DE2025631A1 - Zellengefäß oder Blockkasten aus Kunststoff für wartungsfreie Akkumulatoren - Google Patents

Zellengefäß oder Blockkasten aus Kunststoff für wartungsfreie Akkumulatoren

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DE2025631A1 DE19702025631 DE2025631A DE2025631A1 DE 2025631 A1 DE2025631 A1 DE 2025631A1 DE 19702025631 DE19702025631 DE 19702025631 DE 2025631 A DE2025631 A DE 2025631A DE 2025631 A1 DE2025631 A1 DE 2025631A1
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Description

E. 9861
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.
Bei Verwendung derselben Akkumulatoren in der Praxis zeigt
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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.
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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.
—2 —1
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)

  1. Robert Bosch GmbH E. 9861 Pf/Hf
    Stuttgart 19.5.I97O
    Ansprüche
    ■\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 -1
    10 g m d , insbesondere nicht mehr als 3 g 1 d auf- ,
    weist. - ·
  2. 2. Zellengefäß oder Blockkasten nach Anspruch 1, dadurch gegekennzeichnet, daß er aus einer einzigen Kunststoffschicht besteht.
  3. 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. 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 " 7
    Robert Bosch GmbH ' ' E. 9861 Pf/Hf
    Stuttgart
  5. 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 Wasserdampfdurchlässigkeit
    6. Zellengefäß oder Blockkasten nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß der dünne, die Wasserdampfdurchlässigkeit "bestimmende Film aus Polyvinylidenchlorid "besteht. 5
    10 9851 /OAA6
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