DE1596268A1 - Elektrodenaggregat und elektrischer Akkumulator - Google Patents

Elektrodenaggregat und elektrischer Akkumulator

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DE1596268A1 DE19661596268 DE1596268A DE1596268A1 DE 1596268 A1 DE1596268 A1 DE 1596268A1 DE 19661596268 DE19661596268 DE 19661596268 DE 1596268 A DE1596268 A DE 1596268A DE 1596268 A1 DE1596268 A1 DE 1596268A1
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Description

DR. -INQ. DIPL.-ΙΝβ· M. SC. OIPL.-PHYS. DR. DIPL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART
A 35 542 b
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14*12.66
U.S.Ser.Ho. 518,218
Sexae Instruments Incorporated, Dallas, Sexas, U.S.A.
Elektrodenaggregat und elektrischer Akkumulator
Die Erfindung bezieht eich auf ein Elektrodenaggregat und auf elektriaohe Akkumulatoren bzw. elektriaohe Zellen, wobei daa Elektrodenaggregat aus abweohaelnd angeordneten Separator- und Elektrodenstreifen zu einem WIokai aufgewickelt iat, der durch Haltemittel in seiner Form gehalten ist.,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrodenaggregat der bekannten oben angegebenen Art für eine elektrische Zelle zu schaffen, bei dem eine dichte und feste
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Anordnung zwischen den Elektroden und Separatoren aufrechterhalten wird, um so eine gleichmäasigere Entladung und Ladung der Zelle sicherzustellen. Biese Aufgabe wird bei dem eingange erwähnten Slektx'odenaggregat gemäss der Erfindung dadurch gelöst, das8 der Wickel auf einem Schaft aufgewickelt ist, der einen mindestens teilweise spiralförmigen Querschnitt unter Bildung einer Längsschulter hat, gegen die mindestens ein Teil der inneren Enden der Streifen anliegen. Hierdurch werden die verschiedenen Streifen sioher in ihrer Endlage gehalten und die Elektrodenetreifen dauerhaft gegeneinander isolierte Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der erfindungsgemäase Akkumulator im wesentlichen schilttelsicher und kann in jeder Lage betätigt werden«
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Ausführungebeispiel der Erfindung enthält. Zn der Zeichnung zeigen:
iig.l einen Längsschnitt duroh eine elektrische Zelle gemäss der Erfindung,
Fig.2 einen fellsohnltt durch einen mittleren Teil gemiisa Linie 2-2 der ?lg.l,
fig«3 eine eohftubidliohe Anoioht eines Trägere gemäas lig.l und 2.
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In Figol ist ein elektrischer Akkumulator bzw, eine elektrische Zelle dargestellt, die einen aua Metall hergestelltem sylindrisehen Behälter 1 aufweisen, der an seinem oberen Ende durch einen aua Metall bestehenden Deckel 3 gesohloBsen ist«, Der Behälter nnä der Deckel sind elektrisch leitend und sind gegeneinander durch eine isolierende Abdichtung 5 verbunden* Der Behälter hat einen im wesentlichen zylindrischen Mantel β und einen kreisförmigen Boden 7· Innerhalb des Behälters ist ein als Ganzes mit 9 bezeichnete« Elektroden-» aggregat angeordnet, da& eine positive Elektrode 11a und eisig negative Elektrode 11t* aufweist, die au einem Wickel aufgewickelt und durch isolierende Separatoren 13 getrennt sind« Die positive Elektrode 11a ist elektrisch mit dem Mantel des Behälters über einen Leiter 15 verbunden* Me negative Elektrode 11b ist elektrisch mit dem Deckel 3 durch einen Leiter 17 verbunden. Zwischen dem Deckel 3 und einer aus Isoliermaterial bestehenden Abdeckscheibe 21 tat auf dem Oberteil des Slefctrodenaggregata 9 ein Abstandeglied 19 angeordnet.
Hem Elektrodenaggregat 9 weist einen !rager 23 auf, der vorzugsweise aus Isoliermaterial, wie beispielsweise Polypropylen, Hylon, Aorylharzen oder dergleichen hergestellt ist. Der Träger hat eine kreisförmige Bodensoheibe 25 und einen Schaft 27, der eich von der Bodenecheibe aue erstreckt0
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Der Schaft ist hohl, könnte jedoch auch massiv sein. Die kreisförmige Bodenscheibe ist so dimensioniert,, dass sie in den Behälter passt und gegen den Boden des Behälters anliegt. Die Aohse X-X des Schaftes fällt mit der Mittelachse dee Behälters 1 zusammen. Der Querschnitt des Schaftes 27 hat eine Spiralform, wie dies bei 31 in Pig.2 und 3 angedeutet ist, so dass sioh in einer radialen Ebene eine Schulter Ergibt, die sioh Über die ganze Länge des Schaftes erstreckt» Diese Schulter hat vorzugsweise zwei Stirnfläohen 35 und zwei Ausnehmungen 37, die sich über die ganze Länge erstrecken. Eine der Stirnflächen ist an der radial ausseren Kante der Schulter*
Die Elektrode 11a besteht beispielsweise aus einem flexiblen, aufwickelbaren Mokelstreifen, während die Elektrode 11b aus einem flexiblen, aufwiokelbaren, beispielsweise aus Cadmium bestehenden Streifen hergestellt ist. Die Separatoren 13 bestehen aus flexiblen, aufwickelbaren Isolieretreifen, wie sie üblicherweise bei derartigen Wickelakkumulatoren verwendet werden. Die beiden Separatoren und die beiden Elektroden werden um den Schaft herumgewickelt, wobei die Separatoren abwechselnd an den Elektroden angeordnet sind. In einem aus Separatoren und Elektroden bestehenden Wickel ist ein erster Separator 13 dicht neben dem Schaft 27, ansohliessend folgt die negative Elektrode
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11b, dann ein zweiter Separator und schliesslich die positiv© Elektrode 11a. Diese Folge wiederholt eich auf der ganzen Stärke des Wickels. Das eine Ende der beiden Separatoren 13 liegt innerhalb $e einer Ausnehmung 37, während je ein Ende der beiden Elektroden gegen eine Stirnfläche 35 anliegt. Diese Anordnung setzt die Möglichkeit eines Kurzsohluesses zwischen den Elektroden an ihrem abgesetzten Ende auf praktisch Null herab.
Die Separatoren 13» die breiter ale die Elektroden 11a und 11b sind, sind dioht um den Schaft 2? auf einem Durohmesser herumgewickelt, der etwas kleiner als der Innendurchmesser des Mantels 6 ist· Die Separatoren werden zusammengedrückt, wenn sie auf dem Dorn aufgewickelt werden, so dass sich eine feste Berührung zwischen den Elektroden und den Separatoren ergibt. Infolge der dichten Anordnung der beiden Elektroden kann die Zelle nun mit einem gleiohmässigen Strom geladen und entladen werden. Die Separatoren sind beispielsweise aus einer Nylon-ffilz-Isolierung oder einem anderen Material hergestellt, dae für Elektrolyt-Ionen durchlässig ist. Um den spiralförmigen Niokel der Separatoren und Elektroden ist eine bestimmte Länge einea Klebebandes 39 fest herumgewiokelt, während die Teile noch unter Druck sind, um sie so in diesem Zustand zusammenzuhalten. Der Aussendurchmescer des herumgewickelten Klebebandes ist nur wenig kleiner als der Innendurchmesser des Mantels 6,
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Dae Klebeband hilft bei Pestlegen der Gröase des Elektrodenaggregats. Dae Klebeband 39 hat einen Träger und ein Klebemittel, die beide gegen den im Akkumulator verwendeten Elektrolyten widerstandsfähig sind. Wenn beispielsweise der Elektrolyt Kaliumhydroxyd oder Natriumhydroxyd ist, so kann der Bandträger ein Nylon- oder Mylarfilm oder ein gewobenes Polypropylenmaterial und das Klebemittel ein Acryl- oder Vinyläther-Klebemittel seino
Das Aufwickeln der Separatoren 13 und der Elektroden 11a und 11b auf dem Schaft 27 wird so durchgeführt, dass Randstücke der Separatoren über die Seitenkanten der schmäleren Elektroden hinausragen» Sie überstehenden Bänder der Separatoren liegen an einem Ende des Elektrodenaggregats gegen die Bodenscheibe 25 des Schaftes an und werden über die Kanten der Elektroden umgefaltet, wie dies in Fig.1 dargestellt ist. Die überstehenden Ränder der Separatoren am Oberteil des Elektrodenaggregats werden über die anderen Kanten der Elektroden in geeigneter Weise umgefaltet. Durch dieses Umfalten der Ränder der Separatoren werden die oberen und unteren Kanten der Elektroden gegeneinander sehr gut isoliert. Die umgefalteten Runder der Separatoren werden in diesem umgefalteten Zustand durch die Basis
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25 des Schaftes und durch öle Äbäeeksoheibe 21 gehalten, Sie beide vorzugsweise aus Isoliermaterial sind«
Sie Abdeelisoneibe 21 hat z-nei Löcher 41, die von den Leitern 15 und 17 iurchdrungen sind. Diese Löcher fluchten mit Schlitzen 43 im Bodenstück des Abstandsgliedes 19« He Abdeckseheibe und das Abstandsglied Bind aus einem ge.eignetent €3gen kaustische Mittel und/oder Säure widerst andafähigem Material., wie beispielsweise Polypropylen ixier JLthylcsgUifiisi, Hycar? TMokol, Neopren usw.
Elektrodenaggregat 9 wird in den Behälter vor dem Aufsetzen des Deckela '} und ίοτ der Verformung des Oberteils des Behälters eingebracht· Das Elektrodenaggregat ist beinahme kreisförmig in seiner (reatalt, und sein iUsseadJs? statesser ißt etwas kleiner als der Innendurchmesser des Behälters 1, so dass das Elektrodenaggregat löiehi; in seine Lage gemäss Pig.1 eingebracht werden kann,, iß der die Bodenscheibe 25 des Schaftes auf dem Boden 7 des Behälters ruht· Anschliessend wird der Leiter 15 mit öea Mantel des Behälters verbunden. Das Abstandsglied 19 wird üana La den Behälter eingesetzt und das Ende des L&i-eere "i'i eutlaäg dem Abstandsglied, wie in Pig.l dargestellt, angeordnet, AnechHessend wird der Deckel 3
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auf das Abstandsglied aufgesetzt und der Deckel mit dem Oberteil des Behälters abgedichtet. Dies kann in der gleichen Weise geschehen, wie dies in der deutschen Patentanmeldung T 32 633 VIb/21b dargestellt und beschrieben ist. Das Abstandsglied wird gegen das Elektrodenaggregat elastisch angepresst, so dass letstere gegen Lossohütteln duroh Beschleunigungen, Vibrationen oder andere Kräfte an Ort und Stelle gehalten ist« Auf dem Deckel 3 ist eine Kappe 45 angebracht, die als Kontakt für den Anschluss des Akkumulators verwendet werden kann. Ferner ist zwischen der Kappe 43 and dem Deckel 3 ein Ventil 47 angeordnet, um so die Kommunikation zwischen dem Behälter und der Atmosphäre durch ein Loch 49 im Deckel zu öffnen oder zu schliessen, so dass der Aufbau eines Überdruckes im Behälter 1 während des Ladens oder Entladens des Akkumuiatora verhindert wird* Das Ventil 47 und seine Wirkungswelse sind in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung (Anwalte-Aktennummer A 35 142 h) dargestellt und beschrieben.
Xn dem zusammengebauten Akkumulator hält das Abstandsglied 19 den Deckel5in seiner Lage, reduziert die Möglichkeit einer Stossbesohädigung des Akkumulators durch Festhalten der Teile unter Spannung in ihren zusammengebauten Stellun-
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gen und fixiert die Stellung des Elektrodenaggregats im Akkumulator, so dass eine Bewegung und ein möglicher Kurzschluss der Elektroden verhindert wird, Ausserdem ist das Abatandsglied 19 bei einem automatisierten Zusammenbau des Akkumulators dadurch vorteilhaft, dass der Deekel 3 während der Abdichtung des Deckels auf dem Behälter in richtiger Lage gehalten wird. Das Abstandsglied dient ferner dazu, einen Kontaktdruck auf den leiter 17 auszuüben, und füllt ferner einen Leerraum innerhalb des Akkumulators aus. Das Abstandüglied 19 ist aus einem Material hergestellt, das, wie weiter oben des näheren erwähnt, gegen den verwendeten Elektrolyten widerstandsfähig ist· Das Abstandsglied ist vorzugsweise aus einem monozellularen oder multizellularen Sohwammaterial hergestellt und kann so geformt sein, dass sich entweder ein maximales oder ein minimales
Zellvolumen ergibt. Beispielsweise kann das Abstandeglied
^ni Athylen-6?ropylen-Gu oder Neoprengummi sein» Wenn der Akkumulator geladen wird, so wird Sauerstoff erzeugt, der sich mit der negativen Elektrode wieder verbindet·
Durch eine Ausbildung dee Abstandugj.iedes in der Weise,
ι dass ein maximaler Raum in der Zellje ausgefüllt wird,
wird die Erzeugung des Saueretoffee begrenzt, da sehr wenig Raum für das Gae Übrig bleibt und fo rasch ein Btabilieierungsdruck erreioht wird, woduroh flie Wiederverbindung de·
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Gases erhöht wird· Andererseits kann das Abstandsstück auch so ausgebildet sein, dass es einen minimalen Baum einnimmt, so dass der Gasdruck ein Minimum ist» Die besondere J?orm des Abstandsgliedes für diese Zwecke wird durch die speziellen Anforderungen an die Elektroden und/oder die Elektrolyten bestimmt· Bas Abstandsglied kann auch als ein Mittel zur Einstellung eines bestimmten Widerstandes gegen Stusse entlang der Achse X-X dadurch dienen, dass es eine bestimmte und vorher einstellbare Kompressibilität hat·
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Claims (1)

159P268
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16.12.1966
Patentansprüche
1. Elektrodenaggregat für einen elektrischen Akkumulator oder eis© elektrische ?>slle, das aue abwechselnd angeordneten Separator- xmä Elektrodenstreifen au einem Wickel aufgewickelt ist, der durch Haltemittel in seiner form gehalten Ist, dadurch gekernseiclinet, daß der Wickel auf einem Schaft (27) aufgewickelt ist„ der «inen mindestens teilweise spiralförmigen Querschnitt (31)'water Bildung einer Längsschulter (33) hat, gegen ate n&ssdestejQS $i» feil 3 er inneren End en der Streifen (Ha, 11"b, 13) anliegen.
2» Biektrodenaggregat naüh JUBpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jSaltemittel ein EDLebetoanc! (39) istf daB um den Wickel herumgewickelt ist.
3. Elektrodenaggregat nach A&epxucfe 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter (33) mehrere, im Querafc&tand angeordnete Stirnflächen (35) unö zwischen diesen Ausnehmungen —·* (37) hat und daß die inneren Enden der Elektrodenstreifen (11a, 22b) gegen die Stirnflächen (35) anliegen und die in-Baran Enden der Separatoren (13) ia die Ausnehmungen (37) eingreifen.
4* 23.3kvföäenaggregat nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (35) eine gleichmäßige Breite aufweisen nnä damit uugefgiir rechteokig ßind.
5. I&ektroäenaggregat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen Längsnuten (37) von rechteckigem Querschnitt sind.
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16.12.1966
6. Elektrodenaggregat nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stirnflächen (35) und zwei Ausnehmungen (37) vorgesehen sind, wobei sich eine Stirnfläche (35) am äußeren Rand der Längssehulter (33) befindet.
7. Elektrodenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (27) eine scheibenartige Basis (25) an seinem einen Ende hat.
8ο Elektrodenaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Separatorstreifen (13) breiter als die Elektrodenstreifen (11a, 11b) sind und die überstehenden Randetücke umgefaltet sind.
9. Akkumulator unter Verwendung eines Elektrodenaggregats mit einem einen Hantel und einen Boden aufweisenden Behälter, der durch einen Deckel verschlossen ist, unter Verwendung eines
Elektrodenaggregats nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltemittel (39) das Elektrodenaggregat (9) gegen den Mantel (6) isoliert.
10. Akkumulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Deckel (3) und dem Elektrodenaggregat (9) ein Abstandsglied (19) angeordnet ist, mit dessen Hilfe das Elektrodenaggregat (9) gegen den Boden (7) des Behälters (1) gehalten ist.
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A 35 342 h - 13 -
16.12.1966
11* Akkumulator nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet» daß die form der scheibenförmigen Basis (25) dem Boden des Behälters (1) angepaßt ist.
BAD ORIGINAL
10981 A/0286
Leerseite
DE1596268A 1965-12-01 1966-12-17 Plattenblock für einen Akkumulator oder eine Batterie sowie Einbau dieses Plattenblocks in einen Akkumulator Expired DE1596268C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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Publications (3)

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Family

ID=26266780

Family Applications (3)

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