DE102009044803B4 - Arrangement for external high-conductivity series and parallel connection of batteries by graphite - Google Patents
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Abstract
Anordnung zur externen hochleitfähigen Serienschaltung von Batterien durch Graphit, aufweisend:
eine erste Batterie (20), die auf ihren äußeren Abschnitten mit einem aus Nickel hergestellten Pluspol (21) und einem aus Nickel hergestellten Minuspol (22) versehen ist, welche für eine Stromausgabe der ersten Batterie (20) sorgen;
mindestens ein legiertes Graphit-Verbindungsstück (30), das als Silber - Graphit, Kupfer - Graphit oder Silber - Kupfer - Graphit ausgeführt ist, wobei das legierte Graphit - Verbindungsstück (30) elektrisch an den Pluspol (21) der ersten Batterie (20) angeschlossen ist; und
eine zweite Batterie (40), die auf ihren äußeren Abschnitten mit einem aus Nickel hergestellten Pluspol (41) und einem aus Nickel hergestellten Minuspol (42) versehen ist, welche für die Stromausgabe der zweiten Batterie (40) sorgen, wobei der Minuspol (42) der zweiten Batterie (40) elektrisch an das legierte Graphit - Verbindungsstück (30) angeschlossen ist, wodurch sich eine elektrische Serienschaltung zwischen der ersten und der zweiten Batterie (20, 40) herstellen lässt.
Arrangement for external high-conductivity series connection of batteries by graphite, comprising:
a first battery (20) provided on its outer portions with a plus pole (21) made of nickel and a minus pole (22) made of nickel, which provide a current output of the first battery (20);
at least one alloyed graphite connector (30) made of silver-graphite, copper-graphite or silver-copper-graphite, the alloyed graphite connector (30) being electrically connected to the positive pole (21) of the first battery (20) connected; and
a second battery (40) provided on its outer portions with a plus pole (41) made of nickel and a negative pole (42) made of nickel, which provide the current output of the second battery (40), the negative pole (42 ) of the second battery (40) is electrically connected to the alloyed graphite connector (30), whereby an electrical series connection between the first and the second battery (20, 40) can be produced.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur externen extern hochleitfähigen Serien- und Parallelschaltung von Batterien durch Graphit, bei der sich ein Lötvorgang erübrigt und die nur schwer oxidiert.The invention relates to an arrangement for external externally highly conductive series and parallel connection of batteries by graphite, in which a soldering process is unnecessary and which is difficult to oxidize.
Üblicherweise werden mehrere Einzelbatterien zur Herstellung eines hochleistungsfähigen Batteriesatzes durch ein Metallverbindungsstück seriell, parallel oder seriell/parallel geschaltet. Der Pluspol und der Minuspol der entsprechenden Einzelbatterie sind normalerweise aus einem Nickel enthaltenden Metall hergestellt, wobei das Metallverbindungsstück ebenfalls aus einem Nickel enthaltenden Metall erzeugt wird. Dies liegt vor allem daran, dass das Nickel enthaltende Metall nicht leicht oxidiert und durch hohe Stabilität gekennzeichnet ist. In
Anzumerken ist, dass die durch Nickel-Verbindungsplatte und Löten realisierte elektrische Verbindung der Pole der jeweiligen zwei Einzelbatterien zwar die Grundbedürfnisse des elektrischen Anschlusses erfüllen kann, aber immer noch nicht optimal ist. Zusammengefasst lassen sich die Nachteile der herkömmlichen Technik wie folgt beschreiben:
- 1. Nach einer langfristigen Verwendung wird nicht vermieden, dass Oxide bzw. Fremdstoffe an der Nickel-Verbindungsplatte und den Lötpunkten anhaften, was schließlich zu einem höheren Widerstand der Verbindungsplatte führt.
- 2. Die Verbindungsstelle der Metallplatte und der Pole der Batterien sind als Lötpunkte ausgeführt, die durch eine kleine Berührungsfläche und hohen Widerstand charakterisiert sind. Dies führt dazu, dass die Temperaturen der Pole der Batterien und der Lötpunkte beim Auf- und Entladen aufgrund des Widerstandes außergewöhnlich erhöht werden. Dies hat schließlich einen zusätzlichen Energieverlust zur Folge.
- 3. Die Nickelplatten sind durch hohe Herstellungskosten gekennzeichnet. Das Löten ist ebenfalls ein zeitaufwendiger und arbeitsintensiver Prozess. Aus diesen Gründen ist die herkömmliche Verbindung von Batterien nicht ökonomisch gerecht.
- 1. After long-term use, it is not avoided that oxides adhere to the nickel connecting plate and the soldering pads, eventually leading to a higher resistance of the connecting plate.
- 2. The junction of the metal plate and the poles of the batteries are designed as soldering points, which are characterized by a small contact area and high resistance. This causes the temperatures of the poles of the batteries and the soldering points during charging and discharging due to the resistance to be increased extraordinarily. This eventually results in additional energy loss.
- 3. The nickel plates are characterized by high production costs. Soldering is also a time consuming and labor intensive process. For these reasons, the conventional connection of batteries is not economically equitable.
Darauf basierend ist der Erfinder der Ansicht, dass die herkömmliche Verbindung der Einzelbatterien eines Batteriesatzes die Bedürfnisse der ökonomischen Wirtschaft und der hohen Leitungsfähigkeit nicht erfüllen kann. Durch Verzicht auf den Lötprozess, Verringerung der Herstellungskosten für Materialien und Erhöhung der Leitungseffizienz der elektrischen Verbindung der Einzelbatterien können einerseits die Nachteile der herkömmlichen Technik behoben werden. Andererseits wird die vorhandene Verbindungstechnik der Einzelbatterien erheblich gefördert. Dies stellt das Hauptmotiv der erfindungsgemäßen Anordnung dar.Based on this, the inventor believes that the conventional connection of the single batteries of a battery pack can not meet the needs of the economical economy and the high conductivity. By eliminating the soldering process, reducing the manufacturing cost of materials and increasing the line efficiency of the electrical connection of the individual batteries on the one hand, the disadvantages of the conventional technique can be solved. On the other hand, the existing connection technology of the individual batteries is promoted considerably. This represents the main motive of the arrangement according to the invention.
Die
Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur externen hochleitfähigen Serien- und Parallelschaltung von Batterien durch Graphit zu schaffen, bei der zwei Batterien durch ein legiertes Graphit-Verbindungsstück seriell bzw. parallel geschaltet sind. Das erfindungsgemäße legierte Graphit-Verbindungsstück ist durch Verzicht auf Löten unmittelbar mit den Polen der Batterien so verbunden, dass eine hochleitfähige Verbindung realisiert ist. Außerdem ist das legierte Graphit-Verbindungsstück durch niedrige Herstellungskosten charakterisiert, wodurch die Herstellungskosten eines Batteriesatzes erheblich zu reduzieren sind.A first object of the invention is to provide an arrangement for external high-conductivity serial and parallel connection of batteries by graphite, in which two batteries are connected in series or parallel by an alloyed graphite connector. The alloyed graphite connector according to the invention is connected by dispensing with soldering directly to the poles of the batteries so that a highly conductive connection is realized. In addition, the alloyed graphite connector is characterized by low manufacturing cost, which significantly reduces the manufacturing cost of a battery pack.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur externen hochleitfähigen Serien- und Parallelschaltung von Batterien durch Graphit zu schaffen, bei der zwei Batterien durch ein legiertes Graphit-Verbindungsstück seriell bzw. parallel geschaltet sind. Das legierte Graphit-Verbindungsstück oxidiert nur schwer, wobei sich das legierte Graphit-Verbindungsstück und der Plus- sowie der Minuspol der Batterien nach der Verbindung ineinander auflösen können. Das bedeutet, dass der Fremdstoff auf den Oberflächen des Plus- und des Minuspols durch Kohleteilchen des legierten Graphit-Verbindungsstücks abgelöst werden kann, so dass sich die Kohleteilchen des legierten Graphit-Verbindungsstücks in den Aussparungen auf den Oberflächen des Plus- und des Minuspols befinden. Dadurch findet die Nickel-Kohlelegierung statt. Auf diese Weise ist der Nachteil zu beheben, dass die Entladung des großen Stroms aufgrund des hohen äußeren kontinuierlichen Widerstandes nur schwierig ausgeführt werden kann.A second object of the invention is an arrangement for external highly conductive To provide serial and parallel connection of batteries by graphite, in which two batteries are connected in series or in parallel by an alloyed graphite connector. The alloyed graphite connector is difficult to oxidize, allowing the alloyed graphite connector and the plus and minus terminals of the batteries to dissolve into each other after connection. That is, the impurity on the surfaces of the plus and minus poles can be peeled off by carbon particles of the alloyed graphite connector, so that the carbon particles of the alloyed graphite connector are located in the recesses on the surfaces of the plus and minus poles. As a result, the nickel-carbon alloy takes place. In this way, there is a drawback that the discharge of the large current is difficult to carry out due to the high external continuous resistance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung zur externen hochleitfähigen Serien- und Parallelschaltung von Batterien durch Graphit, die die im Anspruch 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.This object is achieved by an arrangement for external high-conductivity series and parallel connection of batteries by graphite, which has the features specified in
Gemäß der Erfindung wird eine Anordnung zur externen hochleitfähigen Serienschaltung von Batterien durch Graphit, die vor allem eine erste Batterie, mindestens ein legiertes Graphit-Verbindungsstück und eine zweite Batterie umfasst. Die erste Batterie ist auf ihren äußeren Abschnitten mit einem aus Nickel hergestellten Pluspol und einem aus Nickel hergestellten Minuspol versehen, welche für die Stromausgabe der ersten Batterie sorgen. Das mindestens eine legierte Graphit-Verbindungsstück ist als Silber-Graphit (Silber-Kohlelegierung), Kupfer-Graphit (Kupfer-Kohlelegierung) bzw. Silber-Kupfer-Graphit (Silber-Kupfer-Kohlelegierung) etc. ausgeführt und elektrisch an den Pluspol der ersten Batterie angeschlossen. Die zweite Batterie ist auf ihren äußeren Abschnitten mit einem aus Nickel hergestellten Pluspol und einem aus Nickel hergestellten Minuspol versehen, welche für die Stromausgabe der zweiten Batterie sorgen. Der Minuspol der zweiten Batterie ist hierbei elektrisch an das legierte Graphit-Verbindungsstück so angeschlossen, dass sich eine elektrische Serienschaltung zwischen der ersten und der zweiten Batterie herstellen lässt.According to the invention, an arrangement for external high-conductivity series connection of batteries by graphite, which mainly comprises a first battery, at least one alloyed graphite connector and a second battery. The first battery is equipped with a positive pole made of nickel and a negative pole made of nickel, which provide the current output of the first battery. The at least one alloyed graphite connector is configured as silver graphite (silver-carbon alloy), copper-graphite (copper-carbon alloy), silver-copper-graphite (silver-copper-carbon alloy), etc. and electrically connected to the positive pole of the first one Battery connected. The second battery is provided on its outer sections with a positive pole made of nickel and a negative pole made of nickel, which provide the current output of the second battery. The negative pole of the second battery is in this case electrically connected to the alloyed graphite connector so that an electrical series connection can be established between the first and the second battery.
Gemäß der Erfindung wird eine Anordnung zur externen hochleitfähigen Parallelschaltung von Batterien durch Graphit bereitgestellt, die dahingehend eine erste Batterie, mindestens ein erstes legiertes Graphit-Verbindungsstück, eine zweite Batterie und mindestens ein zweites legiertes Graphit-Verbindungsstück umfasst. Die erste Batterie ist auf ihren äußeren Abschnitten mit einem aus Nickel hergestellten Pluspol und einem aus Nickel hergestellten Minuspol versehen, welche für eine Stromausgabe der ersten Batterie sorgen. Das mindestens eine erste legierte Graphit - Verbindungsstück ist als Silber - Graphit (Silber-Kohlelegierung), Kupfer - Graphit (Kupfer - Kohlelegierung) bzw. Silber - Kupfer - Graphit (Silber - Kupfer - Kohlelegierung) etc. ausgeführt und elektrisch an den Pluspol der ersten Batterie angeschlossen. Die zweite Batterie ist auf ihren äußeren Abschnitten mit einem aus Nickel hergestellten Pluspol und einem aus Nickel hergestellten Minuspol versehen, welche für die Stromausgabe der zweiten Batterie sorgen. Der Pluspol der zweiten Batterie ist elektrisch an das erste legierte Graphit-Verbindungsstück angeschlossen. Das mindestens eine zweite legierte Graphit-Verbindungsstück ist als Silber-Graphit (Silber-Kohlelegierung), Kupfer-Graphit (Kupfer-Kohlelegierung) bzw. Silber-Kupfer-Graphit (Silber-Kupfer-Kohlelegierung) ausgeführt und elektrisch an den Minuspol der ersten Batterie und den Minuspol der zweiten Batterie so angeschlossen, dass sich eine elektrische Parallelschaltung zwischen der ersten und der zweiten Batterie herstellen lässt.According to the invention there is provided an arrangement for external high conductivity parallel connection of batteries by graphite, comprising a first battery, at least one first alloyed graphite connector, a second battery and at least one second alloyed graphite connector. The first battery is provided on its outer sections with a positive pole made of nickel and a negative pole made of nickel, which provide a current output of the first battery. The at least one first alloyed graphite connector is designed as silver graphite (silver-carbon alloy), copper-graphite (copper-carbon alloy) or silver-copper-graphite (silver-copper-carbon alloy), etc., and electrically connected to the positive pole of the first battery connected. The second battery is provided on its outer sections with a positive pole made of nickel and a negative pole made of nickel, which provide the current output of the second battery. The positive pole of the second battery is electrically connected to the first alloyed graphite connector. The at least one second alloyed graphite connector is made of silver graphite (silver-carbon alloy), copper-graphite (copper-carbon alloy), and silver-copper-graphite (silver-copper-carbon alloy) and electrically connected to the negative pole of the first battery and the negative terminal of the second battery connected so that an electrical parallel connection between the first and the second battery can be established.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Anordnung zur Serienschaltung von Batterien durch ein Nickelverbindungsstück; -
2 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Anordnung zur Parallelschaltung von Batterien durch ein Nickelverbindungsstück; -
3 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Serienschaltung von Batterien durch ein legiertes Graphit-Verbindungsstück; -
4 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Parallelschaltung von Batterien durch ein legiertes Graphit-Verbindungsstück; -
5 -1 eine schematische Darstellung der Batterien, an deren Polen Fremdstoffe anhaften; -
5 -2 eine schematische Darstellung der Batterien, wobei die Fremdstoffe durch Kohleteilchen ersetzt werden, nachdem das legierte Graphit-Verbindungsstück mit der Oberfläche des Metallpols in Berührung kommt; -
6 eine schematische Darstellung der Anordnung zur externen hochleitfähigen Serien- und Parallelschaltung von Batterien durch Graphit; und -
7 eine schematische Darstellung der elektrischen Serienschaltung von zwei aluminiumfoliengepackten Batterien durch die erfindungsgemäße Anordnung.
-
1 a schematic representation of a conventional arrangement for series connection of batteries through a nickel connector; -
2 a schematic representation of a conventional arrangement for the parallel connection of batteries through a nickel connector; -
3 a schematic representation of an arrangement for series connection of batteries through an alloyed graphite connector; -
4 a schematic representation of an arrangement for the parallel connection of batteries through an alloyed graphite connector; -
5 -1 a schematic representation of the batteries, adhere to the poles foreign substances; -
5 -2 a schematic representation of the batteries, wherein the impurities are replaced by coal particles after the alloyed graphite connector comes into contact with the surface of the metal pole; -
6 a schematic representation of the arrangement for external high-conductivity series and parallel connection of batteries by graphite; and -
7 a schematic representation of the electrical series connection of two aluminum foil-packed batteries by the inventive arrangement.
Bezugnehmend auf
Die erste Batterie
Das legierte Graphit-Verbindungsstück
Die zweite Batterie
Außerdem sind die Graphitpole
Hinsichtlich
Die erste Batterie
Das erste legierte Graphit-Verbindungsstück
Die zweite Batterie
Das zweite legierte Graphit-Verbindungsstück
Außerdem kann jeweils eine Leitung
Im Vorstehenden wurden die wichtigen Bauelemente der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und ihr Zusammenbau näher erläutert. Da das legierte Graphit-Verbindungsstück gemäß der Erfindung unmittelbar seriell bzw. parallel an die Einzelbatterien angeschlossen ist, erübrigt sich der Lötprozess beim Ausbilden eines Batteriesatzes. Dadurch ist durch die Erfindung eine hohe elektrische Übertragungseffizienz gewährleistet. Darüber hinaus werden durch die Erfindung die Kosten zum Löten gespart.In the foregoing, the important components of the embodiments of the invention and their assembly have been explained in detail. Since the alloyed graphite connector according to the invention is connected directly in series or parallel to the individual batteries, the soldering process is unnecessary when forming a battery pack. As a result, a high electrical transmission efficiency is ensured by the invention. In addition, the costs for soldering are saved by the invention.
Aus
Aus
Neben der vorher erwähnten zylindrischen Metallbatterie kann eine Aluminiumfolienbatterie, wie in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Verbindungsplatteconnecting plate
- 1111
- Batteriebattery
- 1212
- Metallpolmetal pole
- 1313
- Lötpunktsoldering
- 2020
- erste Batteriefirst battery
- 2121
- Pluspolpositive pole
- 2222
- Minuspolminuspol
- 3030
- legiertes Graphit-Verbindungsstückalloyed graphite connector
- 4040
- zweite Batteriesecond battery
- 4141
- Pluspolpositive pole
- 4242
- Minuspolminuspol
- 50, 50a, 50b50, 50a, 50b
- Federfeather
- 51, 51a, 51b51, 51a, 51b
- Anschlagplattestop plate
- 6060
- erste Batteriefirst battery
- 6161
- Pluspolpositive pole
- 6262
- Minuspolminuspol
- 7070
- erstes legiertes Graphit-Verbindungsstückfirst alloyed graphite connector
- 8080
- zweite Batteriesecond battery
- 8181
- Pluspolpositive pole
- 8282
- Minuspolminuspol
- 9090
- zweites legiertes Graphit-Verbindungsstücksecond alloyed graphite connector
- 101, 102101, 102
- AluminiumfolienbatterieAluminum foil battery
- 103103
- Pluspolpositive pole
- 104104
- Minuspolminuspol
- 105105
- Pluspolpositive pole
- 106106
- Minuspolminuspol
- 200200
- Oxidoxide
- 300300
- Batteriesatzbattery pack
- 301301
- EinzelbatterieSingle battery
- 302302
- legiertes Graphit-Verbindungsstückalloyed graphite connector
- 401, 402401, 402
- GraphitpolGraphitpol
- 403, 404, 405, 406403, 404, 405, 406
- Leitungmanagement
- 500500
- Fremdstoffimpurity
- 600600
- Kohleteilchencoal particles
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