AT404772B - Bleiakkumulator - Google Patents

Description

AT 404 772 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bleiakkumulator mit in nebeneinander liegenden Zellen eines Gehäuses eingesetzten Plattenblöcken aus ineinandergreifenden positiven und negativen Plattensätzen, die jeweils einzelne, über eine Brücke zusammengeschlossene Gitterplatten umfassen, wobei die oberhalb der Gitterplatten querverlaufenden Brücken der benachbarten Plattenblöcke in Serie geschaltet sind und einerends die Brücke des positiven Plattensatzes, andemends die Brücke des negativen Plattensatzes hochragende Anschlußpole tragen.

Die Gitterplatten der Bleiakkumulatoren bestehen aus Bleilegierungen, wobei sich aus Wartungsgründen Calciumzusätze bewährt haben. Allerdings ergeben sich insbesondere bei positiven Gitterplatten durch die Verwendung von Blei-Calcium-Legierungen korrosionsbedingte Schwierigkeiten, die zu einer Verkürzung der Batterielebensdauer führen. Tritt nämlich das Gitter mit dem Elektrolyten in Kontakt, entsteht bei der Ladung wegen der Sauerstoffentwicklung an der positiven Gitterplatte eine Korrosionsschicht aus PbO/PbÖ2, welche Grenzschicht zu Beginn eine relativ dichte Struktur aufweist, die aber im Zuge der Sulfatierung durch den Elektrolyten porös wird. Diese poröse Struktur zerfällt und der Elektrolyt kann weiter in das Gitter Vordringen und immer stärkere Zerstörungen verursachen. Es kommt einerseits zur Auflösung des Gitters und anderseits zu einer Gitterausdehnung, da das Bleisulfat ein höheres Volumen als das Bleioxyd bzw. Bleidioxyd besitzt, welches ''Gitterwachsen" bei niedrigen Säuredichten verhältnismäßig rasch abläuft und ein schnelles Sinken der Lebensdauer mit sich bringt. Dieses Gitterwachstum wird vor allem beim Einsatz von Gitterplatten aus Streckmetall unangenehm bemerkbar, da die durch das Ablängen des Streckmetalls zu den Gitterplatteneinheiten seitlich frei mündenden Gitterstäbe der Gitterplatten einem solchen Wachsen kaum einen Verformungswiderstand entgegensatzen und sich die Gitterplatten daher stark nach oben und unten aufbiegen, was spätestens im Augenblick des Kontaktes mit einer der Brücken zu einem Kurzschluß und damit zu einem Batterieausfall führt. Im Zuge der Forderung nach einer kompakten, raumsparenden Bauweise und einer möglichst hohen volumenspezifischen Leistung der Batterien gewinnt demnach das Gitterwachsen hinsichtlich der Batterielebensdauer immer mehr an Gewicht.

Der bekannte Stand der Technik kennt grundsätzlich durchaus die mit dem Gitterwachstum verbundenen Schwierigkeiten und schlägt auch maßnahmen zu deren Beschränkung vor, doch werden dabei stets nur übliche, in Rahmen gefaßte Gitterplatten berücksichtigt, die sich im wesentlichen längs- und breitenmittig ausbauchen (EP 0 218 800, Fig. 1), so daß diese Maßnahmen bei Gitterplatten aus Streckmetall mit ihrem randseitigen Aufbiegen nicht greifen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bleiakkumulator der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der verhältnismäßig einfach aufgebaut und dessen Lebensdauer unter Berücksichtigung des Gitterwachstums auf rationelle Weise verlängerbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Gitterplatten, wie an sich bekannt, aus abgelängtem Streckmetall bestehen und daß zumindest in der den Plattenblock mit dem negativen Anschlußpol aufnehmenden Zelle ober- und/oder unterhalb des Seitenrandbereiches der Gitterplatten des positiven Plattensatzes ein eigener Verformungsfreiraum ausgebildet und/oder im Bereich zwischen Unterseite der Brücke und Oberkante der Gitterplatten in an sich bekannter Weise eine elektrische Isolierung vorgesehen ist. Mit diesen Maßnahmen wird auch bei rangseitig wachsenden Gittern ein elektrischer Kontakt zwischen Gitterplatten und Brücke möglichst lange verhindert, was einen Kurzschluß vermeidet und die Lebensdauer entsprechend erhöht. Dieser Kontakt läßt sich durch ein gezieltes Freihalten eines Verformungsraumes für das Gitterwachsen oder durch ein entsprechendes Isolieren der Berührungsstellen und selbstverständlich auch durch eine Kombination von Freiraum und Isolierung erreichen.

Eine wirkungsvolle Möglichkeit dazu ergibt sich, wenn die Brücke zur Ausbildung des Verformungsfreiraumes eine in Richtung der Plattenoberkanten und zum benachbarten Oberkantenende hin ansteigende Unterseite aufweist. Da sich die Gitterplatten im Seitenrandbereich aufzubiegen beginnen und auch die Anschlußpoie meist in Richtung zu den Seitenrandbereichen hin von den Brücken auskragend versetzt sind, wird dieser kritische Kontaktbereich unterhalb des Anschlußpoles durch eine Abschrägung der Unterseite entschärft und mit geringstem Aufwand läßt sich eine spürbare Lebensdauerverlängerung erreichen. Dazu kommt noch, daß die Abschrägung zu einer Materialeinsparung und zu einer Verkürzung des Stromweges führen kann.

Weist das Akkumulatorgehäuse Bodenstege zur Gitterplattenabstützung auf, läßt sich auch im Bodenbereich ein Verformungstreiraum schaffen, wenn nur zwei im Mittenbereich des Gehäusebodens angeordnete Bodenstege vorgesehen sind und die Gitterplatten zur Ausbildung eines bodenseitigen Verformungsfreiraumes in an sich bekannter Weise von diesen Bodenstegen zum benachbarten Plattenseitenrand hin frei auskragen. Die Volumensvergrößerung der Gitterplatten kann sich hier nach oben und unten frei auswirken, wodurch die Brückenberührung durch die Gitteroberkante im gewünschten Maß verzögert wird.

Weisen die Unterseite der Brücke und/oder die Oberkante der Gitterplatten eine isolierende Beschichtung auf kann trotz Berührung von Gitterplatten und Brücke der elektrische Kontakt unterbunden und damit 2

AT 404 772 B ein Kurzschluß vermieden werden.

Eine weitere zweckmäßige Isolierungsmöglichkeit entsteht dadurch, daß der Gehäusedeckel eine bis in den Bereich der Brückenunterseite abwärtsragende Anschlagrippe od. dgl. für die Gitterplattenoberkanten aufweist. Diese Anschlagrippe, die als durchgehender Steg oder als einzelner, den Gitteroberkanten zugeordneter Anschlag ausgebildet sein kann, verhindert durch die Anschlagwirkung ein Weiterwandern des Gitters nach oben bis zu einem Brückenkontakt. Die Anschlagrippe läßt sich im Endbereich entsprechend biegsam ausgestalten, so daß die sich hochbewegende Gitteroberkante die Anschlagrippe umbiegt und zwischen Brücke und Gitterkante als Isolierschicht einklemmt.

Zur Behinderung des Gitterwachstums nach oben und zur gleichzeitigen Isolierung der möglichen Kontaktstelle zwischen Brücke und Gitter kann der Zwischenraum zwischen Brückenunterseite und Gitterplattenoberkante Isoliermaterial aufnehmen, insbesondere mit Isoliermaterial ausgeschäumt sein, wobei der Zwischenraum auch nur teilweise ausgefüllt zu sein braucht oder zur Isolierung quer über die Gitterplattenoberkanten verlaufende Klebemittelraupen aufgebracht werden können.

Die Gitterplatten des einen Plattensatzes sind zur Isolierung gegenüber den Gitterplatten des anderen Ptattensatzes in Kunststofftaschen als Separatoren eingehüllt, so daß diese Separatoren auch zur Vermeidung eines Kurzschlusses auf Grund des Gitterwachstums nutzbar sind, wenn sie im oberen Öffnungsbereich verschweißt sind und dadurch die Gitterplattenoberkanten isolierend überdecken.

Das kann dadurch erreicht werden, daß die Separatoren im oberen Öffnungsbereich verschweißt oder mit einer isolierenden Verschlußmasse versehen sind od. dgl..

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bleiakkumulator im Querschnitt,

Fig. 2 einen Teil eines etwas abgeänderten Ausführungsbeispieles eines solchen Bleiakkumulators ebenfalls im Querschnitt und

Fig. 3 einen Teil der Gitterplatten und Brücken eines weiteren Ausführungsbeispieles in teilgeschnittener Seitenansicht.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht ein Bleiakkumulator 1 aus einem Gehäuse 2 mit Gehäusedeckel 3, das nebeneinanderliegende Zellen 4 zur Aufnahme von Plattenblöcken 5 aus ineinander-greifenden positiven und negativen Plattensätzen bildet. Die Plattensätze umfassen jeweils einzelne Gitterplatten 6, 7, wobei die oberhalb der Gitterplatten querverlaufenden Brücken 8, 9 in Serie geschaltet sind und beiderends hochragende Anschlußpole 10 tragen.

Um trotz des korrosionsbedingten Gitterwachsens, das sich vor allem durch ein randseitiges Aufbiegen der positiven Gitterplatten 6 (strichpunktierte Darstellung) bemerkbar macht, eine möglichst lange Lebensdauer des Akkumulators zu erreichen, ist die Unterseite 11 der Brücke 9 in Richtung der Plattenoberkante 12 zum benachbarten Oberkantenende 13 hin ansteigend ausgeformt, so daß durch diese Abschrägung ein eigener Verformungsfreiraum 14 für das Gitterwachsen geschaffen und ein vorzeitiger Kurzschluß durch den Kontakt der Gitterplattenoberkante 12 mit der Brücke 9 verzögert wird. Zusätzlich kann die Unterseite zur Unterbindung eines Kurzschlusses zwischen Brücke 9 und Gitterplattenoberkante 12 mit einer isolierenden Beschichtung 15 versehen sein. Zur Verstärkung der Isolierwirkung läßt sich auch die Gitterplattenoberkante 12 im gefährdeten Bereich mit einer Isolierbeschichtung 16 versehen, wobei diese Isolierbeschichtungen 15, 16 aus einem Schutzlack oder Kleber od. dgl. bestehen kann. Die Abschrägung an der Unterseite 11 läßt sich dabei durch einen entsprechenden Schieber beim Angießen der Brücke erreichen, so daß es kaum einen Mehraufwand bei der Herstellung gibt, und dieser Schieber kann auch mit einer Düse zum Aufbringen der Beschichtung ausgestattet sein.

Die Gitterplatten 6, 7 werden bodenseits durch zwei Bodenstege 17 abgestützt, die nur im Mittenbereich des Gehäusebodens 18 angeordnet sind, so daß die Gitterplatte 6 von den Bodenstegen 17 zum benachbarten Plattenseitenrand 19 hin frei auskragen und im Randbereich zwischen Bodensteg 17 und Gehäuseseitenwand ein Verformungsfreiraum 20 für die freie Ausdehnung der wachsenden Gitterplatten 6 entsteht.

Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 angedeutet, ist der Gehäusedeckel 3 im Bereich der Polbuchsen 21 mit einer bis in den Bereich der Brückenunterseite abwärtsragenden Anschlagrippe 22 ausgestattet, welche Anschlagrippe 22 einen mechanischen Anschlag für die sich hochbiegende Gitterplatte 6 bildet und sie vor einem Kontakt mit der Brücke 9 schützt. Die Anschlagrippe 22 kann ein verformbares Ende 23 aufweisen, das sich beim Weiterwachsen der Gitterplattenoberkante 12 umbiegt und als Isolierung zwischen Brücke 9 und Gitterplatte 6 einlegt (strichpunktierte Darstellung), was die Kurzschlußgefahr zusätzlich bannt.

Eine weitere Möglichkeit, die Lebensdauer des Bleiakkumulators 1 zu verlängern, besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 darin, daß der Zwischenraum 24 zwischen Brückenunterseite 11 und Gitterplattenoberkante 12 mit Isoliermaterial 25 ausgeschäumt wird, das die Dehnungsbewegungen der 3

Claims (7)

1. AT 404 772 B Gitterplatte behindert und einen Kontakt zwischen Gitterplatte und Brücke isoliert. Ähnlich können auch querverlaufende Klebemitteiraupen 26 (strichpunktierte Darstellung) wirken, die einfach im Zuge der Akkumulatorerfertigung aufzubringen sind. Durch die aufwandsarmen Maßnahmen, den wachsenden positiven Gitterplatten 6 einen Verformungsfreiraum zu bieten oder einen möglichen elektrischen Kontakt zwischen der Plattenoberkante und der Brückenunterseite durch eine Isolierung zu verhindern, läßt sich die Lebensdauer der Bleiakkumulatoren beträchtlich verlängern, wobei die einzelnen Maßnahmen der Verformungsfreiraumschaffung und der Isolierung jeweils für sich oder beliebig kombiniert eingesetzt und auf die jeweiligen Batterieverhältnisse bestens angepaßt werden können. Patentansprüche 1. Bleiakkumulator mit in nebeneinander liegenden Zellen eines Gehäuses eingesetzten Plattenblöcken aus ineinandergreifenden positiven und negativen Plattensätzen, die jeweils einzelne, über eine Brücke zusammengeschlossene Gitterplatten umfassen, wobei die oberhalb der Gitterplatten querverlaufenden Brücken der benachbarten Plattenblöcke in Serie geschaltet sind und einerends die Brücke des positiven Plattensatzes, andernends die Brücke des negativen Plattensatzes hochragende Anschlußpole tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterplatten, wie an sich bekannt, aus abgelängtem Streckmetall bestehen und daß zumindest in der den Plattenblock (15) mit dem negativen Anschlußpole (10) aufnehmenden Zelle (4) ober- und/oder unterhalb des Seitenrandbereiches der Gitterplatten (6) des positiven Plattensatzes ein eigener Verformungsfreiraum (14, 20) ausgebildet und/oder im Bereich zwischen Unterseite (11) der Brücke (9) und Oberkante (12) der Gitterplatten (6) in an sich bekannter Weise eine elektrische Isolierung (15, 16, 22, 25) vorgesehen ist.
2. 2. Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (9) zur Ausbildung des Verformungsfreiraumes (14) eine in Richtung der Plattenoberkanten (12) und zum benachbarten Oberkantenende (16) hin ansteigende Unterseite (11) aufweist.
3. 3. Bleiakkumulator nach Anspruch 1 oder 2, mit Bodenstegen des Gehäuses zur Gitterplattenabstützung, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei im Mittenbereich des Gehäusebodens (18) angeordnete Bodenstege (17) vorgesehen sind und die Gitterplatten (6) zur Ausbildung eines bodenseitigen Verformungsfreiraumes (20) in an sich bekannter Weise von die sen Bodenstegen (17) zum benachbarten Plattenseitenrand (19) hin frei auskragen.
4. 4. Bleiakkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (11) der Brücke (9) und/oder die Oberkante (12) der Gitterplatten (6) eine isolierende Beschichtung (15, 16) aufweisen.
5. 5. Bleiakkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedek-kel (3) eine bis in den Bereich der Brückenunterseite (11) abwärtsragende Anschlagrippe (22) od. dgl. für die Gitterplattenoberkanten (12) aufweist.
6. 6. Bleiakkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (24) zwischen Brückenunterseite (11) und Gitterplattenoberkanten (12) Isoliermaterial (25) aufnimmt, insbesondere mit Isoliermaterial ausgeschäumt ist.
7. 7. Bleiakkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit die Gitterplatten aufnehmenden Kunststofftaschen als Separatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Separatoren im oberen Öffnungsbereich verschweißt sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4