DE2305705C3 - Bipolare Platte für einen Bleiakkumulator und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Bipolare Platte für einen Bleiakkumulator und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Blciakkumulatorplattc besteht aus einem die aktive
Masse tragenden Gitter aus Blei oder einer Bleilegierung. Bei den üblichen Autobatterien sind die Gitter
aus einer Bleiantimonlegierung oder aus einer Blcikal-/iumlcgierung
hergestellt, da diese Legierungen eine höhere Eigenfestigkeit vermitteln als Blei. Doch haben
selbst diese letztgenannten Legierungen nur ,scringe
Festigkeiten, wenn man sie zu Gittern mit eher Stärke von 1.27 mm oder weniger verformt, wie dies für Batterien
mit hoher Leistungsdichte erwünscht ist. Auch sind diese dünneren Gitter schwieriger zu gießen und der
Fertigungsaufwand ist daher entsprechend höher (besonders bei Bleikal/iumgittern).
: Auch abgesehen von der Frage der mechanischen Festigkeit ist noch ein weiterer Faktor zu berücksichtigen, der sich für die Verwendung dünner Blei- oder Bleilegierungsgitter einschränkend auswirkt, nämlich die Möglichkeit des Plattenbruches infolge Gitterkorrosion. Mit der Möglichkeit eines Defekts dieser Art ist um so eher zu rechnen, je geringer die Gitterstärke ist. Es sei bemerkt, daß von den drei genannten Gittermatcrialien reines Blei in diesem Sinn noch am wenigsten schadensanfällig ist. Mit dem Korrosionsproblcm ist das Problem der Gittcrausdehnung infolge der im Vergleich zu Blei geringeren Dichte des gebildeten PbO.' verbunden. Diese Ausdehnung führt mitunter durch die Lockerung des Kontaktes zwischen der aktiven Masse und dem Gilter zu Hüllenschaden. Das Problem der Ausdehnung stellt sich bei Verwendung von Blei in einer nicht ganz so scharfen Form wie bei Vcrwendung von Blcikalzium. da Blei langsamer korrodiert. Noch weniger fällt dieses Problem bei Legierungen mit hohem Antimongehall ins Gewicht (im allgemeinen etwa 4.5% Sb), da durch die Auflösung des Antimons die Volumverringerung des PbO.' ausgeglichen wird.
: Auch abgesehen von der Frage der mechanischen Festigkeit ist noch ein weiterer Faktor zu berücksichtigen, der sich für die Verwendung dünner Blei- oder Bleilegierungsgitter einschränkend auswirkt, nämlich die Möglichkeit des Plattenbruches infolge Gitterkorrosion. Mit der Möglichkeit eines Defekts dieser Art ist um so eher zu rechnen, je geringer die Gitterstärke ist. Es sei bemerkt, daß von den drei genannten Gittermatcrialien reines Blei in diesem Sinn noch am wenigsten schadensanfällig ist. Mit dem Korrosionsproblcm ist das Problem der Gittcrausdehnung infolge der im Vergleich zu Blei geringeren Dichte des gebildeten PbO.' verbunden. Diese Ausdehnung führt mitunter durch die Lockerung des Kontaktes zwischen der aktiven Masse und dem Gilter zu Hüllenschaden. Das Problem der Ausdehnung stellt sich bei Verwendung von Blei in einer nicht ganz so scharfen Form wie bei Vcrwendung von Blcikalzium. da Blei langsamer korrodiert. Noch weniger fällt dieses Problem bei Legierungen mit hohem Antimongehall ins Gewicht (im allgemeinen etwa 4.5% Sb), da durch die Auflösung des Antimons die Volumverringerung des PbO.' ausgeglichen wird.
Für die Zahl der Lade- und Entladczyklcn können sich bei den herkömmlichen Platten einer oder mehrere
der obengenannten Faktoren einschränkend auswirken, ebenso aber auch die Widerstandsverluste im Gitter.
Bei dünnen Akkumulatorenplatien der üblichen Bauweise,
die nur einen Stromabnahmeanschluß haben, nimmt der Widerstand entlang der Platte und von der
Klemme nach unten zu. Wegen der Widerstandserhöhung in diesen Richtungen wird die Paste in denjenigen
Bereichen leichter entladen, die dem Abnahmeanschluß am nächsten liegen. Dies führt also zu einer ungleichmäßigen
Nutzung der aktiven Masse und die Entladungstiefe
ist örtlich auch dann hoch, wenn die durchschnittliche Entladungstiefe nur gering ist. Infolgedessen
kommt es an der Platte zur Pastcnablösung, was sich wiederum sehr ungünstig auf die Zahl der möglichen
Lade- und Entladezyklen auswirkt.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, relativ dünne Platten zu schaffen, die nur verhältnismäßig geringe
Widerstandsverluste zeigen und die einen Bleiakkumulator liefern, der bei hoher wie bei niedriger Emladestromstärke
eine hohe Energiedichte hat. der bei hohem Verhältnis der Leistung zur Eniladungsiiefc
eine hohe Belriebslebensdauer hat, gemessen an der Zahl der Lade- und Entladezyklen, der ferner in sehr
verschiedenen Größcnauslegungen mit unterschiedlicher Zeilenzahl gebaut werden kann und bei dem ein
wartungsfreier Betrieb bei langandauerndem Gebrauch möglich ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einer bipolaren Batterieplatte der eingangs genannten
Art dadurch, daß erfindungsgemäß die Trennwand eine
längliehe Öffnung aufweist, durch die U-förmige Leiierstreifen
aus Blei oder einer Bleilegierung hindurchgeführt sind, die durch mit hori/.oiitalen Streben versehene
Gitter an die Trennwand gedrückt werden, je ein ein Fenster aufweisender Rahmen auf den Gittern befestigt
ist und die von den Rahmen und den Gittern gebildeten Hohlräume mit aktiver Masse ausgefüllt sind.
Es werden nun Ausführungsbeispielc der Erfindung an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 die Teile einer in erfindungsgemäßer Weise
hergestellten zweipoligen Platte, jedoch ohne akiive Masse.
Fig. 2 eine Querschnittansicht zur Darstellung der
Auflagefolge der in F i g. 1 gezeigten Bauteile,
F i g. 3 eine senkrechte Schniltansicht einer warmverformten
Platte in einem entlang der Linie i-i der F i g. 5 gelegten Schnitt,
F i g.4 eine waagerechte Schnittansicht einer warmverformten
Platte in einem entlang der Linie 4-4 der F i g. 5 gelegten Schnitt,
F i g. 5 eine Slirnansicht einer warmverformen Platte
nach der Aufbringung eines F/lzcs als Pastcnumerlagc
und
Fig.6 eine Slirnansichi der gleichen Platte nach
dem Aufbringen der Paste.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dall es zur Erhöhung der Energiedichtc von Bleiakkumulatoren,
besonders bei starkem Nennentladestrom, und zur !Möglichst weitgehenden Vermeidung einer Pastcnablösung,
wie sie bei hoher örtlicher Entladungsticlc auftritt, erforderlich ist, mit geringen Stromdichten /11
arbeiten, d. h., man muß die aktive Masse über einen großen Flächenbereich verteilen, indem man mehr
Platten und dünnere Platten verwendet. Ferner sind die folgenden Bedingungen einzuhalten, um dies zu ermöglichen.
1. Das Verhältnis der passiven Bestandteile (d. h. der
tragenden Anordnung) zu den aktiven Bestandteilen (also der aktiven Masse und dem Elektrolyten)
muß auf einem annehmbaren Wert gehalten werden.
2. Die Platte muß mechanisch widerstandsfähig sein.
3. Der tragende Aufbau muß eine Stärke haben, die auf die zu erwartende Korrosionsgcschwindigkeii
und die gewünschte Lebensdauer der Batterie abgestellt ist. Diesen Erfordernissen wird eine dünne
Batterieplatte der beschriebenen Art gerecht, bei der eine Kunstsloffunterlage für die clektroncnleitenden
Bleistreifen und für die elektrochemisch aktive Masse vorgesehen ist, und insbesondere eine
zweipolige Batterieplatte.
Die Bezeichnung bipolare Plane leitet s;ch aus der
Elektrodenanordnung her. Die positive Elektrode der einen Zelle und die negative Elektrode der nächsten
Zelle sind jeweils auf entgegengesetzten Seiten einer stromleitenden. für den Elektrolyten jedoch undurchdringlichen
Unterlage vorgesehen, wobei der gesamte von der Batterie erzeugte Strom über die Unterlage
fließt. Bei einer zweipoligen Batterie arbeiten alle Zellen
in Reihe, und es kommt daher darauf an, innere Streuverluste zu vermeiden, da diese auf Grund eines,
elektrochemischen Mechanismus zur Entladung einer Plane führen können. Da eine Korrosion der für den
Elektrolyten undurchdringlichen Unterlage einen inneren Streuvcrlust mit sich bringen kann (wie sie ebenso
auch zur Durchkrümmung der Platten führen kann), kommt der Konstruktion der Unterlage und der hierbei
getroffenen Malcrialwahl eine wesentliche Bedeutung
zu. Eine Vielzahl von Materialien wurde auf ihre Vcwcndbarkcit
für die leitfähige Unterlage geprüft und als ungeeignet befunden. Eine Blcitafel müßte zur Gewährleistung
einer hohen Lebensdauer bei Vermeidung eines Flüssigkeitsdurchtriits infolge Korrosion eine
praktisch nicht tragbare Stärke haben und außerdem würde die auf der positiven Seite vorherrschende Bildung
von PbCh leicht eine Durchkrümmiing hervorrufen. Kohlenstoff neigt bei dem hohen Potential der
PbO'-Elektrodc zur Oxidation und bewirkt bei hoher
Nennentladestromstärke beim Potential der negativen Pb-Elektrode eine Wasserstoffentwicklung. Metalle wie
etwa Aluminium. Magnesium und Titan sowie Titannitrid /eigen in Schwefelsäuc entweder schwere Korrosionserscheinungcn
oder bilden Oxide, die als Dielektrika wirken und die betriebstechnische Probleme aufwerfen.
Leitfähige Kunststoffe, also Kunststoffe mit einem leitfähigen Füllstoff, unterliegen einem chemischen Angriff
auf das Füllstoffmatcrial. der wegen der großen Oberfläche der Fül'stoff-Kunststoff-Grenzfläche noch
verstärkt in Erscheinung tritt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist demgemäß eine leitfähige Unterlage in Form einer
flachen Tafel eines isolierenden Kunststoffes mit einer Aneinanderreihung paralleler, in Abständen angeordneter
Bleistreifen oder -leisten als Elektronenlcitcr auf beiden Seiten der Kunststofftafel vorgesehen. Die Bleistreifcn
sind an mehreren Stellen an der Unterlage befestigt. Die positive und die negative aktive Masse sind
auf entgegengesetzten Seiten auf diese Unterlage aufgebracht, wobei jeweils die aneinandergereihten Blcistrcifen
und die dazugehörige aktive Masse eine gesonderte Elektrode darstellen. Die Streifen der einen Aufreihung
sind mit denen der entgegengesetzten Aufreihung in der Weise verbunden, daß die positive und die
negative Elektrode einer jeden Platte in Reihe geschaltet sind.
Es soll nun auf die baulichen Einzelheiten der zweipoligen Platte, welche die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung darstellt, und auf die Methode ihrer Herstellung näher eingegangen werden. In Fig. 1 und 2
sind als Bestandteile dieser Platte eine Grundplatte 2, zwei Gitter 4, zwei Rahmen oder Einfassungen 6 und
eine Vielzahl von U-förmigcn Bleistreifen 8 gezeigt. Ein Gitter 4 und ein Rahmen 6 sind jeweils auf beiden Seiten
der Grundplatte 2 angeordnet. Die Grundplatte, die Gitter und die Rahmen sind sämtlich aus Tafeln eines
Polykarbonatkunststoffes ausgestanzt, also aus einem Material, das elektrisch isolierend, thermoplastisch und
in Schwefelsäure vom spezifischen Gewicht J .28 beständig ist Geeignete Polykarbonate dieser Art sind
handelsüblich.
Die dargestellte Grundplatte hat eine rechteckige Form und weist nahe dem oberen Ende in horizontaler
Erstreckung eine gerade öffnung 10 auf. Die untere Randkante der öffnung 10 ist mit einer Vielzahl von
schmalen Einkerbungen 12 versehen, die in gleichmäßigen Abständen verteilt sind. Jedes der beiden Gitter 4
besteht aus einem offenen Rahmen oder einer Einfassung 14 und mehreren m paralleler Anordnung gesondert vorgesehenen Streben oder Stegen 16. Der obere
und der untere Schenkel 18 des Rahmenteils des Gitters 4 sind breiter als die seitlichen Schenkel 20. die
ihrerseits wiederum breiter sind als die Streben 16.
Auch die beiden Rahmen 6 sind rechteckig und begrenzen jeweils eine Öffnung 22. Die Seitenteile und der
untere Teil des Rahmens 6 haben vorzugsweise die deiche Breite wie die entsprechenden Schenkel des
Rahmens oder Gilters 4. Der obere Teil 24 ist indessen größer bemessen und überschreitet in den entsprechenden
Abmessungen auch die des in der Grundplatte 2 vorgesehenen Langloches 10.
Die Bleistreifcn 8 dienen als Leiterstreifen für clic
beiden Seiten der Batterieplatte. Sie werden vorzugsweise aus einer flachen Tafel ausgestanzt und hierauf
zu der gezeigten U-Form gebogen. Sie können auch aus einem Bleidraht hergestellt sein, der einen runden
ίο Querschnitt oder eine sonstige geeignete Querschnittsform
hat. Diese Streifen sind so auf die Grundplatte aufmontiert, daß sich ihre Schenkel 26;/ und 2bb auf
entgegengesetzten Seiten der Grundplatte erstrecken, wahrend ihre Verbindungsteile durch die Öffnung 10
hindurchragen und in die Einkerbungen 12 aufgenommen sind. Die Einkerbungen 12 dienen somit als Abstandselementc
für die Streifen, so daß diese unter der aufgebrachten Paste in gleichmäßiger Verteilung aneinandergereiht
sind. Natürlich können die Schenkel 26;i und 26b aber auch als gesonderte Teile ausgebildet
und hierauf in der Öffnung 10 miteinander verschweißt werden, nachdem sie zu beiden Seilen der Grundplatte
in die vorgesehene Lage gebracht worden sind. Diese Möglichkeit einer Allernativausführung ist jedoch wc-
2S gen der hierbei benötigten Schweißeinrichtung und dafür
die Halterung der Streifenteile beim Verschweißen erforderlichen Spezialschablone weniger vorteilhaft.
Die Grundplatte 2 besteht aus einem relativ starken Tafelmaterial: Das Gitter 4 ist aus einem relativ dünnen
Tafelmatcrial hergestellt und der Rahmen 6 ist aus einem Tafelmateria! gefertigt, das stärker ist als das des
Gitters 4 und vorzugsweise dünner als das der Grundplatte 2. Der Hauptzweck des Gitters 4 ist der. die
bleiernen Leiter in ihrer Lage an bestimmten Stellen der Grundplatte mechanisch festzuhalten, während der
Rahmen 6 zur Erhöhung der Steifheit der Grundplatte beiträgt und die Einstellung der Pastenstärkc erleichtert,
wie dies nachstehend noch beschrieben werden soll. Als Grund für die Ausbildung des oberen Teils 24
des Rahmens 6 in einer zum vollständigen Abdecken der Öffnung 10 hinreichenden Größe sei hervorgehoben,
daß hierdurch ein Ausströmen von Säure durch Überschwappen über den oberen Rand der jeweiligen
Platte aus der einen Zeile in eine andere verhindert werden soll.
Die Grundplatte, die Gitter, die Rahmen und die Bleistreifen sind miteinander zu einem Ganzen verbunden
und bilden in dieser Form einen die Paste tragenden Aufbau oder eine Unterlage.
Außer den obigen Bestandteilen gehören zu der Bat
terieplatte noch die positive und die negative aktiv« Masse oder die Pasten 30 (Fig.6) und eine Pastenhai
terung. Die Pastenhalterung besteht vorzugsweise au: einem Filz oder einer Fasermatte 32 aus einem indiffe
renten. leichten Material wie beispielsweise Glas ode einem Kunststoff. Ein bevorzugtes synthetisches Mate
rial ist ein handelsübliches Copolymer aus Acrylnitri und Vinylchlorid. Diese Fasern können zu einer dünnei
Matte vorgeformt und hierauf unter oder zwischen dei
Bleistreifen auf die Grundplatte aufgebracht werden. Ii
beiden Fällen werden die Fasern an die Grundplatt gebunden, um dann wirksam als Pastenhalterungsflä
chen zu dienen.
Es soll nun eine bevorzugte Verfahrensweise zu $5 Herstellung der zweipoligen Platte beschrieben wei
den.
Zunächst wird eine Lösung von etwa 5% eines P0I3
karbonaipolymeren in Methylenchlorid auf vorgeäut
Teile der Schenkel 26.1 und 266 der Bleistreifen im Bereich
der miteinander verbundenen linden aufgestri-L'hen.
Die mit diesem Anstrich versehenen Teile sind mit der Bezugszahl 34 bezeichnet. Die Ätzung wird in
der Weise vorgenommen, daß man diese Teile kurz, in eine verdünnte Lösung von Wasserstoffperoxid und Fssigsiiure
eintaucht. Das als Lösungsmittel dienende Methylenchlorid laßt man bei Raumtemperatur verdunsten.
Die Bleistreilen werden dann so an der Grundplatte montiert, da(5 sie in die Einkerbungen 12
eingreifen, während sich ihre Schenkel auf entgegengesetzten
Seiten der Grundplatte nach unten erstrecken, wie dies in Γ ig. 2 gezeigt ist. Hierauf setzt man die
Grundplatte, die Gitter und die Rahmen in der in F i g. 2 veranschaulichten Folge gegeneinander, wobei
die Schenkel 20 und der untere Teil 18 der Gitter 4 gegeneinander und gegen die entsprechenden Teile der
Rahmen 6 ausgerichtet werden. Die oberen Teile der Gitter und der Rahmen werden in der in I" i g. 2 gezeigten
Weise gegeneinander ausgerichtet. Die obersten Teile 24 der Rahmen 6 decken die entsprechenden
Schenkel 18 der Gitter und auch die Öffnung 10 in der Grundplatte 2 ab. Diese Anordnung wird dann in eine
zweiteilige Preßform gegeben und bei einer Temperatur verprellt, bei der die aus thermoplastischem Material
bestehenden Bauteile warmvcrformt werden und miteinander verschmelzen. F-Tir ein handelsübliches Po
lycarbona! liegt die Preßtempcratur bei etwa 150 C",
Die Preßform weist zwischen den aufeinandergepaßien Foimhülflcn vorzugsweise geeignete Anschläge auf.
um einer übermäßigen Quetschung der miteinander verbundenen Bauteile vorzubeugen. Ks sei bemerkt,
daß der Preßvorgang eine gewisse Abflachung der Blcistrcifcn an denjenigen Stellen zur Folge haben
kann, wo diese zwischen die Grundplatte und die Gitter eingefügt sind. Die mit dem Anstrich versehenen Teile
der Bleistrcifen vermitteln eine feste Bindung an di·;
Gitter 4 und werden gleichfalls auch mit den benachbarten Teilen der Rahmen 6 verschweißt, so daß der
Möglichkeit eines Durchsickern*, von Säure an den Stellen der Durchführung der Bleileiter durch die
Grundplatte weitestgehend entgegengewirkt wird. Die oberen Teile 24 der Rahmen 6 werden warniverformt.
d. h„ sie werden in die Öffnung 10 der Grundplatte 2
hineingepreßt und füllen diese Öffnung aus. Nach erfolgter Verbindung stellen die einzelnen Kunststoffbauteile
eine integrierte und cinstückige Substratanordnung dar. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind
die einzelnen Bauteile in Fi g. 3 und 4 in unterschiedlicher
Doppelschraffur und in F i g. 5 in ausgezogenen Linien dargestellt, um so ihre Ausrichtung in der Auflage
zu zeigen und um die Umformung der Gitter und der Rahmen unter Hitze- und Druckeinwirkung deutlicher hervorzuheben.
Die Substratanordnung wird aus der Form entnommen und abgekühlt, worauf der Faserfilz 32 aufgebracht wird. Die Aufbringung wird vorzugsweise so
vorgenommen, daß man die Grundplatte 2 auf beiden Seiten in den für die Paste in den Rahmen 6 vorgesehenen öffnungen mit Methylenchlorid anfeuchtet, um
hierauf unverzüglich gehackte Glasfasern oder ein sonstiges geeignetes handelsübliches Fasermaterial auf die
benetzten Oberflächen aufzustreuen. Die Fasern haften dann an der von dem Lösungsmittel erweichten Oberfläche an und bilden so eine grobe Matte oder einen
Faserfilz. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels wird das überschüssige Fasermaterial von der Oberfläche abgebürstet.
Sollen die Fasern als vorgelormte Matte aufgebracht weiden, so bedient man sich vorzugsweise einer anderen
Verfahrensweise. Die vorgeformten Mallen weiden so zerschnitten, daß sie in ihren Abmessungen den
Flächen der Pasienaufbringung entsprechen, die durch
die Öffnungen 22 der Rahmen 6 bestimmt sind. Die Stärke der Matten ist vorzugsweise nicht größer als die
der Gitter. Die Matten werden jeweils mit einer I- bis 2%igen Lösung eines Polycarbonatpolyrncren in Methvlenchlorid
getränkt. Man lallt das Lösungsmittel verdunsten und bindet hierauf die Matten an den dazu vorgesehenen
Stellen auf entgegengesetzten Seiten der Grundplatte 2 unter Zuhilfenahme von Lösungsmittel
an diese. Diese Anordnung wird dann zusammen mit den weiter oben erwähnten Bleistrcifen. den Gittern
und den Rahmen unter Anwendung von Hitze und Druck in einer geeigneten Preßform der Warmverloimung
unterworfen, so daß die Malten fest an die
Grundplatte gebunden werden. Gleichzeitig werden die Matten auch an die Giticrsiiebcn gebunden, während
andererseits auch die Grundplatte, die Gitter und die Rahmen miteinander verbunden werden, was die
integrierte, einteilige Plattenanordnung liefen.
Die Aufbringung der Paste erfolgt nach Beendigung der Warmverformung und der Abbindung der Fasern.
Hierbei wird in der üblichen Weise verfahren. Man kann die herkömmlichen Pasicnma\crialien verwenden,
die hierauf ausgehärtet und nach den üblichen großtechnischen Verfahrensweisen zu positiven und negativcn
aktiven Massen umgebildet werden. Zur Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit bei den Lade-
und Entladczyklen setzt man der positiven und der negativen Paste jedoch vorzugsweise Glasfasern oder Fasern
eines handelsüblichen Copolymcren aus Acrylnitril und Vinylchlorid zu. Die Pastengemische enthalten vorzugsweise
einen Faseranleil von etwa 0.2%. Handelsübliche Pastcnmaterialicn. die hierbei in Anwendung
kommen können, sind unter anderem ein solches mit einem Gehalt von 25% freiem Blei und einem Restanteil
von orthorhombischem PbO und feiner ein solches mit einem Gehalt von weniger als 2% Pb und einem
Rcstanteil. der sich z.u b Teilen aus orthorhombischem PbO und zu 4 Teilen aus tctragonalcm PbO zusammensetzt.
Auch andere geeignete Pasten kommen in Betracht, so z. B. Pasten mit einem Gehalt bis zu 25%
PbiO4. Als Ausgangsmatcrial kann auch vierbasisches
Bleisulfat verwendet werden. Siehe in diesem Zusammenhang auch die Aufsätze von B i a g e 11 i u. a.. Bei'
System Technical Journal. Bd. 49. S. 1305 (1970).
Im lolgcndcn sollen ein Ausführungsbeispiel für die
erfindungsgemäße Herstellung von z.weipoligen Platter und ein Vergleichstest beschrieben werden, der mi
Zellen aus diesen zweipoligen Platten und mit Zellei mit herkömmlichen dünnen Platten aus einer unver
brauchten handelsüblichen Autobatterie durchgeführ wurde.
Nach der oben beschriebenen Verfahrensweise wur de eine Anzahl von zweipoligen Platten mit eine
Grundplatte, mit Gittern und mit Rahmenteilen au
einem handelsüblichen Polycarbonat hergestellt Di
Grundplatten hatten eine Stärke von 0,51 mm, die GiI ter hatten jeweils eine Stärke von 0,13 mm und di
Rahmen eine solche von 038 mm. An jeder Grundplai
te wurden unter Einhaltung gleichmäßiger Abstand
zwölf Bleistreifen montiert, die vor dem Biegen ix
U-Form jeweils eine Gesamtlänge von 124,5 mm ha
ten. Bei einigen der Platten wurden die Bleistreifen at
einer 0.51 mm starken Bleitafel in einer Breite ve
«09 652/3!
1.52 mm ausgeschnitten. Bei den übrigen Planen handelte
es sich bei den Bleistrcifen um Längen eines Blcidrahls
mit rundem Querschnitt, der einen Durchmesser von 0,51 mm hatte. Jedes der Gitter wies drei horizontale
Streben auf, die jeweils etwa 1,59 mm breit waren. Die öffnungen der Rahmen 6 hatten eine lläcliengröße
von 34 cm-. Bei einigen Platten wurden GlaslaseriTuiilen
mit einer Stärke von 0,08 mm nach tier Größe
der Rahmenöffnungen zurechtgeschnilien und vordem
Anbringen der Bleislreifen auf entgegengesetzten Seiten einer jeden Grundplatte in Haltung gebracht. Hei
anderen Platten wurden an der Grundplatte 2 lasern eines handelsüblichen Copolymeren aus Acrylnitril und
Vinylchlorid in der beschriebenen Weise in 1 lüftung gebracht. Auf die beiden Seiten der Unterlage wurden in
der durch die Öffnungen 22 der Rahmen 6 bestimmten Gesamtausdehnung des für die Pastenbeschichtung
vorgesehenen Bereichs handelsübliche Pasten mit einem Gehalt von 25% freiem Blei und einem Restanteil
von orthorhombischem PbO aufgebracht, die mil den üblichen Mitteln angesetzt waren und denen ein
Anteil von 0.2% Fasern des handelsüblichen Copolymeren aus Acrylnitril und Vinylchlorid beigemengt war.
so daß diese Pasten glatt mit den Rahmen abschlössen. d. h. also, daß sich ihre Stärke jeweils auf etwa 0.51 mm
belief oder der kombinierten Stärke des Gitters und des Rahmens entsprach. Die Gesamtstärke der beiden
l'astcnschiehien und der Grundplatte betrug also etwa
1.52 mm.
Die Aushärtung der Pasten erfolgte bei einer Temperatur von etwa 22 C und dauerte mindestens 72 Stunden
an. Die f'euchtigkeitseinsiellung bei der Aushärtung war nicht strikt und wurde in den Anl'angssiadieii
dadurch vorgenommen, daß die mit Paste beschichteten Planen lediglich mit einem feuchten Tuch abgedeckt
winden. Dieses trocknete im Verlauf lies Aushäi-Hingsvorgangs
ebenfalls aus. Nach 72 Stunden wurden die Platten in einen Trockenschrank gegeben und weitere
b Stunden bei 66'C getrocknet. Das Gesamtgewicht
der Pasie einer Plane belief sich hiernach aiii 16.5
Gramm, mit anderen Worten, es waren auf jede Seile der Platte ungefähr 8.25 Gramm Paste aufgetragen.
Sämtliche zweipoligen Platten wurden hierauf in eine Prüf/eile eingebaut, in der zwei gesonderte Halter aus
Polvmethylmelhaerylal und zwei säurebest-indige Gummidichtungen vorgesehen waren, wobei die letzteren
einen leckfreien Betrieb sicherstellen sollten. Die zweipolige Platte wurde entlang ihrer beiden Seilenkanten
und entlang der unteren Randkante unter Zw ischenlügung der Gummidichtungen zwischen den Maliern
eingespannt. Tann wurden /i\ beiden Seilen de··
zweipoligen Platte hcrkömmiiehe Platten mit Ulcigiitcm
und mit einer handelsüblichen Paste mit einem ( iohalt
von 25% freiem Blei und einem RcxtantciS von orthorhombisehcm
PbO in die Zelle eingebaut. Zur Bildung der negativen bzw. der positiven aktiven Masse
wurde so verfahren, daß die eine herkömmliche Plane an den positiven Pol einer Stromquelle angeklemmt
wurde, die andere herkömmliche Platte dagegen an den negativen Pol der gleichen Stromquelle, worauf ein
Strom von etwa 7.4 Amperestunden während einer 38stündigen Periode durch die Gesamt/clle geleitel
wurde, !n jeder Priif/eTIe war /wischen die zweipolige
Platte und jede der Kopfplatien ein handelsüblicher
Polyäthylcnscparator mit einer 0.7b mm starken 1 unterkleidung
und einer 1.14 mm tiefen Rippung eingesetzt.
Zwischen jeden der Separatoren und die zweipolige Platte war eine 0.08 mm starke Glasmatie eingefügt,
um die Paste zusammenzuhalten. KIr den Plaiientesl.
der in der nachstehend beschriebenen Weise erfolgte, wurde der Elektrolyt, der zum lOrmieren der
zweipoligen Platten diente, durch Schwefelsäure vom spezifischen Gewicht 1.28 ersetzt. Die Menge des Elektrolyten
belief sich allgemein auf etwa 18 ml, die auf jeder Seile der zweipoligen Tesiplatte zugegeben wurden.
Zum Vergleichslesi wurde eine zweite Gruppe von
ίο Zellen aus herkömmlichen positiven und negativen
Planen zusammengebaut, die aus einer unverbrauchten handelsüblichen Scchsz.cllcnbaiterie mit dünnen Planen
entnommen wurden. Diese handelsübliche Batterie entiiieli
90 Platten, und zwar 7 positive und 8 negativ e pro
Zelle, deren Abmessungen über alles jeweils 132 χ 155 mm betrugen. Die positiven und negativen
Planen hallen eine Stärke von 1,52 bzw. 1.27 mm. Das
Gewicht der Pasten belief sich bei den positiven Platten auf jeweils 126 Gramm und bei den negativen Planen
auf 100 Gramm. Die positiven und die negativen PIaI-tengitter wogen je etwa 70 Gramm und die Gitter bestanden
aus einer Bleiantimonlegierung. Die Baneriekapazität
bei C720 war mit % Amperestunden angegeben. Diese Platten wurden in einzelne Kammern mit
überschüssiger Schwefelsäure vom spezifischen Gewicht 1.28 eingesetzt (etwa 1400 ml pro Kammer). Bei
der Prüfung einzelner positiver Planen waren die negativen Platten in den Prüfzellen überdimensioniert, d. h..
es wurden zwei negative Platten benutzt, nämlich auf jeder Seite der positiven Testplatte eine. Bei der Prüfung
einer jeden negativen Platte verhielt es sich umgekehrt.
Aus jeder Gruppe wurden Zellen ausgewahli und
einem Vergleichsiest bei 30 C umerzogen. Die /.ellenspannungen,
gemessen gegen Bezugselektrode!1 Hg/l IgSOi. wurden beim Versuch nach "Möglichkeil
aufgezeichnet.
Drei positive und zwei negative herkömmliche Batlericplanen
sowie fünf zweipolige Platten wurden nach
einem vorher festgelegten Grundpriifverfahren geprüft,
wobei clic Prüffolge bei den zweipoligen Planen jedoch in der im folgenden beschriebenen Weise abgeändert
wurde. Bei dem vorgegebenen Grundprüfvcrfahren war folgender Ablauf vorgesehen:
1. Vollsiändige Kniladung der" Plane bei Nennstrom
C75 zur Krniiitliing der Kapazität:
2. vollständige Aufladung der Plane bei Ncnnsirom
C75:
3. Entladung der Platte bis auf 20% der Kapaziläi bei
Nennstrom C75:
4. lOOmaliger Lade- und Kntlaclezyklus der Plane, beginnend
mit der Umladung-,
5. vollständige Aufladung der Platte bei Nennstrom C75,
b. vollsiändige Kntladung der Plane bei Nennstrom
C75 /ur Ermittlung der beibehaltenen Kapazität und
7. Wiederholung dieses Ablaufs vom Prüfschritt (2)
7. Wiederholung dieses Ablaufs vom Prüfschritt (2)
an bis /um Ausfall der Zelle.
«° Eine Abänderung des Prüfverfahrens wurde Tür die
zweipoligen Platten nach der einleitenden C75-Kapn/ilätxbewertung
vorgenommen, also nach dem Prüfschriit
(1). bei dem die anfängliche C/5-Kapazität dieser Platicn zu 1.09 Amperestunden ermittelt wurde. Diese
6S Abänderung bestand darin, daß der Elektrolyt mit 1.8
Volumprozent H iPO« versetzt wurde, um die Zykluslebensdauer
bei der anschließenden Lade- und Entladeprüfung zu erhalten. Hierauf wurden die Platten bei
Nennstrom C/5 wieder aufgeladen und die C/5-Kapazilät
wurde erneut ermittelt. Als nächstes wurden die Planen bei Nennslrom C/5 bis zur vollen Kapazität
(nach Maßgabe der anfängliehen Kapazität) aufgeladen und anschließend bis auf 80% der Gesamlkapazitäi 5
entladen, wobei die ncubewcrtctc Kapazität zugrunde
gelegt wurde, also die Kapazität nach der 11 iPOi-Zugabe.
Danach wurden die Platten nach dem festgelegten (jrundprüfverfahren geprüft, wie es obenstehend umrissen
ist, wobei mit Schritt (4) begonnen wurde. Is <o wurde ein Arbcitspunkt von 150 niA/cm- gewählt, um
die Nennleistungen von 55 und 30 kW zu erhallen. Ia isl zu beachten, daß dies unter der Stromdichte liegt,
die bei handelsüblichen Platten zur Erzielung tier gleichen Nennleistungen erforderlich ist. 1S
Hinsichtlich des Prüfschriltes (4) isl /u erwähnen, daß
die herkömmlichen Platten mil bb Ampere (175 mA/cm-) entladen und mit 27 Ampere
(72 mA/cm-1) aufgeladen wurden, was bei einer aus solchen
Platten bestehenden Battcrieanlage von 250 Kilo- ϊο
gramni Nennleistungen von 47.5 bzw. 25.9 kW einspricht.
Die Entladezeit betrug 25 Sekunden und die Endspannung belief sich auf 1,5 Voll pro Zelle. Die Ladezeit
betrug 61 Sekunden und die Endspannung lag bei 2.75 Volt pro Zelle. Die fünf zweipoligen Platten
wurden demgegenüber bei Stromwerten entladen und aufgeladen, die (bei einer aus solchen Platten bestehenden
Batterie von 250 Kilogramm) den Nennleistungen 55 und 30 kW entsprachen. Die Zeitspanne für die lim ladung
belief sich auf 25 Sekunden und die Ladedauer auf 67 Sekunden, sofern die Endspannungspunkie nicht
überschritten wurden (1,5 Volt beim Kntladen und 2.75 bis 3.0 Volt beim Laden). Die Ladezeil entspricht einer
weniger als 10%igen Überladung in jedem Zyklus. Die etwas schwächeren Entlade- und Ladeströme im lall
der herkömmlichen Platten wurden durch die Slrombelastbaikeit
dieser Einrichtungen erforderlich gemacht. Doch würde sich dies bei den Lade- und Entladczyklen
allenfalls in einer längeren Plattcnlcbensdauer niederschlagen können, da die Zyklusbeanspruchung bei niederen
Stromwerten weniger ausgeprägt ist.
Bei den in der beschriebenen Weise durchgeführten Versuchen kam es bei den herkömmlichen positiven
Platten noch vor Beendigung von 350 Lade- und Entladezyklen zum Platienausfall oder zum beginnenden
Pkutenausfall. Bei den besten dieser Platten belief sich
die Kapazität beim Nennstrom C/5 nach 300 Zyklen nur noch auf 57% und nach 400 Zyklen auf 34%. wobei
zwischen diesen Werten der Ausfall eintrat. Bei den anderen positiven Platten kam es nach 500 Zyklen (beibehaltene
Kapazität 23%) und nach 200 Zyklen (beibehaltene Kapazität 6b%) zum Ausfall. Bei den letztgenannten
Platten belief sich die Kapazität nach 300 Zyklen nur noch auf 3.5%. Die Inspektion dieser Platten
nach der Prüfung ließ eine äußerst starke Durchkrümmung und in einigen Fällen sogar einen Gittcrbiiich
erkennen. Auch hatte sieh das Pnstenmaterial von jeder Platte abgelöst.
Die beiden ncga'iven herkömmlichen Platten zeigten
ein gutes Tcstverhalten. insofern sich die C/5-Kapa/ilätsabnahnie
bei der einen nach 500 Zyklen nur auf etwa 30% und bei der anderen auf etwa 23% belief.
Die Inaugenscheinnahme dieser Platten nach der Prüfung ergab eine aufgerauhte Oberflächenstruktur, aber
keine übermäßige Pastenablösung oder Durchbiegung. Es isl somit klar, daß das Lcislungsvcrhalien einer handelsüblichen
Batterie mit dünnen Platten, die mit hoher Leistungsdichte betrieben wird, durch die posiliven
Platten schwer beeinträchtigt wird, die nur eine begrenzte Zykluslebensdaucr haben.
Bei den fünf geprüften zweipoligen Platten waren die Bleileiter bei den Platten I bis 4 aus einer 0,51 mm starken
Bleitafel in einer maximalen Breite von 1,52 mm
ausgeschnitten, während die Leiter bei der Plane 5 aus einem 0.51 mm sunken Blcidraht mit rundem Querschnitt
bestanden. Bei den Platten 1 bis 5 blieb die Kapazität nach 300 Zyklen zu 87, 102, 90. 91 bzw. 89%
beibehalten. Die Platten 1. 2, 4 und 5 überstunden auch
300 Zyklen ausfallfrei und die Kapazität war danach noch zu 47. bl. 51 bzw. 40% beibehalten. Die Plane 3
durchlief bis zum Ausfall 730 Zyklen und hatte ihre Kapazität danach noch zu 42% beibehalten. Die Kapa/ilätshaluing
lag bei den zweipoligen Platten also deutlich über jener der handelsüblichen positiven Planen.
Die Spannung beim Entladen der Zellen mit den zweipoligen Planen war im Vergleich zu den Zellen mit den
handelsüblichen Platten ebenfalls hoch. Die Spannung beim Laden erreichte fast 3 Volt, doch schien dies die
Plattenabnutzung nicht zu beschleunigen. Der Unterschied in der Ladespannung zwischen den zweipoligen
Platten und den herkömmlichen Planen wird auf die Abwesenheit von Antimon in den zweipoligen Planen
zurückgeführt. Antimon setzi die Polarisation der positiven Platte herab und verringert auch die H.'-Entwieklung
an der negativen Plane. Da man bei den zweipoligen Planen auf Antimon verzichten kann, ohne daß
dies auf Kosten der Zykluslebcnsdauer ginge, läßt sieh
somit bei den zweipoligen Platten der Vorteil eines wartungsfreien Betriebes erzielen. Falls dem wartungsfreien
Betrieb keine entscheidende Bedeutung beizumessen ist. kann man für die Lederstreifen allerdings
auch eine Bleiantimonlegierung verwenden (doch kommt es dann in stärkerem Maße zu Konosionserscheinungen).
In diesem Fall ist eine Zugabe von ILPO \
nicht erforderlich. Weiterhin kann statt des Bleis auch eine Bleikalzium- oder Blcikalziumzinnlcgierung \eiwcndct
werden, sofern ihre Anwendung im Hinblick auf die Lebensdauer der Zellen vertretbar isl, die durch
Korrosion und Ausdehnung beeinflußt wird In den beiden letztgenannten Fällen isi eine Zugabe von HiPOi
zu dem Elektrolyten erwünscht.
Es wurde festgestellt, daß mit den in erfindungsgemäßcr
Weise hergestellten zweipoligen Platten eine Batterie von voller Größe aufgebaut werden kann (die
beschriebenen, für die Prüfzellen verwendeten zweipoligen
Platten hatten ungefähr ein Sechstel der normalen Größe), wobei diese Batterie bei einer minierer
Entladespannung von 180 Volt und bei einer Betriebs stromdichte von 105 mA/cm- cmc Leistungsdichte \or
220 W/kg hat. Eine solche Batterie enthält parallel I'
Module zu je 100 hintereinandergesehaltcten Zellei
und hat bei hohem Nennentladcslrom und flacher Ent ladung eine lange Zykluslebensdauer (über 1000 Zyk
len). In diesem Zusammenhang ist an den bereits er wähnten, der Nennleistung 55 kW entsprechenden Ent
ladestrom und an den der Nennleistung JO kW entspre chenden Nachladestrom zu erinnern. Die Platten eine
solchen Batterie wurden mit Erfolg bei einer Strom dichte von 150 niA/em2 in zahlreichen Lade- und Entla
dc/vklen betrieben (bis zu 1000 Zyklen). Bei dieser Bc
triebsweisc besteht die Gcsamtbattcrie aus 10 pantile len Modulen zu je 100 hintereinandergesehaltcten Ze
len.
Die Energiedichte einer aus diesen zweipoligen Pia
ten aufgebauten Batterie errechnet sich zu 21,4 Wat stunden/kg und die Leistungsdichte zu 220.5 Watt/k;
- ■- ν
wenn man den Elcktrolytüberschuß berücksichtigt, der
für die volle Ausnutzung der pro Platte verfügbaren Kapazität erforderlich ist. Der Pastennutzgrad beträgt
etwa 42%. die mittlere Enlladespannung wird zu 180 Volt angenommen und die Gcsamtkapaziiät der Batterie
belauft sich auf 29.7 Amperestunden. Die Batterie ist aus 11 parallelen Modulen zu je 100 hintereinandergeschaltcicn
Zellen aufgebaut und die Betricbssiromdichte liegt nahe bei 130 mA/cm-'. Bei mäßigerem F.ntladestrom
(C/5) belauft sich die verfügbare Kapazität bei ι
Zugrundelegung einer minieren Entladespannung von 200 Volt auf 51 Amperestunden und die Energiedichle
auf 45.9 Wattstunden/kg.
Ein herkömmlicher Bleiakkumulator mit dünnen Platten, wie man ihn für das Anlassen, für die Beleuchtung
und Zündung bei Kraftfahrzeugen verwendet, muß demgegenüber mit einer Stromdichte von etwa
250 mA/cm- (und mit einer mittleren Entladespannung von 180 Volt) betrieben werden, um eine Leistungsdichte
von 220,5 Wi;tt/kg zu erzielen. Beim Lade- und F.nlladebetrieb mit dieser Leistungsdichte ist das Beiricbsverhallcn
der Balteric wegen der den positiven Platten anhaftenden Mangel nicht befriedigend. Bis
zum Ausfall sind nicht mehr als 350 vollständige Zyklen verfügbar. Die Batterie besteht aus 100 Zellen in Serie
mit 5 positiven und 4 negativen Platten parallel pro
Zelle.
Die Encrgicdiehtc der herkömmlichen Batterie mit dem obigen Aufbau (220,5 Watt/kg) errechnet sich /u
13,1 Wattstunden/kg, wenn man den Elektrolytüberschuß berücksichtigt, der zur vollen Nutzung der pro
Platte verfügbaren Kapazität erforderlich ist. Der Pastennulzgrad beträgt etwa 27%. die mittlere Entladespannung
wird zu 180 Volt angenommen und die Gesamtkapazität der Batterie beläuft sich auf 18.5 Ampcrcstundcn.
Die Betriebsstromdichte beträgt etwa 250 mA/cm2. Bei mäßigem Entladesirom (C/5) belauft
sich die verfügbare Kapazität bei Zugrundelegung einer mittleren Entladespannung von 200 Volt auf 47,b
Amperestunden und die Energiedichte beträgt 38.1
Wattstunden/kg.
Es sei bemerkt, daß die in den Zeichnungen dargestellten zweipoligen Platten bei der Herstellung einer
Batterie so montiert werden, daß die Abschnitte 11 der
Rahmen 6 oben liegen und die entgegengesetzten Abschnitte der Rahmen unten.
Im Rahmen der Erfindung sind natürlich Abänderungen verschiedener Art möglich. So können beispielsweise
die Grundplatte, die Gitter und die Rahmen aus einem anderen Kunststoff als aus einem Polycarbonai
hergestellt sein. einem «W
14
können beispielsweise aiwh aus ;rj;1| wie etwa PoU vi
>n bestehen. Dem Fach-
mann sind kannt. die den zu
du- also elekinsch
aufweisen, mit Bta
,-en. in der als ^
ändig s.nd
l
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* ^c *unfclslrfc Anfordcrungcn genügen.
^ d sind. Maßbcsiändigkeii
^-„deten Schwefelsäure
Temperaturen bis zu -40 t
^ cmsl,ecllcndcl
i:.iscin aus
bindung a
" n
Drchbrechung der Grundnl;..-i
der dargestellten Ausführung-
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50 mung unterworfen wird.
Claims (12)
1. Bipolare Platte für einen Bleiakkumulator, bestehend
aus einer beidseitig mit aktiver Masse beschichteten Trennwand, die im oberen Bereich eine
öffnung aufweist, durch die die elektrische Verbindung der beiden Plaltcnseiicn gefühn ist. d a durch
gekennzeichnet, daß die Trennwand
(2) eine längliche Öffnung (10) aufweist, durch die U-förmige Leiterstreifen (8) aus Blei oder einer
Bleilegierung hindurchgeführt sind, die durch mit horizontalen Streben (16) versehene Gitter (4) an
die Trennwand (2) gedrückt werden, je ein ein Fenster (22) aufweisender Rahmen (6) auf den Gittern
(4) befestigt ist und die von Rahmen (6) und den Gittern (4) gebildeten Hohlräume mit aktiver Masse
ausgefüllt sind.
2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeieh
net, daß die Trennwand (2), die Gitter (4) und der Rahmen (6) aus einem thermoplastischen Material
bestehen.
3. Platte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als thermoplastisches Material Polykarbonat verwendet ist.
4. Platte nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß die Lederstreifen (8) aus einer Legierung von Blei und Kalzium, Antimon oder Zinn bestehen.
5. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seile der
Trennwand (2) ein auf dieser aufliegender und damit verbundener Filz. (32) aus elektrisch indifferenten
und gegen Schwefelsäure beständigen Fasern vorgesehen ist, wobei die Pastenschicnten (30) festhaftend
mit den Filzen (32) verbunden sind.
b. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pastenschichten
eine Stärke aufweisen, die etwa gleich der Starke des Rahmens (6) ist.
7. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pastenschichten
(30) ein elektrisch indifferentes Fasermaterial enthalten.
8. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (24) des Rahmens (6) über die Öffnung
(10) in der Trennwand (2) hinweggreifl und
diese verschließt.
9. Verfahren zur Herstellung einer bipolaren Platte für einen Bleiakkumulator nach einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 9. bei dem eine Trennwand beidseitig mit aktiver Masse überzogen wird
und die Trennwand in ihrem oberen Bereich eine Öffnung aufweist, die die elektrische Verbindung
zwischen den beiden Plattenseitcn aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der
Trennwand im Absland mehrere Bleistreifcn angeordnet
weiden urd durch horizontale Sueben aufweisende (Jitter und Rahmen mit einem auf dem
Cutter befestigten Fenster gegen die Trennwand gepreßt werden und daß die von den Rahmen und
den Giltein gebildeten Hohlräume mit aktiver Masse ausgefüllt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß auf jeder Seite der Trennwand noch ein Filz, aus elektrisch indifferenten und Schwefelsäure
stabilen Fasern aufgebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10. dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Leiterstreifen auf einer Seite der Trennwand mit vorzugsweise den linden
eines einzelnen Leiterstreifens auf der gegenüberliegenden Seite der Trennwand verbunden wird.
12 Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11.
didurch gekennzeichnet, daß aus elektrisch indifferentem Fasermaterial vermischt mit dem aktiven
Material cine Matte vorgeformt w.rd und diese
Mute auf die Trennwand unter oder zwischen den Lederstreifen aufgebracht wird.
Die Erfindung bezieht sich auf eine bipolare Platte ,c für einen Bleiakkumulator, bestehend aus einer bcidsci-
I mit aktiver Masse beschichteten Trennwand die im
oberen Bereich eine Öffnung aufweist, durch die die
elektrische Verbindung der beiden Plattenseitcn ge-
M fQAusSder deutschen Patentschrift 1 78 855 ist berci.s
eine elektrische Sammlerbatterie mit doppclpol.gcn Elcktrodenplatten bekannt, wobei die beiden Seiten der
Elcktrodenplatte durch eine Öffnung im oberen Teil
der beidseitig mit aktiver Masse beschichteten Trenn-
« wand verbunden sind. Um den Elcktrolytdurchtr.ti
durch die Öffnung zu verhindern, ist d.cse taucherglokkenförmig
ausgebildet. Die Verbindung erfolgt durch einen Leiter, der sich auf beiden Seiten der Platte verzweigt
und in die aktive Masse eingebettet ist.
ίο ' D-fs Problem der Luftverschmutzung hat es mn sich
»ebracht daß batteriegespeiste elektrisch angetriebene
Fihr/.cu-e verstärkt in den Blickpunkt des öffentlichen
Interesses gerückt sind. In diesem Zusammenhang hat der Bleiakkumulator besondere Vorzüge, da die Off ent-
lichkeit mit ihm wohl vertraut ist und infolge sc.ncr
-,usgedehnten Anwendung in der elektrischen Anlage üblicher Fahrzeuge mit Benzinmotor eine voll cntwikkelte
Fertigungstechnik und die notigen Fcrtigungsaningen
vorhanden sind. Indes ist die Encrgicd.chie von
'Bleiakkumulatoren, die für den Antrieb von Fahrzeugen
in Betracht kommen, nur mäßig und betragt bei
einem 20stündigen Entladestrom etwa 31 Wattstunden/Kilogramm. Eine höhere Energiedichte ware also
erwünscht. . . ...
Λ1 Nachteilig ist auch die relativ niedrige Leistungsdichte
Ein für einen Fahrzeugantrieb verwendbarer Bleiakkumulator sollte in der Lage sein, kurze Eniladcsiromstöße
hoher Nennstromstärke zu liefern. Ein üblicher Bleiakkumulator für Fahrzwecke gibt jedoch nur etwa
77 Watt/Kilogramm für kurze Zeitspannen ab.
Nichteilig ist auch, daß noch insofern ein Zusammenhang
zwischen dem Entladestrom und der Energiedichte besteht, als die Energiedichte mit steigendem
Eniladcstrom abnimmt. So weist beispielsweise auch
eine neue Autobalteric üblicher Bauart mit dünnen
Platten bei hohen Nennleistungen nur eine Enci erdichte von 13 Wattstunden/Kilogramm auf. während
bei mäßigen Nennleistungen 37.5 Wattstunden/Kilogramm erzielt werden. Dies gilt für Platten aller Slar-
ken- als wichtiger Punkt ist weiterhin zu berücksichtigen'
daß die Tiefennutzung der aktiven Masse be einem gegebenen Entladestrom mit steigender Platten
stärke abnimmt.
Man ist sich demgemäß darüber im klaren, daß mat
eine größere Anzahl dünnerer Platten vorsehen muli besonders im Fall hoher Nenncnlladestromstärken. Dk
Verwendung dünner Platten ist jedoch wiederum in an derer Hinsicht problematisch. Die herkömmliche
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US22417672 | 1972-02-07 | ||
US00224176A US3819412A (en) | 1972-02-07 | 1972-02-07 | Plates for lead acid batteries |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2305705A1 DE2305705A1 (de) | 1973-08-23 |
DE2305705B2 DE2305705B2 (de) | 1976-05-06 |
DE2305705C3 true DE2305705C3 (de) | 1976-12-23 |
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