DE2354621B2 - Plattenblock mit ebenen Platten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenblock mit ebenen Platten, die ebene Stromfahnen und zwischen den Platten liegende biegsame Trennstäbe aufweisen, die sich nach oben bis zwischen die Stromfahnen erstrecken.

Ein Plattenblock dieser Art wird hauptsächlich für alkalische Akkumulatoren eingesetzt, ist aber im Prinzip für alle Akkumulatoren mit ebenen Platten verwendbar. Die Platten sind im allgemeinen sogenannte Taschenelektroden, d. h., jede Platte ist aus einer Anzahl Taschen oder Behälter zusammengesetzt, die positiv oder negativ elektrochemisch aktive Masse enthalten.

Platten verschiedener Polarität müssen durch sogenannte Separatoren voneinander getrennt sein, um eine Berührung zwischen den Platten und daraus folgende Kurzschlüsse zu vermeiden. Zu diesem Zweck verwendete bekannte Separatoren für alkalische Akkumulatoren sind beispielsweise aus Kunststoff oder Hartgummi bestehende Trennstäbe, allein oder in Kombination mit Randseparatoren aus meistens U-förmigen Kunststoffoder Hartgummischienen. Auch sogenannte Wellenseparatoren, die aus dünnen gewellten und perforierten Platten aus säurefestem Material bestehen, sind bekannt (DT-PS 9 18 643). Vertikal zwischen den Platten angebrachte Trennstäbe besitzen jedoch den Vorteil, daß sie leichter von den Platten herrührenden Schlamm auf den Boden des Akkumulatorgefäßes absinken und im Akkumulator entwickelte Gase entweichen lassen. Weiter bedingen sie bedeutend geringere Materialkosten als flächige Separatoren.

Die Trennstäbe weisen vorzugsweise runden oder quadratischen Querschnitt auf, wobei die Stabdicke zwischen etwa 1,5 mm bei Akkumulatoren für hohe Belastungen und etwa 3,5 mm bei solchen für geringe Belastungen schwankt. Die Stablänge ist von der Plattenhöhe und dem AkkumuiäiOflyp abhängig. Man pflegt sie etwas länger als die Plattenhöhe, einschließlich Stromfahne, zu wählen.

Eine der Plattenbreite und dem Akkumulatonyp angepaßte Anzahl von Trennstäben, beispielsweise 4 bis 10 Stück, ist jeweils in den Zwischenräumen zwischen positiven und negativen Platten angebracht. Im allgemeinen sind in die Platten Rinnen oder Vertiefungen für die Trennstäbe eingepreßt oder eingewalzt. Die Plattenkanten sind oft durch U-förmige Kunststoffoder Hartgummileisten isoliert.

Akkumulatoren dieser Art sind mit einem Elektrolyt versehen, der sich frei zwischen den Platten bewegen kann und denjenigen Teil der Platten völlig bedecken muß, der aktives Material enthält; es kann sich daher nur eine Teilzone der Stromfahnen oberhalb des Elektrolytpegels befinden. Der Elektrolyt besitzt im allgemeinen ein spezifisches Gewicht, welches dasjenige der verwendeten Trennstäbe übersteigt, weshalb letztere nach oben zur Elektrolytoberfläche schimmen können, falls sie nicht ausreichend hart zwischen den Platten festgeklemmt sind. Gebräuchlicher alkalischer Elektrolyt, der eine Wasserlösung von Kaliumhydroxid darstellt besitzt ein spezifisches Gewicht von etwa i,2g/cm³. Die Trem.iiäbe bestehen beispielsweise aus Polypropylen mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0,9 g/cm³ oder Polystyrol mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1,05 g/cm³, weshaib sie spezifisch wesentlich leichter als der Elektrolyt sind. Maßabweichungen zwischen den verschiedenen Trennstäben bzw. Platten können außerdem dazu führen, daß bestimmte Trennstäbe lose sitzen und bei Stoßen oder Vibrationen, denen der Plattenblock des Akkumulators gelegentlich ausgesetzt ist, aus ihrer Lage verschoben werden, was zu Kurzschlüssen zwischen den Platten führen kann.

Bei der Herstellung der Akkumulatoren werden die Platten im allgemeinen mit einer aktiven Masse in ungeladenem Zustand versehen. Beim Laden nimmt insbesondere dasVolumen der positiven aktiven Masse zu, weshalb die Platten schwellen. Es müssen daher die Platten schon mit geringerer Dicke als derjenigen hergestellt werden, die sie im arbeitenden Akkumulator nach dessen Aufladung annehmen werden. In den Plattenblock eingebaute Trennstäbe sitzen daher während der Herstellung und vor der ers?en Ladung des Plattenblockes noch loser zwischen den Platten als im fertigen Akkumulator. Sie können daher leicht aus dem Plattenblock herausfallen oder sich aus ihrer vorgesehenen Lage verschieben.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind schon haarnadelförmig gebogene Trennstäbe verwendet worden, bei deren Montage die Schenkelenden von unten in den Zwischenraum beidseits einer Platte in den Plattenblock eingeführt werden. Die Trennstäbe können dann nicht zwischen den Platten nach oben schwimmen. Derartige Trennstäbe sind jedoch in der Herstellung teurer als einfache Trennstäbe und außerdem schwieriger zu montieren. Zudem eignen sie sich nicht zur maschinellen Montage.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Plattenblock der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Trennstäbe zuverlässig zwischen den Platten fixiert sind und ihre Lage weder während der Herstellung noch während des Betriebs des Plattenblocks bzw. des Akkumulators ändern.

Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen erfindungsgemäßen Plattenblocks ergeben

sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen aufgeführt.

Die aus den ebenen Flächen der Stromfahnen vorstehenden Abschnitte können auf beiden Seiten einer Stromfahne vorgesehen sein. Weiterhin können die Platten mit den vorstehenden Abschnitten nur auf einer Seite der Stromfahnen derart angebracht sein, daß diese vorstehenden Abschnitte im Plattenblock nach verschiedenen Seiten gerichtet sind. Vorzugsweise sind jedoch die vorstehenden Abschnitte sämtlicher Stromfahnen des Plattenblocks zur selben Seite gerichtet.

Wenn jede Stromfahne einen einzigen langen vorstehenden Abschnitt hauptsächlich senkrecht zur Längsrichtung der Trennstäbe aufweist, kann ein solcher Abschnitt derar ausgestaltet sein, daß er in Kontakt mit sämtlichen Trennstäben im angrenzenden Zwischenraum zwischen den Platten kommt.

Die hervorstehenden Abschnitte der Stromfahnen können verschiedenartig ausgeführt sein. So können beispielsweise flache Stromfahnen verwendet werden, die mit einer oder mehreren festen Warzen aus geeignetem Material versehen sind. Es können auch formgepreßte oder gegossene Stromfahnen zur Anwendung gelangen, oder es können in die flachen Stromfahnen Schlitze geschnitten oder gestanzt sein, wobei dann das anfallende Material als Lappen zur Seite gebogen ist. Aus Gründen einer guten Leitfähigkeit ist es jedoch vorteilhaft, wenn keinerlei Unterbrechungen in Form von Schnitten, Löchern od. dgl. in den Stromfahnen vorhanden sind. Eine besonders zweckmäßige Ausführung besteht darin, daß die aus der Ebene der Stromfahnen vorstehenden Abschnitte aus eingepreßten Erhebungen des Materials bestehen. Die Stromfahnen, die häufig aus Blechmaterial ausgeführt sind, können dann durch gleichzeitiges Pressen und Stanzen der Stromfahnen hergestellt werden, wobei das Pressen praktisch umsonst erfolgt. Ein solches Einpressen von Erhebungen macht die Stromfahnen auch steifer.

In jedem Fall ist mit der erfindungsgemäßen Anordnung gewährleistet, daß die Trennstäbe auf Grund de«, auf sie ausgeübten Biegemomentes und auf Grund der hierdurch hervorgerufenen Reibungskräfte zuverlässig zwischen den Platten in ihrer vorgegebenen Lage fi xiert sind und auch ihre Lage bei der Herstellung und beim Betrieb des Plattenblocks als Akkumulator nich: ändern.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

F i g. 1 perspektivisch den teilweise aufgeschnittenen Plattenblock,

Fig.2 im Querschnitt zwei Platten mit dazwischenliegendem Trennstab und

F i g. 3 eine abgewandelte Ausführungsform hiervon. Der aus F i g. 1 ersichtliche Plattenblock 10 ist au:; einer positiven Plattengruppe 12 und einer negativen Plattengruppe 14 zusammengesetzt, wobei jede Grup pe 12 bzw. 14 aus einer Anzahl ebener Platten 16, gebildet ist. Jede Platte 16, 18 weist oben eine ebene Stromfahne 20,22 mit einer Nase 24, 26 auf. Die Nasen 24,26 jeweils einer Plattengruppe 12,14 sind durch Polbrücken 28, 30 zusammengefügt, von denen jeweil: mindestens ein positiver bzw. negativer Anschlußpol bzw. 34 ausgeht. Die Polbrücken 28, 30 sind als Schraubboizen mit Muttern ausgestaltet, welche die einzelnen Platten 16,18 der Gruppen 12,14 zusammenhalten. Sie können aber ebensogut aus Schienen bestehen, an denen die Nasen 24, 26 der Stromfahnen 20, 2:2 durch Schweißen befestigt sind.

Jede Stromfahne 20, 22 weist eine oder mehrere aus deren Ebene hervorstehende langgestreckte Abschnitte 36 auf, die im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Trennstäbe 38 vorstehen. Zur Versteifung sind die Platten 16, 18 jeweils mit zwei Randschienen 40 versehen, die mit einem Schienenteil 42 auch den Rand der Stromfahne 20,22 der zugeordneten Platte 16 bzw. 18 umgreifen. Die Stromfahne 20, 22 wird dadurch gegenüber dem übrigen Teil der Platte 16,18 versteift, so daß sie, ohne nachzugeben, ein Biegemoment auf die Trennstäbe 38 an deren Berührungsstelle mit dem vorstehenden Abschnitt 36 ausüben kann. Die Platten 16, 18 sind mit eingepreßten oder eingewalzten Vertiefungen 44 versehen, die als Bett für die Trennstäbe 38 dienen. Diese Vertiefungen 44 liegen beidseits der Platten 16,18 einander gegenüber. Die senkrechten Seitenkanten der Platten 16,18 sind mit Randseparatoren 46 versehen, und der gesamte Plattenblock 10 wird durch ein dünnes Band 48 aus Kunststoff oder Metall zusammengehalten. Der Plattenblock 10 ist im Elektrolyt eines nicht dargestellten Akkumulatorgefäßes versenkt.

F i g. 2 und 3 zeigen jeweils eine positive Platte 16 und eine negative Platte 18. Die Stromfahne 20, 22 jeder Platte 16, 18 ist elektrisch leitend mit dem übrigen Teil der zugehörigen Platte bei 50 verbunden, wobei die Verbindung bei 50 beispielsweise an einer Lasche der obersten Elektrodentasche einer Taschenelektrode oder an einem Plattengerüst in Form eines Metallnetzes, perforierten Bleches od. dgl. erfolgen kann. Die Stromfahne kann auch einstückig mit dem Plattengerüst ausgeführt werden. Jede Stromfahne 20, 22 besitzt einen aus ihrer ebenen Fläche 52 hervorstehenden Abschnitt 36, wobei die Abschnitte 36 sämtlicher Stromfahnen 20, 22 des Plattenblocks 10 zur selben Seite gerichtet sind. Im Zwischenraum zwischen den beiden Platten 16, 18 ist der Trennstab 38 derart angebracht, daß er durch die Vertiefungen 44 in den Seitenflächen der Platten 16,18 geführt ist.

F i g. 2 zeigt zwei verhältnismäßig dünne Sammlerplatten 16, 18. Die Trennsläbe 38 kommen hier bei A in Berührung mit dem vorstehenden Abschnitt 36 der Stromfahne 20 und werden dadurch zur Stromfahne 22 hin abgebogen. Die vorstehenden Abschnitte 36 bestehen aus eingepreßten Erhebungen im Material der Stromfahnen 20, 22, die daher an der entgegengesetzten Seite des Abschnittes 36 eine eingepreßte Vertiefung aufweisen. Die Trennsläbe 38 stehen bei B in Berührung mit der Stromfahne 22 im Bereich dieser Vertiefung, werden daher zurückgebogen und kommen bei Cerneut in Berührung mit der Stromfahne 20. Dadurch, daß das Material der Trennstäbe 38 biegsam ist, aber trotzdem eine gewisse Elastizität aufweist, entstehen an den Berührungspunkten A, Sund CReibungskräfte,die den Trennstab 38 zuverlässig zwischen den Platten 16, 18 festhalten. Geeignete Werkstoffe für Trennstäbe vereinigen eine gewisse Biegsamkeit und Elastizität bzw. Federkraft mit einer entsprechenden Widerstandsfähigkeit gegenüber dem im Akkumulator verwendeten Elektrolyt. Beispiele geeigneter Werkstoffe für Trennstäbe in alkalischen Akkumulatoren sind Polypropylen, Polystyrol und Ebonit. Auch wenn die Elastizität des Materials allmählich abnehmen sollte, wird der Trennstab durch die hervorgerufene Formveränderung in seiner Stellung festgehalten.

Aus F i g. 3 sind die Verhältnisse für den Fall ersichtlich, daß die positive Platte 16 bedeutend dicker als die negative Platte 18 ist. Es ergibt sich dann ein größerer Zwischenraum zwischen den Stromfahnen 20, 22, und

die Berührungspunkte zwischen den Trennstäben 38 und Stromfahnen 20,22 beschränken sich auf die Punkte D und E Auch dies ruft ausreichende Reibungskräfte hervor, die den Trennstab 38 in seiner Stellung festhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Plattenblock mit ebenen Platten, die ebene Stromfahnen und zwischen den Platten liegende biegsame Trennstäbe aufweisen, die sich nach oben bis zwischen die Stromfahnen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromf?hnen (20, 22) einen oder mehrere aus der Ebene derselben hervorstehende Abschnitte (36) aufweisen, ίο die auf die Trennstäbe (38) ein Biegemoment ausüben und durch die dadurch hervorgerufenen Reibungskräfte die Trennstäbe (38) in vorgegebener Lage zwischen den Platten (16,18) festhalten.

2. Plattenblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Abschnitte (36) sämtlicher Stromfahnen (20, 22) des Plattenblocks (10) zur selben Seite gerichtet sind.

3. Plattenblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stromfahne (20, 22) einen langgestreckten, im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Trennstäbe (38) vorstehenden Abschnitt (36) aufweist.

4. Plattenblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Ebene (52) der Stromfahnen (20, 22) vorstehenden Abschnitte (36) aus eingepreßten Erhebungen des Materials bestehen.