CH641914A5

CH641914A5 - MULTI-CELL LEAD BATTERY.

Info

Publication number: CH641914A5
Application number: CH669778A
Authority: CH
Inventors: Hans-Joachim Dr Golz
Original assignee: Varta Batterie
Priority date: 1977-08-23
Filing date: 1978-06-20
Publication date: 1984-03-15
Also published as: CA1107816A; SE442565B; ATA425778A; FI781971A; NO147463B; SE7808102L; GR64038B; ES244800Y; AR215949A1; DK150869B; DK150869C; AT363531B; IT1113094B; DE2737837A1; GB2002949B; DE2737837B2; FI71633B; FI71633C; DK342778A; NL7807418A

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrzelligen Bleiakkumulator mit in einem Blockkasten angeordneten Elektrodenblök-ken. Insbesondere betrifft die Erfindung einen für den Fahrzeugeinbau, z.B. als Starterbatterie, bestimmten Akkumulator. The invention relates to a multi-cell lead accumulator with electrode blocks arranged in a block box. In particular, the invention relates to one for vehicle installation, e.g. as a starter battery, certain accumulator.

In der Akkumulatorentechnik sind die meisten Neuerungen vorzugsweise dem eigentlichen Produkt zugute gekommen. So konten beispielsweise in jüngster Zeit durch die Entwicklung der wartungsarmen Bleibatterie oder durch die Einführung des leichten Kunststoffgehäuses für Starterbatterien anstelle des früher üblichen Hartgummibehälters beträchtliche produktbezogene Fortschritte und Qualitätsverbesserungen erzielt werden. Most of the innovations in battery technology have benefited the actual product. In recent times, for example, the development of the low-maintenance lead acid battery or the introduction of a lightweight plastic housing for starter batteries instead of the hard rubber container that used to be the case has resulted in considerable product-related progress and quality improvements.

Dagegen wird der Fertigungsprozess noch immer weitgehend von den überkommenen Arbeitsschritten wie Gittergies-sen, Pastieren, Formieren, Zusammenstellen und Einbau der Plattenblöcke etc. bestimmt. Trotz maschineller Hilfseinrichtungen müssen viele Arbeitsgänge noch von Hand und sogar an Einzelelektroden vorgenommen werden, so dass der Arbeitsablauf insgesamt ein diskontinuierlicher geblieben ist, der einem höheren Produktionsausstoss Grenzen setzt. In contrast, the manufacturing process is still largely determined by the traditional work steps such as lattice casting, pasting, forming, assembling and installing the plate blocks, etc. Despite mechanical auxiliary devices, many operations still have to be carried out by hand and even on individual electrodes, so that the workflow has remained discontinuous overall, which places limits on higher production outputs.

Rationellere Arbeitstechniken haben nur bei den sogenannten Kleinakkumulatoren Eingang gefunden, die ohnehin eher für eine Massenfertigung prädestiniert sind. Dazu gehört die vielfach angewandte Bestückung von sowohl alkalischen Kleinakkumulatoren als auch Klein-Bleizellen mit Wickelelektrodensätzen. Bei diesen werden ein positives und ein negatives Elektrodenband unter Zwischenlage eines Separators zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt und in den Zellenbehälter eingebracht. Die Ränder der Elektroden sind mit Kontaktanschlüssen zur Durchführung durch den Behälter versehen. Wegen der Kompliziertheit der Kontaktdurchführungen werden derartige Wickelelektrodensätze im allgemeinen nur für einzellige Akkumulatoren verwendet. More rational working techniques have only found their way into so-called small accumulators, which are more predestined for mass production anyway. This includes the frequently used equipping of both alkaline small accumulators and small lead cells with winding electrode sets. In these, a positive and a negative electrode strip are wound up to form an electrode coil with the interposition of a separator and introduced into the cell container. The edges of the electrodes are provided with contact connections for passage through the container. Because of the complexity of the contact bushings, such winding electrode sets are generally used only for single-cell batteries.

Auch bei den Elektrodenplatten ist ein deutlicher Trend zur Ablösung der schweren Masseträger, d.h. der gegossenen Bleigitter, durch leichtere Gerüststrukturen wie Streckmetalle nicht zu übersehen. Streckmetalle können überdies als Endlosband gefertigt werden. There is also a clear trend towards the removal of the heavy mass carriers, i.e. the cast lead grid, not to be overlooked by lighter framework structures such as expanded metals. Expanded metals can also be manufactured as an endless belt.

Auf Streckmetallbasis gefertigte Elektrodenplatten allein, die zu Stapeln gepackt in konventioneller Weise in die nach oben geöffneten Blockkästen eingesetzt werden, wobei die Kästen wie üblich zu verdeckein sind, bedeuten für einen zügigen Arbeitsfluss noch keinen durchgreifenden Fortschritt. Electrode plates made of expanded metal alone, which are packed into stacks in the conventional manner in the upwardly opened block boxes, whereby the boxes are to be covered as usual, do not mean drastic progress for a rapid workflow.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bleiakkumulator verfügbar zu machen, der einer rationellen Massenfertigung besser als bisher gerecht wird. Eine weitere Aufgabe ist es, das Herstellungsverfahren eines solchen Akkumulators anzugeben. The invention is therefore based on the object of making a lead accumulator available which is more efficient than previously in terms of efficient mass production. Another object is to specify the manufacturing process of such an accumulator.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Blockkasten-Verschluss von einer Seitenwand gebildet ist. The object is achieved in that the block box lock is formed by a side wall.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge-mässen Akkumulators besteht jeder zu einer Zelle gehörende Plattenblock aus zickzackartig zu einem Paket zusammengefalteten positiven und negativen Bandelektroden mit zwischenliegendem bandförmigem Separator. Sowohl die Verbindung der Zellen untereinander als auch der äussere elektrische Anschluss erfolgt durch grossflächig über die Zellentrennwände bzw. die Behälterwände geführte Bereiche eines der beiden Elektrodenträgergerüste. Diese Bereiche liegen zugleich in der Verschlussebene des Blockkastens, der durch eine Seitenwand mit Hilfe des Spiegelschweissens flüssigkeitsdicht verschlossen wird. In a preferred embodiment of the accumulator according to the invention, each plate block belonging to a cell consists of positive and negative band electrodes folded together in a zigzag fashion into a packet with a band-shaped separator in between. Both the connection of the cells to one another and the external electrical connection are made through areas of one of the two electrode support structures which are guided over a large area over the cell partition walls or the container walls. These areas also lie in the locking plane of the block box, which is sealed liquid-tight by a side wall with the aid of mirror welding.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung neben dem erfmdungsgemässen Verfahren zu seiner Herstellung durch die Figur näher erläutert. In the following the subject of the invention is explained in addition to the inventive method for its production by the figure.

Sie zeigt schematisch einen auf der Seite liegenden zweizeiligen Akkumulator-Blockkasten (1) mit einem Elektrodensatz, der aus der Bandelektrode (12), der Bandelektrode (13) It shows schematically a two-row accumulator block box (1) lying on the side with an electrode set which consists of the band electrode (12), the band electrode (13)

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und dem zwischengelegten Separatorband (4) mit Rippen oder Stegen (5) besteht. Diese sind zickzackartig zu Paketen gefaltet und werden paketweise von der Seite in die Akkumulatorenzellen eingeschoben. Die Faltkanten (6) der Elektrodenpakete stehen zur Auflagefläche des Akkumulators senkrecht, so dass Gasblasen zwischen den Elektroden ungehindert aufsteigen können. and the interposed separator belt (4) with ribs or webs (5). These are folded into packages in a zigzag fashion and are inserted into the accumulator cells from the side in packages. The folded edges (6) of the electrode packs are perpendicular to the contact surface of the battery, so that gas bubbles can rise unhindered between the electrodes.

Sowohl die Verbindung der Zellen untereinander als auch die Aussenableitung erfolgt durch grossflächig über die Zellentrennwand (7) bzw. die Stirnwände (8) des Blockkastens geführte Bereiche (9) des Elektrodenträgergerüstes jeweils einer Bandelektrode. In der Figur werden beispielsweise die Aussenableitungen (16) und (17) vom Elektrodenträgergerüst (2) der Bandelektrode (12) gebildet, während die Verbindung zwischen den Zellen durch das Elektrodenträgergerüst (3) der Bandelektrode (13) hergestellt ist. Both the connection of the cells to one another and the external drainage are carried out through areas (9) of the electrode support frame, each of which has a strip electrode, which are guided over a large area over the cell partition wall (7) or the end walls (8) of the block box. In the figure, for example, the external leads (16) and (17) are formed by the electrode support frame (2) of the strip electrode (12), while the connection between the cells is made by the electrode support frame (3) of the strip electrode (13).

Es kann aber auch das jeweilige Elektrodenband am Ende über einen Bleistift gewickelt und mit diesen durch z.B. Press-schweissen elektronenleitend verbunden werden. Von diesem Stift aus kann eine Poldurchführung in an sich bekannter Weise erfolgen. However, the respective electrode strip can also be wrapped at the end with a pencil and with this by e.g. Press-welding to be connected electronically. A pole can be carried out from this pin in a manner known per se.

Die Gegenelektrode und der Separator sind in den Übergangsbereichen zwischen den Zellen unterbrochen. The counter electrode and the separator are interrupted in the transition areas between the cells.

Zur Herstellung eines zickzackartig gefalteten Elektrodenpaketes für einen mehrzelligen Akkumulator wird vorzugsweise ausgegangen von als Band auf Rollen (10), (11) gewik-kelten Elektrodenträgergerüsten (2), (3), welche die Form eines üblichen Gittergerüstes aus Blei haben oder auch aus Bleistreckmetall bestehen können, wobei jedes Elektrodenbnd gegebenenfalls am Rand einen durchlaufenden Steg besitzt. In diese Elektrodenträgergerüste wird als aktives Material eine Einheitsmasse einpastiert. Dies ist vorteilhaft, weil die fertigen Bandelektroden im Batteriebetrieb von Zelle zu Zelle ihre Polarität wechseln. Die Elektrodenträgergerüste (2), (3) gehen so in die Bandelektroden (12), (13) über. For the production of a zigzag folded electrode package for a multi-cell accumulator, it is preferably assumed that the electrode carrier frameworks (2), (3) are wound as a band on rollers (10), (11) and have the form of a conventional lead framework or of lead metal can exist, each electrode band optionally having a continuous web at the edge. A uniform mass is pasted into this electrode carrier frame as active material. This is advantageous because the finished band electrodes change their polarity from cell to cell in battery operation. The electrode support frameworks (2), (3) thus merge into the band electrodes (12), (13).

Unter Zwischenlage eines hochporösen, jedoch gegen Druck weitgehend unempfindlichen Separatorbandes (4), das sich von der Rolle (14) abwickelt, laufen die Elektrodenbänder nunmehr über der Umlenkrolle (15) zusammen und können dann gefaltet werden. With the interposition of a highly porous, but largely insensitive to pressure separator tape (4) that unwinds from the roller (14), the electrode tapes now run together over the deflection roller (15) and can then be folded.

Unmittelbar vor dem Faltvorgang werden in vorgegebenen Ablängungen diejenigen Bereiche (9) aus den Bandelektroden (12), (13) und dem Separator (4) herausgeschnitten, welche nach dem Einschub in den Blockkasten über eine der Wände (7) oder (8) verlaufen würden und dort überflüssig Immediately before the folding process, those areas (9) are cut out of the band electrodes (12), (13) and the separator (4) in predetermined lengths, which, after being inserted into the block box, run over one of the walls (7) or (8) would and superfluous there

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sind, ausgenommen das zum Übergang über eine Trennwand jeweils benötigte Elektrodenträgergerüst. are, with the exception of the electrode support frame required for the transition via a partition.

Die Entfernung der aktiven Masse kann durch einen Ausblasvorgang, Spülvorgang oder gegebenenfalls auch schon beim Pastiervorgang durch Freilassen einer entsprechenden Stelle des Elektrodengerüstes von pastierter Masse geschehen. The active mass can be removed by a blow-out process, rinsing process or, if appropriate, even during the pasting process by leaving a corresponding point on the electrode structure of the pasted mass.

Zur Fertigstellung des Akkumulators ist es dann nur noch notwendig, das Gehäuse zu verschliessen, was überraschenderweise sehr einfach dadurch geschehen kann, dass in einem an sich bekannten Spiegel-Schweissverfahren eine Seitenwand (18) aufgespiegelt wird. Durch die Wärmeeinwirkung dringt der Kunststoff sowohl der Zellentrennwand (7) und der Stirnwände (8) des Kastens als auch der entsprechenden Fortsetzungen (19) bzw. (20) in der Seitenwand (18) durch das Gerüst der Elektrode, so dass sich eine feste und flüssigkeitsdichte Verbindung ergibt. Vor diesem Aufspiegeln eines Dek-kels kann es zweckmässig sein, durch einen Stempel das Elektrodengerüst auf die Trennwand aufzudrücken und gegebenenfalls bei diesem Verfahrensschritt noch eine zusätzliche Erwärmung vorzunehmen, um schon ein gewisses Eindringen des Elektrodengerüstes in die Kante der Zellentrennwand (7) vor dem endgültigen Aufspiegeln des Deckels zu erreichen. To complete the accumulator, it is then only necessary to close the housing, which surprisingly can be done very simply by mirroring a side wall (18) in a known mirror welding process. Due to the action of heat, the plastic penetrates both the cell partition (7) and the end walls (8) of the box and the corresponding extensions (19) or (20) in the side wall (18) through the frame of the electrode, so that a solid and fluid-tight connection results. Before this cover is mirrored on, it may be expedient to press the electrode frame onto the dividing wall by means of a stamp and, if appropriate, to carry out additional heating in this process step in order to allow the electrode frame to penetrate the edge of the cell partition wall (7) before the final one To flip open the lid.

Auf der Oberseite des Blockkastens, mit der Abbildungsebene zusammenfallend, sind dann die üblichen Einfüll- und Entgasungsöffnungen angelegt. The usual filling and degassing openings are then created on the top of the block box, coinciding with the imaging plane.

Parallel zur Abbildungsebene liegt auch die Ebene des Elektrolytspiegels, während die Verschlussebene, durch die Spur AA bezeichnet, senkrecht zum Elektrolytspiegel steht. The plane of the electrolyte mirror is parallel to the image plane, while the closure plane, denoted by the trace AA, is perpendicular to the electrolyte mirror.

Die notwendigen Endpolanschlüsse eines solchen Akkumulators können innerhalb oder ausserhalb der Zelle aus dem hervorstehenden Elektrodengerüstteil durch Zusammenpressen und beispielsweise Anschweissen eines Endpols gebildet werden. The necessary end pole connections of such a rechargeable battery can be formed inside or outside the cell from the protruding electrode frame part by pressing together and, for example, welding an end pole.

Es leuchtet ein, dass die üblichen Verfahrensschritte Aushärtung, Formieren, Konservieren (z.B. durch Behandlung mit Borsäure) ausserhalb des Blockkastens vorgenommen werden können. Es kommt der Kontinuität des Fertigungsprozesses besonders vorteilhaft entgegen, wenn die Schritte nach Einsetzen der Elektrodenpakete in den Blockkasten in diesem selbst durchgeführt werden. It is obvious that the usual process steps of hardening, forming, preserving (e.g. by treatment with boric acid) can be carried out outside the block box. The continuity of the manufacturing process is particularly advantageous if the steps after inserting the electrode packs into the block box are carried out in the block box itself.

Der Vorteil des beschriebenen Akkumulators liegt darin, dass sein Herstellungsprozess einen besonders günstigen Materialfluss aufweist. The advantage of the accumulator described is that its manufacturing process has a particularly favorable material flow.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Multi-cell lead accumulator with electrode blocks arranged in a block box, characterized in that the block box closure is formed by a side wall (18).

2. Multi-cell lead accumulator according to claim 1, characterized in that each electrode block consists of zigzag folded positive and negative band electrodes (12, 13) with intermediate separation (4).

3. Multi-cell lead accumulator according to claims 1 and 2, characterized in that the cell connectors are formed by the large area through the cell dividing electrodes lead frame (2, 3) of only one of the band electrodes (12,13).

4. Multi-cell lead accumulator according to claims 1 to 3, characterized in that the leadthroughs of the cell connectors are in the closure plane (A-A) of the block box (1).

5. Multi-cell lead accumulator according to claims 1 to 4, characterized in that the electrode carrier frameworks (2, 3) are formed from strips of expanded metal.

6. Multi-cell lead accumulator according to claims 1 and 2, characterized in that the band ends of the electrode packs are connected in an electron-conducting manner with pin-shaped pencils and that these pins form the basis for the pole implementation.

7. Multi-cell lead accumulator according to claims 1 to 5, characterized in that the outer electrical connections (16, 17) through the large area through the end walls (8) of the block box (1) guided electrode carrier frame (2, 3) each only one the band electrodes (12, 13) are formed.

8. A method for producing a lead accumulator according to claims 1 to 7, characterized in that the electrode blocks made of zigzag folded band electrodes (12, 13) are used in a multi-cell block box (1) with side openings and that this side of the block box is welded on Side wall (18) is closed liquid-tight.

9. The method according to claim 8, characterized in that the electrode blocks are folded from the same pasted electrode strips (12, 13) with an interposed separator strip (4).

10. The method according to claims 8 and 9, characterized in that via the cell dividing wall (7) and the end walls (8) to be guided in each case leading electrode holder framework is exposed in the correspondingly divided areas (9) of adhesive mass and that the corresponding Parallel section of the counter electrode and the separator is completely removed.

11. The method according to claims 8 to 10, characterized in that the closure of the block box (1) with a side wall (18) by means of mirror welding via the cell partition (7) and the end walls (8), in which the exposed electrode support frame of one Band electrode is slightly sunk.

12. The method according to claims 8 to 11, characterized in that the electrode support frameworks (2,3) are pasted with the same active mass.

13. The method according to claims 8 to 12, characterized in that the electrode mass is subjected to the curing process in the lattice framework within the block box.

14. The method according to claims 8 to 13, characterized in that the band electrodes (12, 13) are formed in the side-closed block box (1).