专利名称：用于电池电极的层状织物材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及片型织物材料，其用于覆盖平板型电池电极上的膏状活性材料。本发明还涉及包括这种材料的平板型电池电极、电池以及制造所述电池电极的方法。
背景技术：
通常在车辆内使用铅电池作为充电蓄能器或者尤其作为起动机电池。铅电池大体上包括正负电极以及还有作为电解液的硫酸稀释溶液。电极分别涂覆有活性物质。二氧化铅能被用作为例如正电极的活性物质，而海绵状铅能够用作为例如负电极的活性物质。活性物质以膏状的形式被施加至板型电极。涂覆有膏状活性物质的板型电极的堆叠存储要求必须避免电极粘合在一起。而且，相对敏感的活性物质也必须是机械稳定的。为此目的，通常在活性物质上施加纸覆盖层。然而，纸用作为覆盖层具有各种不同的缺点，包括纸的纤维素纤维在电池操作时在硫酸内溶解并且因此不再能够有助于使得活性物质稳定。为了改进这种情况，专利公开文献WO 03/007404 Al提出了形成含纤维的无纺布、 优选聚酯无纺布的覆盖层。然而，同时出现的是这种聚酯无纺布同样在电池操作时不具有长的持久性。例如，电池在实际中能够偶尔地被过充电。相对高的温度能够出现，因此在正电极形成氧而导致聚酯无纺布的破坏。聚酯无纺布分解，这导致了聚酯纤维出现在液体电解液的表面。导电桥能够由粘附至纤维的杂质形成，并且导致正和负电极之间的短路并且因此导致电池的断电。例如，专利公开文献WO 98/01914 Al已经提出用玻璃微纤维涂覆电极的活性物质。然而，已经知道玻璃纤维的覆盖物具有过大的开口结构，膏状活性物质能够挤压穿过所述过大的开口结构，这导致了电解液的污染以及因而导致电池的断电。另外，玻璃纤维覆盖物证明是有问题的，这是因为其波形以及湿状态中的不足的断裂强度。因此，玻璃纤维覆盖物的使用在实践中是不成功的。
发明内容
本发明的目的是改进铅电池，其适于在实际中使用并且使得电池电极上的膏状活性物质更加稳固地稳定。该目的通过权利要求1中提到的材料实现。该目的进一步根据权利要求8的电池电极、根据权利要求10的电池以及根据权利要求14的方法实现。从属权利要求提出了本发明的有利的实施例。本发明涉及电池的技术领域，其中所述电池包括平板型电池电极。这种电池电极包括由电极材料组成的框架以及在所述框架内由电极材料制成的网。所述电池电极施加有膏状活性物质。包括如此构成的电极的电池尤其被用作为用于车辆的起动机电池。例如与包括所谓的筒形电极的电池(其结构例如在专利公开文献DE 3643643C2中记载并且能够尤其用作为用于电动车辆的牵引力电池)相反，板型电池电极需要能够彼此上下地堆叠，以便在电池制造的情况中存储。所提到的筒形电极例如没有这样的需求，这是因为它们无需堆叠存储，并且它们大体上具有不同的结构，因为它们并不包含例如网。本发明具有使得电池内的膏状活性物质机械稳定并且防止物质被冲洗到电解液内的优点。这使得能够制造具有长持久性的耐用蓄电池。利用具有玻璃纤维以及由热塑性聚合物制成的纤维的混合物的本发明的材料确保了由其所形成的用于膏状活性物质的覆盖层将具有遍及整个电池寿命的持久性。因此，尤其无需应用附加的纸层。用于覆盖膏状活性物质的本发明的材料在电极的制造过程中、也就是说在施加至电池电极的情况中比现有技术的材料在机械方面略微更加稳定。本发明的材料易于固定至电池电极并切割。现在也可以无需损害本发明的材料而堆叠预制的电池电极，更具体地，不会通过覆盖层挤压活性物质。甚至在涉及预制的电池电极存储操作之后，本发明的材料与现有技术材料相比具有针对电池电极的改进的附着性。本发明的织物片型材料不会像例如现有技术材料的情况那样在装备有本发明的电池电极的电池操作中分解。因此，覆盖层的稳定性在电池的整个寿命中得以确保。本发明的织物片型材料在形成过程中也并不分解。在本发明的有利改型中，聚酯纤维被用作为由热塑性聚合物制成的纤维。这允许便宜地制造织物材料。另外，聚酯纤维总是可获得的。在本发明的有利改型中，玻璃纤维和/或由热塑性聚合物制成的纤维是精细的纤维。特别有利地，纤维具有小于6μπι的直径。这使得能够实现相对精细纤维化的织物结构并因而避免膏状活性物质(挤压)穿过织物材料。在本发明的有利实施例中，由热塑性聚合物制成的纤维具有基于材料的百分之5 至25的重量百分率。已经确定，这使得能够在根据本发明的材料的部件上获得特别的坚硬度。在本发明的有利改型中，织物材料除了玻璃纤维以及由热塑性聚合物制成的纤维以外还包括粘合剂，以固着纤维。这使得能够进一步提高材料的机械稳定性以及持续使用强度。在本发明的有利改型中，耐酸粘合剂、具体地丙烯酸酯粘合剂被提供。这进一步提高了材料的持续使用强度。在本发明的有利改型中，粘合剂具有基于材料的百分之5至25的重量百分率。本发明的织物材料的其它成分包括玻璃纤维以及可选地其它添加剂。有利地，主要重量成分由玻璃纤维形成。在本发明的有利改型中，本发明的织物材料能够具有粘合剂地或不具有粘合剂地由玻璃纤维以及由热塑性聚合物制成的纤维组成。本发明的织物片型材料适于有计划目的的涂覆电池电极，更具体地讲涂覆材料厚度为0. 2至0. 3mm,例如为0. 25mm。在有利的改型中，平板型电池电极包括在一框架内布置的平坦电极网，电极网涂覆有膏状活性物质，并且活性物质由根据权利要求的织物片型材料的覆盖层覆盖。在本发明的有利改型中，电池包括至少两个电极，电极的膏状活性物质施加有根据本发明的材料的覆盖层。此外，电极通过在它们之间夹置的分隔件(separator)而彼此相互绝缘，在有利的实施例中，所述分隔件包含玻璃纤维。分隔件还能够整体由玻璃纤维组成。玻璃纤维成分在覆盖层的本发明织物片型材料中提供了协同效应，这是通过与用于覆盖层的现有技术相比改进覆盖层与分隔件之间的接触来实现的，并且因而改进了电极与电解液的接触。这增加了电池的效率。
现在参照附图将更加具体地说明本发明的示意性实施例，其中图1示出了电池的剖视图；图2示出了电池电极的侧视图；图3示出了电极的制造过程；并且图4示出了电极的剖视图。
具体实施例方式如图1所示的电池包括多个正电极1和负电极2。各电极1、2例如涂覆有膏状活性物质。绝缘分隔件3在电极1、2之间设置。电极1、2和分隔件3在电池壳体4内布置， 为了完成电池的制造，所述电池壳体充满液体电解液、例如硫酸。如图2所示，电极包括网形结构7，其具有框架5。电极例如在浇铸或冲压过程中由铅制成。形式为胶的活性材料在制造过程中被施加至电极的铅材料。覆盖层6被施加至活性材料。在背景技术中提到的已知的材料为此可以使用。根据本发明的织物层状材料包括玻璃纤维以及由热塑性聚合物制成的纤维、例如聚酯纤维。有利地，玻璃纤维和热塑性聚合物的纤维的混合物被制造。各纤维以某种形式彼此相互交联。材料能够包括纤维的任何形式的组合，例如作为无纺布、纺织布、环形针织布 (loop-formingly knitted fabric)或长环形针织布(loop-drawingly knitted fabric)。 取决于织物结构，同样有利的是使用纱纺，其中所述纱纺包括由玻璃纤维和热塑性聚合物构成的纤维。图3示出了制造具有织物片型材料的覆盖层的本发明的电极的有利方法。首先， 带型电极材料(电极带)10被制造，其具有网形结构。电极带10能够使用诸如浇铸、辊轧和/或冲压的制造步骤采取图2中所示的期望形式。电极带10然后在一机器内被引导经过压力辊30和30'。压力辊30、30'挤压同样带形的织物片型材料20、20'，其中该材料包括玻璃纤维以及聚酯纤维并且离开储存滚筒从两侧展开到电极带10上。最后，利用例如冲压机将各个电极片从电极带分出。图4示出了根据如上所述方法制造的电极的横截面的一部分。明显看出，铅电极 10的网条11在两侧上由膏状活性物质12覆盖。活性物质12在出现在网的空缺区域内。 覆盖层13位于活性物质12的每侧上，所述覆盖层包括玻璃纤维和聚酯纤维。
权利要求
1.一种用于覆盖平板型电池电极(1、幻上的膏状活性物质(1 的织物片型材料，其中所述平板型电池电极包括在框架(5)内设置的由电极材料制成的网(7)，其特征在于，所述织物片型材料包括玻璃纤维以及由热塑性聚合物制成的纤维。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述玻璃纤维和/或所述由热塑性聚合物制成的纤维是精细纤维，更具体地具有小于6 μ m的直径。
3.根据前述权利要求之一或两个所述的材料，其特征在于，聚酯纤维被用作为由热塑性聚合物制成的纤维。
4.根据前述权利要求之一或多个所述的材料，其特征在于，由热塑性聚合物制成的纤维具有百分之5至25的重量百分率。
5.根据前述权利要求之一或多个所述的材料，其特征在于，设置粘合剂以固着所述纤维。
6.根据权利要求5所述的材料，其特征在于，设置耐酸粘合剂、更具体地设置丙烯酸酯类粘合剂。
7.根据权利要求5或6所述的材料，其特征在于，所述粘合剂具有百分之5至25的重量百分率。
8.一种平板型电池电极，其包括在框架(5)内设置的平坦电极网(7)，所述电极网(7) 涂覆有膏状活性物质(12)，并且所述活性物质(1 由根据前述权利要求任一所述的织物片型材料的覆盖层(6、13、20、20')覆盖。
9.根据权利要求8所述的电池电极，其特征在于，所述电池电极被设置为铅电极。
10.一种电池，包括至少一个根据权利要求8或9的电极(1、2)，所述电池更具体地讲是用于车辆的起动机电池。
11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，液态酸、更具体地硫酸被用作为电解液。
12.根据权利要求10或11所述的电池，其特征在于，设有至少两个电极(1、2)，在所述至少两个电极之间设有分隔件(3)。
13.根据权利要求12所述的电池，其特征在于，所述分隔件C3)包括玻璃纤维。
14.一种制造平板型电池电极的方法，包括以下步骤形成电极带(10)，其具有框架(5)以及在所述框架内设置的网形结构(7)； 用膏状活性物质(1 涂覆所述电极带(10)的表面；将根据权利要求1至7中的一个或多个的材料的覆盖层(6、13、20、20')施加至所述膏状物质(12)；将所述覆盖层(6、13、20、20')和所述膏状物质(1 与所述电极带(10) —起模压； 将电极(1、2)从所述电极带(10)分离出。
全文摘要
本发明一种用于覆盖电池电极上的膏状活性物质的织物片型材料。本发明还涉及具有这种材料的电池电极、电池以及制造电池电极的方法。铅电池的潜在改型得以公开，其比之前已知的技术方案更加实用，并且稳定电池电机上的膏状活性物质。为此目的公开了片型织物材料，其包括玻璃纤维以及由热塑性树立塑料例如聚酯制成的纤维。
文档编号H01M4/14GK102210044SQ200980145105
公开日2011年10月5日 申请日期2009年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者F·约翰斯 申请人:Vb汽车电池有限责任公司