DE1095335B - Verfahren zur Herstellung eines Sammlers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Sekundär-Batterien, insbesondere auf Batterien, bei denen sich zur Bildung einer Zelle eine Anzahl von abwechselnd geschichteten positiven und negativen Platten mit zwischenliegenden porösen Trennplatten in einem Gehäuse befinden, wobei die Platten einschließlich der Trennplatten so porös sind, daß sie die gesamte, für den normalen Betrieb der Batterie erforderliche Elektrolytflüssigkeit absorbieren.

Derartige Batterien werden gewöhnlich so hergestellt, daß sich an den Platten nach oben vorstehende Lappen befinden, wobei die Lappen der positiven und negativen Platten gesondert miteinander verbunden werden, indem sie an Bleibrücken angelötet werden. Die Brücken befinden sich in dem flüssigkeitsfreien Gasraum der Batterie über den Bleiplatten und Trennplatten und sind mit den Außenklemmen verbunden, die die Oberseite oder die Seitenwand des Batteriegehäuses durchragen. Diese Brücken und Klemmen müssen aus Blei oder einer Bleilegierung bestehen, da sie mit dem flüssigen Elektrolyten in Berührung kommen können. Um ein Durchsickern des Elektrolyten zu vermeiden, ist außerdem die Klemmenkonstruktion sehr kompliziert, was bei einer vielzelligen Batterie zu einer beträchtlichen Erhöhung des Gewichts und der Herstellungskosten führt.

Es ist auch bekannt, das Sammelgehäuse aus Kunststoff herzustellen, so daß der Deckel und die Seitenwände aus einem Stück bestehen, und das vorgeformte und dann erwärmte Bodenteil aufzupressen, nachdem der Plattensatz in das Gehäuse eingebracht wurde.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es sehr viele verschiedene und umständliche Arbeitsgänge erfordert und mehrere maschinelle Einrichtungen und Werkzeuge zum Erwärmen und Aufpressen des Bodens und zum Entfernen des beim Aufpressen entstehenden Grats notwendig macht.

Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein wesentlich einfacheres Verfahren zu schaffen, das gestattet, den Boden in einem Arbeitsgang aufzubringen, ohne daß zusätzliche Vorrichtungen benötigt werden.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Platten und Trennplatten so ausgeführt werden, daß sie an ihrer Bodenseite den Raum zwischen den S ei ten wandungen des Gehäuses vollständig und dicht ausfüllen. Sie werden dann in das mit der Badenöffnung nach oben liegende Gehäuse eingebracht, wobei die Platten und Trennplatten eine solche Höhe besitzen, daß die Seitenwandungen des Gehäuses den Rand und die geschlossene, dichte Fläche der Platten und Trennplatten den Boden einer Wanne bilden, die mit einem thermoplastisch härtbaren Vergußmaterial Verfahren zur Herstellung
eines Sammlers

Anmelder:

Leonard Fuller, London,

und Edmund William Sudlow,

Westcliff-on-Sea, Essex (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,
Pullach, bei München, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 12. April 1957 und 26. Februar 1958

Jonas Abraham Szper, Ilford, Essex (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

ausgegossen wird, das man polymerisieren läßt. Unter thermoplastisch härtbarem Kunststoff sind dabei solche Kunststoffe zu verstehen, die bei steigenden Temperaturgraden nach Durchschreiten eines plastischen Zustande eine chemische Veränderung durchmachen, die nicht reversibel ist. Als Beispiel für einen thermoplastisch härtbaren Kunststoff ist z. B. Epoxydharz zu nennen, insbesondere Erzeugnisse, die unter dem Namen Araldit bekannt sind.

Ein besonders robuster, kompakter und verhältnismäßig leichter Aufbau der Batterie wird erreicht, wenn die Platten nur an der Unterseite Verbindungslappen erhalten, die durch gegenüber Blei leichtere und wesentlich besser leitende Kupferstangen verbunden werden. Diese können durch Ausschnitte in den Trennwänden hindurchgeführt werden. Bei dem folgenden Vergießen des Bodenteils werden diese Aus- schnitte wieder geschlossen und die Kupferstangen vollständig eingebettet und so gegen Korrosion geschützt. Vorzugsweise wird für das Bodenvergußmaterial ein Material mit im wesentlichen gleicher Zusammensetzung wie das Gehäusematerial verwen-

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det. Es hat sich weiter als zweckmäßig erwiesen, Seiten 22 und Nuten 23 sind mit den Gehäusewänden

Anschläge, wie z.B. schulterartige Ansätze in dem bzw. der Trennwand 11 so verbunden (cemented),

Gehäuse vorzusehen, die den oberen Teil des Plat- daß eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung zwi-

tensatzes mit den Trennplatten in ihrer Lage halten, sehen den Gehäuseteilen entsteht. Die Breite der

wenn der Plattensatz beim Zusammenbau der Bat- 5 Tröge 19 ist so gering wie möglich, um eine unzweck-

terie nach unten in das umgekehrte Gehäuse gesenkt mäßige Verkleinerung der Füll- und Gaskammer 18

wird. zu vermeiden.

Außerdem können in das Gehäuse Metallbuchsen, Die Zellenverbinder in den Zellen werden von zwei

beispielsweise aus Kupfer, Phosphorbronze oder Mes- gesonderten kurzen Trögen umgeben, die in den

sing, eingebettet werden, die zur Befestigung von io Zeichnungen nicht dargestellt sind und die keine Ver-

Außenteilen wie Abschlußmuffen oder Deckplatten bindung mit dem nächsten Gehäuseteil herstellen,

dienen können. Alle Tröge werden dann mit einem thermoplastischen

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung Kunstharz, das so zusammengesetzt ist, daß es kalt

werden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt bindet, beispielsweise mit einem Epoxyharz, ausge-

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Zweizellen- 15 füllt, so daß die Verbindungsstelle der Fahnen 16

batterie nach der Erfindung im zerlegten Zustand, und 17 mit dem Boden des Trogs 19 abgedichtet und

Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Linie 2-2 der die Lappen vollständig und dauerhaft gegen den

Fig. 3, Elektrolyten abgedichtet werden.

Fig. 3 eine Seitenschnittansicht nach der Linie 3-3 Die Fahnen in den Trögen werden dann durch eine

der Fig. 2, 20 Metallstange, beispielsweise eine Kupferstange, mitein-

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht einer abgeänder- ander verbunden, die an die Fahnen 16 und 17 an-

ten Ausführungsform im zerlegten Zustand, bei der gelötet wird und die übliche Brücke und Verbindung

die Behälter oder Troge aus einem Stück mit dem zwischen den Zellen bildet. Die Fahnen in den kurzen

Batteriedeckel bestehen, Trögen werden in gleicher Weise zu einer Brücke

Fig. 5 die Aufsicht auf eine zwölfzeilige Flugzeug- 25 zusammengefaßt und mit zwei nicht dargestellten

batterie mit den Lüftungsstöpseln und den Haupt- Außenklemmen versehen, die sich an der Oberseite

klemmen, des Batteriegehäuses oder an dessen Seitenwand be-

Fig. 6 eine Teilschnittansicht nach der Linie 6-6 der finden können.

Fig. 5 im vergrößerten Maßstab und Wenn die Kupferstangen 24 aufgelötet sind, wer-

Fig. 7 die Unterseite der in Fig. 5 dargestellten 30 den die Tröge 19 vollständig mit dem Abdichtungs-Batterie, material gefüllt, das beim Einfüllen so flüssig ist, daß

Wie aus Fig. 1 bis 3 hervorgeht, ist dort eine Bat- es die Plattenfahnen und die Verbindungsstangen eng

terie 10 dargestellt, die zwei Zellen hat und durch umschließt, ohne daß irgendwelche Lufttaschen oder

eine einzige Trennwand 11 geteilt wird. Das Gehäuse -blasen entstehen.

besteht aus einem thermoplastischen Kunstharz, bei- 35 Der lange, die Zellen verbindende Trog 19 ist durch

spielsweise einem modifizierten hochstoßfesten Poly- eine Platte 25 abgedeckt, die dicht auf die Oberseiten

styrol. Die Bestandteile der Zellen weisen einen Satz 28 des Trogs 19 aufgesetzt und verbunden ist (sealed)

12 von Bleioxydplatten auf, wobei sich die negativen ebenso wie mit dem oberen Teil des Ausschnitts 21

und positiven abwechseln und die negativen Platten in der Zellenwand 11. Die Verbindung muß so dicht

mit dem Bezugszeichen 13 und die positiven mit dem 4° und gut sein, daß ein Durchsickern des Elektrolyten

Bezugszeichen 14 versehen sind. Ein Separator 15 von Zelle zu Zelle verhindert wird,

befindet sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Die mit Löchern versehenen Deckel 26 werden

Bleiplatten und überlappt die Kanten der Bleiplatten schließlich aufgesetzt und befestigt.

(Fig. 2). Fig. 4 zeigt eine ähnliche abgeänderte Ausführungs-

Vor dem Einbau in das Gehäuse wird jeder aus Blei- 45 form, bei der der Trog 19 und der Deckel 26 aus

platten und Separatoren bestehende Plattensatz 12 auf einem Stück bestehen. Dieser kombinierte Deckel und

die richtige Größe zusammengedrückt und dann in Trog ist mit dem Bezugszeichen 29 versehen. Nach-

den entsprechenden Teil des Gehäuses 10 eingesetzt. dem der Trog 29 mit Epoxydharz gefüllt worden ist,

Die Platten 13 und 14 haben nach oben stehende kann er mit einem Deckel 30 dicht verschlossen wer-Fahnen 16 bzw. 17. Zur Erleichterung der Verbin- 50 den, der sich an die Kanten 31 des kombinierten Trogdung zwischen den Zellen werden die Plattensätze 13 deckeis 29 anlegt.

so eingesetzt, daß die Fahnen 16 der negativen Plat- Bei Bedarf können das Batteriegehäuse und die ten 13 in einem Gehäuseteil mit den Fahnen 17 der Tröge für die Brückenstangen ebenfalls aus Epoxydpositiven Platten 14 des zweiten Teils fluchten, und harz gepreßt werden, aber unabhängig von dem verumgekehrt. 55 wendeten Material sollte darauf gesehen werden, daß

In dem Gehäuse 10 befindet sich über den Platten- eine Abdichtung der Tröge an den Gehäusewandungen

sätzen 12 eine Gaskammer 18. In der Oberseite oder und der Trennwand gewährleistet ist, so daß ein

den Deckel 26 des Gehäuses befinden sich die üblichen Übertreten des Elektrolyten von einer Zelle zur an-

Einfüllöffnungen 27, in die ein herausnehmbarer deren verhindert wird.

Stopfen eingesetzt werden kann, der zugleich ein Ver- 60 Es wird hervorgehoben, daß die zuvor beschrie-

spritzen verhindert. benen Anordnungen Konstruktionen ergeben, die das

Ein mit Schlitzen versehener Trog 19 (Fig. 1) wird Gesamtgewicht der Batterie erheblich vermindern und über eine Fahnenreihe 16 und 17 gesteckt, die zu den die Verwendung von Kupfer oder anderem gut leitennegativen Platten in dem einen Gehäuseteil und den den Material für die Brücken und Klemmen gestattet, positiven Platten in dem anderen Gehäuseteil gehören. 65 Die Verwendung eines thermoplastischen Kunsthar-Die Fahnen ragen in den Trog durch die Schlitze 20 zes, wie Epoxyharz, zur Abdichtung der Plattenhinein (Fig. 2 und 3). Der Trog legt sich in einen lappen ergibt eine sehr robuste und wirksame AbAusschnitt 21 der Zellenwand 11. dichtung und ermöglicht außerdem die Verwendung

Die Tröge 19 bestehen zweckmäßigerweise aus dem von Verbindungen zwischen den Zellen in der Batterie,

gleichen Material wie das Batteriegehäuse, und die 7° so daß sich eine wesentlich verbesserte Konstruktion

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ergibt. Bei Batterien mit verhältnismäßig schmalen Lappen beeinträchtigt die Breite der Tröge den Gasoder Füllraum der Zelle nicht wesentlich.

In den Fig. 5 bis 7 ist eine abgeänderte Batterieanordnung dargestellt, die für sehr starke Entladungen gedacht ist und bei der die Ladung der einzelnen Platten sehr beträchtlich ist und alles nur mögliche getan wurde, um den inneren Widerstand der Batterie auf ein Minimum zu reduzieren. Die Batterie, die Fig. 5 bis 7 zeigen, ist für Düsenflugzeuge gedacht, bei denen sehr hohe Anlaßströme erforderlich sind.

Die Fahnen der Platten sind sehr breit, und infolgedessen wurden sie und die Brücken einen sehr großen Teil der Oberseite des Blei- und Separatorensatzes einnehmen. Um die Oberseite frei zu halten und das Gasen so wenig wie möglich zu behindern, ist die Batterie von umgekehrter Bauart, und die Lappen befinden sich am Boden des Gehäuses.

Die Batterie hat ein Außengehäuse 10 aus thermoplastischem Kunstharz mit einer Vorderwand 33, einer Rückwand 34, Stirnwänden 35 und 36, einem Deckel 37, einer Trennwand 38 (Fig. 6) und zwei Reihen von Quertrennwänden 39. Die Trennwände 38, 39 teilen so das Gehäuse 10 in zwölf Teile, die je eine Zelle bilden. Das Gehäuse ist an der Unterseite ^a5 40 vollständig offen (Fig. 6), so daß jede Zelle eine Bodenöffnung hat, durch die die Bestandteile der Zelle in das Gehäuse 10 gebracht werden. Diese Bestandteile weisen pro Zelle einen Satz von Bleioxydpasten-Platten auf, die abwechselnd negativ und positiv sind und von einem Separator 15, wie zuvor beschrieben, voneinander getrennt werden.

Während des Zusammenbaus wird der komplette Plattensatz auf die Größe der Zelle zusammengepreßt und in das Gehäuse geschoben, bis die Oberseite an Ansätzen 41 und 42 anschlägt, die sich an der Vorderwand 33 und der Längstrennwand 38 befinden. Diese Ansätze belassen natürlich einen Gasraum 43 im oberen Teil des Gehäuses. In der Oberseite 37 befinden sich öffnungen 44, die mit Polyäthylen-Stopfen 45 versehen sind. Die Oberseite 37 weist einen Lüftungsdeckel 46 mit einem Traggriff 47 auf, wobei die Anordnung eine ebene flache Oberfläche ergibt. Das Verspritzen verhindernde Stopfen 48 sind an der Unterseite des Deckels 37 vorgesehen und stehen durch einen Kanal 49 mit einer Zentralgaskammer 50 in Verbindung. Die Gaskammer hat ein Auslaßrohr 60, das an eine nicht dargestellte Abgasleitung angeschlossen werden kann, um die Gase abzuleiten.

An den Platten befinden sich Verbindungsfahnen 16 bzw. 17, die nach unten gerichtet sind (Fig. 6) und an Kupferstangen 24 geschweißt sind. Diese Stangen haben wie zuvor die Doppelfunktion der üblichen Verbindungsbrücken und der Verbindungen zwischen den Zellen. Auf diese Weise erstrecken sich alle Stangen durch eine öffnung (51 in Fig. 6) in der entsprechenden Quertrennwand 38 und bilden in der nächsten Zelle die Brücke für die Platten der entsprechenden Polarität, d. h., eine positive Brücke einer Zelle bildet die negative Brücke der nächsten sich anschließenden Zelle. Die Anordnung der Verbindungsstangen ist im einzelnen in Fig. 7 dargestellt. Alle Zellen 52 und 53 haben einen Plattensatz, der in der zuvor beschriebenen Weise mit einer Stange am Boden verbunden ist, während ihr anderer Plattensatz mit einer entsprechenden Klemme 54 und 55 verbunden ist, wobei diese Klemmen mit Leitungen 56 in Form von Streifen verbunden sind, die in die Gehäusewandung beim Pressen eingebettet worden sind, um die Lappen mit den Außenklemmen 57 eines An-

schlußkastens 58 zu verbinden, der an die Gehäusewandung angegossen ist.

Wenn die Platten, Separatoren und Verbindungen in das Gehäuse 10 durch dessen offenen Boden eingesetzt worden sind, wird die Batterie umgekehrt und der Gehäuseboden angefertigt, indem eine abdichtende Verbindung aus einem thermoplastischen, härtbaren Harz eingegossen wird. Eine dicke Schicht, beispielsweise 12 mm stark, wird verwendet. Sie ist flüssig genug, um die Plattenlappen und Verbindungsstangen eng anschließend einzubetten, ohne Lufträume zu bilden. Wenn es polymerisiert, erzeugt es einen robusten Boden 59 für das Gehäuse 10. Am gesamten Umfang der Bodenöffnung 40 entsteht eine flüssigkeitsdichte Abdichtung. Die Zwischenräume 51 werden ebenfalls vollständig durch das Abdichtmaterial ausgefüllt. Es ist zu beachten, daß der Boden 59 eng an der Unterseite der Platten-Trennblöcke anliegt, so daß er wie ein bündiges, enganliegendes Bett wirkt und das Gewicht der Blöcke im Betrieb aufnimmt. Vor dem Ausfüllen des Bodenraums wird selbstverständlich jede kleine öffnung verstopft, und wenn das Trennmaterial mehr als eine geringe Menge des Ausgußmaterials aufnehmen kann, kann die Unterseite der Blöcke behandelt werden, um ihre Porosität zu vermindern.

Bei einer abgeänderten Anordnung der in Fig. 5 bis 7 beschriebenen Konstruktion können die Platten, die mit den Klemmen 54 und 55 in den Zellen 53 und 52 verbunden sind, mit direkt nach unten gerichteten Fahnen eingesetzt werden für eine direkte Verbindung mit den Außenkontakten 57.

Die beschriebenen Einzelheiten geben nur ein Ausführungsbeispiel. Zahlreiche Abwandlungen sind je nach den einzelnen Erfordernissen möglich. Da die Plattenfahnen und Verbindungen zwischen den Zellen vollständig in säurefestem Kunstharz eingebettet sind, sind sie sehr wirksam gegen Korrosion geschützt, und infolgedessen braucht man kein Blei für die Verbindungen zu verwenden. Diese Teile können also aus leichterem Metall, wie Kupfer oder Aluminium besserer Leitfähigkeit angefertigt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Sammlers, bei dem zunächst ein Gehäuse mit offenem Boden und mit den Seitenwandungen aus einem Stück bestehenden Deckel hergestellt, die Platten durch die Bodenöffnung in das Gehäuse eingebracht und dieses dann am Boden verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Platten und Trennplatten unter Bildung einer dichten, den Raum zwischen den Seitenwandungen völlig ausfüllenden Bodenfläche in das Gehäuse einbringt und die durch die überstehenden Seitenwände und die unteren Begrenzungsflächen der Platten und Trennplatten gebildete Wanne mit einem thermoplastischen härtbaren Vergußmaterial ausgießt, das man polymerisieren läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung nur an der Unterseite mit Verbindungslappen versehenen Platten, wobei vor dem Eingießen des Bodens die Verbindungslappen mit Kupferstangen verschweißt werden, die durch Ausschnitte in den Trennwänden hindurchgeführt und dann unter gleichzeitiger Verschließung der Ausschnitte in den Trennwänden in das Vergußmaterial eingebettet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bodengußmaterial

Material von im wesentlichen gleicher Zusammensetzung wie das Gehäusematerial verwendet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse verwendet wird, das innen mit Ansätzen versehen ist, an denen die Plattenoberseiten nach dem Einsetzen in das Gehäuse anliegen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, da-

durch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung mindestens einer Elektrode durch das Bodenausgußmaterial geführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1 716358, 1 729 267; britische Patentschrift Nr. 660 395, 690 408;
französische Patentschrift Nr. 1 134 463.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen