專利名稱：用于電池電極的層狀織物材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及片型織物材料，其用于覆蓋平板型電池電極上的膏狀活性材料。本發明還涉及包括這種材料的平板型電池電極、電池以及制造所述電池電極的方法。
背景技術：
通常在車輛內使用鉛電池作為充電蓄能器或者尤其作為起動機電池。鉛電池大體上包括正負電極以及還有作為電解液的硫酸稀釋溶液。電極分別涂覆有活性物質。二氧化鉛能被用作為例如正電極的活性物質，而海綿狀鉛能夠用作為例如負電極的活性物質。活性物質以膏狀的形式被施加至板型電極。涂覆有膏狀活性物質的板型電極的堆疊存儲要求必須避免電極粘合在一起。而且，相對敏感的活性物質也必須是機械穩定的。為此目的，通常在活性物質上施加紙覆蓋層。然而，紙用作為覆蓋層具有各種不同的缺點，包括紙的纖維素纖維在電池操作時在硫酸內溶解并且因此不再能夠有助于使得活性物質穩定。為了改進這種情況，專利公開文獻WO 03/007404 Al提出了形成含纖維的無紡布、 優選聚酯無紡布的覆蓋層。然而，同時出現的是這種聚酯無紡布同樣在電池操作時不具有長的持久性。例如，電池在實際中能夠偶爾地被過充電。相對高的溫度能夠出現，因此在正電極形成氧而導致聚酯無紡布的破壞。聚酯無紡布分解，這導致了聚酯纖維出現在液體電解液的表面。導電橋能夠由粘附至纖維的雜質形成，并且導致正和負電極之間的短路并且因此導致電池的斷電。例如，專利公開文獻WO 98/01914 Al已經提出用玻璃微纖維涂覆電極的活性物質。然而，已經知道玻璃纖維的覆蓋物具有過大的開口結構，膏狀活性物質能夠擠壓穿過所述過大的開口結構，這導致了電解液的污染以及因而導致電池的斷電。另外，玻璃纖維覆蓋物證明是有問題的，這是因為其波形以及濕狀態中的不足的斷裂強度。因此，玻璃纖維覆蓋物的使用在實踐中是不成功的。
發明內容
本發明的目的是改進鉛電池，其適于在實際中使用并且使得電池電極上的膏狀活性物質更加穩固地穩定。該目的通過權利要求1中提到的材料實現。該目的進一步根據權利要求8的電池電極、根據權利要求10的電池以及根據權利要求14的方法實現。從屬權利要求提出了本發明的有利的實施例。本發明涉及電池的技術領域，其中所述電池包括平板型電池電極。這種電池電極包括由電極材料組成的框架以及在所述框架內由電極材料制成的網。所述電池電極施加有膏狀活性物質。包括如此構成的電極的電池尤其被用作為用于車輛的起動機電池。例如與包括所謂的筒形電極的電池(其結構例如在專利公開文獻DE 3643643C2中記載并且能夠尤其用作為用于電動車輛的牽引力電池)相反，板型電池電極需要能夠彼此上下地堆疊，以便在電池制造的情況中存儲。所提到的筒形電極例如沒有這樣的需求，這是因為它們無需堆疊存儲，并且它們大體上具有不同的結構，因為它們并不包含例如網。本發明具有使得電池內的膏狀活性物質機械穩定并且防止物質被沖洗到電解液內的優點。這使得能夠制造具有長持久性的耐用蓄電池。利用具有玻璃纖維以及由熱塑性聚合物制成的纖維的混合物的本發明的材料確保了由其所形成的用于膏狀活性物質的覆蓋層將具有遍及整個電池壽命的持久性。因此，尤其無需應用附加的紙層。用于覆蓋膏狀活性物質的本發明的材料在電極的制造過程中、也就是說在施加至電池電極的情況中比現有技術的材料在機械方面略微更加穩定。本發明的材料易于固定至電池電極并切割。現在也可以無需損害本發明的材料而堆疊預制的電池電極，更具體地，不會通過覆蓋層擠壓活性物質。甚至在涉及預制的電池電極存儲操作之后，本發明的材料與現有技術材料相比具有針對電池電極的改進的附著性。本發明的織物片型材料不會像例如現有技術材料的情況那樣在裝備有本發明的電池電極的電池操作中分解。因此，覆蓋層的穩定性在電池的整個壽命中得以確保。本發明的織物片型材料在形成過程中也并不分解。在本發明的有利改型中，聚酯纖維被用作為由熱塑性聚合物制成的纖維。這允許便宜地制造織物材料。另外，聚酯纖維總是可獲得的。在本發明的有利改型中，玻璃纖維和/或由熱塑性聚合物制成的纖維是精細的纖維。特別有利地，纖維具有小于6μπι的直徑。這使得能夠實現相對精細纖維化的織物結構并因而避免膏狀活性物質(擠壓)穿過織物材料。在本發明的有利實施例中，由熱塑性聚合物制成的纖維具有基于材料的百分之5 至25的重量百分率。已經確定，這使得能夠在根據本發明的材料的部件上獲得特別的堅硬度。在本發明的有利改型中，織物材料除了玻璃纖維以及由熱塑性聚合物制成的纖維以外還包括粘合劑，以固著纖維。這使得能夠進一步提高材料的機械穩定性以及持續使用強度。在本發明的有利改型中，耐酸粘合劑、具體地丙烯酸酯粘合劑被提供。這進一步提高了材料的持續使用強度。在本發明的有利改型中，粘合劑具有基于材料的百分之5至25的重量百分率。本發明的織物材料的其它成分包括玻璃纖維以及可選地其它添加劑。有利地，主要重量成分由玻璃纖維形成。在本發明的有利改型中，本發明的織物材料能夠具有粘合劑地或不具有粘合劑地由玻璃纖維以及由熱塑性聚合物制成的纖維組成。本發明的織物片型材料適于有計劃目的的涂覆電池電極，更具體地講涂覆材料厚度為0. 2至0. 3mm,例如為0. 25mm。在有利的改型中，平板型電池電極包括在一框架內布置的平坦電極網，電極網涂覆有膏狀活性物質，并且活性物質由根據權利要求的織物片型材料的覆蓋層覆蓋。在本發明的有利改型中，電池包括至少兩個電極，電極的膏狀活性物質施加有根據本發明的材料的覆蓋層。此外，電極通過在它們之間夾置的分隔件(separator)而彼此相互絕緣，在有利的實施例中，所述分隔件包含玻璃纖維。分隔件還能夠整體由玻璃纖維組成。玻璃纖維成分在覆蓋層的本發明織物片型材料中提供了協同效應，這是通過與用于覆蓋層的現有技術相比改進覆蓋層與分隔件之間的接觸來實現的，并且因而改進了電極與電解液的接觸。這增加了電池的效率。
現在參照附圖將更加具體地說明本發明的示意性實施例，其中圖1示出了電池的剖視圖；圖2示出了電池電極的側視圖；圖3示出了電極的制造過程；并且圖4示出了電極的剖視圖。
具體實施例方式如圖1所示的電池包括多個正電極1和負電極2。各電極1、2例如涂覆有膏狀活性物質。絕緣分隔件3在電極1、2之間設置。電極1、2和分隔件3在電池殼體4內布置， 為了完成電池的制造，所述電池殼體充滿液體電解液、例如硫酸。如圖2所示，電極包括網形結構7，其具有框架5。電極例如在澆鑄或沖壓過程中由鉛制成。形式為膠的活性材料在制造過程中被施加至電極的鉛材料。覆蓋層6被施加至活性材料。在背景技術中提到的已知的材料為此可以使用。根據本發明的織物層狀材料包括玻璃纖維以及由熱塑性聚合物制成的纖維、例如聚酯纖維。有利地，玻璃纖維和熱塑性聚合物的纖維的混合物被制造。各纖維以某種形式彼此相互交聯。材料能夠包括纖維的任何形式的組合，例如作為無紡布、紡織布、環形針織布 (loop-formingly knitted fabric)或長環形針織布(loop-drawingly knitted fabric)。 取決于織物結構，同樣有利的是使用紗紡，其中所述紗紡包括由玻璃纖維和熱塑性聚合物構成的纖維。圖3示出了制造具有織物片型材料的覆蓋層的本發明的電極的有利方法。首先， 帶型電極材料(電極帶)10被制造，其具有網形結構。電極帶10能夠使用諸如澆鑄、輥軋和/或沖壓的制造步驟采取圖2中所示的期望形式。電極帶10然后在一機器內被引導經過壓力輥30和30'。壓力輥30、30'擠壓同樣帶形的織物片型材料20、20'，其中該材料包括玻璃纖維以及聚酯纖維并且離開儲存滾筒從兩側展開到電極帶10上。最后，利用例如沖壓機將各個電極片從電極帶分出。圖4示出了根據如上所述方法制造的電極的橫截面的一部分。明顯看出，鉛電極 10的網條11在兩側上由膏狀活性物質12覆蓋。活性物質12在出現在網的空缺區域內。 覆蓋層13位于活性物質12的每側上，所述覆蓋層包括玻璃纖維和聚酯纖維。
權利要求
1.一種用于覆蓋平板型電池電極(1、幻上的膏狀活性物質(1 的織物片型材料，其中所述平板型電池電極包括在框架(5)內設置的由電極材料制成的網(7)，其特征在于，所述織物片型材料包括玻璃纖維以及由熱塑性聚合物制成的纖維。
2.根據權利要求1所述的材料，其特征在于，所述玻璃纖維和/或所述由熱塑性聚合物制成的纖維是精細纖維，更具體地具有小于6 μ m的直徑。
3.根據前述權利要求之一或兩個所述的材料，其特征在于，聚酯纖維被用作為由熱塑性聚合物制成的纖維。
4.根據前述權利要求之一或多個所述的材料，其特征在于，由熱塑性聚合物制成的纖維具有百分之5至25的重量百分率。
5.根據前述權利要求之一或多個所述的材料，其特征在于，設置粘合劑以固著所述纖維。
6.根據權利要求5所述的材料，其特征在于，設置耐酸粘合劑、更具體地設置丙烯酸酯類粘合劑。
7.根據權利要求5或6所述的材料，其特征在于，所述粘合劑具有百分之5至25的重量百分率。
8.一種平板型電池電極，其包括在框架(5)內設置的平坦電極網(7)，所述電極網(7) 涂覆有膏狀活性物質(12)，并且所述活性物質(1 由根據前述權利要求任一所述的織物片型材料的覆蓋層(6、13、20、20')覆蓋。
9.根據權利要求8所述的電池電極，其特征在于，所述電池電極被設置為鉛電極。
10.一種電池，包括至少一個根據權利要求8或9的電極(1、2)，所述電池更具體地講是用于車輛的起動機電池。
11.根據權利要求10所述的電池，其特征在于，液態酸、更具體地硫酸被用作為電解液。
12.根據權利要求10或11所述的電池，其特征在于，設有至少兩個電極(1、2)，在所述至少兩個電極之間設有分隔件(3)。
13.根據權利要求12所述的電池，其特征在于，所述分隔件C3)包括玻璃纖維。
14.一種制造平板型電池電極的方法，包括以下步驟形成電極帶(10)，其具有框架(5)以及在所述框架內設置的網形結構(7)； 用膏狀活性物質(1 涂覆所述電極帶(10)的表面；將根據權利要求1至7中的一個或多個的材料的覆蓋層(6、13、20、20')施加至所述膏狀物質(12)；將所述覆蓋層(6、13、20、20')和所述膏狀物質(1 與所述電極帶(10) —起模壓； 將電極(1、2)從所述電極帶(10)分離出。
全文摘要
本發明一種用于覆蓋電池電極上的膏狀活性物質的織物片型材料。本發明還涉及具有這種材料的電池電極、電池以及制造電池電極的方法。鉛電池的潛在改型得以公開，其比之前已知的技術方案更加實用，并且穩定電池電機上的膏狀活性物質。為此目的公開了片型織物材料，其包括玻璃纖維以及由熱塑性樹立塑料例如聚酯制成的纖維。
文檔編號H01M4/14GK102210044SQ200980145105
公開日2011年10月5日 申請日期2009年12月18日 優先權日2008年12月18日
發明者F·約翰斯 申請人:Vb汽車電池有限責任公司