PL93413B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest powloka dwuwar¬ stwowa dla elektrod rurowych do akumulatorów elektrycznych. Tego rodzaju elektrody wystepuja tak w akumulatorach stalowych jak i w olowio¬ wych i skladaja sie z pewnej ilosci wzajemnie zla¬ czonych precików w postaci sztabek lub drutu z materialu przewodzacego prad elektryczny, oto¬ czonych przez material aktywny, który ze swej strony otoczony jest przez powloke elektrochemicz¬ nie nieaktywna. Przedmiotem wynalazku jest no¬ wa i lepsza powloka tego rodzaju, jak równiez sposób wytwarzania takiej powloki.Elektrody runowe stosowane sa przede wszystkim w akumulatorach olowiowych. Dlatego opis odnosi sie tylko do tego rodzaju akumulatorów, mimo ze wynalazek nie ogranicza sie tylko do nich.Pierwsze wprowadzone do uzytku powloki rur¬ kowe skladaly sie z twardej gumy, w których na¬ cieta byla wielka ilosc szczelin równoleglych do siebie, a prostopadlych do osi tych rurek. Rurki te zostaly pózniej w rozmaity sposób ulepszone, a istotny postep osiagnieto przez skonstruowanie rurki, która sklada sie z dwóch warstw: jednej wewnetrznej warstwy splecionej z wlókna szkla¬ nego i drugiej zewnetrznej wykonanej z perforo¬ wanej folii z tworzywa sztucznego. Pózniej zostaly skonstruowane rózne typy powlok, wsród których znajdowaly sie takze typy z licznymi wzajemnie polaczonymi rurkami.Zostaly tez skonstruowane pojedyncze rurki, u- tworzone z jednej warstwy materialu, np. rurki skladajace sie zasadniczo ze splecionej z wlókna szklanego warstwy, która jest nasycona w celu uzyskania lepszej wytrzymalosci i ochrony przed oddzialywaniem chemicznym. Jednakowoz, dwu¬ warstwowe elektrody maja okreslone specjalne za¬ lety, przy czym jako jedna z nich nalezy wymienic szczególnie wazny w okreslonych przypadkach pro¬ sty sposób wytwarzania, co jest przede wszystkim cecha sposobu wytwarzania wedlug wynalazku.Równiez wazna korzyscia z punktu widzenia techr- niki akumulatorowej jest, ze sposobem tym otrzy¬ muje sie elektrody o dobrych wlasnosciach mecha¬ nicznych i bardzo dlugiej zywotnosci.Elektrody wedlug wynalazku skladaja sie z dwóch warstw, jednej z wlóknistego materialu obojetnego i z drugiej, z materialu termoplastycznego lezacego na tamtej. Oba materialy sa ze soba wzajemnie w ten sposób zespolone, ze material wlóknisty wni¬ ka w zwrócona ku niemu powierzchnie materialu termoplastycznego. Dzieki temu uzyskane jeat co najmniej mechaniczne polaczenie obu materialów ze soba. Wazne jest, ze oba rózne materialy powlo¬ ki rurkowej skladajacej sie z dwóch warstw, sa ze soba mocno zlaczone. Dzieki temu zostalo w pe¬ wnym zakresie osiagniete polepszenie wlasnosci mechanicznych powloki, przede wszystkim jednak ma to znaczenie przy wypelnianiu materialem ak¬ tywnym.Przy wytwarzaniu elektrod postepuje sie tak, ze 93 4133 ¦ ¦ £ najpierw odlewa sie szkielet elektrody z materialu przewodzacego prad elektryczny, np. ze stopu olo¬ wiowego. W tym przypadku szkielet ten stanowi listwa z wystajacymi z niej równoleglymi do siebie zeberkami. Na te zeberka zostaje nasunieta powlo¬ ka rurkowa* po czym zostaje nasypany material aktywny w postaci proszku. To napelnienie aktyw¬ nym materialem byloby niemozliwe do przeprowa¬ dzenia, gdyby oba materialy powloki nie byly ze soba mocno zespolone. Równiez naciagniecie rurki na zebra byloby utrudnione jezeli zlaczenie mate*; r&low byloby zte, Polaczenie obu materialów powloki, bylo uprze¬ dnio zawsze wykonywane przez klejenie. Powodo- wn*~ ' j '[l'1!"^ caly szereg wad. Uzyty klej sto- A JsJ^ihafeT cKAtypL w odpowiednim stopniu musial schnac lub stwardniec podczas gdy obie warstwy musiala byc clo Webie przyciskane przy pomocy mer ^CT®J!lcznego przyrzadu. Pociagalo to za soba podro- J.jettie-wytwaTzahia, jak równiez koniecznosc posia¬ dania niepotrzebnego wielkiego i szerokiego wyposa¬ zenia do produkcji powlok. Poniewaz czas zwiaza¬ nia dla kleju twardniejacego jest w ogólnosci bar¬ dzo dlugi, w wiekszosci procesów wytwarzania sto¬ sowano klej, którego podstawa byc odpowiedni rozpuszczalnik. Ten zas z uwagi na warunki pracy byl niepozadany.Równiez przy klejeniu trudno bylo osiagnac wy¬ starczajaco dobre zlaczenie obu warstw materialu bez naniesieniu kleju z duzym nadmiarem. Taki nadmiar jest znaczna wada, poniewaz pogarsza on wlasnosci elektrod wykonanych z takimi powloka¬ mi. Nadmiar kleju podwyzsza naturalnie koszty wytwarzania i pociaga za soba wzrost problemów wynikajacych z warunków pracy. Dalsza wazna w&da klejenia jest to, ze trudno jest osiagnac zado*- walajace .polaczenie obu warstw materialu. Zalezy to oczywiscie od uzytych materialów, a na warun¬ ki moze miec wplyw wstepne przygotowanie ma¬ terialów, Problemy te zostaly w tej chwili rozwiazane W konstrukcji powtoki wedlug wynalazku, w której obie Warstwy zostaja polaczone ze soba w taki apo- aLfo, ze material wlóknisty zostaje wcisniety w sty- kajaca sia z nim powierzchnia materialu termo- plastyc3toe©o, Przez to osiaga sie co najmniej me- efcanfczne polaczenie obu materialów. Z wielu wzgladów nie jest celowe, aby material wlóknisty byl wciskany glgbiej w rnaterial termoplastyczny, niz to jest konieczne do osiagniecia zadawalajacego polacfeenia. Nie jest wiec celem osiagniecie uzbro¬ jenia materialu termoplastycznego. Naturalnie, mo¬ ga rózne warstwy skladac sie z pewnej ilosci róz¬ nych materialów* jednak szczególnie celowe okazalo sie rozwiazanie, gdy material wlóknisty calkowicie lub przede wszystkim sklada sie z wlókna szkla¬ nego.Wlókno szklane jest niezawodnym materialem wchodzacym W sklad elektrod akumulatorowych, który, jak to okazalo £ie zapewnia elektrodom do¬ bre wlasnosci. Material termoplastyczny sklada sie celowo z poliotefmy, przykladowo z polietylenu lub polipropylenu. Material termoplastyczny moze byc takze w taki sposób zastosowany, ze na zewnetrz¬ nej stronie oslony zostana utworzone wystajace 3 413 4 zebra. Zastosowanie tych zeber polega na tym, ze maja one utrzymywac odstep od nastepnej czesci skladowej, tj. ogólnie biorac od separatora* Dlatego jest w zasadzie celowe, azeby kazda oslona rurko- wa miala dwa takie zebra, które znajdowalyby sie z obu stron oslony naprzeciwko siebie. Aby uniknac koniecznosci pewnego ustawiania kazdej rurki, mo¬ ga one takze byc zaopatrzone w wieksza ilosc ze¬ ber.Wedlug korzystnej postaci przedmiotu wynalazku, material termoplastyczny ma postac siatki, sklada¬ jacej sie z nitek przebiegajacych w dwóch róznych kierunkach. Nitki te powinny znajdowac sie wzgle¬ dem siebie w takim stosunku, ze osie nitek, które £ przebiegaja w jednym kierunku, tworza powierz¬ chnie, która nie pokrywa sie z powierzchnia utwo¬ rzona przez osie nitek, które przebiegaja w drugim kierunku. Przez powierzchnie ta nalezy rozumiec taka powierzchnie, która laczy ze soba osie róznych w nitek, niezaleznie od tego czy te nitki maja prze¬ krój okragly lub tez jakis inny.Przez zastosowanie tego rodzaju siatki, mozna osiagnac, to, ze nitki przebiegajace w jednym kie¬ runku zostaja calkowicie lub w przewazajacej cze- sci wtopione we wlóknisty material i dzieki temu wypelniaja funkcje polaczenia obu materialów, pod¬ czas gdy nitki przebiegajace w drugim kierunku, tylko w jak najmniejszym stopniu zwiazane sa z materialem wlóknistym, lub w ogóle nie sa z nim M polaczone i zamiast tego maja zadanie utrzymac pewien odstep do pozostalych czesci skladowych ogniwa baterii i chronic material wlóknisty przed zuzywaniem sie.Na rysunkach pokazane sa rózne wersje wyko- nania przedmiotu wynalazku i odpowiednie do nich siatki z materialu termoplastycznego, przy czym fig. 1 przedstawia siatke z nitek przebiegajacych w dwóch kierunkach, A lub B, fig. 2 — przekrój przez siatke prostopadly do nitek, które przebie- w gaja w kierunku, A. Fig. 3 przedstawia przekrój prostopadly do nitek przebiegajacy w kierunku B» fig, 4 — kawalek powloki wykonanej wedlug wy¬ nalazku, a fig, 5 — przekrój przez ta powloka.Na fig, 4 i 5 pokazane sa kierunki odpowiadajace l5 kierunkom A i ^ wreszcie fig. 6 i 7 przedsta- w&ja inna sia£$&.w taki,;sam sposób jak fig. 2 i 3. ;?tfói*/#.:« ^V4;\" ', ,.-..- Siatka pokazana na fig, 1 wykonana jes£ na przy¬ klad z polietylenu i posiada nitki 1 w kierunku A ^ i inne nitki 2 w kierunku B Kitki 1 lub 2 moga miec jednakowe lub rózne przekroje* a ich wza¬ jemne rozttaieszczenie moze byc rózne, jak to jest przedstawione na fig. 2 i 3, jak równiez na fig. 6 i 7. 55 Wedlug postaci przedmiotu wynalazku, prefero¬ wanej w zasjtosowaniu de elektrod akumulatorów olowiowych, warstwa wlóknista jest wykonana z koszulki uplecionej z wlókna szklanego i z war¬ stwy teraooplastycznej z siatki polietylenowej, 6Ó w przyblizeniu podobnej z wygladu do pokazanej na fig. 6 i 7. Saitka moze byc celowo wykonana z nitek o srednicy okolo 4,5 mm lub nieco wiecej, a oczka moze miec z odstepem miedzy nitkami 1 okolo 1,5—4 mm. Za pomoca takiej siatki otrzymu- „l je sie od 56 do 75% wolnej powierzchni, a prze-5 93413 6 waznie dazy sie do otrzymania 65 do 70% wolnej powierzchni. Dzieki temu osiaga sie optymalna kon¬ strukcje, pod wzgledem stabilnosci mechanicznej, mozliwosci dyfuzji elektrolitu i odplywu gazu wy¬ dzielajacego sie na elektrodzie.Wynalazek obejmuje takze sposób wytwarzania takiej powloki, jaka jest powyzej opisana. Wedlug tego sposobu material wlóknisty zostaje wpierw podgrzany, po czym nanosi sie material termopla¬ styczny. Nastepuje przy tym zmiekczenie lub sto¬ pienie sie materialu termoplastycznego w punktach styku obu warstw. Przez to powstaje polaczenie miedzy oboma materialami. Podgrzewanie moze byc wykonane w rózny sposób, przy czym na podstawie wlasnosci materialu powloki, celowym jest azeby material ten znajdowal sie na trzpieniu z odpo¬ wiedniego materialu, najlepiej z metalu, przede wszystkim ze stali.Jako odpowiednie metody podgrzewania zalecic nalezy naswietlanie promieniami podczerwonymi i podgrzewanie indukcyjne. Przy tym zostaje w pierwszym rzedzie podgrzany trzpien, z którego cieplo przenosi sie na material wlóknisty. Przy pod¬ grzewaniu indukcyjnym, trzpien jest otoczony przez cewke, zasilana pradem zmiennym, którego czesto¬ tliwosc, przy pewnych zastosowaniach moze byc bardzo wysoka. Powstajace przy tym prady wiro¬ we w trzpieniu, powoduja jego silne ogrzanie. Moz¬ na tez przez odpowiedni wybór czestotliwosci osiag¬ nac dielektryczne podgrzanie materialu wlóknistego, wywolane przez wewnetrzne tarcie molekularne.Trzpien na którym wykonane jest podgrzewanie, moze celowo byc tak dlugi, azeby na nim bylo tez wykonane nadanie ksztaltu powloce.Material wlóknisty moze wtedy skladac sie w znany sposób ze splecionych rurek z wlókien szkla¬ nych, a material termoplastyczny celowo stanowi plaskie pasmo. To pasmo moze byc wykonane z perforowanej folii lub z innego materialu zbli¬ zonego do siatki. Materialowi temu nadaje sie za¬ dany ksztalt geometryczny przy równoczesnym zczepieniu z materialem wlóknistym. Ksztalt geo¬ metryczny nie musi koniecznie posiadac prsefcroju kolowego, lecz mozliwe sa rózne inne ksztalty, jak owalny, prostopadly itp. Material termoplastyczny moze byc tez celowo podzielony co najmniej na dwa pasma, które równoczesnie z polaczeniem ma¬ terialu termoplastycznego z materialem wlóknistym laczone sa ze soba. Laczenie pasm ze soba wyko¬ nywane jest przy tym tak, ze utworzone zostaja wspomniane wczesniej zebra zewnetrzne.W stosowanych dotychczas konstrukcjach, oka¬ zalo sie jako celowe, aby material wlóknisty sta¬ nowil pleciona rurke. Spelnia ona wymagania jakie stawiane sa w odniesieniu do porecznosci w ma¬ nipulowaniu, wytrzymalosci i ceny. Do wykonania powlok rurkowych wedlug wynalazku, bardzo ce¬ lowe jest stosowanie splecionego materialu, ponie¬ waz material wlóknisty w tej postaci bardzo dobrze wtapia sie w material termoplastyczny. Jest to wazne, poniewaz material spleciony pociagany w swym wzdluznym kierunku, zwieksza swoja dlu¬ gosc, przy odpowiednim zmniejszeniu srednicy. Te¬ mu nalezy naturalnie przeciwdzialac przy wytwa¬ rzaniu i zastosowaniu elektrod akumulatorowych, a wlasnie zapobiega temu wtopienie w material termoplastyczny.Powloka wedlug pokazanej na rysunku, opisanej korzystnej postaci przedmiotu wynalazku, wykona- na jest w nastepujacy sposób. Material termopla¬ styczny wytlacza sie przez okragla lub prostokatna koncówke wylotowa, tak, ze otrzymuje sie bezpo¬ srednio siatke w postaci ru^ki o zadanym wygla¬ dzie. Material wlóknisty doprowadza sie przez kon¬ cówke wylotowa i przez nia naklada sie go na we¬ wnetrzna strone materialu plastycznego. Przez to osiaga sie prosty proces wytwarzania w niewielkim czasie i równoczesnie moze byc wykonane polacze¬ nie obu warstw bezposrednio za koncówka wylo¬ towa, dopóki jeszcze material termoplastyczny jest goracy. W przypadku koniecznosci moze byc jeszcze dodatkowo doprowadzone cieplo, i moze tez oka¬ zac sie celowe podgrzewanie materialu wlóknistego jeszcze przed zespoleniem obu warstw. To podgrze¬ wanie moze byc przeprowadzane juz przed kon¬ cówka wylotowa.Przez wykorzystanie innego doprowadzenia ciepla niz to, które material z tworzywa sztucznego otrzy¬ muje w koncówce wylotowej, osiaga sie takze te korzysc, ze nitki w siatce, te które w gotowej po¬ wloce leza w plaszczyznie prostopadlej do osi po¬ wloki wczesniej miekna niz nitki przebiegajace w kierunku wzdluznym, poniewaz nitki przebiega¬ jace w kierunku poprzecznym moga byc wykonane ciensze i zawierac mniej materialu. Nitki przebie¬ gajace w kierunku poprzecznym moga dzieki temu w wiekszej czesci wniknac w material wlóknisty, podczas gdy nitki przebiegajace w kierunku wzdluz¬ nym dalej posiadaja wystarczajaca wytrzymalosc, aby umozliwic ciagle posuwanie materialu powloki. PL PL PL PL PL

Claims (15)

1. Zastrzezenia patentowe 1. * Powloka dwuwarstwowa, elektrochemicznie obojetna, dla elektrod rurowych do akumulatorów elektrycznych, w których kazda elektroda rurowa sklada sie z pewnej ilosci wzajemnie ze soba zla¬ czonych precików przewodzacych prad elektryczny, otoczonych przez material aktywny, otoczony ze swej strony przez wymieniona powloke, znamienna tym, ze sklada sie z wlóknistego materialu obo¬ jetnego (3) i znajdujacego sie na nim materialu termoplastycznego w postaci siatki (1, 2), folii per¬ forowanej lub podobnej, przy czym material wlók¬ nisty wtopiony jest w zwrócona do niego powierz¬ chnie materialu termoplastycznego, przez co obie warstwy co najmniej mechanicznie sa ze soba wza¬ jemnie zlaczone.

2. Powloka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze material wlóknisty <3) przewaznie sklada sie z wló¬ kien szklanych.

3. Powloka, wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, ze materialem termoplastycznym jest poliole- fina.

4. Powloka, wedlug zastrz. 1 albo 2, albo 3, zna¬ mienna tym, ze material termoplastyczny tworzy na stronie zewnetrznej co najmniej dwa wystajace zebra. - •¦

5. Powloka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze material termoplastyczny zastosowany jest w po- 15 ao 25 30 35 45 50 55 6093 413 7 8 staci siatki tak uksztaltowanej, ze co najmniej czesc nitek, które przebiegaja w jednym kierunku ma swoje osie w innej powierzchni, anizeli nitki, które przebiegaja w drugim kierunku.

6. Powloka, wedlug zastrz. 5, znamienna tym, ze nitki (1) przebiegajace równolegle do osi powloki rurkowej, wystaja wiecej z warstwy wlóknistej (3) powloki, niz nitki (2), które przewaznie przebiegaja w plaszczyznach prostopadlych do tej osi.

7. Powloka wedlug zastrz. 5 albo 6, znamienna tym, ze nitki (2) przebiegajace przewaznie w plasz¬ czyznach prostopadlych do osi powloki sa dobrze zespolone z warstwa wlóknista (3), podczas gdy inne nitki mniej dobrze, lub w ogóle nie sa zespo¬ lone z warstwa wlóknista.

8. Powloka wedlug zastrz. 5 albo 6, albo 7, zna¬ mienna tym, ze dwie nitki w siatce, które przebie¬ gaja równolegle do osi powloki, maja wiekszy prze¬ krój, rózniacy sie od innych nitek, tak, ze te nitki dzieki temu maja podwyzszona wytrzymalosc.

9. Sposób wytwarzania dwuwarstwowych, elek¬ trochemicznie obojetnych powlok dla elektrod ru¬ rowych, zlozonych z wlóknistego materialu obojet¬ nego i znajdujacego sie na nim materialu termo¬ plastycznego, znamienny tym, ze material wlókni¬ sty podgrzewa sie, po czym naklada sie material termoplastyczny, przy czym co najmniej przez lo¬ kalne zmiekniecie lub stopienie powstaje zlaczenie obu materialów.

10. Sposób wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze material, z którego sklada sie powloka rurkowa, przewaznie ogrzewa sie bezposrednio przez przesu¬ wanie go po trzpieniu lub podobnym przyrzadzie, który jest podgrzewany.

11. Sposób wedlug zastrz. 9 albo 10, znamienny 5 tym, ze podgrzewanie uskutecznia sie przez naswie¬ tlanie promieniami podczerwonymi.

12. Sposób wedlug zastrz. 9 albo 10, albo 11, zna¬ lo mienny tym, ze podgrzewanie uskutecznia sie na drodze indukcyjnej, najkorzystniej jako nagrzewa¬ nie pradem wysokiej czestotliwosci.

13. Sposób wedlug jednego z zastrz. 9, znamien¬ ny tym, ze material termoplastyczny dobiera sie 15 w postaci co najmniej jednego plaskiego pasma folii lub podobnego materialu, przy czym zadany ksztalt geometryczny nadaje mu sie podczas rów¬ noczesnie przeprowadzanego zczepiania z materia¬ lem wlóknistym. 20

14. Sposób wedlug jednego z zastrz. 9 albo 13, znamienny tym, ze material termoplastyczny dzieli sie co najmniej na dwa pasma, które laczy sie równoczesnie wzajemnie i z materialem termopla¬ stycznym, przy czym na spoinach miedzy pasmami 25 tworzy sie wystajace zebra.

15. Sposób wedlug jednego z zastrz. 9 albo 13, albo 14, znamienny tym, ze materialowi termopla¬ stycznemu za pomoca wyciskania nadaje sie postac siatki w ksztalcie rurki, a material wlóknisty prze- 30 prowadza sie przez koncówke wylotowa, w której ta siatka zostala utworzona, tak, ze po przejsciu koncówki wylotowej material ten znajduje sie we¬ wnatrz siatki rurkowej. '/A Fi9.1 Fig.* l c Snitt C-C Fig.5 JL JL F/g. 6 Fig. 7 OZGraf. Lz. 1118 (110+25 egz.) Cena 10 zl PL PL PL PL PL