Construction de batterie.
La présente invention concerne une batterie d'accumulateurs à cellules multiples, par exemple, une batterie au plomb.
L'un des grands inconvénients des formes de construction courantes des batteries au plomb est le poids et le coût élevés des plaques des cellules formées d'une grille d'alliage au plomb, enduite d'une pâte de matière active. Pareillement, en raison de la faible résistance mécanique des alliages au plomb utilisés dans les grilles, la section droite des éléments d'alliage de la grille doit être relativement grande et la batterie achevée est donc volumineuse, en plus d'être lourde et coûteuse.
La fabrication des batteries au plomb classiques et des batteries d'accumulateurs semblables à cellules multiples est également onéreuse par suite du grand nombre d'opérations séparées concernées, y compris la fabrication des grilles individuelles, l'enduction à la pâte de celles-ci, l'assemblage des grilles d'une polarité différente et des éléments séparateurs pour former chaque cellule, l'assemblage des cellules en un élément de batterie préformé, l'établissement des connexions électriques entre les cellules de l'élément et finalement la fermeture de l'élément à l'aide d'un couvercle ou autre. En outre, l'établissement d'une connexion efficace durable entre les plaques de chaque cellule et entre les ensembles de plaques des cellules voisines est difficile à réaliser par des procédés de fabrication en grande série.
La tendance courante est d'établir une connexion entre les cellules voisines par l'intermédiaire d'une ouverture formée dans .- la paroi des cellules, mais ceci a posé des problèmes con- cernant l'obtention d'un joint étanche durable entre l'organe de connexion et la paroi des cellules.
Par conséquent, un but de la présente inven- tion est de réaliser une construction de batterie qui permet
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i respectivement les nombreux problèmes et les inconvénients de ! la fabrication des batteries à cellules multiples actuelle- ment connues.
En tenant compte de ce but, on a donc conçu une batterie à cellules multiples comprenant plusieurs cadres constitués d'une matière spécifiée dans le présent mémoire; chaque cadre définit plusieurs zones de soutien
de matière disposées côte à côte sur la largeur du cadre;
ces cadres sont montés également côte à côte dans une direction perpendiculaire à leur largeur, les parties de chaque cadre formant les séparations entre les zones de soutien adjacentes étant fixées par scellement sur les parties correspondantes des cadres voisins pour établir
des cloisons entre les cellules contiguës de la batterie.
Plus particulièrement, on a prévu une batterie à cellules multiples comprenant plusieurs cadres constitués d'une matière spécifiée dans le présent mémoire; chaque cadre définit plusieurs zones de soutien de matière disposées côte à côte sur la largeur du cadre; ces cadres sont montés également côte à côte dans une direction perpendiculaire à leur largeur, les parties de chaque cadre formant les séparations entre les zones de soutien adjacentes étant fixées par scellement sur les parties correspondantes des cadres voisins pour créer des cloisons entre
les cellules contiguës de la batterie, chaque autre cadre étant muni d'un élément séparateur poreux destiné à l'électrolyte, couvrant chaque zone de soutien du cadre
et scellé aux parties du cadre définissant ladite zone de soutien; des masses individuelles de matière active pour batteries sont soutenues par chaque zone de soutien du cadre restant de façon que chaque zone forme une plaque de batterie, la matière active pour batteries des zones respectives étant choisie de façon que les zones adjacentes de chaque cadre forment des plaques d'une polarité opposée et que les zones adjacentes des côtés opposés de chaque élément séparateur forment des plaques d'une polarité opposée.
On a conçu également une batterie à cellules multiples comprenant plusieurs cadres constitués d'une matière spécifiée dans le présent mémoire; chaque cadre définit plusieurs zones de réception de matière active disposées côte à côte sur la largeur du cadre; ces cadres sont montés également côte à côte dans une direction perpendiculaire à la largeur du cadre, les parties de chaque cadre formant les séparations entre les zones de réception adjacentes étant fixées par scellement sur les parties correspondantes des cadres voisins pour créer des cloisons entre les cellules contiguës de la batterie;
des masses individuelles de matière active pour batteries sont soutenues dans chaque zone de chaque cadre de façon que chaque zone forme une plaque de batterie, la matière active pour batteries des zones respectives étant choisie de telle sorte que les zones adjacentes de chaque cadre forment des plaques d'une polarité opposée et que les zones adjacentes des cadres voisins forment des plaques d'une polarité opposée.
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matière moulable, électriquement isolante à la tension de fonctionnement envisagée de la batterie et inerte par rapport
aux matières actives de ladite batterie et à toute matière quelconque produite pendant le fonctionnement de la batterie;
cette matière étant dénommée dans le texte qui suit ou qui précède par l'expression : "matière spécifiée dans le présent mémoire". Des matières thermoplastiques appropriées, utilisables pour la fabrication des cadres, sont le polystyrène résistant aux chocs, l'acrylonitrile-butadiènestyrène et le polypropylène.
Commodément, chaque cadre a une forme rectangulaire et est constitué d'un élément périphérique continu et de plusieurs parties de séparation parallèles aux deux côtés opposés du cadre pour définir plusieurs zones de soutien. L'élément périphérique et les parties de séparation des cadres adjacents sont scellés les uns aux autres et peuvent aussi s'emboîter réciproquement de telle sorte que l'élément périphérique forme les deux parois opposées, le haut et le fond de la batterie et que les parties de séparation créent plusieurs cloisons entre les cellules de la batterie. Les cadres adjacents peuvent être montés en les fixant ensemble par soudage aux ultrasons, ce qui prévoit ainsi le joint étanche requis entre l'élément périphérique et la partie de séparation des cadres adjacents.
On détermine ainsi plusieurs espaces semblables à une colonne, disposés côte à cOte dans le cadre pour recevoir la matière active ou l'élément séparateur.
Chaque espace semblable à une colonne peut être divisé en zones plus petites par plusieurs éléments transversaux d'une épaisseur inférieure à celle des parties de séparation, afin d'assurer un soutien supplémentaire qui peut être particulièrement avantageux pour les zones recevant la matière active.
Les cadres dotés de l'élément séparateur peuvent être partout plus épais que les cadres soutenant
la matière active et, comme l'élément séparateur se compose d'une mince feuille de matière, les cadres plus épais garantissent une plus grande capacité d'électrolyte. Le
cadre peut être moulé in situ autour de l'élément séparateur de manière que le bord marginal de ce dernier soit incorporé au cadre.
Des organes électriquement conducteurs peuvent être enrobés dans les éléments du cadre pendant sa fabrication et se prolonger dans la zone recevant la matière active pour prévoir des collecteurs électriques destinés à ladite matière active et établir, au besoin,
la connexion électrique entre des zones de matière active positive et négative.
Si des cadres munis de l'élément séparateur
ne sont pas utilisés et si tous ies cadres sont enduits
d'une pâte de matière active et assemblés côte à côte, un élément séparateur individuel à base d'un matériau poreux
est inséré entre la pâte positive et négative des cadres voisins.
Une batterie formée en assemblant des cadres conçus comme décrit ci-dessus, comprend plusieurs cellules définies par les différentes zones de matière active de !
chaque cadre. Les zones adjacentes de matière active de
deux cadres voisins d'une polarité opposée forment une cellule de base d'une tension nominale de 2 volts dans
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et la capacité de la batterie sont déterminées par le nombre de zones de matière active de chaque cadre et le nombre de cadres soutenant la matière active de l'ensemble, respectivement.
Bien qu'il soit possible de raccorder électriquement les cellules de base selon toute disposition désirée, cette forme de construction de batterie convient largement à la connexion en série des cellules de base formées par deux cadres voisins et à la jonction en parallèle des bornes des cadres. Si ces types de connexions des cellules sont utilisés, des coupleurs appropriés peuvent être mis en place dans le cadre au cours de son moulage
pour raccorder réciproquement par la voie électrique les cellules de l'ensemble fini des cadres. Si les cellules de base formées par deux cadres soutenant la matière active doivent être raccordées en série, un coupleur intercellulaire est prévu dans chaque autre partie de séparation du cadre, les coupleurs intercellulaires de chaque cadre
étant décalés par rapport aux coupleurs du cadre adjacent.
Pareillement, des bornes peuvent être mises
en place dans les côtés des cadres pendant le moulage, la position et le nombre des bornes étant déterminés par les diverses zones de matière active du cadre. Si un même
nombre de zones enduites de pâte est présent dans chaque cadre, une borne est montée à chaque extrémité de chaque autre cadre. Si un nombre impair de zones enduites de pâte est présent dans chaque cadre, une borne est fixée sur les autres extrémités des cadres adjacents. Les bornes des
cadres individuels sont connectées réciproquement en les soudant à une barrette de couplage ou à tout autre organe approprié et les bornes principales de la batterie sont raccordées convenablement à cette barrette.
Comme mentionné plus haut, les cadres et les parties de séparation sont scellés périphérique ment les uns aux autres, en prévoyant ou non la présence d'éléments d'emboîtement réciproque sur les cadres adjacents, de façon que l'ensemble des cadres forme le haut, le fond, les deux parois opposées et les cloisons entre les cellules
de l'élément de batterie. L'élément de batterie est ensuite complété en raccordant des plaques de revêtement à la face exposée des deux cadres d'extrémité de l'ensemble. Pareillement, des enveloppes sont utilisées si les cadres sont dotés de bornes faisant saillie au-delà de leurs côtés, couplées à la barrette de jonction.
Certains des avantages de la batterie conçue et construite selon la présente invention sont donnés ci-dessous :
1) diminution des dimensions et du poids de la batterie par
suite de la suppression des grilles d'alliage au plomb volumineuses;
2) suppression de l'établissement de connexions entre les
cellules pendant l'assemblage, tout en évitant des problèmes de scellement conséquents;
3) possibilité d'écarter un élément de batterie séparé;
4) soutien supplémentaire de la matière active pour éviter
sa perte; et
5) capacité accrue par poids unitaire de la batterie.
La description ci-après d'un exemple de réalisation pratique de l'invention permet de mieux la comprendre et est établie en liaison avec les dessins annexés au présent mémoire, dans lesquels la figure 1 est une vue générale en perspectivt en partie en coupe, d'une batterie réalisée conformément à l'invention; la figure 2 est une vue latérale en élévation d'un corps de grille utilisable dans une batterie du type reproduit à la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale à une échelle agrandie, établie le long de la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe transversale à une échelle agrandie, réalisée le long de la ligne 4-4 de la figure 2; la figure 5 est une vue en plan d'un ensemble de grilles, comme représenté à la figure 2; la figure 6 est une vue en coupe partielle d'une autre forme de construction de la grille;
et la figure 7 est une vue en coupe partielle d'une forme de construction de grille différente de celle de la figure 3.
On se réfère à présent aux dessins où la batterie 10 comprend un bac 11 renfermant une série de cadres 12 disposés côte à côte et reliés les uns aux autres pour former plusieurs cellules 14 séparées les unes des autres par une cloison 13 formée par les éléments d'aboutement verticaux des cadres respectifs 12.
Tel que ceci est visible à la figure 2, chaque cadre 12 se compose d'un élément périphérique 15 constitué d'un élément supérieur 16, d'un élément inférieur
17 et de deux éléments latéraux opposés 18 et 19. Des éléments de séparation 20 sont situés entre les éléments supé- rieur et inférieur 16.et 17 et sont parallèles aux éléments latéraux 18 et 19. Le cadre et les éléments de séparation verticaux définissent ensemble trois zones 22, 23 et 24
qui sont semblables à une colonne et qui, dans la batterie finie, sont enduits d'une pâte de matière active appropriée pour batteries.
Les éléments supérieur et inférieur, les éléments latéraux et les éléments de séparation sont munis, sur une face, d'une languette continue 27 perpendiculaire au plan général du cadre et, sur la face opposée, d'une rainure continue 28, de sorte que si plusieurs cadres sont assemblés côte à côte, comme le montrent les figures 3 et 4, la languette d'un cadre s'emboîte dans la rainure du cadre adjacent. L'emboîtement réciproque des rainures et languettes est assujetti ou fixé d'une autre façon, en utilisant ou
non un composé de scellement supplémentaire, si bien que l'assemblage des éléments supérieur et inférieur, des éléments latéraux et des éléments de séparation en cadres adjacents respectifs ne permet pas un passage de l'électrolyte entre les cellules de la batterie finie. Un ensemble de plusieurs cadres de ce type de construction fournit un corps aux extrémités ouvertes, semblable à une boite dotée de cloisons de séparation internes, les côtés, le fond et le haut de la boite étant formés par l'emboîtement des éléments supérieur et inférieur et les cloisons de séparation étant créées par l'emboîtement réciproque des éléments de séparation internes.
Les cadres comprennent également plusieurs supports 30 distants latéralement les uns des autres, disposés entre les éléments latéraux opposés 18 et 19 et solidaires des éléments de séparation 20. Dans le cadre
de la figure 2, on a prévu trois supports dont l'épaisseur est inférieure à celle des éléments latéraux et des éléments de séparation, de sorte que si plusieurs cadres sont assemblés côte à côte, les supports des cadres adjacents sont distants les uns des autres. Les supports 30 divisent la zone comprise entre les éléments de séparation respectifs 20, si bien que la matière introduite subséquemment entre les éléments de séparation est soutenue supplémentairement et ne se détache pas pendant l'utilisation de la batterie.
Dans l'exemple de réalisation préféré, des plaques perforées 26,26a, semblables à des grilles, sont prévues pour couvrir une partie ou la totalité de la zone comprise entre les éléments de séparation respectifs, afin de conférer ainsi un soutien supplémentaire à la matière active de la batterie dans les zones qui sont celles recevant la matière active de la batterie finie. Les grilles peuvent se composer de la même matière que celle du reste du cadre et peuvent être moulées solidairement avec celui-ci, mais sont réalisées de préférence à partir d'un matériau électriquement conducteur qui n'est pas affecté défavorablement par les matières de la batterie, telles que l'alliage au plomb, et qui est incorporé aux éléments du cadre pendant son moulage.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, la grille 26 passe à travers l'élément latéral 18 du cadre et y est incorporée mais ne se prolonge pas au-delà de l'élément de séparation 20 adjacent. La partie de la grille
26 située à l'extérieur du cadre sert de borne à la connexion électrique des cellules constituées par un ensemble de cadres. La grille 26a passe à travers l'autre élément de séparation 20a et y est incorporée, mais ne se prolonge
pas au-delà de l'élément latéral 19. La grille 26a forme ainsi un coupleur intercellulaire entre les plaques 23 et
24. Les grilles 26 et 26a constituent donc un soutien pour la matière active de la batterie, agissent comme un collecteur de courant pour les plaques respectives et forment
des coupleurs intercellulaires et/ou des bornes, comme exigé par rapport aux cellules définies par l'ensemble des cadres.
Pendant l'enduction des cadres à la pâte,
la zone se trouvant au-dessus du support 30 de chaque cadre n'est pas enduite de pâte, de sorte que dès l'instant où les cadres sont assemblés les uns aux autres, des réservoirs d'électrolyte sont créés, comme le montre la figure 1. Pendant l'assemblage, des bandes séparatrices 32 sont aussi insérées entre les plaques de matière active des cadres adjacents. Les bandes séparatrices exercent leur fonction normale dans la batterie et se composent d'une matière courante.
Selon un autre exemple de réalisation reproduit à la figure 7, un cadre 45 muni d'un élément séparateur 46 dans chaque zone de soutien est mis en place entre les cadres décrits ci-dessus, soutenant la matière active. Le cadre 45 doté de l'élément séparateur 46 a la même forme de construction générale que celle.du cadre soutenant la matière active, mais est de préférence plus épais. L'élément séparateur 46, préférablement une feuille de matière, est scellé! la périphérie de l'élément 15 et aux éléments de séparation 20 du cadre. Tous les éléments séparateurs d'un seul cadre peuvent avoir la forme d'une seule feuille de matière appropriée, le cadre étant moulé in situ sur la feuille.
Grâce au choix approprié du matériau du cadre et de l'élément séparateur, la feuille de matière est rendue non poreuse en l'incorporant aux éléments de séparation 20 du cadre pour empêcher le passage de l'électrolyte entre les cellules contiguës de la batterie finie par l'intermédiaire de la feuille séparatrice commune. L'élément séparateur peut se composer d'un matériau fondant à la chaleur, si bien qu'au cours du moulage, les parties de la feuille entrant en contact avec la matière chaude du cadre, sont fondues pour les rendre non poreuses.
Afin d'aider le gaz, engendré pendant le fonctionnement de la batterie, à s'échapper entre les plaques, des lamelles d'expulsion 33 à base d'une matière poreuse sont posées verticalement dans la masse de matière active formant chaque plaque. La lamelle d'expulsion peut être ajoutée au cadre avant ou pendant l'enduction de pâte ou peut être mise en place dans le moule au cours du moulage du cadre pour la relier aux supports 30.
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celle représentée à la figure 1, plusieurs cadres du type
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que les zones adjacentes de chaque cadre aient une polarité opposée. Ainsi, chaque cadre forme plusieurs plaques
disposées côte à côte d'une polarité positive ou négative alternée. Plusieurs de ces cadres sont ensuite assemblés ensemble côte à côte, chaque plaque de chaque cadre étant adjacente à la plaque d'une polarité opposée du cadre voisin. En assemblant les cadres, les languettes et les rainures des cadres adjacents s'emboîtent réciproquement et sont scellés ensemble. Les différentes cellules ainsi
formées par deux cadres adjacents sont connectées électriquement en série par les grilles, par exemple, 26a, et sont
munies de cosses de borne 37 positives et négatives aux extrémités respectives, comme le montre la figure 5. Les
cosses de borne 37 aux extrémités respectives de l'ensemble
des cadres sont ensuite raccordées aux barrettes de couplage
35 pourvues des bornes principales 36, par exemple.
Bien que l'ensemble des cadres constitue le
fond, le haut et les deux parois latérales opposées, les
deux côtés restants comprennent la matière active exposée
et les deux plaques latérales 38 sont fixées sur ces deux
côtés pour compléter l'élément dé batterie. Dans certaines applications, il est aussi avantageux de prévoir des plaques
de revêtement 39 pour les cosses de borne et les barrettes
de couplage; ces plaques de revêtement peuvent être fixées
sur les plaques latérales 38. Le couvercle 40 est doté également d'ouvertures 41 qui s'alignent sur les ouvertures
42 formées antérieurement dans la face supérieure de l'ensemble des cadres pour permettre l'introduction de l'électrolyte dans chaque cellule de la batterie.
On notera qu'une adaptation appropriée de la forme de construction des cadres, des plaques de revêtement et/ou du couvercle supérieur peut ne pas être nécessaire.
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représenté, en coupe horizontale, un ensemble de cadres
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que celui décrit ci-avant, mais dans lequel les cadres individuels ont une autre forme de construction. L'élément latéral 50 et l'élément de séparation 51 ont chacun une section droite en forme de gradin, dont la conception est telle'que ces sections en gradin s'emboîtent réciproquement pendant l'assemblage. Au surplus, la forme en gradin de l'élément conduit à un cadre pourvu de zones de réception
de matière active alternativement épaisses et minces et, comme la masse de matière active positive d'une batterie. normale est plus grande nécessairement que celle d'une matière active négative, la zone épaisse du cadre peut être enduite d'une pâte de matière active positive et la zone mince, d'une pâte de matière active négative.
La disposition des collecteurs de courant, des coupleurs intercellulaires, des cosses de borne et des bandes séparatrices est semblable à celle décrite ci-avant en liaison avec les figures 2 à 4. Les cadres sont aussi munis de rainures et de languettes qui s'emboîtent réciproquement lors de l'assemblage des cadres pour leur mise
en place et leur maintien et pour prévoir un joint étanche scellé entre les cellules de la batterie finie.
Dans le présent mémoire, on a donc pris comme exemple, des cadres individuels utilisés pour maintenir l'élément séparateur entre les zones de matière active des cadres adjacents soutenant celle-ci. Afin d'épargner le
coût de la fabrication des cadres individuels maintenant l'élément séparateur, les cadres soutenant la matière active peuvent être conçus de façon à former, dès l'instant où
deux cadres sont assemblés côte à côte, un évidement recevant les bords marginaux d'un élément séparateur mis en place entre les zones de matière active des cadres adjacents. Les bords marginaux de l'élément séparateur peuvent être reliés aux parties des cadres définissant l'évidement. Cette
Battery construction.
The present invention relates to a multiple cell storage battery, for example, a lead acid battery.
One of the great drawbacks of current forms of construction of lead-acid batteries is the high weight and cost of the cell plates formed from a lead-alloy grid coated with an active material paste. Likewise, due to the low mechanical strength of the lead alloys used in the grids, the cross section of the grid alloy elements must be relatively large, and therefore the completed battery is bulky, in addition to being heavy and expensive.
The manufacture of conventional lead-acid batteries and similar multiple-cell storage batteries is also expensive due to the large number of separate operations involved, including the manufacture of the individual grids, the paste coating thereof, assembling the grids of a different polarity and separating elements to form each cell, assembling the cells into a preformed battery cell, making the electrical connections between the cells of the cell and finally closing the cell element using a cover or the like. Further, establishing a durable efficient connection between the plates of each cell and between the plate sets of neighboring cells is difficult to achieve by mass production methods.
The current trend is to establish a connection between neighboring cells through an opening formed in the wall of the cells, but this has posed problems in obtaining a durable tight seal between the cells. connecting organ and cell wall.
Therefore, an object of the present invention is to provide a battery construction which allows
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i respectively the many problems and disadvantages of! the manufacture of currently known multi-cell batteries.
With this object in mind, therefore, a multi-cell battery has been designed comprising a plurality of frames made of a material specified herein; each frame defines several support zones
of material arranged side by side across the width of the frame;
these frames are also mounted side by side in a direction perpendicular to their width, the parts of each frame forming the separations between the adjacent support areas being fixed by sealing to the corresponding parts of the neighboring frames to establish
partitions between adjoining battery cells.
More particularly, there is provided a multi-cell battery comprising a plurality of frames made of a material specified herein; each frame defines several material support zones disposed side by side across the width of the frame; these frames are also mounted side by side in a direction perpendicular to their width, the parts of each frame forming the separations between the adjacent support areas being fixed by sealing on the corresponding parts of the neighboring frames to create partitions between
the contiguous cells of the battery, each other frame being provided with a porous separator element for the electrolyte, covering each support area of the frame
and sealed to the parts of the frame defining said support area; individual masses of battery active material are supported by each support zone of the remaining frame so that each zone forms a battery plate, the battery active material of the respective zones being chosen so that adjacent zones of each frame form plates of opposite polarity and that adjacent areas of opposite sides of each separator element form plates of opposite polarity.
A multi-cell battery has also been designed comprising a plurality of frames made of a material specified herein; each frame defines several active material reception zones arranged side by side over the width of the frame; these frames are also mounted side by side in a direction perpendicular to the width of the frame, the parts of each frame forming the separations between the adjacent receiving areas being fixed by sealing on the corresponding parts of the neighboring frames to create partitions between the cells contiguous battery;
individual masses of battery active material are supported in each zone of each frame so that each zone forms a battery plate, the battery active material of the respective zones being chosen such that adjacent zones of each frame form plates of opposite polarity and that adjacent areas of neighboring frames form plates of opposite polarity.
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moldable material, electrically insulating at the intended operating voltage of the battery and inert with respect to
to the active materials of said battery and to any material produced during the operation of the battery;
this matter being referred to in the text which follows or which precedes by the expression: "matter specified in the present specification". Suitable thermoplastics for use in the manufacture of the frames are impact resistant polystyrene, acrylonitrile-butadienestyrene and polypropylene.
Conveniently, each frame has a rectangular shape and consists of a continuous peripheral member and several partition parts parallel to the two opposite sides of the frame to define several support areas. The peripheral element and the separating parts of the adjacent frames are sealed to each other and can also interlock with each other so that the peripheral element forms the two opposite walls, the top and the bottom of the battery and that the Partition parts create multiple partitions between the battery cells. Adjacent frames can be mounted by securing them together by ultrasonic welding, thereby providing the required seal between the peripheral member and the separation portion of the adjacent frames.
Several spaces similar to a column are thus determined, arranged side by side in the frame to receive the active material or the separating element.
Each column-like space may be divided into smaller areas by several transverse members of a thickness less than that of the partition parts, in order to provide additional support which may be particularly advantageous for the areas receiving the active material.
Frames with the separator element may be thicker anywhere than the frames supporting
active material and, since the separator element consists of a thin sheet of material, the thicker frames ensure greater electrolyte capacity. The
frame may be molded in situ around the divider member such that the marginal edge of the latter is incorporated into the frame.
Electrically conductive members can be embedded in the elements of the frame during its manufacture and extend into the zone receiving the active material to provide electrical collectors for said active material and to establish, if necessary,
the electrical connection between zones of positive and negative active material.
If frames fitted with the separating element
are not used and if all frames are coated
of a paste of active material and assembled side by side, an individual separator element based on a porous material
is inserted between the positive and negative paste of the neighboring frames.
A battery formed by assembling frames designed as described above, comprises several cells defined by the different areas of active material!
each frame. The adjacent areas of active ingredient
two neighboring frames of opposite polarity form a base cell with a nominal voltage of 2 volts in
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and battery capacity are determined by the number of active material areas of each frame and the number of frames supporting the active material of the assembly, respectively.
Although it is possible to electrically connect the base cells in any desired arrangement, this form of battery construction is widely suited for the series connection of the base cells formed by two neighboring frames and the parallel junction of the terminals of the frames. . If these types of cell connections are used, suitable couplers can be fitted into the frame during its molding.
to reciprocally connect the cells of the finished set of frames electrically. If the basic cells formed by two frames supporting the active material are to be connected in series, an intercellular coupler is provided in each other separation part of the frame, the intercellular couplers of each frame
being offset from the couplers of the adjacent frame.
Similarly, terminals can be placed
in place in the sides of the frames during molding, the position and number of terminals being determined by the various active material areas of the frame. If a same
number of areas coated with paste is present in each frame, a terminal is mounted at each end of each other frame. If an odd number of paste coated areas are present in each frame, a terminal is attached to the other ends of the adjacent frames. The terminals of
Individual frames are interconnected by soldering them to a coupling bar or other suitable member and the main terminals of the battery are suitably connected to this bar.
As mentioned above, the frames and the separating parts are sealed peripherally to each other, with or without providing for the presence of reciprocal interlocking elements on the adjacent frames, so that all the frames form the top. , the bottom, the two opposite walls and the partitions between the cells
of the battery cell. The battery cell is then completed by connecting cover plates to the exposed face of the two end frames of the assembly. Likewise, enclosures are used if the frames have terminals protruding beyond their sides, coupled to the terminal strip.
Some of the advantages of the battery designed and constructed according to the present invention are given below:
1) reduction of the dimensions and weight of the battery by
following the elimination of bulky lead alloy grids;
2) suppression of the establishment of connections between
cells during assembly, while avoiding consequent sealing problems;
3) possibility of removing a separate battery cell;
4) additional support of the active ingredient to avoid
his loss; and
5) increased capacity per unit weight of the battery.
The following description of an exemplary practical embodiment of the invention makes it easier to understand and is drawn up in conjunction with the drawings appended hereto, in which FIG. 1 is a general perspective view partly in section, of a battery produced in accordance with the invention; Figure 2 is a side elevational view of a grid body usable in a battery of the type shown in Figure 1; Figure 3 is a cross-sectional view on an enlarged scale taken along line 3-3 of Figure 2; Figure 4 is a cross-sectional view on an enlarged scale taken along line 4-4 of Figure 2; Figure 5 is a plan view of a set of grids, as shown in Figure 2; Figure 6 is a partial sectional view of another form of grid construction;
and Figure 7 is a partial sectional view of a form of grid construction different from that of Figure 3.
Reference is now made to the drawings where the battery 10 comprises a tank 11 enclosing a series of frames 12 arranged side by side and connected to each other to form several cells 14 separated from each other by a partition 13 formed by the elements d. vertical abutment of the respective frames 12.
As can be seen in Figure 2, each frame 12 consists of a peripheral element 15 consisting of an upper element 16, a lower element
17 and two opposing side members 18 and 19. Partition elements 20 are located between the upper and lower parts 16 and 17 and are parallel to the side members 18 and 19. The frame and the vertical dividers together define three zones 22, 23 and 24
which are column-like and which in the finished battery are coated with a paste of active material suitable for batteries.
The upper and lower elements, the side elements and the separating elements are provided, on one side, with a continuous tongue 27 perpendicular to the general plane of the frame and, on the opposite side, with a continuous groove 28, so that if several frames are assembled side by side, as shown in Figures 3 and 4, the tongue of one frame fits into the groove of the adjacent frame. The interlocking of the tongue and grooves is secured or otherwise secured, using or
not an additional sealing compound, so that the assembly of the upper and lower members, the side members and the separating members into respective adjacent frames does not allow passage of the electrolyte between the cells of the finished battery. A set of multiple frames of this type of construction provides an open ended, box-like body with internal partition walls, with the sides, bottom and top of the box formed by the interlocking of the top and bottom members. and the partition walls being created by the interlocking of the internal partition elements.
The frames also include several supports 30 laterally spaced from one another, arranged between the opposite side elements 18 and 19 and integral with the separating elements 20. In the frame
in figure 2, three supports are provided, the thickness of which is less than that of the side elements and the separating elements, so that if several frames are assembled side by side, the supports of the adjacent frames are distant from each other . The supports 30 divide the area between the respective separation elements 20, so that the material introduced subsequently between the separation elements is additionally supported and does not come loose during use of the battery.
In the preferred embodiment, perforated, grid-like plates 26,26a are provided to cover part or all of the area between the respective dividers, thereby to provide additional support for the material. battery active in the zones which are those receiving the active material of the finished battery. The grids may consist of the same material as that of the rest of the frame and may be integrally molded therewith, but are preferably made from an electrically conductive material which is not adversely affected by the materials of the frame. battery, such as lead-acid alloy, and which is incorporated into the elements of the frame during its molding.
In the embodiment of FIG. 2, the grid 26 passes through the side element 18 of the frame and is incorporated therein but does not extend beyond the adjacent partition element 20. The grid part
26 located outside the frame serves as a terminal for the electrical connection of the cells formed by a set of frames. The grid 26a passes through the other separation element 20a and is incorporated therein, but does not extend
not beyond the side member 19. The grid 26a thus forms an intercellular coupler between the plates 23 and
24. The grids 26 and 26a therefore constitute a support for the active material of the battery, act as a current collector for the respective plates and form
intercellular couplers and / or terminals, as required with respect to the cells defined by the set of frames.
While coating the frames with the paste,
the area above the support 30 of each frame is not coated with paste, so that as soon as the frames are assembled to each other, electrolyte reservoirs are created, as shown in Figure 1. During assembly, separator bands 32 are also inserted between the active material plates of adjacent frames. The separator bands perform their normal function in the battery and consist of a common material.
According to another exemplary embodiment shown in FIG. 7, a frame 45 provided with a separating element 46 in each support zone is placed between the frames described above, supporting the active material. The frame 45 with the separator element 46 has the same general constructional shape as that of the frame supporting the active material, but is preferably thicker. The separator 46, preferably a sheet of material, is sealed! the periphery of the element 15 and to the separating elements 20 of the frame. All of the separators of a single frame may be in the form of a single sheet of suitable material, the frame being molded in situ on the sheet.
By proper selection of the material of the frame and of the separator element, the sheet of material is made non-porous by incorporating it into the separators of the frame to prevent passage of electrolyte between adjoining cells of the finished battery. through the common divider sheet. The separator may be made of a heat-melting material so that during molding the parts of the sheet which come into contact with the hot frame material are melted to make them non-porous.
In order to help the gas, generated during the operation of the battery, to escape between the plates, expulsion strips 33 based on a porous material are placed vertically in the mass of active material forming each plate. The expulsion lamella can be added to the frame before or during the coating of paste or can be placed in the mold during the molding of the frame to connect it to the supports 30.
<EMI ID = 4.1>
that shown in Figure 1, several frames of the type
<EMI ID = 5.1>
<EMI ID = 6.1>
that the adjacent areas of each frame have opposite polarity. Thus, each frame forms several plates
arranged side by side with alternating positive or negative polarity. Several of these frames are then assembled together side by side, each plate of each frame being adjacent to the plate of an opposite polarity of the neighboring frame. By assembling the frames, the tabs and grooves of the adjacent frames interlock and are sealed together. The different cells as well
formed by two adjacent frames are electrically connected in series by the gates, for example, 26a, and are
with positive and negative 37 terminal lugs at the respective ends, as shown in Figure 5. The
terminal lugs 37 at the respective ends of the assembly
frames are then connected to the coupling bars
35 provided with the main terminals 36, for example.
Although the set of frames constitutes the
bottom, the top and the two opposite side walls, the
two remaining sides include the exposed active ingredient
and the two side plates 38 are fixed on these two
sides to complete the battery cell. In certain applications, it is also advantageous to provide plates
cover 39 for terminal lugs and strips
coupling; these cover plates can be fixed
on the side plates 38. The cover 40 also has openings 41 which align with the openings.
42 previously formed in the upper face of the set of frames to allow the introduction of the electrolyte into each cell of the battery.
It will be appreciated that proper adaptation of the construction form of the frames, cover plates and / or top cover may not be necessary.
<EMI ID = 7.1>
shown, in horizontal section, a set of frames
<EMI ID = 8.1>
than that described above, but in which the individual frames have a different form of construction. The side member 50 and the partition member 51 each have a straight stepped section, the design of which is such that these stepped sections interlock with each other during assembly. In addition, the stepped shape of the element leads to a frame provided with receiving zones
of active material alternately thick and thin and, like the mass of positive active material of a battery. normal is necessarily greater than that of a negative active material, the thick area of the frame can be coated with a paste of positive active material and the thin area with a paste of negative active material.
The arrangement of current collectors, intercellular couplers, terminal lugs and dividing strips is similar to that described above in connection with Figures 2 to 4. The frames are also provided with grooves and tongues which interlock. reciprocally during the assembly of the frames for their setting
in place and their retention and to provide a sealed gasket between the cells of the finished battery.
In the present specification, therefore, we have taken as an example, individual frames used to hold the separator element between the zones of active material of the adjacent frames supporting it. In order to spare the
cost of manufacturing the individual frames holding the separator element, the frames supporting the active material can be designed to form, as soon as
two frames are assembled side by side, a recess receiving the marginal edges of a separator element placed between the active material zones of the adjacent frames. The marginal edges of the separator element may be connected to the portions of the frames defining the recess. This