DE2548813B2 - Verfahren zum Festlegen von Plattensatzen in Zellen von Akkumulatoren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festlegen von Plattensätzen in Zellen von Akkumulatoren, insbesondere Bleiakkumulatoren, durch Einspritzen eines Kunststoffes zwischen die Zellentrennwände bzw. Blockkastenstirnwände und die Plattensätze.

Bei aus mindestens einer Zelle bestehenden Bleiakkumulatoren ist der sich aus Elektrodenplatten und Separatoren zusammensetzende Plattensatz von geringerer Dicke als die zugehörige Breite des Zellengefäßes. Aus Gründen eines einfachen Fertigungsablaufes ist ein solches Spiel zwischen Plattensatz und Zellengefäßwand wünschenswert Dieser Abstand zwischen Plattensatz und Zellengefäßwand kann bei Batterien des gleichen Typs und sogar bei den einzelnen Zellen einer mehrzelligen Batterie, bedingt durch Fertigungstoleranzen, unterschiedlich groß sein.

Die Plattensätze in Akkumulatorenzellen müssen jedoch rüttelfest eingebaut sein, um ein Ausfallen von aktiver Masse aus Elektrodengittern oder ein Abbrechen der Elektroden-Plattenfahnen bei einer Rüttelbeanspruchung zu verhindern. Aus diesem Grunde wird es für notwendig angesehen, den Plattensatz im Zellengefäß zu fixieren.

Zum Festsetzen des Plattensatzes ist es bekannt, nach seinem Einbringen in das Zellengefäß von Hand in den Zwischenraum sogenanntes Beipackmaterial, das aus Separatoren, Kunststoffplatten, Kunststoffgittern u. dgl. Abfall besteht, einzustecken. Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig, da es bei den unterschiedlichen Abständen zwischen Plattensatz und Zellenwandgefäß so jeweils mehr oder weniger dicken »Beipack« erfordert.

Es ist auch bekannt, zum Ausgleich der notwendigen Fertigungstoleranzen mit sogenannten Beisteckscheidern zu arbeiten. Das Einpassen der Plattensätze wird dabei von Hand vorgenommen. Die ausgeübte Einpreßkraft des mit dieser Tätigkeit befaßten Arbeiters schwankt naturgemäß sehr stark. Außerdem besteht die Gefahr, daß bei diesem Vorgang Separatoren beschädigt werden. Um ein Aufsetzen des Akkumulatorendekkels zu ermöglichen, ist außerdem regelmäßig ein &> Nachjustieren des Plattensatzes im Zellengefäß erforderlich.

Andere bekannte Mittel zum Fixieren des Plattensatzes im Zellengefäß begünstigen beispielsweise die Bildung von Kurzschlüssen über Schlammbrücken im t>5 Behälter. Andere Verfahren sind wiederum außerordentlich aufwendig und unsicher und insbesondere auch nicht für eine automatische Fertigung von Akkumulatoren geeignet. So ist es beispielsweise bekannt, an den Innenseiten der Zellengefäße elastische Rippen anzuformen. die die Funktion des Festlegens der Plattensätze übernehmen. Nachteilig sind hierbei jedoch die sehr teuren Formen für derartige Zellengefäße und ein beträchtlicher Anteil von nicht brauchbaren Zellengefäßen bei der Herstellung derselben.

Aus der DT-OS 19 26 698 ist bekannt, eine Zwischenlage aus Schaumkunststoff, beispielsweise aus Polyurethan in Form eines Materialstücks an den Seitenwänden und am Boden des Behälters unter Pressung anzuordnen. Nachteilig ist hierbei, daß die Anordnung von Hand erfolgt und der Preßdruck des Materials nicht vorherbestimmbar ist. Es kann daher zur Beschädigung beispielsweise von Separateren kommen.

Aus dem DT-GM 68 00151 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem das Festlegen der Plattenblöcke durch zwischen den Blockkastenstirnseiten und den negativen Endplatten der Endzellen in plastischem Zustand eingebrachtes im Elektrolyten inertes Material erfolgt. Als Material wird die Verwendung von säurebeständiger Füll- bzw. Klebmasse, insbesondere Bitumen oder thermoplastische Kunststoffe vorgeschlagen. Nachteilig ist, daß die formlos im plastisch-viskosen Fließzustand eingebrachten Materialien keinen Druckaufbau zur Festlegung der Plattensätze gegenüber den Wänden zeigen. Es findet ein einfachem Hartwerden dieser Stoffe statt, womit mangels vorhandenen ausgeübten Verspannungsdrucks eine sichere Fixierung der Plattensätze nicht erfolgt. Auch durch die Verwendung von viel Material läßt sich dieser Nachteil nicht beheben.

Der Erfindung liegt in Anbetracht dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Festlegen von Plattensätzen in Zellen von Akkumulatoren zu schaffen, bei dem die Abstützung des Plattensatzes gegen die Gefäßwandung in einfacher Weise mit vorbestimmtem Preßdruck automatisch erfolgt, womit eine gleichmäßig gute Abstützung auch bei unterschiedlichsten Abständen zwischen Plattensatz und Zellenwandgefäß gewährleistet ist Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Kunststoffgemisch eingespritzt wird, welches nach dem Einspritzen aufschäumt und aushärtet. Diese Anwendung von Reaktionskunststoffen, deren Vernetzungsreaktionen beim Aufschäumen mit einer Volumenvergrößerung und bei dem damit verbundenen Aushärten mit dem Aufbringen eines vorbestimmten Preßdrucks gegen die benachbarten Wände verbunden ist; beseitigt die oben beschriebenen Nachteile. Die Dicke des derart hergestellten Schaumstoffkörpers paßt sich selbständig dem vorhandenen Abstand zwischen Piattensatz und Zellengefäßwand an, wobei ein Druckaufbau vor sich geht, der im Endstadium zu einem konstanten Verspannungsdruck führt. Es werden nur geringe Materialmengen durch das große Hohlraumvolumen des Kunststoffschaumkörpers benötigt und es wird zudem ein außerordentlich geringes Gewicht erzielt. Es ist möglich, das Verfahren der Erfindung automatisch durchzuführen, so daß hiermit ein weiterer Schritt zur vollständigen Automatisierbarkeit der Herstellung von Akkumulatoren getätigt ist. Der zur Durchführung des Verfahrens gut geeignete Polyurethan-Hartschaum kann durch Zugabe der gemischten Mehrkomponenten-Schaumrohstoffe von Hand oder durch automatische Dosiermaschinen im Fertigungsablauf in den vorhandenen Zwischenräumen zwischen Plattensatz und Zellengefäß angebracht werden. Nach der Zugabe des

Schaumrohstoffgernisches erfolgt ein Aufschäumen und ein gleichzeitiges Aushärten des Materials unter Ausbildung der gewünschten Kunststoffschaumabstützung. Es sind Schaumgemische geeignet, welche nach dem Mischen der Schaumrohstoffe und vor dem Aufschäumen relativ dünnflüssig sind und gut fließen und auch solche, die nach dem Mischen der Schaumrohrstoffe und vor dem Aufschäumen kein oder nur geringes Fließverhalten zeigen. Die ersten können bevorzugt beim Verarbeiten von Hand und dort to verwendet werden, wo möglichst viel leerer Raum ausgefüllt werden soll. Die zweiten können bevorzugt dort verwendet werden, wo es gilt, den Kunststoffschaumkörper nur 'okal anzubringen.

Die Problemlösung kann in besonders günstiger Weise durch ein Schaumsystem erreicht werden, bei dem nach dem Mischen der Schaumrohstoffe eine praktisch nicht mehr fließfähige gallertartige Mischung entsteht, die nach einer gewissen Zeit aufschäumt und aushärtet. Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Verfahren dieser Art ist die Anwendung des sogenannten »thixotropen Polyurethanschaums« anzusehen. Mit Hilfe dieses Schaumsystems ist es möglich, den Schaum an genau definierte Stellen zu applizieren, ohne daß irgendeine Gefahr des unkontrollierbaren Laufens eines normalerweise flüssigen Schaumrohstoffgemisches besteht.

Es können zwischen Plattensatz und Zellengefäßwand ein oder mehrere vertikale Kunststoffschaumstreifen an einer oder an beiden Seiten des Plattensatzes angebracht werden. Es können auch ein oder mehrere lokale Kunststoffschaumabstützungen in Kreisform oder kreisähnlicher Form an einer oder beiden Seiten des Plattensatzes angebracht werden. Hierbei ist eine zentrische Anordnung zweckmäßig. Außerdem kann es vorteilhaft sein, den Kunststoff nach dem Verfahren der Erfindung zusätzlich ganz oder teilweise unten zwischen Plattensatz und Zellengefäßboden und/oder ganz oder teilweise oben über dem Plattensatz anzuordnen.

Bei einem nur lokal auszubildenden Kunststoffschaumkörper wird ein Schaumrohstoffgemisch, welches kein oder nur geringes Fließverhalten zeigt, zweckmäßigerweise mittels einer Dosieranlage mit einer Kanüle od. dgl. an bestimmte Stellen zwischen Plattensatz und Zellenwand gegeben. Aufgrund der nicht vorhandenen oder nur geringen Fließfähigkeit bleibt das Gemisch an dieser Stelle an der äußersten Elektrodenplatte bzw. Zeilengefäßwar.d hängen, schäumt nach einer gewissen Zeit auf und füllt den Abstand zwischen Plattensatz und Zellengefäßwand aus. Auf diese Weise findet eine sichere Fixierung statt.

Derartiges lokales Aufbringen eines Kunststoffschaumkörpers ist jedoch auch mit einem Schaumsystem möglich, bei dem nach dem Mischen der Schaumrohstoffe ein gutes Fließverhalten vorliegt, sofern das Material möglichst direkt nach der Zudosierung aufschäumt

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform eines Bleiakkumulators dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch eine zweizeilige Akkumulatorenbatterie, deren Plattensätze mit jeweils zwischen Plattensatz und gegenüberliegenden Zellenwandgefäßen angeordneten vertikalen Kunststoffschaumstreifen fixiert sind.

Die zweizeilige Akkumulatorenbatterie 1 weist zwei Zellen 2 innerhalb eines Blockkastens 3 auf. In jeder Zelle 2 befindet sich ein aus Elektrodenplatten 4 und Separatoren 5 bestehender Plattensatz 6, der jeweils ein Spiel zu den umliegenden Zellengefäßwänden hat.

In die Spielräume zwischen den Plattensätzen 6 und den benachbarten Zellenwandgefäßen der Zellen 2 sind Kunststoffschaumkörper 8,9,10,11 eingebracht, die aus Polyurethanschaum bestehen. Die Kunststoffschaumkörper 8 bis 11 sind innerhalb der Zellen 2 ausgebildet worden, nachdem dort bereits der jeweilige Plattensatz 6 angeordnet ist Hierdurch ist die selbständige Anpassung der Dicke des Kunststoffschaumkörpers 8 bis U an den vorhandenen Abstand zwischen dem Plattensatz 6 und den Zellengefäßwänden gewährleistet. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel weisen die Kunststoffschaumkörper 8 bis 11 eine Streifen- oder Leistenform auf. Es sind jeweils mehrere dieser Kunststoffschaumkörper 8 bis 11 an den beiden Seiten eines Plattensatzes angebracht. Ihre Ausbildung erfolgt mit einem Schaumrohstoffgemisch, welches über eine dünne Kanüle in dosierter Form an die bestimmte Stelle zwischen Platter.satz und Zellengefäßwand gebracht wird.

Beim Hochziehen der Kanüle mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bildet sich selbständig der jeweils streifenförmige Kunststoffschaumkörper 8 bis 11 aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Festlegen von Plattensätzen in Zellen von Akkumulatoren, insbesondere Bleiakkumulatoren, durch Einspritzen eines Kunststoffes zwischen die Zellentrennwände bzw. Blockkastenstirnwände und die Plattensätze, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kunststoffgemisch eingespritzt wird, das nach dem Einspritzen aufschäumt und aushärtet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Polyurethan eingespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine thixotrope Polyurethanmi- is schung als Kunststoff eingespritzt wird.