DE202011111031U1

DE202011111031U1 - Grid plate with fluted web

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Publication number: DE202011111031U1
Application number: DE202011111031.5U
Authority: DE
Original assignee: HADI MASCHB GmbH; HADI Maschinenbau Ges mbH
Current assignee: HADI MASCHB GmbH; HADI Maschinenbau Ges mbH
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2018-07-10
Anticipated expiration: 2021-09-08
Also published as: AT12391U1; DE102011082302A1

Abstract

Gitterplatte (1') einer Batteriezelle (18), wobei die Gitterplatte (1') mehrere stabförmige Stege umfasst, die an einer Kopfleiste (4) angeordnet sind und bevorzugt einen Querschnitt (14) mit einer kreisförmigen oder ovalen Einhüllenden aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Stege (3) mindestens eine Rille (12) entlang seiner Längsrichtung (21) aufweist und dass der mindestens eine Steg (3) keinerlei Distanzhalter (11), insbesondere keinerlei Zentrierflügel aufweist.Grid plate (1 ') of a battery cell (18), wherein the grid plate (1') comprises a plurality of rod-shaped webs which are arranged on a head strip (4) and preferably have a cross-section (14) with a circular or oval envelope, characterized in that at least one of the webs (3) has at least one groove (12) along its longitudinal direction (21) and that the at least one web (3) has no spacers (11), in particular no centering wings.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gitterplatte einer Batteriezelle, wobei die Gitterplatte mehrere stabförmige Stege umfasst, die an einer Kopfleiste angeordnet sind und bevorzugt einen Querschnitt mit einer kreisförmigen oder ovalen Einhüllenden aufweisen.The present invention relates to a grid plate of a battery cell, wherein the grid plate comprises a plurality of rod-shaped webs, which are arranged on a head strip and preferably have a cross section with a circular or oval envelope.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Röhrchenplatte einer Batteriezelle umfassend eine Röhrchentasche mit Röhrchen.Moreover, the present invention relates to a tube plate of a battery cell comprising a tube pocket with tubes.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Röhrchenplatte einer Batteriezelle umfassend eine erfindungsgemäße Gitterplatte.The present invention also relates to a method for producing a tube plate according to the invention of a battery cell comprising a grid plate according to the invention.

Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Gitterplatte.Moreover, the present invention relates to the use of a grid plate according to the invention.

Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Batteriezelle.In addition, the present invention relates to a battery cell.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Gitterplatten kommen sowohl in Zellen für Traktionsbatterien (Antriebsbatterien) als auch für ortsfeste Batterien zum Einsatz. Traktionsbatterien werden hauptsächlich als Energielieferant in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, wie z.B. Gabelstapler, eingesetzt. Mit ortsfesten Batterien werden diverse Verbraucher (z.B. Licht, Kühlung, Heizung, Elektromotoren) in Aufbauten von Wohnmobilen oder Krankenwägen oder selbst in U-Booten betrieben. Außerdem werden ortsfeste Batterien für die Versorgung von Telekommunikationseinrichtungen in Vermittlungsstellen herangezogen. Dabei wird eine hohe Stromlieferfähigkeit verbunden mit einer hohen Zyklenfestigkeit, d.h. mit der Fähigkeit viele Entlade-Lade-Zyklen unbeschadet zu überstehen, gefordert. Im Folgenden ist exemplarisch stets von Traktionsbatterien die Rede; alles Gesagte gilt aber selbstverständlich auch für ortsfeste Batterien, die die genannten hohen Anforderungen, wie z.B. eine hohe Zyklenfestigkeit, aufweisen müssen.Grid plates are used both in cells for traction batteries (traction batteries) and for stationary batteries. Traction batteries are primarily used as an energy source in electrically powered vehicles, such as electric vehicles. Forklift, used. Stationary batteries are used to power various consumers (e.g., light, cooling, heating, electric motors) in motorhome or ambulance structures, or even in submarines. In addition, stationary batteries are used for the supply of telecommunications equipment in exchanges. Thereby a high current supply capability is combined with a high cycle stability, i. with the ability to withstand many discharge-charge cycles unscathed. The following is an example always talk of traction batteries; Of course, all that has been said applies also to stationary batteries which meet the stated high requirements, such as those described above. have a high cycle resistance.

Die am häufigsten verwendeten Traktionsbatterien heutzutage sind Bleiakkumulatoren - trotz intensiver Forschung an Traktionsbatterien mit höherer Energiedichte und besserem Masse-Energieverhältnis. Bleiakkumulatoren sind im Prinzip seit dem 19. Jahrhundert als (Gleich)-Stromspeicher bzw. -quelle bekannt. Der grundsätzliche Aufbau einer Batteriezelle besteht aus in einem säurefesten Gehäuse angeordneten Platten, die eine positive und eine negative Elektrode bilden und einem Elektrolyten. Im geladenen Zustand besteht die positive Elektrode aus Bleidioxid, PbO₂, und die negative Elektrode aus Blei, Pb. Als Elektrolyt kommt verdünnte Schwefelsäure, H₂SO₄, zum Einsatz. Die chemische Gesamtreaktion für die Entladung (von links nach rechts) bzw. Ladung (von rechts nach links) in einem Bleiakkumulator lautet: Pb + PbO₂ + 2 H₂SO₄ ←→ 2 PbSO₄ + 2 H₂O The most widely used traction batteries today are lead-acid batteries - despite intensive research on traction batteries with higher energy density and better mass-to-energy ratio. Lead-acid batteries have been known in principle since the 19th century as (equal) power storage or source. The basic construction of a battery cell consists of plates arranged in an acid-proof housing which form a positive and a negative electrode and an electrolyte. When charged, the positive electrode is lead dioxide, PbO ₂ , and the lead negative electrode, Pb. The electrolyte used is dilute sulfuric acid, H ₂ SO ₄ . The overall chemical reaction for discharge (from left to right) or charge (from right to left) in a lead-acid battery is: Pb + PbO ₂ + 2 H ₂ SO ₄ ← → 2 PbSO ₄ + 2 H ₂ O

D.h. im entladenen Zustand lagert sich an beiden Elektroden Bleisulfat, PbSO₄, an. Der Elektrolyt nimmt an der chemischen Reaktion teil und wird bei Entladung durch das dabei entstehende Wasser weiter verdünnt.This means that when discharged, lead sulphate, PbSO ₄ , is deposited on both electrodes. The electrolyte participates in the chemical reaction and is further diluted by the resulting water during discharge.

In der Regel wird bei Traktionsbatterien - zumindest in Europa - die positive Elektrode als Röhrchenplatte ausgeführt. Diese basiert auf einer (positiven) Gitterplatte, welche im Druckgussverfahren aus legiertem Blei, z.B. aus Blei-Legierungen mit niedrigem Antimon (Sb)-Anteil oder Blei-Calcium (Ca)-Legierungen, hergestellt wird.As a rule, in traction batteries - at least in Europe - the positive electrode is designed as a tube plate. This is based on a (positive) grid plate which is die-cast from alloyed lead, e.g. is made of lead alloys with low antimony (Sb) content or lead calcium (Ca) alloys.

Das sogenannte Gitter wird dabei durch Stege, auch Bleiseelen oder Stäbe genannt, gebildet. Die Stege sind stabförmig, d.h. im Wesentlichen zylindrische Stäbe, mit kreisförmigem oder leicht ovalem Querschnitt. Die Anzahl der Stege kann variieren, wobei 19 Stege eine typische Konfiguration darstellen. Aber auch 15 oder 24 Stege sind heutzutage gängige Konfigurationen.The so-called grid is formed by webs, also called lead cores or rods. The webs are rod-shaped, i. essentially cylindrical rods, with a circular or slightly oval cross-section. The number of lands may vary, with 19 lands representing a typical configuration. But also 15 or 24 bars are common configurations nowadays.

Üblicherweise werden die Gitter bzw. Gitterplatten im Druckgussverfahren hergestellt. Die Stege sind an der Eingussseite durch eine Kopfleiste und an der gegenüberliegenden Seite zunächst durch eine Fußleiste, die nach dem Entnehmen aus der Gussform abgetrennt wird, miteinander verbunden. An der Kopfleiste befinden sich eine Stromfahne zur elektrischen Verbindung und Formationsfahnen.Usually, the grid or grid plates are produced by die-casting. The webs are connected to each other at the sprue side by a head strip and on the opposite side by a baseboard, which is separated after removal from the mold. On the header there is a power flag for electrical connection and formation flags.

Auf dieses Gitter wird die Röhrchentasche geschoben, die z.B. aus 19 einzelnen Röhrchen besteht, die miteinander verbunden sind. Typischerweise bestehen Röhrchentaschen aus einem für den Elektrolyten durchlässigen Gewebe aus Kunststofffaser, wobei neuerdings auch Vliesmaterial zum Einsatz kommt. Je ein Steg wird von jeweils einem Röhrchen umgeben. Der Zwischenraum zwischen Steg und Röhrcheninnenwand wird mit sogenannter aktiver Masse gefüllt, die - in diesem Fall an der positiven Elektrode -für die chemische Reaktion beim (Ent)ladevorgang benötigt wird. Da die aktive Masse durch die Röhrchen gehalten („armiert“) wird, nennt man Röhrchenplatten auch Panzerplatten.On this grid, the tube pocket is pushed, the e.g. consists of 19 individual tubes connected to each other. Typically, tube pockets are made of a plastic-permeable fabric made of plastic fiber, although nonwoven material is also used recently. One bridge is surrounded by one tube each. The gap between web and tube inner wall is filled with so-called active mass, which - in this case at the positive electrode - is required for the chemical reaction during the (discharge) process. Since the active mass is held ("armored") by the tubes, tube plates are also called armor plates.

Um die Stege in den Röhrchen, insbesondere bei der Füllung mit aktiver Masse, zu zentrieren, weisen die Stege üblicherweise Distanzhalter auf, die bei der Herstellung als Teil des Steges mitgegossen werden. Letzteres hat zum einen einen erhöhten Bedarf an Pb zur Folge. Zum anderen können die Distanzhalter beim Einschließen des Bleis während des Druckgießens Verwirbelungen verursachen, was zu Inhomogenitäten im Stegmaterial führt.In order to center the webs in the tubes, in particular in the filling with active mass, the webs usually have spacers, the be molded as part of the bridge during manufacture. The latter, on the one hand, results in an increased demand for Pb. On the other hand, the spacers can cause turbulence when enclosing the lead during die casting, resulting in inhomogeneities in the web material.

In einem Bleiakkumulator besteht die positive aktive Masse üblicherweise aus PbO₂, für dessen Herstellung Bleistaub als Basis dient, der oxidiert wird. Dieser wird beispielsweise in Staubform durch Rütteln in einem Rüttelstand in die Röhrchen eingefüllt. Die oben erwähnten Distanzhalter sind hier einerseits absolut notwendig, um die Stege in den Röhrchen mittig platziert zu halten. Andererseits engen sie den Querschnitt ein und behindern die Füllung, wobei sie unter Umständen sogar die Röhrchen aufschlitzen können.In a lead-acid battery, the positive active material usually consists of PbO ₂ , for the production of which lead dust is used as the basis, which is oxidized. This is filled, for example in dust form by shaking in a Rüttelstand in the tubes. On the one hand, the abovementioned spacers are absolutely necessary in order to keep the webs centrally placed in the tubes. On the other hand, they narrow the cross-section and obstruct the filling, whereby they may even slit the tubes.

Alternativ dazu wird eine Bleipaste bzw. Bleioxidpaste hergestellt, die in die Röhrchen gefüllt wird. Die pastöse aktive Masse der positiven Elektroden bzw. Gitterplatten weist eine porige Struktur mit großer Oberfläche auf, sodass die Säure bzw. der Elektrolyt leicht eindringen und austreten kann. Limitierend für den Stromtransport macht sich vor allem die beschränkte Kontaktfläche mit dem Steg, d.h. die Stegoberfläche, bemerkbar.Alternatively, a lead paste or lead oxide paste is prepared, which is filled in the tubes. The pasty active mass of the positive electrodes or grid plates has a porous structure with a large surface, so that the acid or the electrolyte can easily penetrate and escape. The limiting factor for the transport of electricity is above all the limited contact surface with the web, i. the bridge surface, noticeable.

Als negative Elektroden werden üblicherweise ebenfalls Gitterplatten verwendet. Bei der aktiven Masse der negativen Elektroden bzw. Gitterplatten eines Bleiakkumulators handelt es sich um Pb, wobei als Basis ebenfalls Bleistaub verwendet wird. Durch Zugaben können eine poröse Struktur mit großer Oberfläche und eine gute Leitfähigkeit erreicht werden.As negative electrodes usually also grid plates are used. The active mass of the negative electrodes or grid plates of a lead-acid battery is Pb, with lead dust also being used as a basis. Additions can provide a porous, high surface area, good conductivity.

In einer Batteriezelle mit einer Nennspannung von 2 V kommen typischerweise mehrere solcher positiver Gitterplatten vor. Je nach gewünschter Batteriespannung wird eine Anzahl von solchen Zellen in Serie geschaltet und zu einer Einheit verbunden, z.B. 6 Zellen zu einer 12 V-Batterie, 12 Zellen zu einer 24 V-Batterie etc. Dies hat zur Folge, dass in einer Batterie eine enorme Anzahl von Stegen vorhanden sein kann, wodurch die oben genannten Probleme, die sich durch die beschränkte Oberfläche und gegebenenfalls durch Distanzhalter ergeben, extremes Gewicht bekommen.In a battery cell with a nominal voltage of 2 V, there are typically several such positive grid plates. Depending on the desired battery voltage, a number of such cells are connected in series and connected into a unit, e.g. 6 cells to a 12 V battery, 12 cells to a 24 V battery etc. This has the consequence that in a battery an enormous number of webs can be present, whereby the above-mentioned problems, which stand out due to the limited surface and possibly resulting from spacers, get extreme weight.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Gitterplatten bzw. ein Verfahren zu deren Herstellung bzw. deren Verwendung zur Verfügung zu stellen, wodurch die oben genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Kontaktfläche der Stege mit der aktiven Masse optimiert sowie eine Einsparung an Bleimaterial erreicht und Inhomogenitäten des Stegmaterials vermieden werden.Object of the present invention is therefore to provide grid plates or a process for their preparation or their use available, whereby the above-mentioned disadvantages are avoided. In particular, the contact surface of the webs is to be optimized with the active material and achieved a saving of lead material and inhomogeneities of the web material can be avoided.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Zum einen sieht die Erfindung vor, mindestens einen Steg, der einen Querschnitt gemäß des Stands der Technik aufweist, zu kannelieren, d.h. mit mindestens einer Rille, die sich in Längsrichtung des Steges erstreckt, zu versehen. Hierbei bleiben die Außenabmessungen des Stegquerschnitts, also dessen Höhe und Breite, konstant, wohingegen die Querschnittsfläche abnimmt. Bei konstanter Länge des Steges erfolgt somit eine Einsparung an Material. Die Oberfläche - diese ist im Folgenden stets ohne Schnittflächen zu verstehen und bezieht sich also immer auf die Mantelfläche - des kannelierten Steges ist hingegen praktisch gleich groß wie beim konventionellen Steg, oder kann sogar größer ausfallen. Zum anderen kann bei gleicher Masse bzw. gleichem Einsatz von Material sowie gleicher Länge der Durchmesser (bei Stegen mit einem Querschnitt, dessen Einhüllende kreisförmig ist) bzw. die Breite und Höhe (bei Stegen mit einem Querschnitt, dessen Einhüllende oval ist) des kannelierten Steges größer ausfallen als beim konventionellen Steg. Dies geht einher mit einer nochmals vergrößerten Stegoberfläche, die eine wesentlich größere Kontaktfläche darstellt bzw. eine wesentlich bessere Stromübertragung von der aktiven Masse zum Steg bewirkt. Der Prozess der Stromübertragung ist somit Material schonender als bei konventionellen Stegen, wodurch die Lebensdauer der Batterie erhöht wird. Weiters gilt in diesem Zusammenhang allgemein: Je größer die reaktive Oberfläche der Elektroden, desto geringer der Innenwiderstand der Zellen, was Voraussetzung für einen maximalen Entladestrom ist.On the one hand, the invention provides for at least one web, which has a cross section according to the prior art, to be known, i. provided with at least one groove extending in the longitudinal direction of the web. Here, the outer dimensions of the web cross-section, ie its height and width, remain constant, whereas the cross-sectional area decreases. With a constant length of the web is thus a saving of material. The surface - this is below to be understood without any cut surfaces and therefore always refers to the lateral surface - the fluted web, however, is practically the same size as the conventional bridge, or may even be larger. On the other hand, with the same mass or the same use of material and the same length of the diameter (in webs with a cross section whose envelope is circular) or the width and height (in webs with a cross section whose envelope is oval) of the fluted web larger than the conventional bridge. This is accompanied by a further enlarged web surface, which represents a much larger contact area or causes a much better power transmission from the active mass to the web. The process of power transmission is thus material gentler than conventional bars, whereby the life of the battery is increased. In addition, the following applies in general: the larger the reactive surface of the electrodes, the lower the internal resistance of the cells, which is a prerequisite for a maximum discharge current.

Daher ist es bei einer erfindungsgemäßen Gitterplatte einer Batteriezelle, wobei die Gitterplatte mehrere stabförmige Stege umfasst, die an einer Kopfleiste angeordnet sind und bevorzugt einen Querschnitt mit einer kreisförmigen oder ovalen Einhüllenden aufweisen, vorgesehen, dass mindestens einer der Stege mindestens eine Rille entlang seiner Längsrichtung aufweist und dass der mindestens eine Steg keinerlei Distanzhalter, insbesondere keinerlei Zentrierflügel aufweist.Therefore, it is provided in a grid plate of a battery cell according to the invention, wherein the grid plate comprises a plurality of rod-shaped webs which are arranged on a head strip and preferably have a cross section with a circular or oval envelope, provided that at least one of the webs has at least one groove along its longitudinal direction and that the at least one web has no spacers, in particular no centering wings.

Der Verzicht auf Distanzhalter, insbesondere der Verzicht auf Zentrierflügel, hat neben der Bleieinsparung weitere Vorteile bei der Herstellung, da beim verwendeten Druckgussverfahren Verwirbelungen beim Einschließen des Bleis entfallen, was zu einer besseren Homogenität des Stegmaterials führt.The absence of spacers, in particular the waiver of centering, in addition to the lead savings further advantages in the production, since in the die-casting process used turbulence accounts for the inclusion of the lead, resulting in a better homogeneity of the web material.

Um besonders viel Material einzusparen, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass sich die mindestens eine Rille im Wesentlichen über die gesamte Länge des mindestens einen Steges erstreckt.In order to save a great deal of material, it is provided in one embodiment that the at least one groove extends substantially over the entire length of the at least one web.

Durch die Anordnung einer Vielzahl von Rillen rund um den Umfang des Steges kann der Effekt des Oberflächengewinns bei gleicher Materialmenge bzw. bei Materialeinsparung weiter optimiert werden. Deshalb sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass der mindestens eine Steg mehrere Rillen entlang seiner Längsrichtung aufweist, die insbesondere regelmäßig über den Umfang des Steges verteilt sind. Dies ist gleichbedeutend damit, dass ein stabförmiger Steg entlang seiner Längsrichtung mit Rippen versehen ist. By arranging a plurality of grooves around the circumference of the web, the effect of the surface gain with the same amount of material or material savings can be further optimized. Therefore, a preferred embodiment of the invention provides that the at least one web has a plurality of grooves along its longitudinal direction, which are distributed in particular regularly over the circumference of the web. This is equivalent to the fact that a rod-shaped web is provided along its longitudinal direction with ribs.

Außerdem bewirkt der vergrößerte Querschnitt eine verbesserte Stabilität des Steges. Die Stabilität wird natürlich auch von der verwendeten Bleilegierung beeinflusst. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der mindestens eine Steg aus legiertem Blei, insbesondere aus einer Bleilegierung mit Antimon und/oder Calcium besteht.In addition, the enlarged cross section causes improved stability of the web. The stability is of course also influenced by the lead alloy used. A particularly preferred embodiment of the invention provides that the at least one web consists of alloyed lead, in particular of a lead alloy with antimony and / or calcium.

Wie bereits geschildert, kann bei gleichem Materialeinsatz der Querschnitt der kannelierten Stege größer als jener der konventionellen Stege ausfallen. Typische Höhen konventioneller Stege sind 2,2 mm und 3,2 mm bei Breiten von 2,4 mm und 3,4 mm. Deshalb ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Querschnitt des mindestens einen Steges eine Breite von mindestens 2,4 mm, insbesondere eine Breite zwischen 2,5 mm und 3,7 mm, und gleichzeitig eine Höhe von mindestens 2,2 mm, insbesondere eine Höhe zwischen 2,3 mm und 3,5 mm, aufweist.As already described, with the same material use, the cross section of the fluted webs can be larger than that of the conventional webs. Typical heights of conventional bars are 2.2 mm and 3.2 mm with widths of 2.4 mm and 3.4 mm. Therefore, in a preferred embodiment of the invention, it is provided that the cross section of the at least one web has a width of at least 2.4 mm, in particular a width between 2.5 mm and 3.7 mm, and at the same time a height of at least 2.2 mm , in particular a height between 2.3 mm and 3.5 mm.

Die erfindungsgemäße Gitterplatte bildet die ideale Basis für eine Röhrchenplatte (auch Panzerplatte genannt), die wiederum bei einer positiven Elektrode in einer Traktionsbatterie Verwendung findet. Daher sieht die Erfindung eine Röhrchenplatte einer Batteriezelle umfassend eine Röhrchentasche mit Röhrchen vor, wobei die Röhrchenplatte eine erfindungsgemäße Gitterplatte umfasst und der mindestens eine Steg in jeweils einem Röhrchen der Röhrchentasche zentriert angeordnet ist.The grid plate according to the invention forms the ideal basis for a tube plate (also called armor plate), which in turn is used in a positive electrode in a traction battery. Therefore, the invention provides a tube plate of a battery cell comprising a tube pocket with tubes, wherein the tube plate comprises a grid plate according to the invention and the at least one web is arranged centered in each case one tube of the tube pocket.

Der größere Querschnitt (Durchmesser bzw. Höhe und Breite) und die damit verbesserte Stabilität ergeben eine verbesserte Zentrierung des kannelierten Steges, d.h. eine mittige Positionierung des Steges im Röhrchen. Dadurch entsteht in jedem Röhrchen zwischen dessen Innenwand und jedem Punkt der Oberfläche des Steges ein Zwischenraum, d.h. der Steg berührt nirgends die Innenwand des Röhrchens. Entsprechend sieht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röhrchenplatte vor, dass jedes Röhrchen eine Innenwand aufweist und ein Zwischenraum zwischen der jeweiligen Innenwand und jedem Punkt der Oberfläche des mindestens einen, zentrierten Steges vorhanden ist.The larger cross-section (diameter or height and width) and thus improved stability result in improved centering of the fluted web, i. a central positioning of the web in the tube. This creates in each tube between its inner wall and each point of the surface of the web a gap, i. E. the bridge nowhere touches the inner wall of the tube. Accordingly, an embodiment of the tube plate according to the invention provides that each tube has an inner wall and a gap between the respective inner wall and each point of the surface of the at least one centered ridge is present.

Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft beim Befüllen des Röhrchens mit aktivem Material aus. Als aktives Material kann sowohl staubförmiges PbO₂ oder eine Bleipaste bzw. Bleioxidpaste in die Röhrchen gefüllt werden. Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röhrchenplatte sieht daher vor, dass der Zwischenraum zwischen dem mindestens einen Steg und der jeweiligen Röhrcheninnenwand mit einer aktiven Masse, die bevorzugt pastöse Konsistenz aufweist, gefüllt ist.This has a particularly advantageous effect when filling the tube with active material. As an active material, both dusty PbO ₂ or a lead paste or lead oxide paste can be filled in the tubes. A further embodiment of the tube plate according to the invention therefore provides that the intermediate space between the at least one web and the respective tube inner wall is filled with an active mass, which preferably has pasty consistency.

Wie bereits festgehalten, eignen sich die erfindungsgemäßen Gitterplatten insbesondere für den Einsatz in Röhrchenplatten einer Batteriezelle für Bleiakkumulatoren bzw. Traktionsbatterien. Da die erfindungsgemäßen Stege bei gleichem Materialeinsatz eine höhere Stabilität als bekannte Stege aufweisen, kann auf Distanzhalter verzichtet werden, was wiederum erlaubt, das Gitter bzw. die Stege an beliebiger Stelle abzulängen, wodurch sich unterschiedlich lange Gitter bzw. Röhrchenplatten, insbesondere auch für Sondertypen von Zellen, ohne eigens angefertigte Gitter-Gussformen herstellen lassen. Daher beinhaltet ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Röhrchenplatte einer Batteriezelle umfassend eine erfindungsgemäße Gitterplatte, dass die Gitterplatte im Druckgussverfahren erzeugt und mindestens ein Steg mit mindestens einer Rille entlang seiner Längsrichtung geformt wird, dass nach dem Druckgießen der mindestens eine Steg auf eine Länge abgelängt wird, dass jeweils ein Röhrchen einer Röhrchentasche über den mindestens einen, abgelängten Steg geschoben wird, sodass der mindestens eine Steg zentriert im Röhrchen angeordnet ist, und dass ein Zwischenraum, der sich zwischen einer Innenwand des jeweiligen Röhrchens und jedem Punkt der Oberfläche des mindestens einen Steges ausbildet, mit einer aktiven Masse aufgefüllt wird.As already stated, the grid plates according to the invention are particularly suitable for use in tube plates of a battery cell for lead-acid batteries or traction batteries. Since the webs according to the invention have the same material use a higher stability than known webs, spacers can be dispensed with, which in turn allows to cut off the grid or the webs at any point, resulting in different lengths grid or tube plates, especially for special types of Cells can be produced without specially prepared grid molds. Therefore, a method according to the invention for producing a tube plate according to the invention of a battery cell comprising a grid plate according to the invention generates the grid plate by die casting and at least one web is formed with at least one groove along its longitudinal direction, that after cutting the at least one web is cut to a length in that in each case one tube of a tube pocket is pushed over the at least one cut-to-length web, so that the at least one web is centered in the tube, and that a gap which exists between an inner wall of the respective tube and each point of the surface of the at least one web is filled, filled with an active mass.

Wie oben dargelegt, ermöglicht die Kannelierung eine Erhöhung der Stabilität der Stege bei gleichem Materialeinsatz. Auch beim Befüllen mit aktivem Material lässt dies eine optimale Zentrierung der Stege zu, und zwar sowohl für den Fall, dass staubförmige aktive Masse, insbesondere durch Rütteln, in die Röhrchen gefüllt wird, als auch für den Fall der Befüllung mit pastöser aktiver Masse. Insbesondere beim Befüllen mit pastöser aktiver Masse bleiben die Stege stets zentriert im Röhrchen angeordnet. Doch selbst beim Einrütteln einer pulverförmigen aktiven Masse sind die Stege der erfindungsgemäßen Gitterplatten so (form)stabil, dass sie selten die Innenwand der Röhrchen berühren. Hierzu trägt natürlich auch bei, dass die erfindungsgemäßen Stege ohne Distanzhalter, wie z.B. Zentrierflügel, auskommen, die leicht an der Röhrcheninnenwand anschlagen könnten.As stated above, the fluting allows an increase in the stability of the webs with the same material use. Even when filled with active material, this allows optimal centering of the webs, both in the case that dust-like active material, in particular by shaking, is filled in the tubes, as well as in the case of filling with pasty active mass. In particular, when filling with pasty active mass, the webs always remain centered in the tube. However, even when shaking a powdery active material, the webs of the grid plates according to the invention are so stable that they rarely touch the inner wall of the tubes. Of course, this also contributes to the fact that the webs according to the invention without spacers, such. Centering wings, get along, which could easily strike the tube inner wall.

Außerdem ist es aufgrund der Kannelierung der Stege bei vernünftigem Materialaufwand möglich, die Stege so zu dimensionieren, dass ein Anschlagen der Stege an die Innenwand der Röhrchen beim Einrütteln einer pulverförmigen aktiven Masse im Wesentlichen ganz vermieden werden kann. Daher ist vorgesehen, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, wo die aktive Masse staubförmige Konsistenz aufweist und, insbesondere durch Rütteln, in den Zwischenraum zwischen Steg und Röhrcheninnenwand eingefüllt wird, der Steg stets zentriert im Röhrchen angeordnet ist und insbesondere zu keinem Zeitpunkt die Röhrcheninnenwand berührt. In addition, it is possible due to the fluting of the webs with reasonable material costs, the webs to be dimensioned so that a striking of the webs to the inner wall of the tubes when shaking a powdered active material can be substantially avoided completely. Therefore, it is envisaged that in a method according to the invention, where the active mass has dusty consistency and is filled, in particular by shaking, in the space between web and tube inner wall, the web is always centered in the tube and in particular at no time touches the tube inner wall.

Falls eine pastöse aktive Masse, z.B. eine Bleipaste bzw. Bleioxidpaste, verwendet wird, lässt sich diese mittels einer Pumpe über eine Fülldüse in den Zwischenraum zwischen Steg und Röhrcheninnenwand pumpen. Die Fülldüse kann dabei eine weitere Zentrierung des Steges bewirken, weshalb insbesondere bei dieser Art der Befüllung die Stege keine Distanzhalter aufweisen müssen. Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, dass die aktive Masse pastöse Konsistenz aufweist und über eine Fülldüse in den Zwischenraum zwischen dem mindestens einen Steg und der jeweiligen Röhrcheninnenwand gepumpt wird, wobei der mindestens eine Steg stets zentriert im jeweiligen Röhrchen angeordnet ist und insbesondere zu keinem Zeitpunkt die jeweilige Röhrcheninnenwand berührt.If a pasty active mass, e.g. a lead paste or lead oxide paste is used, it can be pumped by a pump via a filling nozzle in the space between the web and tube inner wall. The filling nozzle can bring about a further centering of the web, which is why, in particular in this type of filling, the webs do not have to have spacers. A further embodiment of the method according to the invention therefore provides that the active material has pasty consistency and is pumped via a filling nozzle into the intermediate space between the at least one web and the respective inner tube wall, wherein the at least one web is always centered in the respective tube and in particular at no time touches the respective tube inner wall.

In einer Batteriezelle können eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Gitterplatten als Elektroden, insbesondere als positive Elektroden eingesetzt werden. Batterien, können dann aus einer prinzipiell frei wählbaren Anzahl dieser Batteriezellen gebildet werden - entsprechend der zu erzielenden Spannung. Daher sieht die Erfindung die Verwendung mindestens einer erfindungsgemäßen Gitterplatte als insbesondere positive Gitterplatte in einer Batteriezelle eines Bleiakkumulators, insbesondere einer Traktionsbatterie, vor.In a battery cell, one or more of the grid plates according to the invention can be used as electrodes, in particular as positive electrodes. Batteries can then be formed from a basically arbitrary number of these battery cells - according to the voltage to be achieved. The invention therefore provides for the use of at least one grid plate according to the invention as a particularly positive grid plate in a battery cell of a lead-acid battery, in particular a traction battery.

Entsprechend ist ebenfalls eine Batteriezelle vorgesehen, die mindestens eine erfindungsgemäße Gitterplatte umfasst.Accordingly, a battery cell is likewise provided which comprises at least one grid plate according to the invention.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Dabei zeigt:

1 einen Querschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten Steges
2 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen kannelierten Steges mit derselben Höhe und Breite wie beim aus dem Stand der Technik bekannten Steg aus 1
3 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen kannelierten Steges, wobei dessen Querschnittsfläche im Wesentlichen gleich groß wie die Querschnittsfläche des in 1 dargestellten, aus dem Stand der Technik bekannten Steges ist
4 eine aus dem Stand der Technik bekannte Gitterplatte in axonometrischer Ansicht
5 eine erfindungsgemäße Gitterplatte in axonometrischer Ansicht
6 eine vergrößerte Ansicht des Details A aus 5 in axonometrischer Ansicht
7 einen Abschnitt eines kannelierten Steges mit Distanzhalter in axonometrischer Ansicht
8 einen Querschnitt eines kannelierten Steges, der in einem Röhrchen zentriert ist, wobei der Zwischenraum zwischen Röhrcheninnenwand und Stegoberfläche mit aktiver Masse gefüllt ist
9 eine Röhrchenplatte in einer Ansicht senkrecht auf die Röhrchenplatte
10 folgende Zusammenstellung: einen Satz von Röhrchenplatten und negativen Gitterplatten einer Batteriezelle, eine Batteriezelle einer Traktionsbatterie sowie eine Traktionsbatterie, jeweils in axonometrischer Ansicht

The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment. The drawings are exemplary and are intended to illustrate the inventive idea, but in no way restrict it or even reproduce it. Showing:

1 a cross section of a known from the prior art web
2 a cross section of a fluted web according to the invention with the same height and width as in the known from the prior art web 1
3 a cross section of a fluted web according to the invention, wherein its cross-sectional area substantially equal to the cross-sectional area of the in 1 shown, known from the prior art web is
4 a known from the prior art grid plate in axonometric view
5 an inventive grid plate in axonometric view
6 an enlarged view of the detail A from 5 in axonometric view
7 a section of a fluted web with spacers in axonometric view
8th a cross section of a fluted ridge, which is centered in a tube, wherein the space between the tube inner wall and ridge surface is filled with active mass
9 a tube plate in a view perpendicular to the tube plate
10 following composition: a set of tube plates and negative grid plates of a battery cell, a battery cell of a traction battery and a traction battery, each in axonometric view

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS FOR CARRYING OUT THE INVENTION

1 zeigt den Querschnitt 13 eines Steges 2, der aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dieser weist eine Höhe H und eine Breite B auf und ist entweder kreisförmig (H=B) oder oval (H≠B), wobei im dargestellten Fall B>H gilt. Es ist üblich, solche Stege 2 bzw. Gitterplatten 1 (vgl. 4), zu denen solche Stege 2 gehören, im Druckgussverfahren herzustellen. Nach dem Gießvorgang muss die gegossene Gitterplatte 1 aus der Gussform herausgezogen werden. Dies geschieht in Richtung einer Ausziehrichtung 22. Um ein problemloses Ausziehen zu gewährleisten, müssen jene Flächen der Gussform, die grundsätzlich parallel zur Ausziehrichtung 22 wären, angeschrägt werden, d.h. sie werden mit einer sogenannten Ausformschräge AFS versehen. Entsprechend beschränkt die Ausformschräge AFS die Genauigkeit der Winkel bzw. Richtungen der Flächen des Gießlings bzw. der gegossenen Gitterplatte 1, weshalb die Ausformschräge AFS in 1 eingezeichnet ist. 1 shows the cross section 13 a footbridge 2 , which is known from the prior art. This has a height H and a width B on and is either circular ( H = B) or oval (H ≠ B), in the case shown B > H applies. It is common for such bars 2 or grid plates 1 (see. 4 ), to which such webs 2 belonging to the die-casting process. After casting, the cast grid plate must be 1 be pulled out of the mold. This happens in the direction of a withdrawal direction 22 , To ensure easy removal, those surfaces of the mold must be basically parallel to the withdrawal direction 22 would, be bevelled, ie they are with a so-called Ausformschräge AFS Mistake. Accordingly, the Ausformschräge limited AFS the accuracy of the angles or directions of the surfaces of the casting or the cast grid plate 1, which is why the Ausformschräge AFS in 1 is drawn.

Die Ausformschräge AFS ist auch in 2 und 3 eingezeichnet, die Querschnitte von erfindungsgemäßen Stegen 3 bzw. von Stegen 3 erfindungsgemäßer Gitterplatten 1' (vgl. 5 und 6) zeigen. Auch hier können aufgrund der Ausformschräge AFS die Winkel der Flächen parallel zur Ausziehrichtung 22 von ihrem Sollwert etwas abweichen. The draft angle AFS is also in 2 and 3 plotted, the cross sections of webs according to the invention 3 or from webs 3 Grid plates according to the invention 1' (see. 5 and 6 ) demonstrate. Again, due to the Ausformschräge AFS the angles of the surfaces parallel to the withdrawal direction 22 slightly different from their nominal value.

Die erfindungsgemäßen Stege 3 weisen gegenüber den bekannten Stegen 2 mindestens eine Rille 12 auf, die entlang ihrer Längsrichtung 21 verläuft, d.h. die Stege 3 sind kanneliert. 2 zeigt eine Variante, bei der Breite B' und Höhe H' im Wesentlichen gleich wie beim bekannten Steg 2 sind, d.h. es gilt im Wesentlichen B'=B und H'=H. Das bedeutet, dass in 2 die Einhüllende des Querschnitts 14 des kannelierten Steges 3 im Wesentlichen deckungsgleich ist mit dem Querschnitt 13 des bekannten Steges 2 in 1. Grundsätzlich kann die Einhüllende des Querschnitts 14 eines erfindungsgemäßen, kannelierten Steges 3 eine beliebige Form haben, insbesondere eine ovale oder kreisförmige.The webs according to the invention 3 have opposite the known webs 2 at least one groove 12 on, along their longitudinal direction 21 runs, ie the webs 3 are fluted. 2 shows a variant in width B ' and height H' essentially the same as in the known web 2 are, ie it essentially applies B ' = B and H '= H. That means in 2 the envelope of the cross section 14 the fluted bridge 3 is substantially congruent with the cross section 13 the famous bridge 2 in 1 , Basically, the envelope of the cross section 14 a fluted web according to the invention 3 have any shape, in particular an oval or circular.

Entlang des Umfangs des Steges 3 sind insgesamt 8 Rillen 12 regelmäßig angeordnet. Die Rillen 12 weisen ein rundes Profil auf, sodass die Umfangslinie des Steges 3 bzw. die Umrandung des Querschnitts 14 des Steges 3 wellenförmig erscheint, d.h. die Krümmung wechselt ständig zwischen konkav und konvex. Alternativ könnte man auch formulieren, dass der Steg 3 entlang seiner Längsrichtung mit 8 Rippen versehen ist, welche regelmäßig entlang des Umfangs des Steges 3 angeordnet sind.Along the circumference of the bridge 3 are a total of 8 grooves 12 arranged regularly. The grooves 12 have a round profile, so that the perimeter of the bridge 3 or the border of the cross section 14 of the footbridge 3 appears wavy, ie the curvature changes constantly between concave and convex. Alternatively one could also formulate that the web 3 along its longitudinal direction is provided with 8 ribs which regularly along the circumference of the web 3 are arranged.

Da die Breite B' und die Höhe H' des kannelierten Steges 3 im Wesentlichen gleich wie beim bekannten Steg 2 sind, hat die Kannelierung - bei gleicher Länge L' des Steges 3 wie die Länge L des bekannten Steges 2 (vgl. 4 und 5) - eine Einsparung an Stegmaterial zur Folge, da die Fläche des Querschnitts 14 (2) deutlich kleiner ausfällt als bei Querschnitt 13 (1). Dabei ist in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen die Kannelierung über die gesamte Länge L',L" des erfindungsgemäßen Steges 3 ausgeführt, vgl. z.B. 5 und 7. Als Stegmaterial bzw. als Material für die positive Gitterplatte 1' wird dabei eine Bleilegierung verwendet, typischerweise mit einem gewissen Anteil an Antimon, Sb, und/oder Calcium, Ca.Because the width B ' and the height H' the fluted bridge 3 essentially the same as in the known web 2 are, has the fluting - at the same length L ' of the footbridge 3 like the length L the famous bridge 2 (see. 4 and 5 ) - a savings in web material result because the area of the cross section 14 ( 2 ) is significantly smaller than in cross section 13 ( 1 ). Here, in the embodiments shown here, the fluting over the entire length L ' . L " of the web according to the invention 3 executed, cf. eg 5 and 7 , As web material or as material for the positive grid plate 1' In this case, a lead alloy is used, typically with a certain proportion of antimony, Sb, and / or calcium, Ca.

Gleichzeitig wird aber durch die Kannelierung Fläche geschaffen, sodass die Oberfläche 16 des kannelierten Steges 3 praktisch gleich groß oder sogar größer als die Oberfläche 15 des bekannten Steges 2 ausfallen kann. Hierbei ist mit Oberfläche 15,16 die Mantelfläche gemeint, ohne die Querschnittsflächen zu berücksichtigen. Dies ist sinnvoll, da in einer Elektrode in Form einer Röhrchenplatte 17 (vgl. 9) diese Oberfläche 15,16 die Kontaktfläche zwischen Steg 2,3 und aktiver Masse 10 darstellt und somit für den Stromtransport zwischen Steg 2,3 und aktiver Masse 10 entscheidend ist.At the same time, however, the surface is created by the fluting, so that the surface 16 the fluted bridge 3 practically the same size or even larger than the surface 15 the famous bridge 2 can fail. In this case, surface 15, 16 means the lateral surface without taking into account the cross-sectional areas. This is useful because in an electrode in the form of a tube plate 17 (see. 9 ) this surface 15,16 the contact surface between bridge 2,3 and active mass 10 represents and thus for the current transport between bridge 2.3 and active ground 10 is crucial.

Alternativ dazu kann beim kannelierten Steg 3 dieselbe Menge an Material zum Einsatz kommen wie beim bekannten Steg 2, sodass bei im Wesentlichen gleicher Länge L"=L die Breite B">B und Höhe H">H des kannelierten Steges 3 gegenüber dem bekannten Steg 2 größer ausfallen. Eine solche Variante ist in 3 dargestellt. Wie beim kannelierten Steg 3 in 2 sind 8 Rillen 12 mit rundem Profil regelmäßig um den Umfang des Steges 3 angeordnet, sodass die Umrandung des Querschnitts 14 des Steges 3 in 3 wellenförmig erscheint.Alternatively, at the fluted bridge 3 the same amount of material used as in the known web 2 so that at substantially the same length L " = L the width B " > B and altitude H" > H of the fluted bridge 3 opposite the famous bridge 2 bigger. Such a variant is in 3 shown. Like the fluted footbridge 3 in 2 are 8 grooves 12 with a round profile regularly around the circumference of the bridge 3 arranged so that the border of the cross section 14 of the web 3 in 3 appears wavy.

Die größere Höhe H" und Breite B" bewirkt einerseits eine verbesserte Stabilität des kannelierten Steges 3, andererseits wird eine deutlich größere Oberfläche 16 als beim bekannten Steg 2 realisiert.The greater height H" and width B " on the one hand results in an improved stability of the fluted web 3 on the other hand, a much larger surface 16 as the known bridge 2 realized.

Das folgende Zahlenbeispiel illustriert den Oberflächengewinn gegenüber einem bekannten Steg 2 mit H=3,2 mm, B=3,4 mm. Typischerweise sind solche Stege 2 nicht länger als 650 mm, wobei im Folgenden stets eine Steglänge L,L', L" von 100 mm angenommen wird. Die Oberfläche 15 (ohne Schnittfläche) des bekannten Steges 2 beträgt entsprechend 1028,2 mm², bei einer Masse von ca. 9,6 g. Ein kannelierter Steg 3 gemäß der in der 2 dargestellten Variante ist gleich hoch und breit, d.h. H'=3,2 mm, B'=3,4 mm, hat jedoch eine um rund 4% größere Oberfläche 16 von 1068,5 mm². Dabei ist der Materialeinsatz deutlich geringer, und der kannelierte Steg 3 wiegt nur 8,2 g. Bei im Wesentlichen gleichem Materialeinsatz von 9,6 g lässt sich ein kannelierter Steg 3 gemäß der in der 3 dargestellten Variante mit einer Höhe H"≈3,5 mm und einer Breite B"=3,7 mm realisieren. Entsprechend beträgt der Oberflächengewinn gegenüber dem bekannten Steg 2 mehr als 11%, da die Oberfläche 16 des kannelierten Steges 3 nun 1146,4 mm² beträgt.The following numerical example illustrates the surface gain over a known web 2 with H = 3.2 mm, B = 3.4 mm. Typically, such webs 2 not longer than 650 mm, and below always a land length L . L ', L " of 100 mm is assumed. The surface 15 (without cutting surface) of the known web 2 is accordingly 1028.2 mm ² , with a mass of about 9.6 g. A fluted footbridge 3 according to the in the 2 shown variant is the same height and width, ie H '= 3.2 mm, B' = 3.4 mm, but has a larger by about 4% surface 16 of 1068.5 mm ² . The material usage is significantly lower, and the fluted web 3 weighs only 8.2 g. With substantially the same material usage of 9.6 g, a fluted web can be used 3 according to the in the 3 illustrated variant with a height H" ≈3.5 mm and one width B " = 3.7 mm. Accordingly, the surface gain over the known web 2 more than 11%, because the surface 16 the fluted bridge 3 now 1146.4 mm ² .

In der Praxis werden auch Stege mit deutlich kleinerem Querschnitt verwendet, die typischerweise nicht länger als 250 mm sind, wobei im Folgenden stets von einer Länge L, L', L" von 100 mm ausgegangen wird. Bei einem solchen konventionellen Steg 2 beträgt z.B. die Höhe H=2,2 mm und die Breite B=2,4 mm, wodurch sich eine Masse von 4,6 g und eine Oberfläche 15 von 714,8 mm² ergeben. In diesem Fall führt die Kannelierung gemäß der in der 2 dargestellten Variante vor allem zu einer Materialeinsparung, da die Masse des kannelierten Steges 3 nur 4,1 g beträgt. Die Oberfläche 16 bleibt mit 712,4 mm² praktisch gleich bzw. fällt vernachlässigbar kleiner als beim bekannten Steg 2 aus. Bei gleichem Materialeinsatz (Masse 4,6 g) lässt sich ein kannelierter Steg 3 gemäß der in der 3 dargestellten Variante realisieren und weist eine Höhe H"≈2,4 mm und eine Breite B"≈2,5 mm auf. Dies führt mit einer Oberfläche 16 von 760 mm² zu einem Oberflächengewinn von über 6% gegenüber dem bekannten Steg 2, und zu einem entsprechend besseren Stromtransport zwischen Steg 3 und aktiver Masse 10.In practice, also webs are used with a much smaller cross-section, which are typically not longer than 250 mm, hereinafter always of a length L . L ' . L " of 100 mm is assumed. In such a conventional bridge 2 is eg the height H = 2.2 mm and the width B = 2.4 mm, resulting in a mass of 4.6 g and a surface 15 of 714.8 mm ² . In this case, the fluting according to the in the 2 illustrated variant, especially to a material saving, since the mass of the fluted web 3 only 4.1 grams. The surface 16 remains virtually the same with 712.4 mm ² or falls negligibly smaller than in the known web 2 out. With the same material use (mass 4.6 g) can be a fluted web 3 according to the in the 3 realize variant shown and has a height H" ≈2.4 mm and a width B " ≈2.5 mm. This leads to a surface 16 of 760 mm ² to a surface gain of over 6% over the known web 2 , And to a correspondingly better power transfer between bridge 3 and active mass 10 ,

4 zeigt eine Gitterplatte 1 aus dem Stand der Technik mit 19 Stegen 2 ohne Rillen 12. Die Stege 2 sind über eine Kopfleiste 4 verbunden, von der eine Stromfahne 5 zur elektrischen Verbindung sowie Formationsfahnen 6 abstehen. 4 shows a grid plate 1 from the prior art with 19 bars 2 without grooves 12 , The bridges 2 are over a header 4 connected, from the one Stromfahne 5 for electrical connection as well as formation flags 6 protrude.

In 4 ist erkennbar, dass die Stege 2 Distanzhalter 11 in Form von Zentrierflügeln aufweisen. Diese dienen dazu, die Stege 2 in Röhrchen 8 einer Röhrchentasche 7 zu zentrieren. Dies ist insbesondere während der Füllung der Röhrchen mit aktiver Masse 10 von Bedeutung.In 4 is recognizable that the webs 2 spacer 11 have in the form of Zentrierflügeln. These serve to the webs 2 in tubes 8th a tube pocket 7 to center. This is especially true during the filling of the tubes with active mass 10 significant.

Aufgrund der bei gleichem Materialeinsatz deutlich verbesserten Stabilität der Stege 3 der erfindungsgemäßen Gitterplatte 1', ist es grundsätzlich nicht notwendig Distanzhalter 11 vorzusehen. Entsprechend finden sich in der axonometrischen Darstellung einer erfindungsgemäßen Gitterplatte 1' in 5 keine Distanzhalter 11. Because of the same material use significantly improved stability of the webs 3 of the grid plate according to the invention 1' , it is basically not necessary spacers 11 provided. Correspondingly, the axonometric representation of a grid plate according to the invention can be found 1' in 5 no spacers 11 ,

Dies spart einerseits Material, andererseits werden bei der Herstellung im Druckgussverfahren Verwirbelungen beim Einschließen des Bleis vermieden. Darüber hinaus können die Stege 3 auf eine beliebige Länge L',L" abgelängt werden, wodurch sich unterschiedlich lange Gitter z.B. für Sondertypen von Batteriezellen leicht realisieren lassen, ohne eigens angefertigte Gussformen einsetzen zu müssen.This saves on the one hand material, on the other hand turbulence in the inclusion of the lead are avoided in the production in the die-casting process. In addition, the webs can 3 to any length L ' . L " be cut to length, which can be different lengths grid for example for special types of battery cells easily implemented without having to use specially made molds.

Die Kannelierung ist in 6 besser erkennbar, wo eine vergrößerte Darstellung des Details A im Bereich der Kopfleiste 4 aus 5 gezeigt wird.The fluting is in 6 better recognizable, where an enlarged view of the detail A in the area of the header 4 out 5 will be shown.

Selbstverständlich ist es aber trotzdem denkbar, auch kannelierte Stege 3 mit Distanzhaltern 11 vorzusehen. 7 zeigt hierfür ein Beispiel in Form einer axonometrischen Ansicht eines einzelnen Steges 3. Die Distanzhalter 11 sind hierbei in Form von Zentrierflügeln ausgeführt, die bei der Herstellung als Teil des Steges 3 mitgegossen werden.Of course, it is still conceivable, even fluted webs 3 with spacers 11 provided. 7 shows an example in the form of an axonometric view of a single bridge 3 , The spacers 11 are in this case designed in the form of Zentrierflügeln, which in the production as part of the web 3 be poured.

Wie bereits ausgeführt, kommen die erfindungsgemäßen Gitterplatten 1' bevorzugt in positiven Elektroden in Form von Röhrchenplatten 17 zum Einsatz. Dabei wird über das Gitter der Gitterplatte 1', das aus den Stegen 3 gebildet wird, eine Röhrchentasche 7, bestehend aus untereinander verbundenen und für den Elektrolyten durchlässigen Röhrchen 8, geschoben. Ziel ist es, dass jeder Steg 3 in einem Röhrchen 8 zentriert angeordnet ist. Zwischen einer Innenwand 20 jedes Röhrchens 8 und der Stegoberfläche 16 befindet sich ein Zwischenraum 9. Dieser Zwischenraum 9 ist zwischen der Röhrcheninnenwand 20 und jedem Punkt der Stegoberfläche 16 vorhanden, d.h. der Steg 3 berührt das Röhrchen 8 bzw. dessen Innenwand 20 nicht. 8 zeigt dies in einer Querschnittsansicht eines kannelierten Steges 3, über den ein Röhrchen 8 geschoben ist.As already stated, the grid plates according to the invention come 1' preferably in positive electrodes in the form of tube plates 17 for use. It is over the grid of the grid plate 1' that's from the jetties 3 is formed, a tube pocket 7 consisting of interconnected and permeable to the electrolyte tube 8th , pushed. The goal is that every jetty 3 in a tube 8th is arranged centered. Between an inner wall 20 each tube 8th and the bridge surface 16 there is a gap 9 , This gap 9 is between the tube inner wall 20 and every point of the bridge surface 16 present, ie the bridge 3 touch the tube 8th or its inner wall 20 Not. 8th shows this in a cross-sectional view of a fluted web 3 over which a tube 8th pushed.

Der Zwischenraum 9 ist mit aktiver Masse 10 gefüllt. Aufgrund des Fehlens von Distanzhaltern 11 wird der Querschnitt des Röhrchens 8 nicht eingeengt und die Füllung nicht behindert. Bevorzugt wird als aktives Material 10 eine Bleipaste bzw. Bleioxidpaste verwendet. In diesem Fall werden die Röhrchen 8 bevorzugt so gefüllt, dass die Paste mittels einer Pumpe über Fülldüsen in die Zwischenräume 9 gepumpt wird. Dabei bewirken die Fülldüsen eine weitere Zentrierung der Stege 3.The gap 9 is with active mass 10 filled. Due to the lack of spacers 11 becomes the cross-section of the tube 8th not concentrated and the filling is not hindered. It is preferred as an active material 10 a lead paste or lead oxide paste used. In this case, the tubes become 8th preferably filled so that the paste by means of a pump via filling nozzles in the interstices 9 is pumped. The filling nozzles cause a further centering of the webs 3 ,

9 zeigt schematisch eine gefüllte Röhrchenplatte 17, wobei sich über allen Stegen 3 Röhrchen 8 der Röhrchentasche 7 befinden und sämtliche Zwischenräume 9 mit (bevorzugt pastöser) aktiver Masse 10 gefüllt sind (vgl. auch 8). 9 schematically shows a filled tube plate 17 , being above all the webs 3 tube 8th the tube pocket 7 are and all spaces 9 with (preferably pasty) active mass 10 are filled (see also 8th ).

Diese Röhrchenplatten 17 werden zur Bildung einer positiven Elektrode in einer Batteriezelle 18 verwendet, siehe 10, wo in einer Zusammenstellung ein Satz von Röhrchenplatten 17, eine Batteriezelle 18 und eine Traktionsbatterie 19 gezeigt werden. Zur Bildung einer positiven Elektrode werden üblicherweise mehrere Röhrchenplatten 17 zusammengefasst, indem sie mittels einer Polbrücke 25 verbunden werden. Zwischen jeweils zwei Röhrchenplatten 17 ist eine Platte, bevorzugt in Form einer Gitterplatte 23, der negativen Elektrode angeordnet, wobei auch die einzelnen Gitterplatten 23 über eine Polbrücke 25 miteinander verbunden sind. Zwischen jeweils einer (positiven) Röhrchenplatte 17 und einer (negativen) Gitterplatte 23 ist ein Separator 24 angeordnet, um einen direkten Kontakt zwischen Röhrchenplatte 17 und Gitterplatte 23 zu vermeiden. Gleichzeitig fungiert der Separator 24 als Elektrolyt-Reservoir, um einen freien Ionen-Transport zu ermöglichen. In Abhängigkeit von den genauen chemischen Eigenschaften und dem Anwendungsgebiet der zu bildenden Traktionsbatterie 19 werden Material und Struktur des Separators 24 optimiert, worauf an dieser Stelle jedoch nicht näher eingegangen werden soll.These tube plates 17 be used to form a positive electrode in a battery cell 18 used, see 10 , where in a compilation a set of tube plates 17 , a battery cell 18 and a traction battery 19 to be shown. To form a positive electrode usually several tube plates 17 summarized by using a pole bridge 25 get connected. Between each two tube plates 17 is a plate, preferably in the form of a grid plate 23 , which arranged the negative electrode, whereby also the individual grid plates 23 over a pole bridge 25 connected to each other. Between each one (positive) tube plate 17 and a (negative) grid plate 23 is a separator 24 arranged to make a direct contact between tube plate 17 and grid plate 23 to avoid. At the same time, the separator functions 24 as an electrolyte reservoir to allow free ion transport. Depending on the exact chemical properties and the field of application of the traction battery to be formed 19 become material and structure of the separator 24 optimized, which will not be discussed further here.

Durch die beschriebene Anordnung von positiven Röhrchenplatten 17 und negativen Gitterplatten 23 sowie der Separatoren 24 wird eine Batteriezelle 18 gebildet. In einer einfachen Traktionsbatterie 19 befindet sich die Batteriezelle 18 in einem Batteriegehäuse 29, das an der Oberseite einen Deckel 26 aufweist. Aus dem Deckel 26, der eine verschließbare Einfüllöffnung 27 für den Elektrolyten umfasst, ragen die Batteriepole 28.By the described arrangement of positive tube plates 17 and negative grid plates 23 as well as the separators 24 becomes a battery cell 18 educated. In a simple traction battery 19 is the battery cell 18 in a battery case 29 which has a lid at the top 26 having. From the lid 26, a closable filling opening 27 for the electrolyte, the battery poles protrude 28 ,

Typischerweise erzeugt eine Batteriezelle 18 eine Nennspannung von 2 V. Um höhere Nennspannungen zu realisieren, können in einer Traktionsbatterie 19 mehrere Batteriezellen 18 zusammengefasst werden, oder man verbindet mehrere Traktionsbatterien 19, die, wie in 10 gezeigt, jeweils nur eine Batteriezelle 18 beinhalten, über deren Pole 28 mittels eines Kabels.Typically, a battery cell generates 18 a rated voltage of 2 V. In order to realize higher rated voltages, can be used in a traction battery 19 several battery cells 18 be merged, or you can connect multiple traction batteries 19 that, as in 10 shown, only one battery cell at a time 18 involve, over their poles 28 by means of a cable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: positive Gitterplatte gemäß dem Stand der Technikpositive grid plate according to the prior art
1'1': erfindungsgemäße positive Gitterplattepositive grid plate according to the invention
22: Stegweb
33: kannelierter Stegfluted footbridge
44: Kopfleisteheader
55: Stromfahnecurrent flag
66: Formationsfahneformation flag
77: Röhrchentaschetube bag
88th: Röhrchentube
99: Zwischenraumgap
1010: aktive Masseactive mass
1111: Distanzhalterspacer
1212: Rillegroove
1313: Querschnitt eines Steges gemäß dem Stand der TechnikCross section of a bridge according to the prior art
1414: Querschnitt eines kannelierten StegesCross section of a fluted web
1515: Oberfläche eines Steges gemäß dem Stand der TechnikSurface of a web according to the prior art
1616: Oberfläche eines kannelierten StegesSurface of a fluted bridge
1717: Röhrchenplattetube plate
1818: Batteriezellebattery cell
1919: Traktionsbatterietraction battery
2020: Innenwand eines RöhrchensInner wall of a tube
2121: Längsrichtunglongitudinal direction
2222: Ausziehrichtungpull-out
2323: negative Gitterplattenegative grid plate
2424: Separatorseparator
2525: PolbrückeThe strap
2626: Batteriedeckelbattery cover
2727: Einfüllöffnungfill opening
2828: Batteriepolbattery
2929: Batteriegehäusebattery case
HH: Höhe eines Steges gemäß dem Stand der TechnikHeight of a bridge according to the prior art
BB: Breite eines Steges gemäß dem Stand der TechnikWidth of a bridge according to the prior art
LL: Länge eines Steges gemäß dem Stand der TechnikLength of a bridge according to the prior art
H', H"H ', H ": Höhe eines kannelierten StegesHeight of a fluted bridge
B', B"B ', B ": Breite eines kannelierten StegesWidth of a fluted bridge
L', L"L ', L ": Länge eines kannelierten StegesLength of a fluted bridge
AFSAFS: Ausformschrägemold draft
AA: Detail einer erfindungsgemäßen GitterplatteDetail of a grid plate according to the invention

Claims

Grid plate (1 ') of a battery cell (18), wherein the grid plate (1') comprises a plurality of rod-shaped webs which are arranged on a head strip (4) and preferably have a cross-section (14) with a circular or oval envelope, characterized in that at least one of the webs (3) has at least one groove (12) along its longitudinal direction (21) and that the at least one web (3) has no spacers (11), in particular no centering wings.

Grid plate (1 ') after Claim 1 , characterized in that the at least one groove (12) extends substantially over the entire length (L ', L ") of the at least one web (3).

Grid plate (1 ') according to one of Claims 1 to 2 , characterized in that the at least one web (3) has a plurality of grooves (12) along its longitudinal direction (21), which are in particular regularly distributed over the circumference of the web (3).

Grid plate (1 ') according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the at least one web (3) consists of alloyed lead, in particular of a lead alloy with antimony and / or calcium.

Grid plate (1 ') according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the cross section (14) of the at least one web (3) has a width (B ', B ") of at least 2.4 mm, in particular a width (B', B") between 2.5 mm and 3 , 7 mm, and at the same time has a height (H ', H ") of at least 2.2 mm, in particular a height (H', H") between 2.3 mm and 3.5 mm.

Tubular plate (17) of a battery cell (18) comprising a tube pocket (7) with tube (8), characterized in that the tube plate (17) has a grid plate (1 ') according to one of Claims 1 to 5 comprising, wherein the at least one web (3) in each one tube (8) of the tube pocket (7) is arranged centered.

Tube plate (17) after Claim 6 characterized in that each tube (8) has an inner wall (20) and a space (9) is provided between the respective inner wall (20) and each point of the surface (16) of the at least one centered land (3).

Tube plate (17) after Claim 7 , characterized in that the intermediate space (9) between the at least one web (3) and the respective tube inner wall (20) with an active mass (10), which preferably has pasty consistency filled.

Battery cell with at least one grid plate (1 ') according to one of Claims 1 to 5 ,