DE2127823B2 - Galvanisches Element - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine galvanisches Element, insbesondere für Hochloistungs-Entladebetrieb, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bekanntlich können elektrochemische Elemente, insbesondere alkalische Akkumulatoren mit dünnen, nur durch einen kleinen Zwischenraum getrennten Sinterelektroden, im Hochleistungs-Entladebetrieb arbeiten, so daß sie als raumsparende Stromquelle hoher Leistung eingesetzt werden. Bei zylindrischen Elementen kommt dem Aufbau der Stromabnehmer besondere Bedeutung zu. Es müssen nämlich Anschlüsse zur

Ableitung der hohen, vom Elektroden- und Scheiderblock angegebenen Ströme vorhanden sein. Zu diesem Zweck müssen die Stromabnehmer einer möglichst langen Elektrodenstrecke zugeordnet sein, damit eine sehr große Homogenität der Betriebsspannungen sämtlicher Elektrodenflächen gewährleistet ist.

Aus der FR-PS 14 15 519 ist es bekannt, Stro.nabnehmerplatten auf die Kanten von entweder übereinander oder gewickelt angeordneten Elektrodenträgern zu schweißen, wobei die Elektroden entgegengesetzter Polarität derart versetzt sind, daß die Kanten der Elektroden träger einer Polarität an dem einen Ende und die der Träger der Elektroden anderer Polarität am anderen Ende überstehen.

Nachteilig ist bei diesem Aufbau des Stromabnehmers, daß sich die Schweißstellen in Höhe des Kontaktes der Ele-ktrodenträgerkante von einigen hundertstel mm oder höchstens einigen zehntel mm Dicke mit einer im wesentlichen lotrechten Metallfläche sehr leicht lösen. Außerdem ist das Schweißen selbst im allgemeinen mit großen konstruktiven Schwierigkeiten verbunden, und schließlich lösen sich die Schweißstellen im Laufe der Zeit immer wieder.

Aus der DE-AS 12 48 770 ist ein mit hohen Strömen beladbarer Akkumulator mit Wickelelektroden bekannt, bei dem an den Stromabnehmern eine Auflagefläche angeschweißt isi.

SchlieOlich ist aus dem DE-GM 19 32 690 ein galvanisches Element der angegebenen Gattung bekaum, bei dem die Stirnseiten der Elektroden mit Ableiterfahnen versehen sind, die etwa um 90° nach innen gebogen sind. Dabei sollen die Ableiterfahncn vorzugsweise so lang gehalten sein, daß sie sich nach dem Einbiegen nach innen noch überlappen, die Überlappung also nur in radialer Richtung erfolgen kann. Hierbei entsteht also kein ausreichend guter Kontakt zwischen den umgebogenen Ableiterfahnen und dem Stromabnehmer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein galvanisches Element der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem auf beiden Seiten des Blocks eine im wesentlichen ebene, elastisch verlormbare Auflagefläche für den Stromabnehmer gebildet wird, die einen guten elektrischen Kontakt mit dem Stromabnehmer gewährleistet und die Herstellung haltbarer Schweißstellen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäfj durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß die so ausgebildete Auflagefläche für den Stromabnehmer auch bei einer starken Verformung noch sehr elastisch bleibt, also immer wieder in ihre Ausgangslage zurückkehrt. Diese hohe Elastizität der Auflagefläche gewährleistet einen ausgezeichneten elektrischen Kontakt zwischen dem Stromabnehmer und den Auflageflächen, da die Stromabnehmer mit ausreichend hohem Druck in Anlage an den Auflageflächen gehalten werden, und zwar auch ohne zusätzliche Verschweißung.

Zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes können jedoch auch die Stromabnehmer auf die Auflagefläche geschweißt werden, was keinerlei konstruktive Schwierigkeiten bietet, da es sich hierbei um ebene Flächen handelt. Diese Schweißstellen sind also auch bei sehr hoher Beanspruchung sehr lange haltbar.

Bei herkömmlichen galvanischen Elementen mußte am oberen Teil des Gehäuses eine sickenartige Hohlkehle vorgesehen sein, die den Gehäusedeckel trägt, da die Enden des Elektroden- und Scheiderblokkes bei eingesetztem Deckel keinen ausreichenden Widerstand bieten. Bei dem erfindungsgemäßen galvanischen Element kann auf eine solche Hohlkehle verzichtet werden, da die Enden des Elektroden- und Scheiderblockes einen hohen mechanischen Widerstand liefern. Daraus ergibt sich eine Verringerung des Raumbedarfs für den Block, so daß ein solches galvanisches Element insgesamt eine erhöhte volumetrische Kapazität hat.

Durch Parallelschaltung mehrerer Elektroden- und Scheiderblöcke in einem Gehäuse lassen sich galvanische Elemente mit größeren Abmessungen und höherer Kapazität herstellen.

Diese Blöcke können übereinander angeordnet und mit ihren einander gegenüberliegenden Auflagefläihen verschweißt werden, wobei die äußeren Auflageflächen der übereinander angeordneten Blöcke mit den Stromabnehmern verbunden werden.

Die Blöcke können gleichfalls parallel geschaltet werden, wobei alle einer Polarität entsprechenden Auflageflächen mit dem gleichen Stromabnehmer verbunden und ggf. mit ihm verschweißt sind.

Die Erfindung wird im folgenden anKind von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil-Querschnitt eines Elektroden- und Scheiderblocks für ein galvanisches Element nacii der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Elektrode des Blocks nach Fig. I,

F i g. 3 eine Vorderansicht eines Endes des Blocks nach F i g. Kund

Fig. 4 einen Aufriß eines erfindungsgemäßen galvanischen Elementes.

In Fig. 1 ist schematisch ein Elektroden- und Scheiderblock dargestellt, der durch Aufwickeln einer positiven und einer negativen Elektrode und von zwei Scheiderstreifen erhalten wird. Die Elektroden bestehen aus einem Metallband, das auf beiden Seiten mit aktiver Masse versehen ist. Bei jeder Elektrode ist ein Randstreifen des Metallbandes freigelassen. Die Elektroden und Scheider werden dann so miteinander verbunden, daß der freiliegende Randstreifen der einen Elektrode auf der einen Seite und der freiliegende Randstreifen der anderen Elektrode auf der anderen Seite des nach dem Aufwickeln erhaltenenen Blocks übersteht.

In dieser Figur sind die negative Elektrode 1, die positive Elektro.de 2 und die Scheider 3 und 4 zu erkennen.

Das als Träger der negativen Elektrode dienende Metallband ist mit dem Bezugszeichen 5 und das als Träger der positiven Elektrode dienende Metallband ist mit dem Bezugszeichen 6 versehen. Die Randstreifen der nicht mit aktiver Masse beschichteten Träger weisen Schlitze auf und sind im wesentlichen im rechten Winkel umgebogen, wobei der umgebogene Abschnitt langer, vorzugsweise doppelt so lang, als der Abstand zwischen zwei benachbarten Windungen einer Elektrode ist. Auf diese Weise überdeckt der einer Windung entsprechend umgebogene Abschnitt zumindest den umgebogenen Abschnitt der benachbarten Windung. Ebenso überdecken sich teilweise die Seiten der benachbarten Abschnitte der durch die Schlitze begrenzten Randstreifen. Damit bilden die umgebogenen Abschnitte im wesentlichen ebene, elastisch verformbare Auflageflächen, wobei die von den umgebogenen Abschnitten des Trägers der negativen Elektrode gebildete Auflagefläche mit 5' und die von den umgebogenen Abschnitten des Trägers der positiven Elektrode gebildete Auflagefläche mit 6' bezeichnet sind.

Das Umbiegen der Randstreifen des Trägers erfolgt in einem geringen Abstand von der aktiven Masse, beispielsweise im Abstand von ca. 1 mm.

F i g. 2 stellt eine Vorderansicht eines Teils einer positiven und negativen Elektrode dar, die zu dem in F i g. 1 gezeigten Block gehört. Das mit aktiver Masse versehene Metallband ist mit 7, die aktive Masse mit 8 bezeichnet.

In dem dargestellten Beispiel beträgt die Breite des Randstreifens des nicht mit aktiver Masse versehenen Trägers ungefähr 2,5 mm. Der Träger weist Schlitze 9 auf, die das Umbiegen des Randstreifens erleichtern; die Schlitze können beispielsweise jeweils 4 mm voneinander entfernt sein. Sie erstrecken sich bis zu einem Abstand von ungefähr 1 mm von der gesinterten aktiven Masse 8.

Die Stärke der Elektrode in Höhe der aktiven Masse beträgt ungefähr 0,6 bis 0,7 mm. Die Steigung der Wicklung beträgt ungefähr 1,7 mm.

Während des Wickeins der Elektroden wird jedes von zwei benachbarten Schlitzen begrenzte schuppenartige Teil über das vorangehende schuppenartige Teil gebogen. So entsteht eine Spule, deren Enden wie Fischschuppen ausgebildet sind; diese bedecken die ganze Oberfläche der Spulenenden außer den von der mittleren Öffnung begrenzten Teilen.

Diese Anordnung geht klar aus F i g. 3 hervor, die eine Vorderansicht eines Spulenendes, beispielsweise des der Auflagefläche 6' entsprechenden Endes, darstellt.

Da die schuppenartigen Teile übereinandergreifen und in einigen Fällen drei oder vier solcher Teile übereinanderliegen, hat die so gebildete Auflagefläche eine bestimmte Elastizität und gleichzeitig einen sehr großen Widerstand. Die Elastizität wird noch dadurch verbessert, daß die überstehenden Scheiderenden beim Umbiegen der schuppenartigen Teile ebenfalls umgebogen werden und so jeweils mehr oder weniger zwischen zwei aufeinanderfolgende schuppenartige Teile eingreifen. Es kann beispielsweise ein Druck von ungefähr 294 bis 392 N/cm² angewandt werden, ohne daß dadurch eine dauernde Verformung bewirkt wird.

Die den einzelnen Elektroden zugeordneten Stromabnehmer können unmittelbar auf die Auflageflächen 5' und 6' geschweißt werden.

Zur Verbesserung des elektrischen Kontakts können die schuppenartigen Teile miteinander verschweißt werden, bevor der Stromabnehmer angebracht wird. Im übrigen können auf der Stromabnehmer-Oberfläche, die an die betreffende Auflagefläche zu schweißen ist, Vorsprünge vorgesehen werden, so daß die Schweißung auf den schuppenartigen Teilen durch Kondensatorentladung erfolgen kann.

Wenn der Stromabnehmer durch Druck an der Auflagefläche gehalten werden soll, so kann dies dadurch geschehen, daß sein Rand von dem Rand des den Elektroden- und Scheiderblock enthaltenden Gehäuses umgeben wird. Wie oben ausgeführt wurde, können die Stromabnehmer vom Deckel oder vom Boden des die Elektroden und Scheider enthaltenden Gehäuses gebildet werden.

Die Fig.4 stellt einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen galvanischen Elementes dar. Hierbei bildet der Deckel des Gehäuses einen Stromabnehmer.

Mit 10 ist das Metallgehäuse des galvanischen Elementes bezeichnet. Der in Fig. I gezeigten Elektroden- und Scheiderblock ist hier schematisch angedeutet und mit 11 bezeichnet. 12 bezeichnet den Metalldeckel des Gehäuses, der beispielsweise aus vernickeltem Stahl besteht. Dieser Deckel 12, der den Stromabnehmer mit negativer Polarität bildet, wird dadurch an der Auflagefläche 5' gehalten, daß sein Rand von dem Gehäuse 10 eingefaßt wird, wobei eine Dichtung 13 aus Isolierstoff zwischen den Rändern vorgesehen ist. Um einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Deckel 12 und der Auflagefläche 5' herzustellen, wird während der Zusammenfügung der Ränder ein Druck von ungefähr 294 bis 392 N/cm² auf den Deckel ausgeübt. 15 bezeichnet schematisch ein Ventil; der Ventilkörper ist mit 14 bezeichnet. Der Stromabnehmer positiver -, Polarität besteht aus einer leicht gewölbten Platte 16, die sich anderseits auf der Auflagefläche 6' und andererseits auf dem [Joden 17 des Gehäuses 10 abstützt.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Ausführungsbcispiels,

in bei dem der Stromabnehmer negativer Polarität aus dem Gehäusedeckel des galvanischen Elementes besteht, liegt darin, daß es den Raumbedarf des Elektroden- und Scheidcrblocks im Gehäuse insofern verringert, als ein einziges Teil die Aufgaben erfüllt, die sonst zwei getrennte Teile wahrnehmen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Galvanisches Element, insbesondere für Hochleistungs-Entladebetrieb, mit einem Block von gewickelten Elektroden und Scheidern, bei dem die Elektrode einer Polarität und die Elektrode entgegengesetzter Polarität auf der einen bzw. anderen Seite des Blocks mit leitenden Teilen überstehen, die jeweils in Kontakt mit einem Stromabnehmer stehen, wobei die Enden der leitenden Teile leitende Abschnitte aufweisen, die im wesentlichen im rechten Winkel über eine Länge umgebogen sind, die größer als der Abstand zwischen zwei benachbarten Winkeln derselben Elektrode ist, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Abschnitte der leitenden Teile (7) durch Schlitze (9) getrennt sind und sich seitlich teilweise so überdekken, daß auf beiden Seiten des Blocks eine im wesentlichen ebene, elastische verformbare Auflagefläche (5', 6') für den Stromabnehmer gebildet wird.

2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer auf die Auflagefläche (5', 6') geschweißt ist.

3. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer durch Druck auf der Auflagefläche (5', 6') gehalten ist.

4. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Stromabnehmers (12) von dem Rand des den Elektroden- und Scheiderblock (11) enthaltenden Gehäuses (10) umgeben ist.

5. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer (12) vom Deckel des Gehäuses (10) gebildet wird.

6. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer vom Boden (17) des den Elektroden- und Scheiderblock (11) enthaltenden Gehäuses (10) gebildet ist.

7. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer aus einer leicht gewölbten Platte (16) besteht, die sich einerseits auf einer Auflagefläche (6') und andererseits auf dem Boden (17) des Gehäuses (10) abstützt.

8. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Scheider (3, 4) gleichfalls umgebogen und zwischen den umgebogenen Teilen der Elektroden (1,2) angebracht sind.