DE2500977A1

DE2500977A1 - Elektrodenplatte fuer akkumulatoren, insbesondere fuer bleiakkumulatoren

Info

Publication number: DE2500977A1
Application number: DE19752500977
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Dr Brinkmann
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: Brinkmann Juergen Dipl-Ing Dr 5820 Gevelsber
Priority date: 1975-01-11
Filing date: 1975-01-11
Publication date: 1976-07-15
Also published as: IT1043651B; FR2297499A1; SE7512355L; DE2500977B2; FR2297499B1; GB1487300A; SE418238B; DE2500977C3

Description

Reg.-Wr, HP 3BB-DT 62*3■ Kp.Ikheim, 9. Jan. 1975

EAP-Ksr/Mar

UARTA Batterie Aktiengesellschaft 300D Hannover, Stöckener Str. 351

Elektradenplatte für Akkumulatoren, insbesondere für Bleiakkumulatoren

Die Erfindung betrifft eine Elektradßnplatte für Akkumulator em, insbesondere für Bleiakkumulatoren, welche aus einem Stromableitungsaystern besteht, das beidseitig mit einem Kunststoffrahmen versehen ist_r der Kanäle zur Aufnahme der aktiven Kasse bildet und dessen Oberflächen durch ElEktrnlytdurchlasßiges poröses Material abgedeckt sind.

In Bleiakkumulatoren werden als Träger der aktiven Maass insbesondere Bitter- und Röhrchßnplatten verwendet» GittErplatten, bei denen sowohl der Rahmen als auch das Gitter aus Blei sind, besitzen ein hohas Gewicht.

Um an Bleigewicht zu sparen und hohe Lebensdauer zu erreichen, werden oft sogenannte Rührchenplatten verwendet, welche lediglich Bleiseelen in der RBhrchenrnxtts und Abschlußstege aus Blei oder Kunststoff besitzen* Die elektrochemisch aktive Masse wird bei diesen Piattenausführungen von geschlitzten HartgummiröhTchen oder Bswaberührchsn bzw. Gewehetaschen gehalten.

Akkumulatorenplatten der eingangs genannten Art sind in der DT-OS 2 305 309 beschrieben. Diese Kastenplatten besitzen ein Bleigitter Eus partdiel verlaufenden Bleistäben, weiches mit einem Kunststoffrahmen versehen ist. Der Vorteil solcher Kaatenplatten liegt insbesondere in ihrßm geringen Gewicht, da der schwere BlEirahmen entfällt. Infolge B.!' Masseabsahlsmmung auch bei hoher LeiBtuntisabgabe basitzen die-

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se Platten eine hohe Lebensdauer. Durch die Künststaffstreifen bzw. Kunstatoffquerverbindungen werden bei dieser bekannten Platte Kanäle gebildet, in deren Mitte sich die Bleiseelen, die von der aktiven Masse umgeben sind, befinden. Der elektrische Innenwiderstand der Elektrodenplotten wird wesentlich durch den Stromweg, den die Ladungsträger innerhalb der Platte zurückzulegen haben, bestimmt.

Diese Stromwege sind abhängig v/Dn der Form der Kanalausführungen. Rechteckige, breite Kanalquerschnitte und lange Kanäle ergeben unvorteilhaftere StrarntaegE als quadratische Kanalquerschnitte kurzer Länge.

Durch die unterschiedliche Heranziehung der Massepartikelchün bei unterschiedlichen EntladevcrhältnissKn sowie die unterschiedliche elektrische Leitfähigkeit, insbesondere dei* positiven aktiven Masse, werden die maximalen Widerstände nach vergrößert. Bei Starkstromentladungen werden in der Hauptsache nur die Kanaloberflachen, kalottenartig in die Tiefe dss Kanals gehend, beansprucht, während bei Entladungen mit kleineren Stromraten auch die tiefer liegenden Masseschichten breitflächig herangezogen werden. Die somit stark unterschiedlichen Widerstände bedingen wiederum partielle Elektrolytverarmungen und demzufolge inhomogene Entladeflachen, bezogen auf die Gesamtarbeitsfläche der Platte, und unterschiedliche Erwärmung sowie partielle Überhitzungen und Maaseabschlammungen, die dis Lebensdauer derartiger Platten beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kastenplatte zu schaffen, die geringes Gewicht bei hoher Lebensdauer besitzt und die bei geringsten elektrischen Innenuiideratänden eine hohe Btrotnaunheute gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stromableiter flächenhaft ausgebildet ist, seine Oberfläche parallel zur Plattenoberfläche verläuft und daß er derart mit Ausnehmungen versehen ist, daß der Anteil an Leitmaterial im Bereich der Plattenfahne und/oder in Hauptstromrichtung vom Fußpunkt der Platte zur Platten-

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fahne größer ist als im unteren Bereich der Elektrodenplatte und/ oder der zur Hauptstromrichtung senkrechten Richtung« Vorzugsweise sind die Ausnehmungen des Stromableiter Kreise gleichen Durchmessers, deren Mitten nebeneinander und übereinander in gleichen Abständen und auf gleichen Mittellinien angeordnet sind, wobei der senkrechte Mittenabstand von Loch zu Loch kleiner ist als der waagerechte.

Die Platte besteht insbesondere aus Bleiblnch, prinzipiell kann jedoch auch verbleites Kupfer- oder Aluminiumblech verwendet werden.

Das Plattengitter dient zur Stromleitung und die aktive Masse wird breitflächig und gleichmäßig koritaktiert« Urn diese Platten herum ist ein Kunststoffrahmen gespritzt, dessen LängsatreifEn und Querverbindungen Kanäle zur Aufnahme der aktiven Masse bilden. Durch die durchgehenden Ausnehmungen,, in denen sich ebenfalls aktive Masse befindet, die an dem elektrochemischen Arbeitsprozeß in der Fiatte teilnimmt und zusätzliche Kapazität ergibt, sind die beidseitig in den Kanälen angeordneten aktiven Massen miteinander verbunden. Auch die beidseitig der Platte aufgebrachten Kunststoffstege greifen durch die Ausnehmungen der Platte hindurch und es ergibt sich somit ein mechnnisch fester Zusammenhalt mit dem zentral liegenden Stromableiter.

DiB hohe mechanische Festigkeit solcher Kastenplatten ist besonders wichtig bei der automatischen Stapelung derselben zu Plattensätzcn für eine Akkurnulatorenzelle unter Zwischenlegung geeigneter Abstandshalter und/oder Separatoren. Die Platte ist beidseitig mit einer Armierung versehen, die beispielsweise aus einem l/lies, das auf dem Plattenrahmen bus Kunststoff und/oder auf die Kunststoffstegs aufgebracht ist, besteht. Neuen feinporigen Glasvliesen, Glasgeweben und Glaogelegen .sind auch Kunststoffvliese, KunststoffgKUjnbe und Kunststoff gelegs hoher Furoaität bzw. hochporöBes Materini, welches unter der Einwirkung des Elektrolyten und des nascierenden Sauerstoffs resistent bleibt, geeignet. Das beschriebene ArminrungBmittel kann beidseitig mit dem Kunststoffrahmen bündig abschließend oder vertieft

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im Rahmen liegend aufgebracht werden. Die vertiefte Anbringung der Armierung wird besonders beim automatischen, maschinellen Einbau bevorzugt, da andernfalls die Armierungen beschädigt werden können. Die Aufbringung der Armierung selbst kann auf bekannte technologische Weise durch Kleben, Schweißen, Spiegelschweißen und Ultraschallschweißen erfolgen.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren 1 bis U näher erläutert.

Gemäß Figur 1 besteht die Platte aus dem Stromableitungssystem 1, welches auf seiner gesamten Fläche mit von Gitterseite zu Gitterseite durchgehenden Ausnehmungen 2 versehen ist. Um den Stromableiter 1 ist ein Kunststoffrahmen 6 gespritzt, der- senkrechte Kunststoffstreifen 5 und Kunststoffquerverbindungen k besitzt, die teilweise oder ganz durch die Perforatinnslöchsr 2 des plattenförmigen Stromableiters 1 greifen.

Es ergibt sich somit eine in sich stabile Plattenverbundkcnstruktion, deren Festigkeit durch die Armierungsvliese 3 auf dem allseitig die Platte umschließenden Abdeckungsrahmen 6 und auf den Kunststoffstreifen h und 5 erhöht wird. Die stabile Plattenverbundkonstruktion ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf den automatischen Einbau, da hierbei höhere mechanische Materialbeanspruchungen auftreten als bE?i manuellem Einbau.

Gemäß Figur 1 ist der plattenförmige Stromableiter 1 mit kreisförmigen Ausnehmungen 2 gleichen Durchmessers versehen» Die Löcher liegen auf gleichen waagerechten und senkrechten Mittellinien, jsdoch ist der SEitenabstand der Löcher größer als ihr Höhenabstand. Dadurch ergeben sich in Richtung auf die Plattenfahne zu breitere, parallel zueinander liegende Stegstreifen als die ebenfalls zueinander parallel liegenden waagerechten Stegstreifen.

Damit ist das Leitmaterial in der Hauptstromrichtung, nämlich auf die Plattenfahne zu, vermehrt, d.h. der Widerstand des Stromflusses in Richtung auf die Plattenfahne wird verringert. Falls die Breite der waagerechten, aber parallel zueinander liegenden Stegstreifen unter-

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schiedlich gewählt wird, kann der Widerstand quer zur Hauptstromrichtung ebenfalls in Richtung einer Uergleichmäßigung der Stromdichte beeinflußt werden.

Gemäß Figur 2 besitzt der plattenförmige Stromableiter 1 kreisförmige Perforationen/^ die vom Plattenfuß in Richtung auf die Plattenfahne 7 zu in ihrem Durchmesser stetig geringer werden. Die kreisförmigen Ausnehmungen sind dabei so angebracht, daß deren Randabstand ständig gleich bleibt und somit gle.ichbreite, zueinander parallel liegende waagerechte Stegstreifen entstehen. Der Strömung vom Plattenfuß in Richtung auf die Plattenfahne zu, also in der Hauptstromrichtung wird stetig breiter, folglich nimmt auch der elektrische Widerstand pro Flächeneinheit in Richtung auf die Plattenfahns zu stetig ab. Die Stromdichte in den senkrechten Stegen ist daher angenähert konstant und der Spannungsabfall uiird stark verringert. Die Zahl der glEichbreitcm, parallelen, waagerechten Stegstreifen in den oberen Kanälen ist größer als in den darunterliegenden. Das bedeutet, daß oben mehr waagerechte StromidGtj^G zur V/erfügung stehen.

Das gleiche Ziel kann dadurch erreicht werden, daß die perforierte Bleiplatte nicht mehr mit ehenen, parallel zueinander liegenden Flächen, d. h. gleichdick am Plattenkopf und επί Plattenfuß, ausgeführt ist, sondern vom Plattenfuß an keilförmig nach obsn 'breiter werdend gestaltet ist. Läuft diese lieilform am Kopf der Plottenfahne 7 aus, so ist eine Konizität von 1 :- 300 bis 1 : 700 zweckmäßig. Es ist auch möglich, die keilförmige Uerdickung erst etwa in der HälftE der Platte vorzunehmen, dann kann eine Konizität unter 1 : 3OD gewählt werden, bevorzugte Konizitäten liegen bei etwa 1 : 100 bis 1 : 200. Durch die Anordnung und Größe der kreisförmigen Ausnehmungen und durch die Wahl der Bleiplattendicke können die elektrischen Verhältnisse optimal abgestimmt werden.

In den Figuren 3 und k sind als Ausnehmunger/'Langlöcher dargestellt. Die Langlöcher der Kastenplatte gemäß Figur 3 streben in Richtung auf die Plattenfshne 7 zu, wobei ihre Mittellinien zum Ansatzpunkt der-Plattenfahne hin geneigt sind, diese jedoch nicht treffen. Auch damit wird der Antuil an Leitmaterial im Bereich der Plattenfahnc erhöht bzw„

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nimmt in Richtung van Plattenfuß zu Plattenfahne zu. Die waagerechten Stege des Stromableiter, die parallel zueinander liegen, Bind infolge der gleichen Länge der Langlöcher und deren regelmäßigen Abständen gleich breit, d.h. der Weg und damit der elektrische Widerstand quer zur Hauptstromrichtung ist gleich.

In Figur k streben die Mittellinien der angebrachten Langlöchei/ geradlinig auf den Fußpunkt der Plattenfahne zu. Die Langlöcher können auch statt ihrer parallelen Seitenwände, wie in Figur 3 gezeigt, so gewählt uierden, daß die Seitenwände, wie in Figur k dargestellt ist, geradlinig spitzwinkelig verlaufen. Bei der spitzwinkeligen Ausführung der Länglicher ergeben sich besonders ausgeprägte Richtungen der stromführenden Teile. Die [}uerstrnmwege sind nicht mehr geradlinig im Vergleich zum Hauptstrornweg, Sündern bogenförmig und liegen zuEinsndar konzentrisch, wie in Figur 5 dargestellt ist. Konstruktiv ist es also möglich, mit Hilfe dieser Anordnung unterschiedlich spitzwinkeliger Langlcicher und deren RichtungsgEbung auf den Fußpunkt der Plattenfahne zu-, die Stromlinien so zu dimensionieren, daii die QuerBtrüma sich mehr der Hauptstramrichtung angleichen und somit είπκ gleichmäßige Stromdichte und geringer Spannungsabfall erreicht wird.

Die Hastenplötte ist mit einem Kunststoffrahmen varsehari. Die Rahmentei-Xe 6 können nicht nur Eim Fußteil und an den Seitenteilen der Platten hochrjezogen sein, sondern auch Teile der Pltittenfahne 7 abdecken, bo daß Korrosionsfii-acheinungen weitgehend unterbunden werden.

Der Kunststoffrahmen kann erfindungsgemäß eingefärbt sein. Man wild beispielsweise für positive Kastenplatten eins rote Einfärbung wählen und für negative Kastenplatten eine farlskonträrn Kennzeichnung, beispielsweise blau. Färbt man die Rahmen von Abstandshaltern und die Rahmen von Separatoren entsprechend farbkonträr, so ist leicht bei der Fertigungskontrolle, sowohl bei der manuellen Herstellung als auch bei der automatischen Fertigung Giner AkkumulatorenzBlle, durch die Farbkennzeichnung die Überwachung des richtigen Einbaus möglich. Auch bei eventuellen Reparaturen kann durch dip. Farbgebung sogleich festgestellt werden, urn welchen ZeliEntyp es sich handelt, ob alternierender Einbau vorliegt oder

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DDppElplatten mit und ohne Abstandshalter oder Separatoren verwendet wurden.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrodenplatte für Akkumulatoren, insbesondere für Bleiakkumulatoren, welche aus einem Stromableitungssystem besteht, das beidseitig mit einem Kunststoffrahmen versehen ist, der Kanäle zur Aufnahme der aktiven Masse bildet und dessen Oberflächen durch nlektrolytdurchlässiges poröses Material abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromableiter (1) flächenhaft ausgebildet ist, seine Oberfläche parallel zur Plattenoberfläche verläuft und daß er derart mit Ausnehmungen (2) versehen ist, daß der Anteil an Leitmaterial im Bereich der Plattenfahne (7) und/oder in Hauptstramrichtung vom Fußpunkt der Platte zur Plattenfahna (7) größer ist als im unteren Bereich der Elektrodenplatte und/oder der zur Hauptstrornrichtung senkrechten Richtung.

2. Elektrodenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Ausnehmungen (2) des Stromableiter (1) Kreise gleichen Durchmessers sind, deren Mitten nebeneinander und übereinander in gleichen Abständen und auf gleichen Mittellinien angeordnet sind, wobei der senkrechte Mittenabstand von Loch zu Loch kleiner ist als der waagerechte.

3. Elektrodenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (2) Kreise ungleichen Durchmessers sind, deren Mitten auf senkrecht zur Plattenfahne (7) gerichteten Mittellinien liegen und daß die Kreisdurchmesser stetig zur Plattenfahne (7) hin bei gleichem Abstand der Ausnehmungen abnehmen.

it. Elektrodenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (2) Langlöcher mit zwei parallelen Längsseiten sind, die zur Plattenfahne (7) hin schmaler sind und auf zur Plattenfahne (7) gerichteten Mittellinien angeordnet sind.

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5. Elektradenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Plattenfahne (7) hinweisenden Ausnehmungen (2) spitz zulaufende Langlöcher sind.

6. Elektrodenplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der perforierte Stromableiter (1) einen konischen Querschnitt besitzt.

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