DE1065900B - Elektrische Akkumulatorenbatterie und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

O 11 K)

DEUTSCHES

kl. 21b 1/01

INTERNAT. KL. H 01 Hl

PATENTAMT

A 161831 Va/21b

ANMELDETAG: Ll. JU LI 1952

B EKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 24. SEPTEMBER 1959

Die Erfindung betrifft elektrische Akkumulatorenbatterien mit aus Hartgummi gefertigtem mehrzelligem Gehäuse, dessen Gehäuse- und Zellenwände mit dem paßgerecht aufsitzenden Deckel dauerhaft und nicht lösbar verbunden sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Batterie.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Akkumulatorenbatterie, die harte Betriebsbeanspruchungen in Form von sehr hohen oder tiefen Temperaturen, plötzliche große Temperaturänderungen und starke Erschütterungen, wie sie in Flugzeugen, Traktoren, Lastwagen, Militärfahrzeugen usw. auftreten, ohne Beeinträchtigung vertragen.

Zur Erfindung gehört es auch, daß die Wärme, die bei dem chemischen und elektrochemischen Prozeß in der Batterie entsteht, dazu benutzt wird, eine im wesentlichen beständige, hermetische Abdichtung und säurefeste Verbindung zwischen Batteriedeckcl und -gehäuse herzustellen.

In den üblichen Batterien versagte bei den erwähnten Beanspruchungen als erstes die säuredichte Verbindung zwischen Deckeln und Gehäuse, so daß Elektrolytverluste und schließlich Ausfall der Batterie eintraten.

Die üblichen Dichtungsverbindungen für Akkumulatorenbatterien sind im wesentlichen thermoplastischer Art im allgemeinen in Form von dampfgcblascnem Asphalt oder haben eine bituminöse oder Rohöl-Grundlage, so daß ihre Dichtungswirkung und Härte von den Temperaturen, denen sie ausgesetzt sind, beeinflußt werden. Beschädigungen der Batterieabdichtung treten bei hoher Temperatur ein, weil derartige Abdichtungsverbindungen derart erweichen, daß sie in die Zellen auslaufen und auch infolge des Gasdruckes in den Zellen Blasen bilden. Bei starker Erschütterung wird die Abdichtung gewöhnlich durch mangelnde Adhäsion der Verbindung an den Dichtflächen oder durch Kohäsions- oder Schrumpfungsrisse fehlerhaft. Bei Erschütterung in Verbindung mit hoher Temperatur kommt noch starke Blasenbildung hinzu. Bei sehr tiefen Temperaturen wird die Batterieabdichtung dadurch schadhaft, daß die Dichtungsverbindungen sehr hart und brüchig werden, wodurch ebenfalls Kohäsions- oder Schrumpfungsrisse entstehen. Dies ist auch bei plötzlichen Temperaturänderungen, z. B. beim Übergang von Temperaturen unter Null auf verhältnismäßig hohe Außentemperaturen, der Fall.

Die erwähnten Betriebsmängel bei den bekannten Batterien werden in der Hauptsache darauf zurückgeführt, daß die üblichen Dichtungsverbindungen wärmebildsam sind und keine temperaturbeständige oder säuredichte stabile Verbindung zwischen den Batteriedeckeln und dem Gehäuse ergeben.

Elektrische Akkumulatorenbatterie
und Verfahren zu ihrer Herstellung

Anmelder:

Auto-Lite Battery Corporation,
Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Harland Darreil Wilson und Howard Clifton Burns,

Toledo, Ohio (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

Erfindungsgemäß werden die genannten Nachteile dadurch vermieden, daß ein festes, wärmchärtcndes Phenol-Formaldehyd-Harz die ineinandergreifenden Wände und Deckel dauerhaft verbindet.

Das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung einer Batterie der erwähnten Art besteht darin, daß die Berührungsflächen der mittels Feder und Nut-Passung ineinandergreifenden Wände und Deckel gereinigt und aufgerauht, mit dem flüssigen Phenol-Formaldehyd-Harz überzogen und in Eingriff miteinander gedrückt werden und dann die Batteriezellen aufgeladen werden. Dem wärmehärtenden flüssigen Phenolharz wird eine solche Menge eines sauren Beschleunigers zugegeben, daß ein Gemisch entsteht, in dem das Harz durch die in der Batterie während der ersten Aufladung erzeugten Wärme ausgehärtet wird. Das Gemisch kann 15 Gewichtsprozent des sauren Beschleunigers, geringere Prozentsätze denaturierten Alkohols und auch Farbstoff enthalten und im übrigen aus phcnolhartigem Gußharz bestehen. Erfindungs¹ gemäß kann auch ein flüssiges Phenolharz verwendet werden, bei dessen Primärkondensation mit einem alkalischen Katalysator die Menge des Formaldehyde die Menge des Phenols überwiegt und das durch die Anwendung mäßiger Wärme in Gegenwart eines flüssigen sauren Beschleunigers in seinen gehärteten Zustand übergeführt wird.

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Die Abdichtung oderJSindung gemäß der Erfindung des Beschleunigers zugesetzt werden. Während das

erhält man durch ein Binde- öder Abdichtungsmittel Verfahren zur Herstellung eines flüssigen, phenol-

würmchärtender Art in Form eines wiirmehärtcnden haltigcn Harzes in der Technik bekannt und in der

Harzes oder einer Kitt verbindung, vorzugsweise auf chemischen Literatur beschrieben ist, so sei lediglich

Phcuolbasis, das bei seiner Erhärtung eine Haftung 5 zur Erläuterung, jedoch nicht zur Beschränkung, an-

des Deckels und Behälters hervorruft, wenn mäßige gegeben, daß ein flüssiges, phenolhaltiges Harz, das

Wärme und mäßiger Druck für verhältnismäßig kurze für die Ausübung¹ der Erfindung geeignet ist, aus

Zeit zur Anwendung kommen, was noch durch den einem Reaktionsprodukt von Formaldehyd und Phenol

Zusatz geeigneter Beschleuniger gefördert werden bestehen kann, bei dem verhältnismäßig hohe MoI-

kann. Die im wesentlichen beständige Abdichtung io Verhältnisse von Formaldehyd und Phenol zur An-

zwischen Behälter und Deckel wird vorzugsweise wendung kommen, die im Gegenstrom in Gegenwart

durch eine ineinandergreifende Verbindung zwischen eines geeigneten gebundenen Katalysators, vorzugs-

der Unterseite des Deckels, und der Kopffläche des weise Alkali, aufeinander einwirken, um die Vcr-

Bchältcrs und der Zwischenwände befestigt. Die in- harzung der beiden Materialien zu fördern. Der

cinandcrgrcifcndc Verbindung kann aus aufgerauhten, 15 Katalysator kann durch eine anorganische Säure,

im wesentlichen flach aufeinanderliegender! Flächen z. ß. Salzsäure, oder durch eine organische Säure,

des Behälters und Deckels, die durch das Bindemittel /.. B. Milchsäure, neutralisiert werden, nachdem das

vereinigt werden, oder aus einem doppelt geflanschten Formaldehyd verarbeitet ist. Die Masse wird vor-

Dcckel, der die Oberkanten des Behälters und der zugsweise einer besonderen Kondensation und Trock-

Zwischenwändc aufnimmt, oder auch aus einer be- 20 nung unterworfen, um die geeignete Viskosität oder

liebigeii anderen ineinandergreifenden Verbindung Konsistenz zu erzielen. Typische Harze dieser Art,

bekannter Art bestehen, deren Erläuterung nicht für welche die für das Bindemittel gemäß der Erfindung

notwendig gehalten wird. erwähnten Eigenschaften besitzen, befinden sich unter

Bei der Anwendung des wärmchärtenden flüssigen der Bezeichnung »Durez Casting Resins 7421 and

Harzes gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, die 35 7421 A«, hergestellt von der Firma Durcz Plastics &

zusammengehörigen oder aufcinanderlicgcndcn Flä- Chemicals, Inc., auf dem Markt. Es wurde festgestellt,

chen des Behälters und Deckels, die die ineinander- daß derartige Harze sich sehr gut eignen und eine

greifende Verbindung bilden, zu reinigen und auf- ausgezeichnete Abdichtung ergeben, wenn der Bc-

zurauhen, ζ. H. dadurch, daß die Feder-Nut-Verbin- halter und der Deckel aus Hartgummi bestehen, ob-

dung des Behälters und Deckels sandgcblasen oder ₃₀ wohl sich auch andere Schmclzverbindungen als

mit Bürsten gekratzt oder auf andere Weise behandelt brauchbar erwiesen haben.

wird, wodurch nicht nur alle beim Gießen oder For- Eine weitere Matcrialvcrbesscrung wird gemäß der

men dieser l'.attcvieteile benutzten Trennmassen ent- Erfindung dadurch erzielt, daß die bei dem chemischen

fernt werden, sondern auch eine zur Bindung gc- und elektrochemischen Prozeß der Batterie erzeugte

eignete Fläche entsteht. Diese aufgerauhte Fläche 35 Wärme ausgenutzt wird, um das flüssige, phenolhaltige

kann auch unmittelbar beim Formen hergestellt wer- Abdichtungsharz gemäß der Erfindung zu härten und

den, sollte aber vorzugsweise durch Sandstrahlen dadurch eine Bindung oder Abdichtung zwischen dem

gereinigt werden, um die beste Adhäsion mit dem Deckel und dem Gehäuse zu erzeugen, d. h. diejenige

.1 farzkitt zu erzielen. Wärme, die beim Einfüllen der Akkumulatorensäure

Die Abdichtuiigsvcrbiiidung gemäß der Erfindung 40 oder des Elektrolyten in die Zellen oder beim Aufist ein wärmchärtendes, phenolhaltiges Gußharz, vor- laden der Zellen entsteht. Diese Wärme reicht aus, um zugsweise in flüssiger Form, das ohne komplizierte das Bindemittel zwischen dem Behälter und dem Einrichtung oder fachmännische Arbeit oder zeit- Deckel in der für das völlige Aufladen der Battericraubendc Betriebsvorgätigc unter dem Einfluß mäßiger zellen erforderlichen Zeit auf seine volle Festigkeit Wärme sowie von Wärme und Beschleunigern gc- 45 zu bringen, so daß es keiner äußeren Wärmccinwirhärlet werden kann. Das wärmchärtende, phenol- kung und keiner zusätzlichen, zeitraubenden Arbcitshaltigu Gußharz hat ein spezifisches Gewicht von 1,12 vorgänge bedarf.

bis 1.27, vorzugsweise 1,25, und neigt nach dem Er- Dieses phenolhaltige, wärmehärtende, flüssige Gußhärten nicht zum Kaltflicßen, ist nicht leicht brennbar, harz gemäß der Erfindung kann verschiedenen Behat eine undurchsichtige weiße Farbe und kann so- 50 handlungcn unterworfen werden, um nach Wunsch wohl unter dem Einfluß mäßiger Wärme als auch von bestimmte Ergebnisse zu erzielen. Beispielsweise kann Hitze und Beschleunigern gehärtet werden. ein Beschleuniger zugesetzt werden, um die zur voll-

Das wärmchärtende Harz od. dgl., das die Ab- ständigen Erhärtung notwendige Zeit herabzusetzen,

dichtung gemäß der Erfindung erzeugt, ist auch ohne Es wurde festgestellt, daß eine geeignete Bcschlcu-

Druck oder Beschleuniger beständig härtbar, wenn es 55 nigerverbindung so beschaffen ist, daß sie eine etwa

auf etwa 95° C verhältnismäßig lange, z. B. 24 Stun- 50%igc Lösung von Phosphorsäure oder unterphos-

den lang, erwärmt wird. Außerdem ist ein solches phoriger Säure enthält, wie sie sich z. B. unter der

Harz reaktionsfähiger und wird durch den Zusatz ge- Bezeichnung »Durez Accelerator 7422«, hergestellt

eignerer Beschleuniger in kürzerer Zeit bei niedrigeren von der Firma Durez Plastics & Chemicals, Inc., auf

Temperaturen gehärtet. Jn der Praxis wurde fest- 60 dem Markt befindet. Die Mengen an Beschleunigern

gestellt, daß bei dem Zusatz von etwa 8°/o eines können für die gewünschten Verhältnisse geändert

sauren Beschleunigers zu dem Harz die Mischung werden und sich in dem Bereich von etwa 5 bis 15%

nach dem Erhärten eine wirksame Bindung zwischen bewegen, wobei 8% den meisten Anforderungen ent-

dem Deckel und dem Behälter erzeugt, wenn sie sprechen. Der flüssigen Masse oder der plastischen

3 Stunden lang auf 80° C oder 16 Stunden lang auf 65 Masse mit ihren Beschleunigern kann ein geeigneter

50° C erwärmt wird. Es sind mannigfaltige Kombi- Farbstoff zugesetzt werden, beispielsweise 0,5%

nalioncn von Temperatur und Erwärmungszeit mög- Nubicn-Schwärzc, die der Abdichtung die Farbe der

lieh, und das Harz oder der· Kitt gemäß der Erfindung angrenzenden Battcrietcile erteilt,

kann bei Raumtemperatur in verhältnismäßig kurzer Ein besonderes Beispiel des bevorzugten Binde-Zeit gehärtet werden, wenn ihm höhere Prozentsätze 70 mittels oder Abdichtungsharzes gemäß der Erfindung

Claims (1)

1. 5 6

   sowie ein sehr wirksames Verfahren zu seiner Her- Nachdem das Gewicht und der Deckel auf dem Bestellung besteht darin, daß seine Bestandteile in halter eingerichtet sind, wird die Bleierhitzung oder folgenden Verhältnissen gemischt werden: " die Verbindung der Stutzen mit den Deckelbuchsen

   ' ausgeführt. Werden außenliegende Verbinder zwischen Gewichtsprozent _{5 den Zel)en verwcndetj so wer}den die äußeren Schweiß-Flüssiges Harz Durez 7421A 90 verbindungen durch die ßleierhitzung hergestellt.

   Beschleuniger Durez 7422 8 _π

   Denaturierter Alkohol 1,5 Patentansprüche.

   Nubien-Schwärze 0,5 1. Elektrische Akkumulatorenbatterie mit aus

   ίο Hartgummi gefertigtem mehrzelligem Gehäuse,

   Es werden das flüssige Harz 7421A und der Be- dessen Gehäuse- und Zellenwände mit dem paß-

   schleuniger 7422 gründlich miteinander gemischt; gerecht aufsitzenden Deckel dauerhaft und nicht

   dann wird dieser Zusammensetzung der Alkohol zu- Tos bar verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

   gefügt, wobei jedoch nicht umgerührt, sondern der daß ein festes, wärmehärtendes Phenol-Formal-

   Alkohol an der Oberfläche gelassen wird, bis die 15 dehyd-Harz die ineinandergreifenden Wände und

   Schwärze zugesetzt ist, worauf eine gründliche Mi- Deckel dauerhaft verbindet.

   schung erfolgt. Der Alkohol netzt den Farbstoff und 2. Verfahren zur Herstellung einer Batterie nach

   bringt ihn sehr schnell in Lösung; sonst wäre eine Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Be-

   längcre Rührperiode notwendig, um die Schwärze in rührungsflächen der mittels Feder und Nut-Passung

   die Harzlösung zu bringen. Das für den Gebrauch 20 ineinandergreifenden Wände und Deckel gereinigt

   vorbereitete, gemischte Harz wird auf eine Tcmpe- und aufgerauht, mit dem flüssigen Phenol-Formal-

   ratur von 20° C oder etwas weniger gebracht, um dehyd-Harz überzogen und in Eingriff miteinander

   seine Bindung oder sein Klebvermögen zu verlängern. gedrückt werden und dann die .Batteriezellen aut-

   Die Harzabdichtung soll vorzugsweise nicht länger "feläden werden.

   als 3 Stunden auf einmal zugesetzt werden, weil sonst 35 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

   die Mischung für eine wirksame Anwendung auf die zeichnet, daß dem wärmehärtenden flüssigen

   Batterictcile zu zäh wird. Phenolharz eine solche Menge eines sauren Be-

   Eine Speicherbatterie mit der Abdichtung und dem schleunigers zugegeben wird, daß ein Gemisch

   Bindemittel gemäß der Erfindung für die Vereinigung entsteht, in dem das Harz durch die in der Batterie

   des Behälters mit seinem Deckel kann nach folgendem 30 während der ersten Aufladung erzeugten Wärme

   Verfahren hergestellt werden, das sich bereits sehr ausgehärtet wird,

   bewährt hat. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

   Dic aufgerauhte oder sandgcblasene Fläche und der zeichnet, daß das Gemisch 15 Gewichtsprozent des gereinigte Deckel werden auf 65° C erwärmt, dann sauren Beschleunigers, geringere Prozentsätze wird der Deckel auf der Oberkante des Batteriebehäl- 35 denaturierten Alkohols und auch Farbstoff enthält ters montiert und unverzüglich einem mäßigen Druck und der Rest aus flüssigem Phenolharz besteht,
   unterworfen, um ihn in seiner Lage zu halten. Wenn 5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, da-Dichtungsmasse zwischen den Verbindungsstellen aus- durch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Phenoltritt, so wird sie mit einem alkoholbenetztcn Tuch harz verwendet wird, bei dessen Primärkondenentfernt. Um zu vermeiden, daß sich der Deckel gegen- 40 sation mit einem alkalischen Katalysator die über dem Behälter verschiebt, und auch um die ge- Menge des Formaldehyds die Menge des Phenols kitteten Verbindungsstellen fest zusammenzuhalten, überwiegt, und welches durch die Anwendung empfiehlt sich die Benutzung eines Bleigewichtes von mäßiger Wärme in Gegenwart eines flüssigen von etwa 7 kg. Dieses Gewicht soll so gestaltet sein, sauren Beschleunigers in seinen gehärteten Enddaß es dort, wo der Deckel den Behälter und die 45 zustand übergeführt wird.

   Zwischenwände verbindet, auf die Flächen einen

   Druck ausübt, ohne daß die Erhitzung der Stege oder In Betracht gezogene Druckschriften:

   \^erbinder oder die Anbringung der elektrischen Ver- Britische Patentschrift Nr. 666241;

   bindungen der für die Gestaltung der Batterieplatten USA.-Patentschrift Nr. 2 221542;

   benötigten Energiequelle gestört wird. 50 Modem Plastics, 1950, Juni, S. 61.

   909 629/63 9.59