DE2025631A1 - Zellengefäß oder Blockkasten aus Kunststoff für wartungsfreie Akkumulatoren - Google Patents
Zellengefäß oder Blockkasten aus Kunststoff für wartungsfreie AkkumulatorenInfo
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Description
E. 9861
19.5-1970 Pf/Hf
19.5-1970 Pf/Hf
Anlage zur ' . ■ ·
Patentanmeldung
ROBERT BOSCH GHBH, 7 Stuttgart 1, Breitscheidstrasse 4-
Zellengefäß oder Blockkasten aus Kunststoff
für wartungsfreie Akkumulatoren
Die-Erfindung "betrifft ein Zellengefäß oder einen Blockkasten
aus Kunststoff für wartungsfreie Akkumulatoren, insbesondere für Bleiakkumulatoren. "
Wesentliches Merkmal eines wartungsfreien Akkumulators ist, daß während seiner Lebensdauer das Nachfüllen von -Elektrolyt
"bzw. Wasser entfällt. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Ursachen·für einen evtl. auftretenden Wasserverlust so weitgehend
ausgeschaltet werden, daß die Gebrauchsfähigkeit des
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Robert Bosch GmI)H ' ' R. 9861 Pf/Hf·
Stuttgart
Akkumulators dadurch nicht nennenswert beeinträchtigt wird.
Eine der Ursachen für den im Laufe von einigen Jahren auftretenden
Wasserverlust ist die Verdunstung durch das Gefäßmaterial hindurch.
Bei den wartungsfreien alkalischen Nickel-Cadmium-Akkumulatoren
verhindert man das Verdunsten von Wasöer dadurch, daß man Stahlgehäuse "benutzt, die gegen den alkalischen Elektrolyten
beständig sind. Solche Stahlgehäuse sind teuer und können bei der in Bleiakkumulatoren als Elektrolyt verwendeten Schwefelsäure
nicht eingesetzt werden, weil sie gegen den sauren Elektrolyten nicht beständig sind.
Es ist bekannt, bei wartungsfreien Bleiakkumulatoren die Plattensätze
zunächst in ein säurebeständiges Kunststoffgehäuse ■ einzubringen und dieses dann mit einem Stahlmantel zu umgeben,
welcher neben der Aufnahme von Zugspannungen -die Aufgabe hat, einen Verdunstungsverlust zu vermeiden. Solche Gehäuse bedingen
jedoch einen erheblichen Mehraufwand bei der Fertigung,
sind teuer und haben den Nachteil, daß sie das Gewicht der Akkumulatoren erhöhen.
Es wurde versucht, kombinierte Kunststoff-Stahlgehäuse durch nur aus Kunststoff bestehende Gehäuse zu ersetzen=, Durch Verwendung
von Polystyrol als Gehäusewerkstoff ist es gelungen, für Rundzellen einen Aufbau zu entwickeln, der in bezug auf
Festigkeit und Auslaufsicherheit allen Anforderungen genügt» Mit derartigen Rundzellen gelang es^ im Laboratorium mehr als
100 Lade- und Entladezyklen durchzuführen, ohne daß ihre Ge-
brauchsfähigkeit beeinträchtigt wurde.
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Robert. Bosch GmbH . R. 9861 Pf/Hf
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sieh jedoch, daß der Wasserverlust hier höher liegt als bei den
im Laboratorium durchgeführten Versuchen. Die Ursache dafür
liegt darin, daß zum Beispiel für 10 Zyklen im-Laboratorium nur
zwei" Wochen benötigt werden, während 10 Zyklen in der Praxis (z.B. beim Einsatz in einem·Radiogerät) einen Zeitraum von
etwa 1 Jahr beanspruchen, so daß der Verdunstungsverlust, der
im Laboratorium bei einem Zeitraum von zwei Wochen vernachlässigbar
ist, nach einem Jahr durchaus ins Gewicht fällt. Rechnet man die nach 10 Zyklen aufgetretene Differenz des Verdunstungsverlustes
von 0,5 g für eine Lebensdauer von drei
Jahren aus, so erhält man einen Wert für den Verdun s tungsverlust,
der so hoch ist, daß eine solche Rundzelle bereits nach etwa zwei Jahren nicht mehr gebrauchsfähig ist.
Ziel der Erfindung ist ein Zellengefäß oder Blockkasten aus
Kunststoff für wartungsfreie Akkumulatoren, insbesondere Tür Bleiakkumulatoren, das eine so geringe Wasserdampfdurchlässigkeit hat, daß die Wasserverdunstung des Akkumulators genügend
gering ist, um eine Lebensdauer von mindestens drei Jahren zu
gewährleisten.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß der verwendete Kunststoff eine Wasserdampfdurchlässigkeit q (bezogen auf eine Folie von
40 /um Dicke, eine Temperatur von 2O°C sowie auf ein Feuchtigkeit
sgef alle von 85 gegen 0 % relativ) von nicht mehr als
10 g m" d~, insbesondere nicht mehr als 3 g m d aufweist.
Aus der Literatur sind Tabellen bekannt, aus denen die Kunststoffe
abgelesen werden können, die diesen Anforderungen genügen, z.B. in der Zeitschrift "Der Plastverarbeiter" 15
(1964) 427 - 35; es sind dies z.B. Polyvinylidenchlorid, Polypropylen, Polyäthylen, Polyterephthalsäureester oder
Polyvinylchlorid.
. - 4 - , 109851/OUe
Robert Bosch GmbH E. 9861 Pf/Hf
Stuttgart
—2 —1 Die oben,angegebenen Werte von IO bzw. 3 g m d sind keine
berechneten, sondern empirisch durch Versuche ermittelte Zahlen, da es'nicht ohne weiteres möglich ist, den Wasserverlust
z.B. einer Rundzelle direkt aus den in der Literatur angegebenen Werten zu berechnen, denn in der Rundzelle befindet
sich nicht reines Wasser, sondern je nach Ladungszustand mehr oder weniger verdünnte Schwefelsäure, wodurch
die Verdunstung erheblich reduziert wird.
Der Kunststoff, aus dem das Zellengefäß oder der Blockkasten gefertigt ist, kann aus einer einzigen Schicht bestehen; 'dann
verwendet man zur Herstellung einen der oben genannten Kunststoffe, deren Wasserdampfdurchlässigkeit unter dem erfindungsgemäßen Wert liegt .
Der Kunststoff kann aber auch aus zwei Schichten bestehen, von denen die erste,'/'außen liegende Schicht Zugspannungen aufnimmt,
die zweite, z.B. innere Schicht dagegen die Wasserdampfdurchlässigkeit des gesamten Gefäßes bestimmt. In
diesem Fall ist es zweckmäßig, wenn die Wasserdampfdurchlässigkeit der zweiten Schicht nicht größer als 1/.10, insbesondere
nicht größer als 1/100 derjenigen der ersten Schicht ist. Dabei ist eine zweckmäßige Ausführungsform dieses zweischichtigen
Gefäßes so gestaltet, daß die äußere, die Festigkeit bestimmende Schicht innen mit einem dünnen Film versehen
ist, der die Wasserdampfdurchlässigkeit bestimmt und aus Polyvinylidenchlorid
besteht.
Das folgende Beispiel soll die Erfindung naher erläutern:
Das Zellengefäß eines wartungsfreien Bleiakkumulators soll
eine Wanddicke von 1,8 mm haben. Wird das Gefäß aus Polystyrol gefertigt, so entspricht dieses zwar in bezug auf Auslaufsicher-
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heit den gestellten Anforderungen, nicht aber in bezug auf die
Wasserdampfdurchlassigkeit ( q = 28 g m~ d~ ), die keine Lebensdauer von ca. 3 Jahren gewährleistet. - Besteht das
Gefäß aus Polypropylen gleicher Wanddicke, so gewährleistet .
-2 -1 s
es von der Wasserdampfdurchlassigkeit her (q=5gm d )
eine genügende Lebensdauer. Die Festigkeit des Materials (Zugfestigkeit 570 kg/cm ) reicht aber in vielen Fällen nicht aus,
um dem im Gehäuse entstehenden Überdruck standzuhalten: Die Wandungen bauchen aus. - Ein Material genügender Festigkeit
ist z.B. ABS -Kunststoff (Acrylnitril-Butadien-Styrol) (Zug-
festigkeit 560 kg/cm ), doch hat dieses Material mit q =
—2 —1
60 g m d eine viel zu hohe Wasserdampfdurchlassigkeit. Versieht man nun aber dieses Material mit einer 60 /um dicken
Schicht von Polyvinylidenchlorid, das z.B. in Form einer
Emulsion aufgetragen wird und eine Wasserdampfdurchlassigkeit
_2 -1
von q = 0,18 g m d hat, so erhält m, allen gestellten Anforderungen genügt.
von q = 0,18 g m d hat, so erhält m, allen gestellten Anforderungen genügt.
—2 —1
von q = 0,18 g m d hat, so erhält man ein Zellengefäß, das.
von q = 0,18 g m d hat, so erhält man ein Zellengefäß, das.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie die Herstellung von Zellengefäßen oder Blockkästen für wartungsfreie
Akkumulatoren aus Materialien gestattet, die eine geringe Wasserdampfdurchlassigkeit haben und daher eine genügend hohe
Lebensdauer der Akkumulatoren gewährleisten. Sie sind einfach zu fertigen und vermeiden die Verwendung von Stahlmänteln,
weshalb der Anteil der Gefäße am Gewicht des gesamten Akkumulators
relativ klein ist.
■ - 6 1098 51/0U6
Claims (5)
- Robert Bosch GmbH E. 9861 Pf/HfStuttgart 19.5.I97OAnsprüche■\ly Zellengefäß oder' Blockkasten aus Kunststoff für wartungs-• freie Akkumulatoren., insbesondere Bleiakkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff eine Wasserdampfdurchlässigkeit q (bezogen auf eine FoIe von "40 /um Dicke, eine Temperatur von 200C sowie auf ein Feuchtigkeitsgeiälle von 85 gegen 0 % relativ) von nicht mehr als-? -1 -2 -110 g m d , insbesondere nicht mehr als 3 g 1 d auf- ,weist. - ·
- 2. Zellengefäß oder Blockkasten nach Anspruch 1, dadurch gegekennzeichnet, daß er aus einer einzigen Kunststoffschicht besteht.
- 3· Zellengefäß oder Blockkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei Kunststoffschichten besteht, von denen die eine Schicht Zugspannungen aufnimmt, die andere dagegen die Wasserdampfdurchlässigkeit q des gesamten Gefäßes bestimmt.
- 4. Zellengefäß oder Blockkasten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampfdurchlässigkeit der zweiten Schicht nicht größer als 1/10, insbesondere nicht' größer als 1/100 derjenigen der ersten Schicht ist«.10 9851/OU 6 " 7Robert Bosch GmbH ' ' E. 9861 Pf/HfStuttgart
- 5. Zellengefäß oder Blockkasten nach Anspruch 3 und'4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Festigkeit "bestimmende Schicht mit einem dünnen Film versehen ist, der die Wasserdampfdurchlässigkeit6. Zellengefäß oder Blockkasten nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß der dünne, die Wasserdampfdurchlässigkeit "bestimmende Film aus Polyvinylidenchlorid "besteht. 510 9851 /OAA6
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