DE1671791B2 - Akkumulator - Google Patents

Description

Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zellenverbindern, die durch öffnungen in den Zellenwänden eines mehrzelligen Gehäuses für Blei-Akkumulatoren hindurchreichen und diese abdichtend ausfüllen, wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß auf beiden Seiten einer öffnung in einer Zellenwand befindliche Verbindungsköpfe durch Hindurchleiten von Strom miteinander verschweißt werden und während des Schweißvorganges das weich gewordene Metall gegen die Oberfläche der öffnung gepreßt wird bzw. nach diesem Verfahren hergestellte Akkumulatoren.

Bei den Akkumulatoren nach dem Hauptpatent hat es sich gezeigt, daß die dünnwandige Ausbildung des Gehäuses und der Zwischenwände erhebliche Gewichtsersparnisse mit sich bringt bzw. bei gleichem Gewicht eine wesentlich erhöhte Kapazität der Batterie ermöglicht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß trotz der sich an den Zwischenwänden abstützenden verbreiterten Bereiche bzw. Stützflächen der elektrischen Leiter oder Zellenverbinder bei der bekannten Batterie die Gefahr besteht, daß die Zwischenwände im Bereich der öffnungen überlastet werden, wenn der Akkumulator im Dauerbetrieb starken Vibrationen ausgesetzt ist, wie dies beispielsweise in einem Automobil der Fall ist, und daß die Zellenverbinder und die mit ihnen verbundenen Leiterplatten dann nicht mehr ausreichend sicher gehaltert sind, was schließlich zu vorzeitigen Funktionsstörungen im Akkumulator führt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Akkumulator vorzuschlagen, bei welchem auch bei starker mechanischer Beanspruchung jederzeit eine sichere Halterung der Zellenverbinder und der von diesen getragenen Plattenpakete gewährleistet ist und trotzdem dünne Zwischenwände vorgesehen werden können, um ein großes Volumen und damit eine hohe elektrische Kapazität des Akkumulators zu erzielen.

Diese Aufgabe wird durch einen Akkumulator der eingangs beschriebenen Art gelöst, welcher gemäß der

ίο Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zwischenwand bzw. die Zwischenwände jeweils mindestens einen durch einen Stützpfeiler auf mindestens einer Seite der Zwischenwand verstärkten Bereich aufweisen, in welchem die öffnung angeordnet ist und welcher sich

ι τ von der öffnung bis zum Boden des Gehäuses erstreckt. Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden also an den Zwischenwänden des erfindungsgemäßen Akkumulators Stützpfeiler vorgesehen, wie dies an sich aus der FR-PS 14 38 890 bekannt ist. Während jedoch bei dem aus dieser Druckschrift bekannten Akkumulator die Stützpfeiler allein dem Zweck dienen, am Boden einer nach oben offenen Kerbe in der Zwischenwand eine große Auflage zu schaffen, mit welcher die Unterseite eines Zellenverbinders zur Erzielung eines flüssigkeitsdichten Abschlusses zwischen den angrenzenden Zellen verklebt wird, dienen die Stützpfeiler bei der erfindungsgemäßen Konstruktion einer mechanischen Verstärkung der im Bereich der öffnung sehr hoch belasteten Zwischenwand, wobei die erforderliche

JO Dichtwirkung durch entsprechende Ausgestaltung der im Bereich der öffnung miteinander zu verbindenden elektrischen Leiter erreicht wird, wie dies im Hauptpatent beschrieben ist.
Es hat sich gezeigt, daß die Verstärkung der

:i Zwischenwand im Bereich der Öffnung dazu führt, daß die Zellenverbinder auch bei starker mechanischer Beanspruchung wesentlich sicherer gehaltert sind als bei vorbekannten dünnwandigen Batteriegehäusen und daß der bei der Herstellung der Batterie erzielte

4i) flüssigkeitsdichte Abschluß im Bereich der Öffnung der Zwischenwand dauerhaft aufrechterhalten wird. Trotzdem bleiben die Vorteile, die sich aufgrund der geringen Wandstärke des Batteriegehäuses ergeben, im wesentlich vollständig erhalten, während gleichzeitig die Stabilität des Akkumulatorgehäuses wesentlich erhöht wird.

In Weiterbildung der Erfindung hat es sich gezeigt, daß sich die Wandstärke des Akkumulatorgehäuses bei gleichbleibender Stabilität und unter Beibehaltung der

w vorstehend geschilderten Vorteile noch weiter verringern iäßt, wenn zusätzliche Verstärkungsrippen vorgesehen werden, die über die Zwischenwände und gegebenenfalls auch über die zu den Zwischenwänden parallelen Seitenwände des Gehäuses verteilt sind.

Bei einem erfindungsgemäßen Akkumulator mit üblichen Außenabmessungen wurde eine gute Dichtwirkung und mechanische Stabilität erzielt, wenn die Zwischenwände dünner als etwa 2,5 mm waren und wenn der verstärkte Bereich eine Wandstärke von ca.

3 mm aufwies.

Die Zellen von Blei-Säure-Akkumulatoren haben in der Regel eine negative Platte mehr als positive Platten. Infolgedessen sind die beiden äußeren Platten einer jeden Zelle beide negativ. Das diese negativen Platten miteinander verbindende Brückenglied steht deshalb etwas weiter über die Enden der Zelle vor, als das die positiven Platten miteinander verbindende Brückenglied. Deshalb ist es besonders zweckmäßig, wenn in

gewissen Fällen die Stützpfeiler lediglich an einer Seite der Zwischenwand über diese vorstehen, nämlich an derjenigen Seite der Zwischenwand, gegen die das Brückenglied für die positiven Platten anliegt. Bei einer solchen Konstruktion weisen die negativem Platten an beiden Seiten der Zwischenwand von dieser ungefähr den gleichen Abstand auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Akkumulatorgeliäuses;

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch dieses Gehäuse mit einer Draufsicht auf die eine Seite einer Zwischenwand;

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2;

F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Schnittdarstellung für ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Akkumulatorgehäuses und

Fig.5 eine schaubildliche Darstellung zweier Zellen eines erfindungsgemäßen Akkumulators, und zwar teilweise im Schnitt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Akkumulators handelt es sich um einen solchen für eine 12-Volt-Anlage eines Kraftfahrzeugs. Er hat sechs Zellenräume 10, die von vier jeweils paarweise zueinander parallelen Seitenwänden 11 und 12 sowie fünf Zwischenwänden 13 und einer Bodenwand 14 gebildet werden. Das Gehäuse besteht aus einem leichten, thermoplastischen Werkstoff, wie beispielsweise einem Propylen-Material (darunter sollen Polymere und Mischpolymere des Propylens verstanden werden), so daß die Wände alle verhältnismäßig dünn gestaltet werden können. So weisen die Seitenwände 11 und 12 beispielsweise eine Wandstärke von 2,4 mm auf, während die Zwischenwände 13 eine von unten nach oben abnehmende Wandstärke haben, nämlich vorzugsweise 2,3 mm am Boden und ungefähr 1,5 mm am oberen Ende. Typische Außenabmessungen für einen solchen Akkumulator sind 15,5 auf 20,3 auf 25,4 cm. Selbstverständlich lassen sich aber nach der erfindungsgemäßen Lehre auch Akkumulatoren anderer Abmessungen herstellen. Jede der fünf Zwischenwände 13 hat an einer oder beiden Seiten einen Stützpfeiler 15. An aufeinanderfolgenden Zwischenwänden befinden sich die Stützpfeiler jeweils an einander entgegengesetzten Seiten des Gehäuses, wie dies die Fig. 1 zeigt. Jede Zwischenwand 13 und die Innenseite der beiden zu den Zwischenwänden parallelen Seitenwänden 11 sind ferner mit mehreren vertikal verlaufenden Verstärkungsrippen 16 versehen, die über die Wandflächen vorstehen. Einzelheiten einer Ausführungsform einer Zwischenwand zeigen die F i g. 2 und 3 besonders deutlich.

Die Verstärkungsrippen 16, die beispielweise ungefähr 1,3 mm breit sein und ca. 0,8 mm auf beiden Seiten einer jeden Zwischenwand über deren Seitenflächen vorspringen können, erstrecken sich über den größten Teil der Höhe der Zwischenwände. Die angegebenen Abmessungen haben sich wieder für Kraftfahrzeugbatterien der angegebenen Größe als besonders zweckmäßig ergeben. An jeder Seite einer solchen Zwischenwand 13 ist ein Stützpfeiler 15 vorgesehen, der von zwei geneigten Schrägflächen 17 gebildet wird, von denen die eine einer Seitenwand 12 und die andere einer Verstärkungsrippe 16 benachbart ist; sie bilden eine ebene Frontfläche 18, die über die eigentliche Seitenfläche der Zwischenwand ungefähr ebensoweit vorsteht, wie die Verstärkungsrippen. Jeder Stützpfeiler verläuft in vertikaler Richtung etwas weiter nach oben wie die Verstärkungsrippen, und in ihm ist eine öffnung 19 durch die ganze Zwischenwand hindurchgeführt, so daß elektrische Verbindungen zwischen den Zellen hergestellt werden können, wie dies noch zu beschreiben sein wird.

Die F i g. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Zwischenwand 20, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Diese Zwischenwand unterscheidet sich

in insofern von der Zwischenwand 13 der Fig. 3, als lediglich auf einer Seite ein Stützpfeiler 21 gebildet ist, dessen Dicke aber ebensogroß wie die Gesamtdicke der beiden Stützpfeiler 15 in Fig.3 ist. Der Zweck dieser Konstruktion wird im folgenden noch beschrieben

π werden.

Die Verstärkungsrippen 16 zu beiden Seiten der verschiedenen Zwischenwände 13 und auf einer Seite der Seitenwände 11, die parallel zu den Zwischenwänden liegen, versteifen nicht nur das Gehäuse, sondern stützen die nicht dargestellten Akkumulatorzellen in Querrichtung ab. Der letztgenannte Effekt wird mit der erfindungsgemäßen Konstruktion erreicht, ohne daß die Vorteile des dünnwandigen Gehäuses, nämlich das vergrößerte, der Säure zur Verfügung stehende Volumen in den Zellenräumen 10 und damit die größere Kapazität erfindungsgemäßer Akkumulatoren verlorengehen. Die Verstärkungsrippen verdrängen ja vergleichsweise nur außerordentlich wenig Elektrolytflüssigkeit.

jii Der Zweck der Stützpfeiler 15 ist die Schaffung zuverlässiger Verbindungen zwischen den Zellen durch die Zwischenwände 13 hindurch. Den Aufbau im einzelnen zeigt die Fig. 5, die zwei nebeneinanderliegende Zellenräume 30 und 31 darstellt, welche

3) Akkumulatorzellen 32 und 33 aufnehmen. Jede Zelle umfaßt mehrere positive und mehrere negative Sammlerplatten 34 üblichen Aufbaus. Platten gleicher Polarität sind elektrisch und mechanisch untereinander mittels Brückengliedern 35 und 36 verbunden, die an die Platten 34 angeschweißt oder angegossen sind. Das Brückenglied 35 der ersten Zelle 32 verbindet alle positiven Platten dieser Zelle miteinander, wohingegen das Brückenglied 36 alle negativen Platten der benachbarten Zelle 33 verbindet. Beide Brückenglieder 35 und 36 haben sich vertikal nach oben erstreckende Ansatzstücke 37, die mit Flächen 38 gegen Stützpfeiler 39 an der Zwischenwand 40 anliegen. Über die Flächen 38 stehen Vorsprünge 41 vor, die mit den Brückengliedern zweckmäßigerweise einstückig sind und es ermöglichen, die beiden Ansatzstücke 37 beider Brückenglieder in der öffnung 42 der Zwischenwand miteinander zu verschweißen; auch hier ist die öffnung wieder im Bereich der Stützpfeiler 39 gebildet. Das Schweißverfahren zum Verbinden der Brückenglieder ist im Hauptpatent beschrieben. Die in Fig.4 dargestellte Zwischenwand ist lediglich auf einer Seite mit einem Stützpfeiler 21 versehen, was deshalb vorteilhaft ist, weil die die negativen Platten der Zellen miteinander verbindenden Brückenglieder wegen der an beiden Enden einer Zelle angeordneten negativen Platten etwas weiter über die Zellenenden vorstehen als die die positiven Platten miteinander verbindenen Brückenglieder. Bei der Konstruktion gemäß Fig.4 ist der einzige Stützpfeiler 21 auf derjenigen Seite der Zwischenwand angeordnet, gegen die das die positiven Platten miteinander verbindende Brückenglied anliegt, so daß dank des erfindungsgemäßen Aufbaus die negativen Platten zu beiden Seiten der Zwischenwand

von dieser ungefähr den gleichen Abstand haben. Bei zusammengebautem Akkumulator liegen die die positiven Platten miteinander verbindenden Brückenglieder mit einer Stirnfläche gegen die Stützpfeiler 21 an, während die die negativen Platten miteinander verbindenden Brückenglieder mit ihren Stirnflächen gegen di< anderen Seitenflächen der Seitenwände anliegen Verstärkungsrippen 16 sind jedoch auf beiden Seitei der Zwischenwand 20 vorgesehen, um die Wand zi verstärken und die Akkumulatoren seitlich abzustützen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Akkumulator mit einem mehrzelligen, dünnwandigen Batteriegehäuse aus einem Kunststoff und mit unter Druck elektrisch miteinander verschweißten Zelleriverbindern, die öffnungen mit geschlossener Randkurve in den Zwischenwänden zwischen den Zellen dichtend ausfüllen und Bereiche aufweisen, die an einander gegenüberliegenden Seitenflächen der Zwischenwände anliegen, nach Patent 1223006, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (13) jeweils mindestens einen durch einen Stützpfeiler (15) auf mindestens einer Seite der Zwischenwand (13) verstärkten Bereich aufweisen, in welchem die öffnung (19) angeordnet ist und welcher sich von der öffnung (19) bis zum Boden des Batteriegehäuses erstreckt.

2. Akkumulator nach Anspiuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (13) dünner als ungefähr 2,5 mm ist und daß der verstärkte Bereich eine Wandstärke von ca. 3 mm aufweist.

3. Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stützpfeiler (15) an beiden Seiten der Zwischenwand über diese vorstehen.

4. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere über die Zwischenwände (13) verteilte Verstärkungsrippen (16).

5. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (13) in an sich bekannter Weise aus einem thermoplastischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem Propylen-Werkstoff besteht.