DE1174860B - Gas-tight accumulator battery with fixed electrolyte, in which a safety valve is provided - Google Patents

Gas-tight accumulator battery with fixed electrolyte, in which a safety valve is provided

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DE1174860B DEV24264A DEV0024264A DE1174860B DE 1174860 B DE1174860 B DE 1174860B DE V24264 A DEV24264 A DE V24264A DE V0024264 A DEV0024264 A DE V0024264A DE 1174860 B DE1174860 B DE 1174860B
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Description

Gasdicht arbeitende Akkumulatorenbatterie mit festgelegtem Elektrolyt, bei der ein Sicherheitsventil vorgesehen ist Gegenstand der Erfindung ist eine gasdicht arbeitende Akkumulatorenbatterie im Kunststoffgehäuse, vorzugsweise für transportable Geräte.Gas-tight accumulator battery with fixed electrolyte, in which a safety valve is provided. The invention relates to a gas-tight one working accumulator battery in plastic housing, preferably for transportable Devices.

Akkumulatorenbatterien aus Einzelzellen sowie im Blockeinbau mit freien Elektrolyten in Kunststoffgehäusen sind an und für sich bekannt, ebenfalls gasdicht arbeitende Batterien in Kunststoffgehäusen. Ebenso bekannt sind ihre Mängel. Die Batterien dieser Ausführungen bestehen größtenteils aus Einzelzellen mit durch den Deckel geführten Polableitungen sowie einem Abgasventil bzw. einer verschließbaren Füllöffnung. Die Abdichtungen der Pole sowie der Ventilsitze ergeben große Schwierigkeiten und beanspruchen außerdem einen nicht nutzbaren zusätzlichen Raum. Bei einer Zusammenschaltung von Einzelzellen zur Batterie liegen sämtliche Verbindungen oberhalb der Zelle und müssen, um Kurzschlüsse zu vermeiden, abgedeckt werden.Accumulator batteries from single cells as well as in block installation with free Electrolytes in plastic housings are known per se and are also gas-tight working batteries in plastic cases. Their shortcomings are just as well known. the Batteries of this type consist mostly of single cells with through the Cover-guided pole leads and an exhaust valve or a closable one Filling opening. The sealing of the poles and the valve seats result in great difficulties and also take up unusable additional space. With an interconnection All connections from single cells to the battery are above the cell and must be covered to avoid short circuits.

Um diese Mängel zu vermeiden, hat man versucht, eine bessere Lösung im Blockeinbau zu finden, bei dem nur die Endpole zugänglich sind und alle übrigen Ableitungen außer den Ventilöffnungen mittels Kunstharz luftdicht abgedeckt sind. Vorgenannte Batterien sind bedingt kippsicher und haben nur die senkrechte Gebrauchslage.In order to avoid these shortcomings, attempts have been made to find a better solution to be found in the block installation, in which only the end poles are accessible and all the others Outlets except for the valve openings are covered airtight by means of synthetic resin. The aforementioned batteries are conditionally stable and can only be used in a vertical position.

Auch wurde versucht, eine Batterie mit nicht festgelegtem Elektrolyten im Blockeinbau mit einem gemeinsamen Gasraum in Form von Durchbrüchen in den Trennwänden zu versehen, mit dem man einen Gas- bzw. Elektrolytausgleieh zu erreichen hoffte. Die sich dabei einstellenden Kriechströme ergaben eine überhöhte Selbstentladung, die normalerweise nicht tragbar ist. Ferner sind Konstruktionen bekannt, bei denen die einzelnen Zellenöffnungen einer Batterie in einen gemeinsamen Entgasungskanal münden, in dem sich die evtl. mitgerissenen Elektrolytteilchen absetzen können. Dieser gemeinsame Entgasungskanal steht mit der Außenatmosphäre in Verbindung. Hierdurch kann in der Batterie weder Über- noch Unterdruck entstehen. Diese Ausführungsform hat jedoch den Nachteil, daß Luft in die Batterie eindringen kann, was bekanntlich bei alkalischen Elektrolyten zur Karbonatisierung derselben im Laufe der Zeit führt. Außerdem können Elektrolytteilchen aus dem Entgasungskanal entweichen und die die Batterie umgebenden Teile beschädigen.An attempt was also made to use an unsecured electrolyte battery in block installation with a common gas space in the form of openings in the partition walls with which one hoped to achieve a gas or electrolyte balance. The resulting leakage currents resulted in excessive self-discharge, which is usually not portable. Furthermore, constructions are known in which the individual cell openings of a battery in a common degassing channel open, in which the possibly entrained electrolyte particles can settle. This common degassing channel is in connection with the outside atmosphere. Through this neither overpressure nor underpressure can arise in the battery. This embodiment however, it has the disadvantage that air can penetrate into the battery, which is known in the case of alkaline electrolytes, this leads to carbonation over time. In addition, electrolyte particles can escape from the degassing channel and the Damage parts around the battery.

Aus diesen Erkenntnissen heraus wurde versucht, alle bekannten Mängel durch eine neuartige Kombination an sich bekannter Merkmale zu beseitigen und eine Batterie zu schaffen, die alle Vorzüge einer gasdichten Zelle besitzt und in einem Kunststoffgehäuse in einfachster Weise hergestellt werden kann. Weitgehende Untersuchungen führten zu folgenden Ergebnissen: Gasdichte Batterien in Kunststoffgehäusen ohne ausreichenden Schutz gegen unzulässigen hohen über-bzw. Unterdruck sind nicht betriebssicher. In einem mehrzelligen Kunststoffgehäuse, bei dem jede Zelle für sich gasdicht verschlossen ist, findet kein Druckausgleich im gesamten Gehäuse statt, so daß bei einem Kapazitätsunterschied der Einzelzellen, wie das in der Praxis vorkommt, eine ungleiche Beanspruchung des Gehäuses eintritt und eine vorzeitige Zerstörung der Batterie zur Folge hat.On the basis of these findings, an attempt was made to remedy all known deficiencies to eliminate by a novel combination of known features and a To create a battery that has all the advantages of a gas-tight cell in one Plastic housing can be produced in the simplest way. Extensive investigations led to the following results: Gas-tight batteries in plastic housings without adequate protection against impermissible high over or. Negative pressure are not operationally safe. In a multi-cell plastic housing in which each cell is sealed gas-tight there is no pressure equalization in the entire housing, so that in the event of a capacity difference of the individual cells, as occurs in practice, an uneven load on the Occurs in the housing and prematurely destroys the battery.

In Erkenntnis dessen mußte ein gemeinsamer Gasraum geschaffen werden, der die bisherigen Mängel nicht aufweist, und zwar durch einen die Einzelzellen verbindenden Gaskanals innerhalb des Deckels, der aus schwer benetzbarem Kunststoff besteht, wobei in bekannter Weise der Elektrolyt im Elektrodenpaket festgelegt ist.Recognizing this, a common gas space had to be created, which does not have the previous deficiencies, namely through one of the individual cells connecting gas channel inside the lid, which is made of hard-to-wet plastic exists, the electrolyte being fixed in the electrode package in a known manner.

Die Pole der Einzelzellen sind, wie bekannt, schwer elektrolytdicht herauszuführen: Wie umfangreiche Versuche zeigten, ergab sich die Möglichkeit, die Verbindungen der Zellen untereinander in den gemeinsamen Gasraum zu legen, ohne daß hierdurch eine überhöhte Selbstentladung eintrat. Die Prüfung der Einzelspannungen bei Batterien im Blockeinbau war bisher kaum möglich. Dieses wird nunmehr erreicht durch die Verlegung einer der beiden Zellenpole unter der Füllöffnung der jeweiligen Zelle.As is known, the poles of the individual cells are poorly electrolyte-tight to lead out: As extensive tests have shown, the possibility arose of the To place connections between the cells in the common gas space without that this caused excessive self-discharge. The test of the individual stresses Until now, it was hardly possible to install batteries in a block. This is now being achieved by relocating one of the two cell poles under the filling opening of the respective Cell.

Bekanntlich werden bei Gäsung der Elektroden kleine Elektrolytteilchen mitgerissen, die normalerweise einen Elektrolytfilm an der Deckelunterseite bilden, aber durch eine neuartige dachförmige Ausbildung der über den Einzelzellen liegenden Deckelflächen in Form schneidenförmiger Abtropfkanten wird ein Hinüberwandern des Elektrolyten von einer Zelle zur anderen verhindert. Die Anschlußpole in Form eines Metallkörpers können bekannterweise in Kunststoff eingespritzt oder eingepreßt sein, sind aber erfahrungsgemäß nicht immer elektrolytdicht. Zudem ist eine Anschlußmöglichkeit zum Elektrodensatz zu schaffen, die wiederum zusätzlichen Raum beansprucht und eine umständliche Zellenmontage ergibt. Diese Schwierigkeiten werden durch eine neuartige Verbindung behoben, bei der sämtliche Elektrodensätze zuvor in das Batteriegehäuse eingesetzt werden und verschaltet werden können. Die Endpole werden zweckmäßigerweise als Drahtableiter oder als Litze ausgeführt, durch die Bohrungen der Polkörper, die mit einer Rundschnurdichtung versehen sind, gesteckt und durch ein geeignetes Schweißverfahren gasdicht mit diesem verbunden. Um die Formation der Batterie durchführen zu können, müssen Füllöffnungen geschaffen werden, die das Einbringen des Elektrolyten gestatten. Diese Füllöffnungen müssen später gas- und elektrolytdicht verschlossen werden. Dieses geschieht am zweckmäßigsten durch die Verwendung geeigneter Kunststoffstopfen, die unter Vorspannung eingepreßt werden und elektrolytabweisend sind, z. B. aus Polyäthylen.It is known that small electrolyte particles are formed when the electrodes are gassed entrained, which normally form an electrolyte film on the underside of the lid, but with a new roof-shaped design the one above the single cells lying lid surfaces in the form of cutting edge-shaped drip edges will migrate over of the electrolyte from one cell to another. The connection poles in shape a metal body can, as is known, injected or pressed into plastic but experience has shown that they are not always electrolyte-tight. There is also a connection option to create the electrode set, which in turn takes up additional space and a cumbersome cell assembly results. These difficulties are caused by a novel Fixed connection where all electrode sets were previously in the battery case can be used and interconnected. The end poles are expedient designed as a wire arrester or as a stranded wire, through the holes in the pole bodies, which are provided with an O-ring seal, plugged in and a suitable one Welding process connected to this in a gastight manner. To perform the formation of the battery To be able to do so, filling openings must be created to allow the introduction of the electrolyte allow. These filling openings must later be sealed gas-tight and electrolyte-tight will. This is most expediently done by using suitable plastic stoppers, which are pressed in under bias and are electrolyte-repellent, e.g. B. off Polyethylene.

Bei dieserAnordnung, z. B. in einer fünfzelligen Batterie, wird in der mittleren Zelle unter Verwendung des gleichen Verschlußstopfens unter Zuhilfenahme eines Rundschnurringes und einer Druckfeder, die gegen einen darüberliegenden Schieber abgestützt ist, ein einfaches Federventil eingesetzt, welches bei Anstieg eines unzulässig hohen Innendruckes anspricht. Dieses Ventil kann durch einen Mikroschalter ebenfalls in einem Stopfen, bei dem der Boden des Stopfens als Membrane ausgebildet ist und bei Druckanstieg den Ladestrom abschaltet, je nach Erfordernissen ausgetauscht werden. Um ein unbefugtes Öffnen und evtl. Beschädigen der Zellen zu verhindern, wurde zweckmäßigerweise ein Schieber vorgesehen, der die gesamte Batterie zusätzlich verschließt.With this arrangement, e.g. B. in a five-cell battery, is in the middle cell using the same plug with the aid an O-ring and a compression spring against an overlying slide is supported, a simple spring valve is used, which when a inadmissibly high internal pressure. This valve can be controlled by a microswitch also in a stopper, in which the bottom of the stopper is designed as a membrane and switches off the charging current when the pressure rises, replaced as required will. To prevent unauthorized opening and possible damage to the cells, a slider was expediently provided, which also controls the entire battery locks.

Wie aus dem Vorstehenden zu ersehen ist, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine gasdicht arbeitende Batterie im Kunststoffgehäuse zu schaffen, die ein günstiges Leistungsgewicht und Volumen ergibt und Lagerung in jeder Lage gestattet. An Hand der F i g. 1 und 2 soll eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstandes im einzelnen erläutert und auf die sich daraus ergebenden Vorteile näher eingegangen werden.As can be seen from the above, the object of the invention is in creating a gas-tight battery in a plastic housing, which is a results in a favorable power-to-weight ratio and volume and allows storage in any position. On the basis of FIG. 1 and 2 is intended to be an advantageous embodiment of the invention Subject explained in detail and the resulting advantages will be discussed in more detail.

F i g. 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch die Mitte einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Akkumulatorenbatterie. Das Gehäuse 1 mit den Zellenzwischenwänden 2 wird in einem Stück aus einem thermoplastischen Kunststoff, z. B. Polystyrol, gespritzt. Der Deckel 3 besteht vorzugsweise aus demselben Werkstoff und wird mit den darin enthaltenen Füll- und Durchführungsöffnungen in einem gefertigt.F i g. 1 shows a partial longitudinal section through the middle of a preferred one Embodiment of the storage battery according to the invention. The housing 1 with the Cell partitions 2 are made in one piece from a thermoplastic material, z. B. polystyrene, injected. The cover 3 is preferably made of the same material and is manufactured in one with the filling and feed-through openings contained therein.

Die Herstellung des Batteriegehäuses ist dabei bedeutend einfacher als bei Verfahren, nach welchen bei mehrzelligen Akkumulatorenbatterien die einzelnen Zellen getrennt voneinander hergestellt und nachträglich durch irgendwelche Mittel verbunden werden oder wenn die Zellenzwischenwände erst nachträglich eingesetzt und mit dem Gehäuse elektrolytdicht verbunden werden müssen. Die Zellentrennwände 2 greifen in den Deckel 3 ein. Die Verbindungen zwischen den einzelnen Gasräumen der Zellen erfolgen durch Gaskanäle 4 im Deckel.The manufacture of the battery housing is significantly easier than in the case of procedures according to which, in the case of multi-cell accumulator batteries, the individual Cells prepared separately and subsequently by some means connected or if the cell partitions are only inserted afterwards and must be connected to the housing in an electrolyte-tight manner. The cell partitions 2 engage in cover 3. The connections between the individual gas spaces the cells take place through gas channels 4 in the lid.

Der Deckel besitzt für jede Zelle eine Füllöffnung 5, die mit einem Verschlußstopfen 6 aus Kunststoff versehen ist. Alle Verschlußstopfen haben gleiche Größe und Gestalt und werden durch den Verschlußschieber 7, vorzugsweise aus Polystyrol, der in der Führungsnut 8 liegt, überdeckt. Die Führungsnut ist im Querschnitt rechteckig und mit mehreren paarweise angeordneten Vorsprüngen 9 versehen, so daß der Querschnitt der Führungsnut an diesen Stellen trapezförmig ist. Eine besondere Vereinfachung der Herstellung der erfindungsgemäßen Batterie wird dadurch erreicht, daß der Verschlußstopfen 10, der die gleiche Form wie die anderen Verschlußstopfen hat und vorteilhafterweise einer der mittleren Zellen zugeordnet ist, als Entgasungsventil ausgebildet ist. Der Verschlußstopfen wird dabei mit einer Feder 11, die sich am Verschlußschieber abstützt und mit dem Rundschnurring 12, z. B. aus Neoren, versehen. So entsteht mit geringstem technischen Aufwand ein einfaches Federventil, das jedoch den gestellten Anforderungen vollauf genügt. Der Deckel wird am Rand mit dem Gehäuse mittels eines Polystyrolklebers verbunden.The lid has a filling opening 5 for each cell, which is provided with a sealing plug 6 made of plastic. All sealing plugs have the same size and shape and are covered by the sealing slide 7, preferably made of polystyrene, which lies in the guide groove 8. The guide groove is rectangular in cross section and provided with several projections 9 arranged in pairs, so that the cross section of the guide groove is trapezoidal at these points. A particular simplification of the manufacture of the battery according to the invention is achieved in that the sealing plug 10, which has the same shape as the other sealing plugs and is advantageously assigned to one of the central cells, is designed as a degassing valve. The stopper is thereby with a spring 11, which is supported on the locking slide and with the O-ring 12, z. B. from Neoren, provided. In this way, a simple spring valve is created with very little technical effort, but one that fully meets the requirements. The edge of the cover is connected to the housing using a polystyrene adhesive.

Bei der Entfernung der Verschlußstopfen liegt ein Zellenpol jeder Zelle zur leichten Überprüfung der Zellenspannung frei. Die Schaltung der Zellen untereinander erfolgt im Zelleninneren und nicht wie bisher auf den Zellen oberhalb des Zellendeckels. Der Vorteil dieser Ausführung ist, daß keine zusätzlichen Durchführungen notwendig sind, die wegen des Kriechvermögens des Elektrolyten sehr sorgfältig ausgeführt werden müssen. Es sind so nur zwei Poldurchführungen durch den Deckel notwendig. Die Endableiter werden mittels flexibler Litzen oder massivem Draht durch ein geeignetes Schweißverfahren mit der Poldurchführung gasdicht verbunden.When removing the plugs, there is one cell pole each Cell free for easy checking of cell voltage. The circuit of the cells among each other takes place inside the cell and not, as before, on the cells above of the cell lid. The advantage of this design is that there are no additional bushings are necessary, which are carried out very carefully because of the creep properties of the electrolyte Need to become. This means that only two pole feed-throughs are necessary through the cover. The end arresters are connected by means of flexible strands or solid wire through a suitable Welding process connected to the pole lead-through in a gas-tight manner.

Die F i g. 2 veranschaulicht in einer Deckelaufsicht eine bevorzugte Anordnung des Gaskanals 4, der Füllöffnung 5 und der Poldurchführung 13. Die Flächen der Deckelunterseite oberhalb der Einzelzellen sind gegen die Eingänge der im Deckel liegenden Gaskanäle derart abgeschrägt, daß sich Tropfkanten zum Zelleninneren hin ergeben. Infolge der dachförmigen Abschrägung können keine Elektrolyttropfen in die Gaskanäle gelangen. Die gestrichelte Linie 14 deutet die Umrisse der Abschrägung und die Linie 15 die Aufnahmerillen der Zellenzwischenwände an.The F i g. 2 illustrates a preferred arrangement of the gas channel 4, the filling opening 5 and the pole leadthrough 13 in a top view of the lid. The surfaces of the underside of the lid above the individual cells are beveled towards the entrances of the gas channels in the lid in such a way that drip edges result towards the inside of the cells. Due to the roof-shaped bevel, no drops of electrolyte can get into the gas channels. The dashed line 14 indicates the outline of the bevel and the line 15 the receiving grooves of the cell partitions.

Claims (7)

Patentansprüche: 1. Gasdicht arbeitende Akkumulatorenbatterie mit festgelegtem Elektrolyt, bei der ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, vorzugsweise für transportable Geräte, dadurch gekennzeichn e t, daß in einem Kunststoffgehäuse mit wechselndem Über- und Unterdruck der Druckausgleich zwischen den einzelnen Zellen durch einen im Deckel liegenden Gaskanal (4) erfolgt und der hierbei entstehende gemeinsame Gasraum durch ein Ventil verschlossen ist. Claims: 1. Gas-tight accumulator battery with fixed electrolyte, in which a safety valve is provided, preferably for transportable devices, characterized in that in a plastic housing with alternating positive and negative pressure, the pressure equalization between the individual cells through a gas channel (4) located in the cover and the resulting common gas space is closed by a valve. 2. Gasdicht arbeitende Akkumulatorenbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel für jede Zelle eine mittels Kunststoffstopfens (6) verschließbare Füllöffnung (5) besitzt, wobei vorzugsweise in der mittleren Füllöffnung ein gleicher Stopfen (10) unter Zuhilfenahme eines Rundschnurringes (12) sowie einer Druckfeder (11), die gegen einen Schieber (7) abgestützt ist, als Ventil arbeitet. 2. Gas-tight accumulator battery according to claim 1, characterized in that the cover has one means for each cell Plastic stopper (6) has closable filling opening (5), whereby preferably an identical stopper (10) in the middle filling opening with the aid an O-ring (12) and a compression spring (11) which press against a slide (7) is supported, works as a valve. 3. Gasdicht arbeitende Akkumulatorenbatterie nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt des Federventils in einem Stopfen, dessen Boden als Membrane arbeitet, ein Mikroschalter eingebaut ist, der bei einem zu hohen Gasdruck den Ladestrom abschaltet und bei Druckabnahme wieder zuschaltet. 3. Gas-tight accumulator battery according to claims 1 and 2, characterized in that instead of the spring valve A microswitch is built into a stopper, the bottom of which works as a membrane which switches off the charging current when the gas pressure is too high and when the pressure drops connects again. 4. Gasdicht arbeitende Akkumulatorenbatterie nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelinnenflächen oberhalb jeder Zelle gegen die Eingänge der Gaskanäle hin dachförmig abgeschrägt sind. 4. Gas-tight accumulator battery according to the claims 1 to 3, characterized in that the inner lid surfaces above each cell towards the entrances of the gas ducts are tapered roof-shaped. 5. Gasdicht arbeitende Akkumulatorenbatterie nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer der beiden Zellenpole unmittelbar unter dem dazugehörigen Verschlußstopfen liegt. 5. Gas-tight working Accumulator battery according to Claims 1 to 4, characterized in that in each case one of the two cell poles directly below the corresponding stopper lies. 6. Gasdicht arbeitende Akkumulatorenbatterie nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polableitungen aus flexibler Litze oder massivem Draht mittels eines geeigneten Schweißverfahrens mit der Poldurchführung (13) gasdicht verbunden sind. 6. Gas-tight accumulator battery according to claims 1 to 5, characterized in that the pole leads made of flexible stranded wire or solid Wire gas-tight with the pole lead-through (13) by means of a suitable welding process are connected. 7. Gasdicht arbeitende Akkumulatorenbatterie nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Verschlußstopfen (6) einschließlich des Ventils bzw. Schalterstopfens (10) mittels eines in einer trapezförmigen Führung liegenden Schiebers (7) abgedeckt sind.7. Gas-tight accumulator battery according to the claims 1 to 6, characterized in that all plugs (6) including of the valve or switch plug (10) by means of a trapezoidal guide lying slide (7) are covered.
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