DE1964183A1 - Galvanisches Element,insbesondere elektrischer Akkumulator - Google Patents

Galvanisches Element,insbesondere elektrischer Akkumulator

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DE1964183A1 DE19691964183 DE1964183A DE1964183A1 DE 1964183 A1 DE1964183 A1 DE 1964183A1 DE 19691964183 DE19691964183 DE 19691964183 DE 1964183 A DE1964183 A DE 1964183A DE 1964183 A1 DE1964183 A1 DE 1964183A1
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Description

  • Galvanische 9 Element, insbesondere elektrischer Akkumulator Die Erfindung betrifft ein Galvanisches Element, insbesondere einen elektrischen Akkumulator, mit Wickelelektrodensatz, bestehend aus positiver und negativer Elektrode mit zwischenliegender Separation, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses galvanischen Elementes.
  • Es ist bekannt, die Becher von galvanishen Elementen nach Einführung des Elektrodenwickels mit Hilfe mechanisher Vorrichtungen zusammenzupressen. In der französischen Patentschrift 1 343 759 ist ein Verfahren beschrieben, das ein Abwickeln des eingeführten Elektrodenwickels und somit eine Vergrößerung des Elektrodenabstandes dadur verhindert, daß der Becher auf den Elektrodenwikkel gepreßt wird. Zu diesem Zweck durchläuft der Becher ein Ziehzizen odr wird mittels einer Presse oder durch Drücken auf der Drehbank zusammengepreßt. Durch die geringe Verengung und besonders durch die Streuung der Dicke des Elektrodenmaterials kommt es vor, daß der Elektrodenwickel sich unter Stoßeinwirkung seit;-lich verschieben kann.
  • Die französische Patentschrift 1 411 162 beschreibt ein Verfahren zur Vermeldung dieser seitlichen Verschiebung. Zwischen Deckel und Elektrodenwinckel sind Plastikstücke eingelegt und der Zylindermantel ist teilweine mit der äußeren Windung des Wickels verschweist. Eine solche Befestigung ist besonders wichtig, wenn das galvanische Element Vibrationen oder sehr starken Beschleunigungen ausgesetzt ist.
  • In der letztgenannten Patentschrift ist sußerdem beschrieben, wie die Fahnen der negativen Elektroden, die sich am Boden des Behälters befinden, angeschweißt sind. hierzu wird eine Elektrode des Schweißgerätes in die Mitte des Elektrodenwickels eingeführt, die andere Elektrode wird außen am Boden des Bechers befestigt. Sine solche Verschweißung ist schwierig herzustellen und beansprucht relativ viel Zeit. Sie ist Jedoch nötig, um einen elektrischen Kontakt längs der gesamten Länge der negativen Elektrode mit dem als negative Anschlußklemme dienenden Becher zu erhalten.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekanten Anordnung zu vermeiden.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadruch erreicht, daß der Elektrodenwickel in einem metallischen Becher angeordnet ist, dessen innere Manteloberfläche nach plastischer Verformung durch Einwirkung eines radialen Kräftefelden, vorzugsweise eines elektromagnetischen Kräftefeldes, eng unter elektrisher Verbindung an der Oberfläche der iußeren Elektrode des Wickels anliegt.
  • Die Zusammenpressung kann dabei aud mechanishem Wege unter Zunilfenahme eines nicht zusammendrückbaren Stoffen, wie z,B. Wasser oder Kautschuk, erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch die Zusammenpressung auf elektromagnetischen Wege erfolgen, indem ein impulsförmigen magnetischen Feld auf den leitenden Becher einwirkt und eine magneto-plastiche Verformung $hervorruft.
  • Auf diese Weise schmiegt sich der Bechermantel an alle @nregelmässigkeiten der Oberfläche den Elektrodenwickels an. Die durch das Kräftefeld hervorzugerufene radiale Zusammenpressung erfolgt mit konstantem Druck gegebener Größe und die Amplitude der palstischen Verformung wird nur durch den Widerstand des Elektrolenwickels bestimmt.
  • Auf diese Weise erhält man einen guten elektrischen Kont@ - zwischen der äußeren Windung den Elektrodenwickels und der inneren metallischen Becheroberflächen und ein Anschwießen dieser Windung an den Becher er@brigt sich. Da sich der Rechermantel eng an die Unregelmäßigkeiten der Wickeloberfläche anschmiegt, ist der Elektrodenwickel durch Reibungskräfte im Inneren des Bechers fest eingeklemmt.
  • An die den Elektrodenwickel überragende Seite einer Elektrode ist ein Deckel angeschweißt, der den Becher nach erfolgter Zusammenpressung tihnchließt und als Anschlußklemme dient. Die elektrische Isolation zwischen Deckel und Becher übernimmt ein auf den Deckel aufgebrachtes Rand aus Isoliermaterial.
  • In einer weiteren Ausführungsform besitzt die äußere Elektrode F@hnen, die vor der Einführung des Elektrodeswickels in den Becher um die äüßere Windung des Elektrodenwickels gelegt werden. Nach der Zusammenpressung des Bechers dienen diese Fahnen als zusätzliche Befestigung des Elektrodenwickels im Becher und gleichzeiti; als elektrische Verbindung der äußeren Elektrode mit dem Becher.
  • Im folgenden ist nahand der Figuren die Erfindung näher erläutert.
  • Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitte des galvanischen Elementen vor dem Zusammenpressen.
  • Figur 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II - II der Figur 1.
  • Figur 3 zeigt einen Längsschnitt des galvanischen Elementes nach dem Zusammenpressen. Dabei sind die plastischen Verformungen übertrieben groß eingezeichnet.
  • Figur 4 den Schnitt längs der Linie IV - IV der Figur 3.
  • Figur 5 zeigt in Vergrößerung eine Einzelheit aus Figur 1.
  • Die Figuren 6, 7, 8 und 9 zeigen entsprechende Schnitte bei einer reiteren Ausführungsform der Zelle. die Figuren 1 und 2 zeigen den im Becher 11 angeordneten Wickelelektrodensatz 10, bestehend aus negativer Elektrode 13, positiver Elektrode 14 und den beiden Separatoren 15 und 16. Bei der letzten Windung ist die negativbe Elektrode 13 gegenüber der positiven Elektrode 14 verlängert ausgeführt.
  • Die beiden spiralig aufgewickelten Elektroden sind in Längsrichtung auseinandergezogen. Am Boden des Bechers überragt die negative Elektrode den Wickel, während im oberen Teil des Bechers die positive Elektrode iibersteht. Dieser hervorstehende Teil 14 a der Elektrode 14 ist an einen metallischen, elektrisch leitenden Dekkel 17 anschweißt. Dieser Deckel stallt die positive Anschlußklemme dar. Die negative Anschlußklemme stellt der metallische Becher 11 dar, der elektrisch leitend mit der äußeren Windung der Elektrode 13 verbunden ist.
  • Der Wickel 10 ist auf den Boden des Bechers 11 gepreßt. Der mit einem Rand 17 a versehene Deckel 17 paßt in das Innere des Bechers 11. Ein ringsförmiges isolierendes Kunstof fband 19 umgibt den Deckel 17 und verhindert die elektrische Leitung nach der Zusammenpressung des Bechers 11 auf den Deckel 17.
  • Die plastische Verformung des Bechermantels (siehe Figuren 3 und 4) ensprechend der Oberfläche des Wickels wird vorzugsweise durch Anlegen eines Kräftefeldes mit radialen Druckkomponenten hervorgherufen. Dieses Kräftefeld, das auf den leitenden Becher wirkt, wird durch ein impulsförmige magnetische Feld hervorgerufen.
  • Bekannt ist, daß ein zeitlich veränderliches magnetisches Feld in einem leitenden Material Wirbelströme hervorruft. Dieses leitende Material ist also nach Laplace Kräften unterworfen, die einem allseitigen Druck gleichkommen. Eine metallische plastisch verformbare Hohlform kann sich also durch dienen Druck den Unebenheiten das entsprechenden Stempels eng anschmiegen.
  • Im vorligenden Fall wird das impulsförmige magnetische Feld um den Becher dadurch erzeugt, daß eine Induktionspule kurzzeitig an eine Kondensatorbatterie angeschlossen wird. Um die Energieverluste durch Streuung klein zu halten, wird das magnetische Feld nur auf das erforderliche zylindrische Volumen konzentriert.
  • In einer praktischen Ausführung beträgt die Impulsdauer des magnetischen Feldes nur einige Zehntel bis einige Hundertstel Mikrosekunden. Dabei ist das magnetische Feld auf ein zylindrisches Volumen von 25 mm Höhe konzentriert und der sich darin befindliche Becher besitzt höchstens ein Spiel von 1 mm innerhalb der Vorrichtung. Um die Zusammenpressung des Bechers zu verwirklichen, kommen Energiemengen von 4 bis 12 kWs in Frage. Um eine unnötige Erwärmung zu vermeiden, wird das elektromagnetische Feld nur sehr kurzzeitig angelegt.
  • In einem Ausführungsbeispiel bestand der Becher 11 aus vernickeltem Stahlblech von 0,4 mm Dicke und besaß einen Durchmesser von 22 mm. Die Verengung lag in der Größenordnung von zviei bis drei Zahntel mm.
  • Die Figuren 3 und 5 zeigen, daß nach der Zusammenpressung die innere Manteloberfläche 11 a des Bechers 11 sich sehr eng an die Unebenheiten der außersten Windung 13 a des Wickels schmiegt. Am Ende 13 b der äußersten Windung der Elektrode 17> ist eine Einkerbung 11 b im Becher entstanden. Gleichzeitig mit der Zusammenpressung der inneren Manteloberfläche des Bechers auf die äußere Oberflache: des Wickels wird der obere Teil des Bechermantels gegen den mit Isolierband 19 versechenen Deckel 17 gepreßt und es entsteht Kerbe 11 c im Becher.
  • Gemäß der Ausführungsvariante nach Figur 6 bis 9 trägt die Elektrode 13 die Fahnen 20 und 21, die vor dem Einführen des Wickels 10 in den Becher 11 gegen die äußere Oberfläche des Wickels gelegt sind. Diese Fahnen dienen als Stromführung und sind nach der Zusammenpressung, wie die Figuren 8 und 9 zeigen, fest gegen die innere Manteloberflache 11 a des Bechers 11 gepreßt und rufen in des-:3en Manteloberfläche die Einkerbungen 11 g bis 11 i hervor. Diese Anordnung ist vorteilhaft in den Fällen, in denen die Elektrode 13 sehr lang ist und schnelle Entladungen vorkommen. in diesen Fall genügt es nicht, daß die äußere Windung der Elektrode 13, selbst unter Voraussetzung eines engen Kontaktes dieser Windung mit dem Becher 11, den Strom allein liefert.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß der als Stempel fiir die Verformung des Rechers dienende Wickel an allen Stellen durch eine entsprechende spezielle Feldverteilung einem gleichen Druck unterliegt.
  • Da der Becher sich sehr eng an die durch die Verlängerung der Elektrode 13 und die stromführenden Fahnen hervorgerufenen Unebenheiten der äußeren Wickeloberfläche schmiegt, ist der Elektrodenwickel fest im Becher eingeklemmt. Dadurch entfällt das sonst iibliche Anschweißen der äußeren Elektrode an den Becher.
  • - Patentansprüche -

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1. Galvanisches Element, insbesondere elektrischer Akkumulator, mit Wickelelektrodensatz, bestehend aus positiver und negativer Elekrode mit zwischenliegender Separation, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenwickel (13, 14, 15, 16) in einem metallischen Becher (11) angeordnet ist, dessen innere Manteloberfläche (11 a) nach plastischer Verformung durch Einwirkung eines radialen Kräftefeldes, vorzugsweise eines elektromagnetischen Kräftefeldes, eng unter elektrischer Verbindung an der Oberfläche der äußeren Elektrode (13) des Wikkels anliegt.
  2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d beide Elektroden (13 und 14) in axialer Richtung gegenein ander versetzt sind tind daß eine Elektrode mit einem Deckel (17) verbunden ist, der mit einem Isoliermaterial (19) versehen ist.
  3. 3. Galvanisches Elemente nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Elektrode (13) mit umgelegten Fahnen (20 und 21) versehen ist.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung eines galvanischen Elementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einführung des festen Elektrodenwickels (13, 14, 15, 16) auf den Becher (11) ein radiales Kräftefeld einwirkt, das den Bechermantel unter plastischer Verformung, vorzugsweise magneto-plastischer Verformung, eng an die Konturen des Wickels anpreßt.
    3. Verfahren nich Anspruch lt, dadurch gekennzeichnet, daß an den in axialer Richtung überstehenden Teil der innerten Elektrode (14) ein Deckel (17) angeschweißt wird, der vor dem Anpressen des Bechermantels mit einem Isoliermaterial (19) versehen wird und der nach dem Anpressen des Bechermantels den Becher (11) dicht abschließt und als Anschlußklemme dient.
    L e e r s e i t e
DE1964183A 1968-12-31 1969-12-22 Verfahren zur Herstellung eines galvanischen Elementes, insbesondere eines elektrischen Akkumulators mit Wickelelektrodensatz Expired DE1964183C3 (de)

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DE1964183B2 DE1964183B2 (de) 1974-10-24
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