelle metaller det her dreier seg om, vil oppfinnelsens gitterplate kjennetegnes av meget lav totalvekt.

Tilsvarende får også oppfinnelsens gitterplate langt bedre strømledeevne og elektrokjemiske egenskaper enn de gitterplater som kjennes fra tidligere, siden de monofilamentopp-byggede plasttråder danner et nett med særdeles fin struktur og følgelig en meget stor effektiv overflate for påføring, av metallsjikt. Siden også plastnett kan deformeres på en hvilken som helst ønsket måte, også før utformingen til flat gitterplate, kan oppfinnelsens elektrodeplate også utføres i vilkårlig fasong, f.eks. også i form av en spiralformet rull, i meanderform eller på annen måte for å øke arealet i forhold til volumet.

Påleggingen av et elektrisk ledende og tynt metallsjikt på plasttrådene skjer fortrinnsvis ved at man først legger på en metallfilm av f.eks. kobber med tykkelse fra 0,5-2 ym, hvoretter elektrolytisk metallisering med ytterligere kobber foregår inntil metallovertrekket får en tykkelse på mellom 1 og 200, særlig mellom 5 og 100 og gjerne også me-lom 10 og 50 um. Som materiale for plasttrådene kan med for-del polyester benyttes, hvorved plastnettet hensiktsmessig blir stabilisert ved hjelp av termo- eller duroplast. For dette egner seg fenol- og akrylharpiks særlig godt.

Fordelaktige utførelseseksempler av elektroden ifølge oppfinnelsen er nærmere angitt i de etterfølgende patentkrav 4-6.

Den galvaniske påleggingen av metall på plastnettet er ansett å være særlig fordelaktig fordi plastmaterialet ikke da behøver oppvarmes, hvilket ellers kunne føre til smelting eller dimensjonsforandringer. Elektroden kan imidlertid også være fremstilt ved at det på forhånd galvanisk metallpålagte plastnett slik det angis i krav 7 og 8, en kortere periode er dyppet i et smeltebad av bly eller en bly/tinnlegering, såfremt neddykkingstiden er tilstrekkelig kort. Det elektrisk godt ledende metallsjikt virker på denne måte også som effektiv varmeavleder.

Det er særlig gunstig hvis det først pålagte godt elektrisk ledende metallsjikt er renset før noe ytterligere belegg er påført, slik det er angitt i krav 9 - 11. Anvendelse av et nedkjølt rensebad er særlig hensiktsmessig siden det da unngås en utilsiktet oppvarming av plastnett ved den etter-følgende metallpåføring i et smeltebad. Kravene 12 - 17 angir særlig foretrukne utførelsesformer, idet det særlig legges vekt på at strømledeområdene er slik fordelt over gitterplatens flater at det blir særlig godt ledende tilførsels- eller strømuttaks-baner til hw. fra samtlige opptaksområder.

Elektroden ifølge oppfinnelsen, eventuelt de platesett som inngår, kan særlig være utformet slik det er angitt i det etterfølgende patentkrav 18.

Ved benyttelse av et plastnett i gitterplaten og utført på en meget, enkel måte, idet nettet er lett formbart, kan elektroden ifølge det etterfølgende patentkrav 19 også omfatte masseavsettingsbroer langs omkretsen av gitterplaten, hvilke bidrar til at den aktive masse som avsettes i fordypningene eller på forhøyningene i tillegg holdes ytterligere forankret fra undersiden såvel som fra oversiden.

I utførelsesformen angitt i krav 20 er metalltverr-snittet for strømledeområdene øket slik at den indre motstand av gitterplaten blir redusert ytterligere.

Elektroder egnet for kontinuerlig fremstilling på et produksjonsbånd kan ha de trekk som er angitt i det etterfølgende patentkrav 21.

Oppfinnelsen skal i det følgende gjennomgås i form av eksempler og med støtte i de tilhørende tegninger, hvor: fig. 1 viser et skjematisk oppriss av en elektrode ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser en sterkt skjematisk og forstørret fremstilling av utsnittet antydet med linjen II-II på fig. 1, fig. 3 viser et ytterligere forstørret skjematisk utsnitt ifølge linjen III-III på fig. 1, av en av elektrodens strøm-ledeområder, fig. 4 viser et forstørret utsnitt av området innsirklet ved IV-IV på fig. 2, fig. 5 viser et forstørret oppriss av en del av elektrodens avsettings- eller opptaksområde, fig. 6 viser et tilsvarende oppriss av strømledeområ-det, fig. 7 illustrerer sterkt skjematisk fremstillingsfor-løpet for en elektrode ifølge oppfinnelsen, fig. 8 viser en tilsvarende illustrasjon av et fremstillingsforløp i en særlig foretrukket utførelsesform, fig. 9 viser perspektivisk kombinasjonen av elektroden ifølge oppfinnelsen med skilleplater, fig. 10 viser skjematisk og i perspektiv samme kom-binasjon i ferdig sammenstilt tilstand, fig. 11 viser et oppriss av en elektrodesammenstilling anordnet som et sammenhengende bånd, og fig. 12 viser en perspektivskisse av dette bånd anordnet som et platesett av enkeltelektroder.

Fig. 1-6 viser oppfinnelsens elektrode i form av en gitterplate 11 og med et nett av fortrinnsvis sammenvevde eller -flettede plasttråder, idet de enkelte plasttråder 13 ifølge fig. 4-6 består av en rekke enkelttråder 13', hver overtrukket med et tynt kobbersjikt med tykkelse på noen få mikrometer. Også flere, f.eks. tre plasttråder (fig. 4) k'an være sammenflettet eller snodd sammen i et visst mønster. Samtlige av enkelttrådene 13" i en trådbunt som danner den egentlige plasttråd 13 er selv gjerne snodd. På plasttrådene 13 er et belegg av bly eller bly/tinnlegering avsatt, og tykkelsen av dette belegg som på fig. 4 og 5 har henvisningstallet 24 kan være mellom 40 og 60 um. Beleggets 24 metallmateriale trenger også gjerne et stykke inn i de enkelte plasttråder 13, i det minste i disses overflatesjikt, slik at det blir størst mulig strømovergangsflate mellom be-legget og kobberovertrekket på enkelttrådene 13'.

Ifølge fig. 1 og 2 har oppfinnelsens gitterplate 11 f.eks. fordypninger 32 og forhøyninger 33, på fig. 1 bare skjematisk antydet som sirkler, og på fig. 2 sterkt overdrevet og vist skjematisk. Forhøyningene og fordypningene kan f.eks. fremkomme som følge av dyptrekking eller trekkstansing av plastnettet eller plasttrådene 13, og maskineringen utføres på den måte at trådene 13 da kommer til å rage ut delvis på den ene og delvis på den andre side av gitterplatens 11 hovedplan. Fordypningene og forhøyningene er utført i områder avsatt til opptak eller avsetting av det aktive metall, og disse områder kalles her derfor opptaks- eller avsettingsområder 12. Mellom disse områder og akkumulator- eller gitterplatens kanter befinner det seg i platens hovedplan og slik som antydet med henvisningstallet 35 på fig. 1 og 2 utbøyde strømledeområder 14, på fig. 2 hhv. vist som oppover- og nedoverbøyde endeelementer. I disse områder 14 ligger nabo-plasttrådene 13 så tett i nettet at maskeåpningene mellom dem blir tilstrekkelig små til at det bly eller den bly/tinn-legering som påføres som et belegg 24 kommer til å fylle igjen maskene helt.

Dette er særlig indikert på fig. 6.

Ved den periodiske og punktvise utoverbøyning av

de enkelte plasttråder 13 i nettet utenfor hovedplanene for gitterplaten 11 slik det best er indikert på fig. 2, kommer den elektriske motstand ved at de enkelte plasttråder 13 får større lengde, til å bli høyere, og i tillegg kommer det faktum at det blir værende igjen metallfrie mellomrom 34 i maskene (fig. 5), likevel holdes den elektriske motstand i strømledeområdene 14 på lave verdier, idet denne motstand redu-seres ved at strømledeområdene 14 også har maskene fylt med en bly/tinnlegering eller med bly.

På grunn av at fordypningene 32 og forhøyningene

33 er frembragt i en dyptrekkeprosess kommer alle mellomrommene 34 i maskene (fig- 5) til å danne forstørrede maskeåpninger slik: at et blybelegg 24 som f.eks..påføres i en neddykkingsprosess og kommer til å dekke plasttrådene 13 likevel ikke vil fylle ut mellomrommene 34. Dette kommer tilgode for en fast mekanisk binding av den påfølgende innførte aktive masse i plastnettet.

For å oppnå en god heftevne overfor denne aktive masse spiller utformingen av fordypningene 32 og forhøyningene 3 3

en hovedrolle, idet massen kommer til å fylle alle fordypninger og bli liggende på alle forhøyninger, med unntak av den side som vender fra plateplanet. Bredden av forhøyningene 33 og fordypningene 32 ligger i området mellom 3 og 10 mm, særlig mellom 4 og 6 mm. Dybden av forhøyningene 33 og fordypningene 32 dreier seg om 1-5 mm, særlig 2-3 mm. Forhol-det bredde/dybde bør ligge i området 2:1 til 3:1. Figurene viser altsåen betydelig overdrevet fremstilling av forhøynin-gene 33 og fordypningene 32 for illustrasjonsformål. Av særlig betydning er at naboforhøyninger 33 og -fordypninger 32 ligger fortløpende etter hverandre slik at plastnettet også i grenseområdet mellom naboforhøyninger og -fordypninger blir todimensjonalt utbøyd og følgelig gir forstørrede mellomrom 34. Ved den regelmessige veksling mellom forhøyningene 33 og fordypningene 3 2 i innbyrdes motsatte retninger oppnås . mulighet for opptak av større mengder aktiv masse, en særlig god heftevne rent mekanisk mellom den aktive masse og gitteret, og en kortveiet strømforgrening til og fra gitterplaten 11 og fra/til massen.

Også utbøyningen av kantene på gitterplaten slik som vist ved 35 på fig. 1 og 2, og da vekselvis til den ene og den andre side, gir en god heftevne mellom gitterplatens 11 kant og den senere innførte aktive masse.

Opptaksområdene 12 omfatter gjerne et større antall fortløpende forhøyninger 33 og fordypninger 32, mellom hvilke de fortrinnsvis små todimensjonale strømledeområder er anordnet. Strømledeområdene 14 er videre anordnet langs enkelte eller samtlige grenseområder for opptaksområdene 12. Alle strømledeområdene 14 henger direkte sammen slik at det fra hvert punkt i et slikt strømledeområde 14 fører minst én strøm-bane ut til et ytterligere strømledeområde 14 og videre til en tilkoblingsfane 15 (fig. 1).

Fra fig. 1 fremgår at opptaksområdene 12 er anordnet med størst mulig overflate innenfor de relativt smale strømledeområder 14 omtrent som øyer og slik at det mellom de enkelte opptaksområder 12 dannes smale gatelignende strøm-ledeområder 14 som samtlige henger sammen og slik at det dannes en kritikkfri og motstandsfattig strømledning til hhv. fra tilkoblingsfanen 15. Totalt fordeles opptaksområdene 12 og strømledeområdene 14 slik over gitterplatens 11 flate at det oppnås maksimalt stor opptaksevne for den aktive masse, samtidig som tilstrekkelig lavohmige strømledebaner fører ut fra de enkelte opptaksområder 12 til tilkoblingsfanen 15, idet også denne er utført plan og som en del av strømledeområdene.

Hvis tilkoblingsfanen 15 slik som vist på fig. 1 er anordnet i det ene hjørne av gitterplaten 11 må det diagonalt over gitterplaten og mot det motstående hjørne 16 være ført et strømledeområde 14. En tilsvarende anordning er også fordelaktig når tilkoblingsfanen ligger noe nærmere midten av gitterplaten 11.

Ifølge fig. 3 kan de gatelignende strømledeområder

14 være utformet som renner eller spor, og disse kan da være istøpt f.eks. bly slik som vist ved 23 på fig. 3, hvorved strømledningsevnen i dette område forhøyes. I stedet for renneformede strømledeområder fylt med bly kan de også være fylt med den aktive masse.

I henhold til fig. 7 kan fremstillingen av oppfinnelsens elektrodeplate på hensiktsmessig måte skje ved at et allerede formet og forkobret plastnett 11' i båndform føres gjennom flere bad, først et rensebad 19, så et galvanisk bly/ tinnlegeringsbad 20 og deretter et galvanisk blybad 21 , idet fremføringen skjer kontinuerlig via elektrisk ledende vende-valser 25 som er påtrykt negativ spenni-ng og holder båndet 11' negativt ladet. I samvirke med en elektrode 26 i det ene av badene og tilkoblet positiv pol i et strømtilførselsanlegg blir en bly/tinnlegering galvanisk påført i badet 20, og et blysjikt blir avsatt på båndet 11' i badet 21. Når båndet føres ut av det galvaniske blybad 21 har det altså et kobbersjikt, så et bly/tinnlegeringssjikt og ytterst et blysjikt.

Ifølge fig. 8 videreføres båndet 11', allerede forkobret og omfattende opptaksområdene 12 og strømledeområdene 14 etter passering av rensebadet 19 og det galvaniske lege-ringsbad 20, gjennom en blysmelte 22. Den vende-valse 27 som er varmebestandig og befinner seg i smeiten ligger nær overflaten av denne slik at båndet 11' bare relativt kort tid kommer til å befinne seg nede i smeltebadet. På denne måte hindres at de enkelte plasttråder i nettverket smelter, opp-løses eller forskyves. For å unngå at båndet 11' kommer til å varmes opp for mye i blysmelten 22 kan vendevalsen 27 også kjøles ned ved at et kjølemedium tilføres, slik som skjematisk antydet med aksiale kjølekanaler 28 i vendevalsen 27.

Når båndet 11' eller eventuelt gitterplaten 11 med påmontert bånd tas opp fra smeltebadet kjøles det ned, f.eks. slik som illustrert på fig. 8 ved at det benyttes en kjølevalse 30 med kjølekanaler 31, for retningsendring av båndet 11'.

Det er ikke strengt tatt nødvendig at det foregår en galvanisk forhåndspålegging av nettet etter renseprosessen, slik det er indikert på fig. 7 og 8, og en mer rasjonell og raskere fremstilling lar seg gjennomføre dersom det direkte etter rengjøringen følger en kortvarig neddykking av gitterplaten 11 eller båndet 11' i blysmelten 22 (fig. 8).

For at påleggingen av bly på plastmaterialet ikke skal foregå under beskadigelse av gitterplatens materiale i smeltebadet er det påkrevet å holde blytemperaturen, neddykkings-varigheten og den etterfølgende nedkjøling innenfor bestemte grenser.

Ifølge fig. 9 kan gitterplaten 11 også være forsynt med to foldeområder, her kalt bretter 29, og tilhørende utenforliggende skilleplater 17 med samme flatestørrelse, og i praksis kan disse plater utrustes med samme type plastnett som selve gitterplaten 11, men likevel uten at disse plater belegges med metall. For å oppnå en tilstrekkelig tykkelse for skilleplatene 17 kan de være utformet på akkurat samme måte som gitterplaten

11 i dennes opptaksområde 12.

Ved å svinge opp hhv. ned de to skilleplater 17 om sin respektive brett 29 slik som pilene indikerer på fig. 9, kan den anordning som fremgår av fig. 10 fremkomme, hvorved ett og samme plastnett danner en sammenstilling hvor den negative elektrode som gitterplaten 11 danner utgjør én del, med to utenforliggende skilleplater 17 på hver side. Det kan også tenkes at man anordner en slags innbrettet lomme av to skilleplater, hvorved en spesielt utformet gitterplate 11 kan senkes ned i lommen.

Ifølge fig. 11 kan f .eks. og ifølge den fremstillings-måte som er indikert på fig. 7 og 8, tallrike gitterplater 11 ifølge oppfinnelsen henges sammen slik at det dannes et sammenhengende bånd. Etter fremstillingen kan så flere av de gitterplater 11 som henger sammen i båndet skjæres ut og danne en sammenstilling som antydet på fig. 12, her kalt et platesett 18. De enkelte plater står da i elektrisk ledende forbindelse med hverandre via bretter slik at det bare er tilstrekkelig å ha en tilkoblingsfane 15 i den ene ende eller eventuelt i begge ender av settet.

Det er vesentlig at forhåndsfremstillingen av gitterplaten for isetting i en akkumulator skjer under overtrekking med en bly/tinnlegering eller rent bly når polymernettstrukturen foreligger med sine strømledeområder 14 og opptaksområder 12 dannet ved forhåndsforming og pålagt kobber.

Den geometriske gitterstruktur begrenses ifølge oppfinnelsen ikke lenger av støptekniske restriksjoner eller bestemte former av strekkmetall. Elektroden ifølge oppfinnelsen kan følgelig anta fasonger som ikke hittil har kunnet realiseres.

Mangel på mekanisk heftevne mellom den aktive masse og gitterplaten er et kjent problem ved fremstilling av elektroder for akkumulatorer. Egenskapene for de nå beskrevne elektroder ifølge oppfinnelsen er i dette henseende forbedret betydelig, siden det anvendes et større antall tynne gitterbroer eller -elementer fremstilt av plasttråder, i stedet for færre, men tykkere broer og f orbindelseselementer i konvensjonelle gittere, hvorved kontaktflaten mellom gitteret og den aktive masse ifølge den foreliggende oppfinnelse blir betydelig øket. Siden de gitterbroer eller forbindelseselementer som fremkommer ved anvendelse av plasttråder og som følge av disses enkelttråder som er belagt med kobber, oppnås meget god elektrisk ledningsevne. Videre forbedres utnyttelsen av den aktive masse vesentlig når oppfinnelsens elektrode benyttes.

For fordelene ved elektroden ifølge oppfinnelsen ligger bl.a. den lille grunnmaskevidde for plastnettet til grunn, og den typiske gitterstruktur som oppfinnelsen angir omfatter fordypninger 32 og forhøyninger 33 slik at overflaten blir betydelig øket.

I tillegg til å anvende en vandig sitronsyreoppløs-ning for rensebadet kan også vandige oppløsninger av andre hydroksykarbonsyrer inngå, og neddykkingstiden i rensebadet kan f.eks. være fra 2-10 sekunder.Etter rensingen bør even-tuelle rester fra rensebadet fjernes fra gitterplaten ved hjelp av trykkluft, og den fullstendige rensing før beleggingen med bly/tinnlegering eller bly er meget viktig for å

oppnå en ubrutt pålegging i det påfølgende fremstillingstrinn.

Hvis en relativt sprø aktiv masse benyttes utformes fordypningene 32 og forhøyningene 33 smalere enn dersom man heller ønsker å benytte en mer viskøs masse.

Den aktive masse kan f.eks. påføres ved hjelp av valser fra begge sider av oppfinnelsens elektrode, og det gjelder å få lagt massen jevnt på samtlige fordypninger og forhøyninger såvel som også i rennene eller sporene i strøm-ledeområdene. For å jevne ut og fortykke den aktive masse kan det anvendes ultralydbestråling for bedre flytendegjøring av massen. Når massen er relativt lite viskøs og/eller bestråles med ultralyd kan det også være aktuelt med ensidig pålegging, hvorved da massen trenger gjennom maskene i opptaksområdet

slik at den også avsettes på motsatt side.

Som aktiv masse kan samtlige fremstillbare masser i pasta- eller salveartet konsistens være egnet, og særlig gjelder at ved fremstilling av elektroder for blyakkumulatorer kan man benytte en basisk masse med egenvekt mellom 3 og 5,7 g/ml, idet en slik masse er lett bearbeidbar. Pastaen kan enten på-legges for hånd eller maskinelt. For forbedring av massefor-delingen benyttes gjerne ultralyd for midlertidig flytende-<g>jøring.

Særlig ved tettere nett er det ansett som en for-del å pålegge pastaformet masse på begge sider for å oppnå fullstendig belegging av samtlige nettområder. Videre kan man oppnå jevn og effektiv belegging av et tettere nett ved å anvende mer tyntflytende blandinger og deretter utpres-sing med et oppsugbart fyllmateriale som senere i den ferdige celle kan anvendes som syrereservoar.

Forhøyningene 33 og fordypningene 32 kan i avhengig-het av det aktuelle formål anta forskjellig form, f.eks. form av en spiss eller avkortet kjegle, en pyramide, eventuelt en avkortet pyramide, idet basis kan være mangekantet, formen kan være sylindrisk, prismelignende, den kan være sammensatt av sfæriske segmenter etc. Særlig foretrekkes når toppunktene hhv. -flatene av forhøyningene ligger i et felles plan paral-lelt med en basisflate, og det samme gjelder fortrinnsvis også for fordypningene.

Claims (21)

1. Elektrode for elektrokjemiske celler, særlig den negative elektrode for akkumulatorer, fortrinnsvis blyakkumulatorer, hvor elektroden består av en gitterplate (11) som tjener som bærer for den aktive masse og som leder for den elektriske strømtilførsel og strømuttaket, hvor elektroden videre er bygget opp med et nett (11') av tynne plasttråder (13) som fortrinnsvis overtrekkes med et elektrisk godt ledende, tynt metallsjikt, særlig av kobber, og hvor nettets enkeltelementer i det minste enkelte steder danner en tredimensjonal, fortrinnsvis bølgeformet struktur med hensiktsmessig fordelte fordypninger (32) og/eller forhøyninger (33), fortrinnsvis utført ved trekkstansing eller dyptrekking og slik at plasttrådene mellom forhøyningene og/eller fordypningene får større innbyrdes avstand enn over dem, KARAKTERISERT VED at gitterplatens (11) plastnett (11') er pålagt minst ett ytterligere overtrekk av en bly/tinn-legering eller av bly og er inndelt i områder (12, 14) som omfatter minst ett opptaksområde (12) for avsetning av aktiv masse, og minst ett strømledeområde (14), og at fordypningene (32) og/eller forhøyningene (33) dannes i opptaksområdet eller -områdene (12), mens plastnettet (11') i strømledeområdet eller -områdene (14) har en flat, todimensjonal struktur.

2. Elektrode ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at plastnettet i opptaksområdet (12) hovedsakelig er utbøyd med like store utsving til hver side og hovedsakelig over hele dette område, mens nettverket i strømledeområdet (14) fortrinnsvis ikke er utbøyd eller strukket.

3. Elektrode ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at det i opptaksområdet eller -områdene (1.2) bare er plasttrådene (13) som er overtrukket med bly/tinnlegering eller rent bly, hvorved nettets maskeåpninger (34) holdes åpne, mens strømlede-områdets eller -områdenes (14) tilsvarende maskeåpninger mellom plasttrådene (13) i nettet også er fylt av den aktuelle bly/tinn-legering eller blyet.

4. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAK TERISERT VED et ytterste metallisk pålagt sjikt av en bly-kadmium-selen-arsen-antimonlegering, særlig en bly/tinnlegering med fortrinnsvis 20 - 90 % bly, spesielt mellom 80 og 90 % bly (resten er tinn) og fortrinnsvis i en tykkelse på mellom 5 og 20, særlig omkring 10 um, i det tilfelle det etter pålegging av ett sjikt er utført en ytterligere blypålegging, eller i en tykkelse på mellom 30 og 150 um, fortrinnsvis mellom 40 og 60 um, særlig omkring 50 um, dersom det bare er påført ett sjikt-av bly/tinn-legering .

5. Elektrode ifølge krav 3 eller 4, KARAKTERISERT VED at et blysjikt med tykkelse på fortrinnsvis mellom 30 og 70, særlig mellom 40 og 60 og gjerne omkring 50 um er påført på det først pålagte elektrisk godt ledende metallsjikt eller fortrinnsvis på det deretter pålagte ytterste metallsjikt.

6. Elektrode ifølge krav 4 eller 5, KARAKTERISERT VED at i det minste den første etterfølgende metallpålegging er utført galvanisk.

7. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at én eller flere av de påfølgende metallpå-legginger, fortrinnsvis den siste er utført ved neddykking i et smeltebad med påleggingsmetallet i flytende tilstand, og at særlig neddykkingstiden er holdt tilstrekkelig kort til at nettets plastmateriale ikke når sin smeltetemperatur.

8. Elektrode ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at smeltebadets temperatur er holdt mellom 400 og 700 K, særlig mellom 500 og 600 K, og at neddykkingstiden er holdt mellom 1 og 4 sekunder, særlig mellom 1 og 2 sekunder.

9. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at gitterplaten (11) og dennes plastnett (li<1>) før påføringen av det ytterste metallsjikt, men etter at det første metallsjikt er pålagt, er renset i et rensebad som fortrinnsvis inneholder en vandig sitronsyreoppløsning med styrke fra 20 % til fullt mettet.

10. Elektrode ifølge krav 9, KARAKTERISERT VED at oppholdstiden i rensebadet ligger mellom 2 og 10 sekunder, særlig mellom 4 og 8 sekunder, gjerne omkring 5 sekunder.

11. Elektrode ifølge krav 9 eller 10, KARAKTERISERT VED at rensebadets temperatur er holdt mellom 250 og 350 K, særlig mellom 290 og 320 K, gjerne omkring 300 K.

12. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at alle metalliseringene av plastnettet er utført etter dettes forming, idet formingen særlig er utført under dyptrekking.

13. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at det i det minste på den side av gitterplaten (11) hvor strømtilførselen og strømuttaket foregår er anordnet et strømledeområde (14).

14. Elektrode ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at gitterplaten (11) har en tilkoblingsf ane (15) utformet som et strømledeområde (14).

15. Elektrode ifølge krav 13 eller 14, KARAKTERISERT VED at det randområde som omkranser gitterplaten (11) er utformet som et strømledeområde (14).

16. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at det mellom opptaksområder (12) plassert som øyer er anordnet strømledeområder (14) anordnet i baner slik at det tilsvarer veier mellom øyene.

17. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at et strømledeområde (14) går diagonalt over gitterplaten (11) fra det sted, særlig det ene hjørne av platen, hvor tilkoblingsf anen (15) er plassert, over til det motstående hj ørne (16).

18. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED flere gitterplater (11) koblet sammen til sammenhengende platesett (18) i form av et foldbart bånd.

19. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at plastnettet ved kanten fortrinnsvis er utbøyd 90° i forhold til gitterplatens hovedplan og særlig i motsatt retning ved hver av endene, idet de utbøyde partier danner masseavsettingsbroer (35) som hever seg ut over gitterplatens hovedplan tilnærmet like mye som fordypningene (32) hhv. forhøyningene (33) og likeledes danner strømledeområder (14).

20. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at strømledeområdene (14) i det minste delvis er utformet som riller, renner eller spor, idet disses lengde-retning hovedsakelig sammenfaller med strømlederetningen, og at rillene, rennene eller sporene i det minste delvis er istøpt bly hhv. bly/tinnlegering eller er fylt med aktiv masse.

21. Elektrode ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at flere opptaksområder (12) adskilt av mellomliggende strømledeområder (14), og at samtlige strømlede-områder (14) er direkte forbundet med hverandre.