DE1671901A1

DE1671901A1 - Anordnung an Polanschluessen elektrischer Akkumulatoren

Info

Publication number: DE1671901A1
Application number: DE19671671901
Authority: DE
Inventors: Mario Andrae
Original assignee: Svenska Ackumulator Jungner AB
Current assignee: Svenska Ackumulator Jungner AB
Priority date: 1966-08-09
Filing date: 1967-08-02
Publication date: 1971-09-23
Also published as: FR1533749A; GB1152790A

Description

SVMSKA ACKUHtJLAIOR AEIIEBOLAGEI JUITGNER ™

OSKARSHAW / SCHWEBEN

Anordnung an Polanschlussen elektrischer Akkumulatoren.

Die Erfindung hat zum Zweck, die Polanschlüsse elektrischer Akkumulatoren zu verbessern, insbesondere solcher Akkumulatoren, die grosse Leistungen und Energiemengen abgehen.

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Die gewöhnlichste Ausführung bei bekannten Akkumulatoren bestand bisher aus einer, auf einer jeweils die positiven oder die negativen Elektrodenplatten untereinander verbundenden Verbindungsleiste befestigten Polfahne aus Metall, die durch den Deckel des Akkumuiätorgehäuses geführt ist, wobei eine Dichtung swischen dem Deckel und der Polfahne angebracht war. An Elektroden verschiedener Polarität angeschlossene Polfahnen wurden ans chi ie s s end auf bekannte Art und ¥eise durch nichtisolierte Kontaktbrücken verbunden, sodass man eine Akkumulatorbatterie gewünschter Spannung erhielt.

Bei Blekkkumulatoren bestand jede solche Polfahne in der Hegel aus massivem Blei oder einer verbleiten £upferstange, Diese beiden Polfahnentypen haben indessen bedeutende Nachteile» Die erstgenannte Konstruktion hat ein erhebliches Gewicht und ausserdem schlechte ifestigkeitseigenschaften, die bei einer Belastung des Polanschlusses leicht zu einem Bruch führen kann* Bei der letztgenannten Ausführung ist es schwer, eine völlig zuverlässige Yerbleiung dez* Kupf erbolsea. zu ez'Exelen. . Dies gilt insbesondere für die Anschlüsse an den positiven Elektroden, da das Blei dort während des Ladens eiaer so hohen positiven Spannung im Verhältnis zum Elektrolyt ausgesetzt ist, dass man eine fortschreitende Oxidation des Bleies erhält.

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3el "bekannten alkalischen Akkumulatoren bestanden die Polanschlüsse hauptsächlich aus vernickelten Stahloder Kupferstangen., Die relativ schlechte Leitfähigkeit des Stahles machte eine kräftige Bemessung solcher Polfahnen erforderlich, was aus Gewichtsgründen weniger wünschenswert ist. Werden PoIfahnen aus vernickeltem Kupfer verwendet, "besteht die Gefahr, dass das Kupfer aufgrund der Schwierigkeit, auf -diesem eine porenfreie Kickelschicht anzubringen, durch anodische Oxidation in Lösung gehen und dadurch dem aktiven Material in den Elektroden schaden kann. -

unter den übrigen Nachteilen, die sämtlichen bekannten Polanschlüssen für elektrische Akkumulatoren anhaften, ist auch die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Kontaktbrücken und Polköpfen an der Oberseite des Akkumulators zu erwähnen, wo auch Kriechströme auftreten können, \v^Tas seinerseits eine erhöhte Se Ib st entladung und Korrosion der Polköpfe und Kontaktbrücken mit sich führt.

Sämtliche obengenannten Nachteile werden durch den Polanschluss nach vorliegender Erfindung beseitigt, der die Herstellung eines leichteren, billigeren sowie weniger Wartung erfordernden Akkumulators mit besseren Belastungseigenschaf ten ermöglicht .

Ein erfindungsgemässer Polanschluss ist hauptsächlich gekennzeichnet durch ein AnschliEsstück aus einem elektrolytbeständigen Metall mit einem damit elektrisch

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und mechanisch verbundenen Kabel aus gut leitendem Material, z.B. Kupfer, welches Kabel mit einer dichten Umhüllung aus elektrolytbeständigem Isoliermaterial isoliert ist, wobei das Anschlussstück mit einer um das Kabel herum verlaufenden Rinne ausgeführt ist, die mit einer elektrolytbeständigen Vergussmasse ausgefüllt ist, die sowohl an der Kabelumhüllung als auch am Metall des Anschlussstückes gute Haftfähigkeit zeigt.

Die Erfindung sei nun im Anschluss an beiliegende Seichnungen erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 ein in erster Linie für Bleibatterien vorgesehenes Anschlussstück mit eingelötetem Kabel, Pig.. 2 bei zwei benachbarten Zellen montierte Anschlussstücke nach Fig. 1, wobei die Kabel mit einander verbunden sind,
Fig. J eine abgewandelte Ausführung einer Dichtung an

der Durchführung durch einen Zellendeckel, Fig. 4- ein für alkalische Zellen vorgesehenes Anschlussstück, und

Fig. 5 auf zwei nebeneinander liegenden Zellen montierte Anschlussstücke nach Fig. 4-, wobei die Kabel der entsprechenden Anschlussstücke durch ein isoliertes Verbindungsstück miteinander verbunden sind. In Fig. 1 ist ein Anschlussstück aus Blei mit 1 bezeichnet. In das Anschlussstück ist ein Kupferleiter 2 eingelötet. Letzterer ist zweckmässigerweise vieladrig

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und mit einer Umhüllung 5 aus Kunststoff, "beispielsweise weichem Polyvinylchlorid, versehen. Das Anschlussstück ist gegossen und mit. einer um das Kabel verlaufenden Rinne versehen, wobei sich die Kabelisolierung bis in diese Rinne hineinerstreckt. Der untere Durchmesser des Anschlussstückes soll kleiner sein als die Breite der Verbindungsleiste, jedoch so gross, dass sein Querschnitt für den vorgesehenen Stromdurchgang ausreicht. Am oberen Ende muss der Durchmesser so gross sein, dass man eine ausreichend breite Rinne 4· und ausserdem eine ™ gewisse Materialstärke ausserhalb derselben erhält. Das Anschlussstück muss also im allgemeinen konisch ausgeführt werden, wie dies in der Figur dargestellt ist, was auch das Giessen erleichtert. Am einfachsten wird dieses ·—■ Heil dadurch hergestellt, dass das Kabel in eine Gussform eingesetzt und dieselbe mit Blei ausgegossen wird, wobei das Blei am Kupfer haftet, wenn dieses rein ist. ~~~"

Um einen guten Kontakt zwischen Blei und Kupfer zu gewährleisten, kann letzteres im voraus mit einem IMussmittel ^ behandelt werden. Nach dem Abkühlen wird die Rinne 4 mit einer Vergussmasse ausgegossen, die sowohl an der Kunststoff umhüllung als auch am Blei haftet. Die "Vergussmasse kann aus einem Kunstharz bestehen, das nach* dem Giessen ausgehärtet wird, oder aus einem schmelzbaren Material, z.B. Asphalt oder Thermoplast oder einer Mischung aus mehreren Materialen. Es hat sich erwiesen, dass ge-

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wisse Epoxydharze eine sehr gute Bindung ergehen, "beispielsweise ein Epoxydharz mit der Handelsbezeichnung Araldit von der Firma GIBA, Basel. Eine besonders gute Bindung mit dem Metall erhält man, wenn man eine Polyamidkombination als Härter verwendet.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Verbindung zwischen zwei Zellen mit Hilfe des Polanschlusses nach Fig. 1 dargestellt. In zwei benachbarten Zellen sind die positiven Elektroden der einen Zelle mit 7 und die negativen Elektroden der benachbarten 2elle mit 8 bezeichnet. Die Elektrodenhälse sind untereinander jeweils durch eine'horizontal verlaufende Verbindungsleiste 9 bzi'T. 10 aus Blei verbunden. Hit diesen sind Anschluss stücke 11, 12 nach S¹Ig₀ 1 verlötet,, Die an diesen Verbindungsstücken befestigten Kabel 13, 14- sind durch Löcher in den Zellendeckeln 15* 16 geführt. Die Löcher sind am Boden zweier Versenkungen 17 ₅ 18 vorgesehen, die mit einem Giessharz ausgefüllt sind., das auch zum Ausgiessen der Binnen 4 in den Anschlussstücken nach Fig« 1 verwendet werden kann. Die Kabel sind waagrecht abgebogen, sodasä sie gegeneinander stossen, abisoliert und mit Hilfe einer Kupferhülse verbunden, die mit solcher Kraft zusammengepresst ist, dass man einen metallischen Verband erhält. Diese Kabelverbindung ist mit Hilfe einer Hülse 19 isoliert_s die beispielsweise

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aus weichem Polyvinylchlorid."besteht, das "beispielsweise mit Hilfe von Epo^dharz dichtend an denKabelisolierungen befestigt ist. Es ist zweckmässig, die Polanschlüsse in swei verschiedenen Farben-auszuführen, um die Polarität der beiden Kabel zu kennzeichen. So kann man beisxiielsxtfeise das Kabel 13 rot und das Label 14- schwarz isoliert ausführen.

S¹Ir. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführung der

Dichtung und Durchführung durch die Zellendeckel. Wie £

in Fig. 2 ist am Boden einer Versenkung ein Loch vorgesehen. Der Oberteil der inneren Mantelfläche der Vertiefung xsü rait einem Gewinde versehen. Eine Dichtung 22 aus einem Elast« z.B. Gummi oder Chloropren ist in der Vertiefung angeordnet, Hit Hilfe einer Hülsenschraube 23 wird- die Dichtung in axialer Richtung zusammengepresst, wodurch sie sich radiell nach aussen und innen erweitert uncL gegen das Kabel und die Vertiefung abdichtet. Zwischen der Packung 22 und der Hülsenschraube 23 soll man eine Beilagscheibe einlegen. Die ™ Verbindung zweier Zellen kann auch dadurch erfolgen, dass die Kabel durch !»ocher in den Zellenwänden geführt werden, die gegen die Kabel abgedichtet werden, beispielsweise auf eine der zuvor beschriebenen Arten.

Pig. 4- seigt einen senkrechten Schnitt durch ein in erster linie für alkalische Zellen vorgesehenes

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Anschlussstück mit einem mit demselben verlöteten und vergossenen Leiter. In der Figur ist mit 24 ein zylindrisches Anschlussstück aus einem gegen das.fragliche Elektrolyt "beständigen Metall, z.B. vernickeltem Stahl, bezeichnet, mit dem ein vieladriger, kunststoffisolierter Kupferleiter 20 mit seinem abisolierten Ende 25 mit Hilfe eines geeigneten Lotes 26 in einem hierfür vorgesehenen axialen, nicht durchgehenden mittigen Loch 27 verlötet ist. Im oberen Teil des Anschlussstückes ist ein koaxiales Loch mit bedeutend grösserem Durchmesser vorgesehen, in das ein Giessharz 28, vorzugsweise aus Epoxydbasis, eingegossen wird, nachdem der Leiter am Anschlussstück festgelötet wurde. Der Teil des Leiters, der sich in dem für das Giessharz vorgesehenen Loch befindet, hat seine ursprüngliche Isolierung behalten.

Um eventuelle Kriechstromwege des Elektrolyts zu verlängern und letzteren daran zu hindern, in den Kern des Leiters einzudringen, sind die Wände des obengenannten Lochs mit zirkulären, nach innen und schräg nach oben gerichteten Rippen 29 versehen. Der Grund dafür, dass diese Sippen etwas nach oben gerichtet sind, ist, dass eventuelle Luftblasen im Giessharz während des Vergiessens leichter entweichen können sollen.

Fig. 5 zeigt eine Ausführung der Verbindung zweier benachbarter alkalischer Zellen mit Hilfe von Polan-

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Schlüssen nach vorliegender Erfindung. In der Zreichnungsr figur sind in den "beiden Zellen nur jeweils Elektroden einer Polarität dargestellt. In der linken Zelle sind also nur positive Elektroden 30 und in der rechten nur negative Elektroden Jl wiedergegeben.·» Elektroden gleicher Polarität sind jeweils durch eine Verbindungsleiste 32 bzw. 33 verbunden, welche ihrerseits mit einem nach Fig. 4-ausgeführten Anschlussstück 34· bzw, 35 verbunden ist. , α Die Verbindung zwischen Verbindungsleiste 32, 33 und Anschlussstücke 34, 35 kann auf verschiedene Art und' Weise erfolgen, z.B. durch Schweissen oder Verschrauben. In Fig. 5 sind die Anschluss stücke 34·, 35 Hiit Hippen 36 und 37 versehen, die an den Verbindungsleisten 32 und festgeechweisst sind. Die mit den Anschluss stücken 34- und 35 verlöteten und vergossenen Kabel 36' uE-d 37' sind durch in den Deckeln 38 und 39 der Zellen angebrachte Kabelverschraubungen 40 und 4-1 gewöhnlichen üypes hindurchgeführt. Als Material für die Zellengehäuse, Deckel fi und Vers ehr aubungen kann entweder ein" elektrolytbeständiges Metall, z.B. vernickelter Stahl, oder zweckmässigerweise ein Kunststoffmaterial verwendet werden. Die Abdichtung zwischen den Pol anschluss en und der Oberseite der Deckel wird mit Hilfe einer in der Figur nicht dargestellten Dichtung erzielt, die Jeweils durch eine Mutter 44 bzw. 4-5 gegen die Deckel und Polanschlüsse gepresst werden. . .

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Zwischen den Muttern 44, 45 und den Deckeln 38, werden flache Beilagscheiben 42, 43 angebracht. Die Kabel 46, 47 der Jeweiligen Polanschlässe sind durch einen Pressverband elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Der Pressverband ist mittels einer Hülse isoliert, die durch eine Giessmasse gegenüber der Kabelisolierung abgedichtet sein kann.

Die Vorteile der Polanschlüsse nach vorliegender £ Erfindung sind offenbar. Man hat keine Kurzschlussgefahr auf der Oberseite der Batterie, z.B. dadurch, dass fremde Metallgegenstände die Zellenverbindungs— brücken berühren. Die Batterien bedürfen keiner so grossen Reinigung auf der Oberseite und das Saubermachen ist dadurch erleichtert, dass die Verbindungen schmal ausfallen. Trotzdessen werden die Verbindungen billig und leicht, auch wenn sie mit geringem Wirkwiderstand . ausgeführt werden, weshalb die Batterien bessere Belastungseigenschaften erhalten. Man erhält keine E-orro-

sionsgefahr an den Pol anschluss en der Zellen. Das Montieren der Batterie sowie die Demontage bei einem eventuellen Zellenaustausch erfolgt schneller und einfacher.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann im Eahmen der nachstehenden Patentansprüche abgewandelt werden. Man kann beispielsweise zwei oder mehrere Polanschlüsse gleicher Polarität an einer Zelle vorsehen. Die Anschlussstücke können auch eine andere als die dargestellte Form erhalten usw.

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Claims

Pat ent anspräche ♦ ,

1. Anordnung bei Polanschlüssen für Zellen elektrischer Akkumulatoren, gekennzeichnet d u'r c h ein Anschlussstück aus einem elektrolytbeständigen Hetall und einem damit elektrisch und mechanisch verbundenen Kabel aus gut leitf ähigein Metall, z.B. Kupfer, welches Kabel mit einer dichten Umhüllung aus elektrolytbeständigem Isoliermaterial isoliert ist, wobei das Anschlussstück mit einer um das Kabel verlaufenden Rinne ausgeführt ist, die mit einer elektrolytbeständigen Giessmasse mit Haftfähigkeit an sowohl der Kabelumhüllung als auch dem Metall des Anschlussstückes auegegossen ist.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, d a -

d u r ch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass das Anschlussstück mit einer Verbindungsleiste verlötet oder verschweisst ist, die die Verbindung zwischen Platten gleicher Polarität in einer Zelle darstellt.

3» Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Durchführung durch einen Zellendeckel oder eine Zellenwand, versehen mit Dichtungsorganen, durch welGhe das_; isolierte Kabel geführt ist.

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¹^* Vorrichtung nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass kabel zweier benachbarter Zellen durch eine Pressverbindung miteinander verbunden sind.

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