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Die
Erfindung betrifft einen Bleiakkumulator mit einem Elektrodensatz
aus abwechselnd angeordneten positiven und negativen plattenförmigen Elektroden,
zwischen denen Separatoren zur Trennung der gegenpoligen Elektroden
angeordnet sind, wobei die Separatoren eine die Breite einer benachbarten Elektrode übersteigende
Breite und eine die Höhe der
benachbarten Elektrode übersteigende
Höhe aufweist
und in einem mittleren Bereich mit einer zu einer benachbarten Elektrode
zeigenden ersten Rippen und in Randbereichen mit in Richtung der
Höhe voneinander
beabstandeten zweiten Rippen, die mit einem ansteigenden Rippenprofil
ausgebildet sind, aufweisen.
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Separatoren
dienen in Akkumulatoren bekanntlich dazu, Elektrodenplatten entgegengesetzter Polarität voneinander
zu trennen, sodass sich ein elektrisch leitfähiger Weg zwischen jeweils
zwei Elektroden nur über
den Elektrolyten bildet. In Blei-Säure-Akkumulatoren
ist der typische Separator ein poröses Diaphragma mit parallel
verlaufenden Rippen auf einer Oberfläche. Regelmäßig werden die Rippen an der
positiven Platte anliegend montiert, sodass der negativen Platte
eine glatte Seite zugewandt ist. Es ist jedoch auch möglich, auch
die der negativen Platte zugewandte Seite mit Rippen zu versehen oder
die Montage umgekehrt vorzunehmen.
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Es
ist bekannt, Separatoren in Form einer oben offenen Tasche auszubilden,
indem ein Separatorenblatt gefertigt wird, das eine die Höhe von zwei Separatoren
etwas übersteigende
Länge aufweist. Das
Blatt wird auf halber Länge
gegeneinander gefaltet und die Seitenbereiche werden beispielsweise miteinander
verschweißt,
sodass sich die oben offene Tasche ausbildet.
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Aus
EP 0 541 124 B1 ist
ein Separator der eingangs erwähnten
Art bekannt, der in der genannten Weise taschenartig mit nach innen
gerichteten Rippen ausgebildet ist, um eine positive Elektrodenplatte
aufzunehmen. Die Rippen im mittleren Bereich des Separators verlaufen
vertikal und parallel zueinander. Die Rippen im Seitenrandbereich
bestehen aus kurzen, parallel zueinander laufenden Rippenabschnitten,
die horizontal oder schräg
zu den vertikalen Rippen im mittleren Bereich verlaufen. Die im Randbereich
angeordneten zweiten Rippen weisen eine geringere Rippenhöhe als die
im mittleren Bereich angeordneten ersten Rippen auf und dienen zur Anlage
an den Kanten der in die Tasche eingesteckten positiven Elektrodenplatte.
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Durch
EP 0 994 518 B1 ist
ein ebenfalls taschenförmig
ausgebildeter Separator bekannt, dessen Rippen zur Taschenaußenseite
zeigen, wobei wiederum im mittleren Bereich vertikale Rippen ausgebildet
sind, während
die Seitenrandbereiche eine Vielzahl kleinerer Rippen aufweisen.
Die mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt ausgebildeten
Rippen dienen zur Verringerung der Auflagefläche des Separators, insbesondere
an der positiven Elektrodenplatte, da dort Sauerstoff gebildet werden kann,
der ein flächig
anliegendes Separatormaterial korrodieren lassen würde. Die
Rippen im mittleren Bereich und im Seitenrandbereich sind daher
so ausgebildet, dass entstehende Gase zur oben offenen Seite des
Akkumulators entweichen können.
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Die
Rippen müssen
eine gewisse Stabilität aufweisen,
woraus sich eine gewisse Mindestbreite ergibt. Die Separatoren sollten
ferner so ausgebildet sein, dass die Elektrodenplatten relativ zu
den Separatoren, insbesondere zu taschenförmig ausgebildeten Separatoren,
seitlich verschiebbar sind, um die Ausrichtung der Elektrodenplatten
zu ermöglichen.
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US 5,558,952 offenbart einen
Taschenseparator, dessen beide Lagen, die an zwei gegenüberliegenden
Rändern
miteinander verbunden sind, parallel zu den beiden Rändern verlaufende
mittige Rippen aufweist. Am Rand des Separators befinden sich an
beiden Lagen schräg
gestellte Rippen, deren Höhe
bezogen auf die jeweilige Lage von innen nach außen abnimmt. Die Rippen befinden
sich im schräg verlaufenden
Teil der Separatortasche, sodass sie mit einem relativ weit innen
liegenden Bereich diagonal zur Kante einer in die Separatortasche
eingesteckten Plattenelektrode verlaufen. Die Abnahme der Höhe der Rippe
nach außen
ist durch das Zusammenfügen
der beiden Lagen durch die Randbereiche bedingt, wodurch die Rippen
der beiden Lagen im Querschnitt schräg aufeinander zu verlaufen.
Die nach außen
abnehmende Höhe
der Rippe hat daher keine besondere Funktion für die Ausbildung der Anlage
an der Elektrodenplatte in der Separatortasche.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels eines geeigneten Separators
eine ausreichende Stabilität,
gute Funktionalität
und eine leichte Verschiebbarkeit der Elektrodenplatten relativ
zum Separator zu ermöglichen.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Bleiakkumulator
der eingangs erwähnten
Art dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Rippen im symmetrisch
zu dem Separator justierten Zustand der benachbarten Elektrode an
der Fläche
der Elektrode mit einer am höchsten
Punkt des Anstiegs des Rippenprofils ausgebildeten linienförmigen Kante
anliegen.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung der
zweiten Rippen des Separators gelingt es in einfacher Weise, die
Anlagefläche
zu der Elektrodenplatte noch weiter zu verringern, wodurch nicht
nur die Oxidationsgefahr für
das Separatormaterial weiter verringert wird, sondern auch eine
leichtere Verschiebbarkeit der Elektrodenplatten gegenüber dem Separator
sichergestellt wird. Darüber
hinaus können die
Rippen mit einer großen
Basisfläche
ausgebildet sein und somit eine hohe Stabilität aufweisen, obwohl die Anlagefläche bis
auf eine linienartige Anlage reduziert ist.
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Die
erfindungsgemäße Ausbildung
des Bleiakkumulators lässt
sich bevorzugt bei einem taschenartig ausgebildeten Separator verwenden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
steigt das Rippenprofil zum Rand des Separators hin an. Da dies
auf beiden Rändern
des Separators der Fall ist, unterstützt das Rippenprofil auf beiden
Randbereichen die Zentrierung der Elektrodenplatte relativ zum Separator,
wenn auf eine Kante der Elektrodenplatte zum Zwecke der Zentrierung eingewirkt
wird.
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Durch
eine Ausrichtung der zweiten Rippen parallel zueinander und schräg zur Richtung
der Höhe,
vorzugsweise in einem Winkel zwischen 30 und 75°, weiter bevorzugt zwischen
45 und 75°,
erlaubt den Ausgleich von Fertigungstoleranzen bei der Herstellung
der Plattenelektroden.
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Insbesondere
für die
Ausrichtung der Plattenelektroden relativ zum Separator kann es
vorteilhaft sein, wenn die zweiten Rippen in den beiden Seitenbereichen
spiegelsymmetrisch zu einer sich über die Höhe erstreckenden Mittenlinie
angeordnet sind.
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Eine
herstellungstechnische Vereinfachung ergibt sich, wenn alternativ
die zweiten Rippen des einen Randbereichs durch Parallelverschiebung
in der Breite in die zweiten Rippen des anderen Randbereichs übergehen.
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Durch
eine Anordnung der zweiten Rippen in Zickzack-Form mit abwechselnden
Winkeln symmetrisch zu einer jeweiligen horizontalen Richtung (Breitenrichtung)
kann eine Tendenz zur Verschiebung der Plattenelektrode in Höhenrichtung
während
ihrer Ausrichtung in Breitenrichtung vermieden werden.
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Ein
erfindungsgemäßer Bleiakkumulator
ist mit den beschriebenen Separatoren zwischen positiven und negativen
flächigen
Elektroden ausgebildet. Dabei zeigen die ersten und zweiten Rippen
bevorzugt zu einer positiven Elektrode. Bevorzugt ist ferner, wenn
jeweils zwei Separatoren eine Tasche ausbilden, in die jeweils eine
vorzugsweise positive Elektrode eingesteckt ist.
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Die
Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert werden.
Es zeigen:
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1a – eine Ansicht
eines Separators und einer zugehörigen
Elektrode in unjustierter Stellung;
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1b – die Ansicht
gemäß 1a in
einer gegenüber
dem Separator justierten Position der Elektrode;
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2 – Darstellungen
der Profilform einer ersten Ausführungsform
der zweiten Rippen;
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3 – Darstellungen
der Profilform einer zweiten Ausführungsform der zweiten Rippen.
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Die
beiden Darstellungen der 1 lassen einen Separator 1 in
Form eines Separatorblatts erkennen, dessen Länge etwas größer als
die doppelte Höhe
des Separatorblatts ist und um eine Mittenlinie bezüglich der
Länge nach
oben gefaltet wird, um nach einer Verbindung der Ränder miteinander
eine oben offene Tasche auszubilden. Der Separator 1 wird
jeweils zwischen zwei Elektroden 2 unterschiedlicher Polarität eingelegt
und bildet somit einen Bestandteil eines Elektrodenstapels.
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Eine
in 1 dargestellte positive Elektrode 2 besteht
aus einer im Wesentlichen rechteckigen Platte mit einer Breite B
und einer Höhe
H. An der oberen Kante der Elektrode 2 ist eine nach oben
ragende Anschlussfahne 3 ausgebildet, über die die Elektroden 2 gleicher
Polarität
miteinander und mit einem Anschlusspol des Akkumulators verbunden werden.
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Der
Separator überdeckt
die Fläche
der Elektrode 2 vollständig,
weist somit eine größere Breite
als die Breite B und eine größere Höhe als die Höhe H der
Elektrode 2 auf.
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In
einem über
die Breite gesehen mittleren Bereich weist der Separator parallel
und äquidistant zueinander
verlaufende vertikale erste Rippen 4 auf, mit denen der
Separator 1 an der Fläche
der Elektrode 2 anliegt. An den sich an den mittleren Bereich
anschließenden
beiden Randbereichen ist der Separator mit jeweils zweiten Rippen 5 versehen,
die als parallel und äquidistant
zueinander verlaufende kurze Rippenabschnitte ausgebildet sind.
Die zweiten Rippen 5 enden mit deutlichem Abstand von dem
seitlichen Rand des Separators 1.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zweiten
Rippen 5 schräg
zur Richtung der Höhe
H der Elektrode 2 ausgerichtet und bilden einen Winkel
von 45° mit
der Richtung der Breite B, also mit der Horizontalen.
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1a verdeutlicht,
dass die relativ zum Separator 1 positionierte Elektrode 2 möglicherweise
in Richtung der Breite B justiert werden muss, um eine symmetrische
Stellung, wie sie in 1b dargestellt ist, einzunehmen.
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2 zeigt
zweite Rippen 5, deren in 2c dargestellte
Profilform über
die Länge
der zweiten Rippe 5 ansteigend ausgebildet ist und eine
Art Sägezahnform
einnimmt. Der Querschnitt B-B, der in 2b dargestellt
ist, kann dabei im Wesentlichen rechteckig sein.
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Wenn
die in 2 dargestellten zweiten Rippen 5 so angeordnet
sind, dass ihre Profilform zum Rand des Separators 1 hin
ansteigt, bilden die zweiten Rippen 5 in den beiden Randbereichen
mit den jeweils nach innen abfallenden Oberflächen eine Gleitschräge, die
die Ausrichtung der Elektroden 2 unterstützt, wenn
deren Seitenkanten auf den Schrägen
der zweiten Rippen 5 zu liegen kommen und eine Zentrierungskraft
auf die Elektrode 2 ausgeübt wird. Dabei bilden die Seitenkanten
auf den Schrägen
einen linienförmigen
Kontakt. Ragt hingegen die Elektrode 2 mit ihrer Plat te
seitlich über
die Länge
der zweiten Rippen 5 hinaus, entsteht der linienförmige Kontakt
am Ende der Schräge
der Profilform der zweiten Rippen 5, also an der höchsten Stelle.
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Eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen zweiten
Rippen 5' ist
in 3 dargestellt. Die zweiten Rippen 5' bilden in Richtung
der Breite B verlaufende Profilabschnitte, verlaufen also horizontal
und sind vertikal untereinander angeordnet. Diese zweiten Rippen 5' weisen einen über ihre Dicke
D ansteigenden, sägezahnförmigen Profilverlauf
auf, wie er in 3b dargestellt ist. Die Dicke
D des Profils steigt daher parallel zur Länge L der zweiten Rippen 5' an. Diese Ausbildung
sorgt für
stabile zweite Rippen 5',
die dennoch einen linienförmigen Kontakt
mit der Elektrode 2 ausbilden, nämlich an der Endkante K der
ansteigenden Profilform der zweiten Rippen 5'. Die Kante K ist auch in der Seitenansicht der 3c erkennbar.
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Es
ist ersichtlich, dass durch Variationen der Ausrichtung der zweiten
Rippen 5' sowie
durch die Variationen der Profilform zur Ausbildung eines linienförmigen Kontakts
im Rahmen der Erfindung zahlreiche Ausführungsvarianten realisierbar
sind.