DE2612992C3 - Akkumulator und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Akkumulator und Verfahren zu seiner Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit einem Batteriegehäuse und damit verklebten positiven und negativen Platten, welche von taschenförmigen ebenfalls mit dem Batleriegcliäuse verklebten Separatoren umgeben sind sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Bezeichnung »wartungsfrei« bedeutet bei Akkumulatoren, dall bei diesen aufgrund der Verwendung einer Speziallegierung für die Batterieplatte!! während dergesamlen Lebenszeit weder Wasser noch eine andere Flüssigkeit nachgefüllt werden müssen. Derartige Akkumulatoren sind normalerweise so aufgebaut, daß sich die Platten direkt wt Boden ties BaI-teriegehäuses abstützen, so daß sich oberhalb der Platten zusätzlicher Platz für einen Hleklrolyivorrat ergibt. Die Platten sind dabei von oben offenen Iaschenförmigen Separatoren bzw. Platlenhüllen umschlossen, welche verhindern, daß /um Hoden des Balleriegehäuses absinkendes aktives Material Kriechpfade bildet, die einen Kurzschluß /wischen den positiven und negativen Platten zur Folge haben können. Bei Akkumulatoren, die für den liinsal/. unter erschwerten Bei/ingungeii bestimmt sind, werden die Platten an ihrem unteren Linde vorzugsweise mit dem Batteriegehäuse verklebt, um eine gute Vibrationsfestigkeit zu erreichen. Hin derartiges Verkleben ist jedoch bei wartungsfreien Batterien nicht ohne weiteres möglich, da deren Platten an ihrem unteren finde von Platteuhülleii umgeben sind, in denen die Platten nach dem Verkleben der Platlenhüllen mit dem Balteriegehiiuse frei vibrieren können. Hei einem früheren Versuch, dieses Problem /u lösen, wurde das Batleriegehäuse mit den oberen linden der Platten verklebt. Dieser Versuch erwies sich jedoch nicht als völlig befriedigend.
Ferner ist aus der US-PS .1 2f>9Sfi5 bereits ein Akkumulator mit einem Ballericgehäuse bekannl, in dem durch Separatoren getrennte, positive und negative Platten vorgesehen sind, die am Boden des Batteriegehäuses mittels eines in flüssiger Form in das Halter iegchäusc eingebrachten Vcrbiiulungsmittels in
Form eines für ein spontanes Aufschäumen geeigneten Kunststoffniaterials festgelegt sind. Taschenl'örinige Separatoren sind hei dieser bekannten Batterie jedoch nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten, insbesondere wartungsfreien Akkumulator sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, hei dem die Platlen fest mit dem Baiteriegehüuse verbunden und gegen Vibrationen geschützt sind und hei dem gleichzeitig die Bildung von Kriechpladen zwischen den positiven und negativen Platten am Boden des Balteriegehauses und damit Kurzschlüsse zwischen den Platten verhindert werden.
Diese Aufgabe wird durch einen Akkumulator der eingangs beschriebenen Art gelöst, welcher gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die tasehcnförmigen Separatoren am unteren Rand Öffnungen aufweisen, durch die ein Kleber bis zu den unleren Kanten der Platten reicht und diese unter gleichzeitiger Abdichtung der Öffnungen auf mindestens einer Seite der taschenfiirniigen Separatoren mit dem Cichauseboden verklebt.
Zur Herstellung eines erfindungsgeinäßi-n Akkumulators hat sich ein Verfahren besonders bewährt, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
a) man erzeugt auf dem Boden des Balicriegehäuseseine ausreichend tiefe Schicht aus einem flüssigen Kleber;
h) man setzt die Platten und die Separatoren derart in den Kleber. daß sich die Platten aiii Boden des Batteriegehäuses abstützen und zumindest längs einer IJntcrkantc gegenüber ilen benachbarten Platten abgedichtet sind, und
c) man läßt den flüssigen Kleber erstarren.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Hs zeigt
Fig. I eine perspektivische Tcilansichl eines Akkumulators gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt.
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Rohling für eine Plattenhülle für ilen Akkumulator gemäß Fig. I.
Fig. 3 eine vergrößerte Explosionsdarslellung einer der Platten des Akkumulators gemäß Fig. I mit zugeordneter Plaltenhülle.
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Hg. 3.
Hg. 5 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer teilweise zusammengesetzten l'latlenhülle für einen Akkumulator gemäß lig. 1.
Hg. (i einen Schnitt längs der Linie 6-6 in lig. 5.
Hg. 7 einen der Hg. d entsprechenden VJuerschnitl nach dem Einsetzen einer Plalte,
Hg. H eine vergrößerte perspektivische Ansieht einer abgewandelten Platlciihiille für einen Akkumulator gemäß Hg. I und
Hg. 1J eine perspektivische Darstellung einer abgewandelten Platte für einen Akkumulator gemäß Hg. I einschließlich lies zugehörigen Separators.
Ehe auf die Figuren im einzelnen eingegangen wird, sei vorausgeschicht, daß die Zeichnungen lediglieh bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen und daß die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungshcispiclc hmhränkl ist.
Hg. I zeigt einen Akkumulator 10 mit mehreren, durch Trennwände voneinander getrennten Zellen 11. voiulenen jede vier positive Platten 12 und fünf negative Platten 13 aufweist. Es versteht sich, daß mit jeder beliebigen Anzahl von Platten gearbeitet werden kann. Die positiven Platten 12 sind sämtlich über Zapfen Mn und ein Verbindungsstück 12/> mit einem von außen zugänglichen positiven Anschluß 14 dei Batterie verbunden. In ähnlicher Weise sind die negativen Platlen mittels entsprechender Einrichtungen (nieludargestellt) in bekannter Weise mit dem negativen Anschluß verbunden. Der gezeigte Akkumulaioi 1» ist ein wartungsfreier Akkumulator, dessen Platten 12 und 13 sämtlich auf kurzen Rippen 15« des Bodens
15 des Batteriegehäuses 16 ruhen, so daß sich zwischen den Oberkanten der Platten 1.2 und 13 und dem Deckel 17 des Battcriegehäuses Platz für einen zusätzlichen Eleklrolylvorrat ergibt. Ferner sind benachharte positive und negative Platten durch I1IaI-lenhüllen 18 voneinander getrennt, welche die positiven Platten 12 umgeben und verhindern, daß aktives Material, welches zum Boden 15 des Behälters
16 absinkt, zwischen den positiven und negativen Platten Krieehpfade bildet, die zu einem Kurzschluß führen können. Die Plattenhüllen 18 sind aus dem üblichen Separatormaterial für Batterien hergestellt und besitzen an ihren Innenseiten Rippen 19, welche sich an ilen in den Plattenhüllen befindlichen positiven Platten 12 abstützen.
L-Is sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung für ilen Einsatz in Verbindung mit wartungsfreien Akkumulatoren besonders geeignet ist. daß sie abei auch bei anderen Typen von Akkumulatoren Verwendung finden kann.
Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden
ι Erfindung sind die Plattenhüllen unten offen, so daß es mil Hilfe eines auf dem Boden des Ualteriegehäuses befindlichen Klebers möglich ist. sowohl die Platten mit dem Batleriegehäuse zu verkleben, als auch die Plattenhüllen an ihrem untern Ende durch Schaffung
ι einer Klebverbindung zu verschließen. Auf diese Weise wird die Bildung von Kriechpladen aus aktivem Material zwischen den positiven und negativen Platten am Boden des Batteriegehäuses vermieden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Hg. I bis 4 ist jede einzelne Plattenhülle 18. welche eine zugeordnete positive Platte 12 umgibt, längs der senkrechten Kanten tier Platte abgedichtet, besitzt jedoch zwei Öfiiumgen oiler Schlitze 20 im Bereich der unteren Kante der Platte. Wenn die Platte 12 mit der zugehörigen Plattenhülle 18 in das Balteriegehäuse 16eingcset/t wird, taucht der Boden der Plattenhülle 18 in eine Schicht 21 eines Klebers, insbesondere eines Hpoxydharzklebcrs ein. welcher durch die Öffnungen 20 in das Innere der Plattenhülle 18 fließt und in Kontakt mit der unteren Kante der Platte 12 gelangt. Die Anzahl, die Ciröße. die Form und die Anordnung der Öffnungen 20 sind unkritisch, solange sie es ermöglichen, daß der flüssige Kleber in Kontakt mit ilen von der Plattenhülle 18 umgebenen Platten 12 gelangt. W'm;i der Kleber sich verfestigt, haftet er sowohl am Boilen 15 lies Batleriegehäuses 16. als auch an den Platten 12. so \laß diese fest mit dem Hattenegehäuse 16 verbunden sind, wodurch sich die gewünschte Vibralionslestigkeit ergibt. Die Höhe der Klebmittelschicht 21 liegt ferner über den Oberkanter: der Öffnungen 20. so daß der Kleber auch die Öffnungen 20 verschließt und verhindert, daß aktives Material, welches zum Boden der Plaltenhülle 18 ubsinkt, aus dieser austritt und Krieehpfade zwischen den umhüllten positiven Platten 12 und den jeweils benachbarten negativen Platten 13 schafft.
DieindenFig. 1 bis 4 gezeigte Plattenhülle 18 wird aus einem in Fig. 2 gezeigten Rohling oder Zuschnitt
18» aus Separatormaterial hergestellt. Man erkennl. daß die Öffnungen 2(1 bereits in dein Zuschnitt 18« längs einer mittleren laltlinie 22 vorgesehen sind, l-.s besieht aber auch die Möglichkeit, die Öffnungen 2(1 in der fertigen l'latlenhülle 18 herzustellen, und /war vor oder nach dem Hinselzen der Batterieplatte. Zur Herstellung der Platlenhülle IH wird der Zuschnitt 18» lungs der laltlinie 22 gefallet, und die dabei entstehenden, sich überlappenden senkrechten Kanten 23». 2.3 h Uml 24«. 24/> werden dichtend miteinander '.erblinden, um die l'lattenhiille 18 herzustellen. Das dichtende Verbinden der seuki echten Kanten kann hei CUIi-IH thermoplastischen Scparalomialcrial durch I KiI)' icgcln. durch I :ltrasehalherschweißung. untei Verwendung geeigneter Klchstollc niler aiii iigendeme .iiulere gecingele Weise ertolgen. Im allgemeinen achtel man darauf, die Breite der Siegelnaht so gering wie möglich zu hallen und trotzdem eine zusei "lassige lliissigkeilsdichte Naht zu erhallen. Die l'lattenhiillen können \ or ge I or ml werden, eile ti ic Platten eingesetzt weiden. Ks bestellt aber auch die Möglichkeit, die Zuschnitte IHd um ti ic Platten zu lallen, so ti all die Platten bei tier Herstellung tier Plallenliullcn eingeschlossen w eitlen.
In Ausgestaltung tier Erfindung sind anstelle von aiii drei Seilen geschlossenen tasclienforniigcn PIaI-tcnhullen auf nur zwei Seilen p'sehlossenc lasclicn-I■-.niiigc bzw. schlauclilormige Plallcnluillen ungesehen, the linien olli.ii sind. Die senkrecht··;·. K.uilen tlieser Plattenliüllen werden vorzugsweise durch Slieilcn \on schriinipffähigcn Kunststoffolien gebiltlei. welche es ermöglichen, die Plallenhullen eng aiii die tiarin befindlichen Platten aufzuschrumpfen. Wie die I-ig. 5 his 7 /eigen, kann eine tierartige sclilauclilorinige Plallenhulle 30 aus zwei blattförmigen Zuschnitten 30» und 30/' aus Scpaiatormaterial hergestellt werden, deren senkrechte Kanten über Streifen 31 bzw. 32 aus einer schrumpffahigen Kunststoffolie verbunden sind. Die beiden Streuen 31 und 32 werde im einzelnen /unachst gelallet und dann an ilen beulen Seiten tier Zuschnitte 30» und 30/) jeweils mit tieren senkrechten Kanten 33». 33/' bzw. 34». 34/> verbunden. Zunächst bilden the beiden üefaltelcn schrumpflahigen Streifen 31 und 32 seitlich abstehende Teile der schlauchförmigcn Plattenhiille 30. wodurch das !■Umsetzen einer Batterieplatte 12 in tlie Hülle 30 erleichtert wird. Nach dem Fiinsei/en tier Platte in die Plattenhiille 30 werden die senkrechten Kanten derselben erwärmt, um ein Schrumpfen der Streifen 31 und 32 lierbei/uluhren. so daß tliese sich in Querrichtung in Richtung auf tlie senkrechten Kanten tier Platte 12 zusammenziehen, wie dies I ig. ~ /cigl. Danach sitzt die Platlenhülle 30 stramm au! der Platte 12. wodurch die Möglichkeit, daß die Plattenhiille über die Platte hochrutscht, auf ein Minimum reduziert wird. Gleichzeitig wird hei der gewählten Ausgestaltung der Plattenhiille 30 der Platzbedarf längs der senkrechten Kante der Platte 13 auf ein Minimum reduziert, so daß die Plattenbreitc bei gegebenen Abmessungen des Batteriegehäuses optimiert werden kann. Das offene untere Ende der Hülle 30 gestaltet lerner einen freien Zutritt des Klebstoffs zu der in der Plattenhülle 30 befindlichen Platte 12. so daß die Platte und die sie umgebende Plattenhüllc fest mit dem finden 15 des Battcriegehäuses 16 verbunden werden, wenn der Klebstoff erstarrt. Wenn es erwünscht ist. können auch bei der Plattenhülle gemäß F-i u. I bis 4 schrumpffähige Enden vorgesehen werden.
line weitere abgewandelte Ausfüllt imgsform einer Plattenhiille ist in I ig. S dargeslclll. Bei diesem Ausfülii ungsbeispicl isl tlie linien offene selilauehförmige Plaltenliüllc 40 durch Heißsiegeln zweier blattförmiger Zuschnitte 41 und 42 längs ihrer benachbarten senkrechten Kanten 41». 42» b/w. 41/'. 42/' hergestellt. Ähnlich wie die Plaltcnhüllcn 18 gemäß l-'ig. I bis 4 können auch tlie Platlenhüllen 40 vorab hergestellt oder unmittelbar an tier später von ihnen umschlossenen Platte fertiggestellt werden.
Bei einer weiteren abgewandelten Aiisführungsform eines Akkuniulalors μι-tniiß der 1 ■ rfiinliinu sind die positiv en und negativ cn Platten durch einen ein/1 gen Slieilcn von Scpaialormatcnal voneinander ge liennl. wc Idle ι /iiAzacklormig deiart um tlie benachbarten Platten gelegt isl. daß er |ewciK um eine senkrechte Kante del positiven Platten |cdei Zelle uuil jeweils um eine gegeniibei liegende senkrechte Kante jeder negativen Platte di'-scr Zelle lierumg i uill i lsi. i )k- t η κ-1 κ a π ie iiiests Si r t. iIl m-. i.ii.u 11 it I 'it lerkaiilen aller Platlen vollständig bei. so daß diese in Konlaki mil dem Klebei gebiachl werden können. Wie I ig. ·> zeigt, lsi < in ein/ige ι Sl ι eil en 50 aus Sc paratormatei ial /ick'acklormig /wischen tlci: benachbarten positiven und iieg.iiivcn !Matten 12 und 13 aiigeoitliiet. Man erkennt, daß bei diesel Ausgestaltung die in der Zeichnung rechts bei unllichcn senkrechten Kan'eti aller posilivt Ii I'hit Ic η 12 I icibleiben. während die da/v. i*chcnliegendeii rechten senkrechten Kanlen tier negativen Platten 13 von dem gefalteten Streuen 50 umgehen sind. In ähnlicher Weise bleiben the linken senkrechten Kanlen aller .\ei'i!i'. en Platten 13 liei. wahrend tlie dazwischenliegenden linken senkrechten Kanten der positiven Platlen 12 von dem gelalteten Streiten 50 umgeben sind. Aul tliese Weise werden fur alle Platten schlauchlormige Hüllen erhallen, die jedoch nur längs einer senkrechten Kaule jetler Platte geschlossen sind. Troi/deiii wird auch mit dieser Ausgestaltung verhindert, daß aktives Material einen Kriechpfad /wischen benachbarten Platten cntüencngeset/lcr Polarität bilden kann.
Bei tier Ausfiihi ungslorm gemäß I ig. '' lal.il der untere Rand ties Streifens 50 die gesamte l'nlei kante tier Plalten vollständig Irei. Wenn folglich tliese Separatoi--Platten-Anordnung in ein Batteriegehäuse 16 eingesetzt wird, dann tauchen die gesamten Unlerkanlcn aller vorhandenen Platten in die Schicht 21 aus flüssigem Klebmaterial ein. in tlie auch tlie I 'nterkanle ties Streifens 50 eintaucht. Wenn dann tier Kleber erstarrt, werden nicht nur die einzelnen Platten sicher am Boden 15 ties Balteriegehäuses 16 gehallen, sondern es wirtl auch tier untere Rand jeder der ^urch ein Teilstuck ties Streifens50 gebildeten Plattenliiillen vollständig verschlossen, wodurch die angestrebte gegenseitige Abdichtung erzielt wird, welche verhindert. daß aktives Material am Boden des Batteriegehäuses Kriechpfade zwischen positiven um! negativen Platten bildet.
Wenn es erwünscht isl. können die Kanten der Platten nur im Bereich des unteren Endes derselben, wo sich das aktive Material sammelt, gegeneinander abgedichtet werden. Beispielsweise können die Plattenhüllen 18 gemäß Fig. 1 bis 4 oder die Plattenhüllen 30 und 40 gemäß Fig. 5 bis 8 nur die unteren W/r der Platten dichtend umgeben, um eine Tasche zur Aufnahme des aktiven Materials zu bilden und um zu verhindern, daß dieses Material Krieenpfaüe zwischen benachbarten Platten bildet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Akkumulator mit einem Batteriegchäuse und damit verklebten positiven und negativen Platten, welche von lasclienförmigen ebenfalls mit dein Balteriegehäusc verklebten Separatoren umgehen sind, dadurch gekennzeichnet, dall die Iaschenförmigen Separatoren (18; 30; 40; 50) am unteren Rand Öffnungen (20) aufweisen, durch die ein Kleber (Schicht 21) bis zu den unteren Kanten der Platten (12, 13) reicht und diese unter gleichzeitiger Abdichtung der Öffnungen (20) auf mindestens einer Seite der taschenförmigen Separatoren (IH; 30; 40, 50) mil dem Gehäusehoden verklebt.
2. Akkumulator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daU zumindest jede /weite Platte (12) von einem taschenförmigen Separator (18; 3(1; 40) umgeben ist, der längs der senkrechten Kanten de.- umschlossenen Platte (12) dichtend verschlossen und längs der unteren Kante dieser Platte unter Bildung einer Bodenöffnung (20) für den Kleber offen ist.
3. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daU jeder Separator (18) durch !•alten aus einem flexiblen Zuschnitt (18«) aus Separatormaterial hergestellt ist, wobei die ieitenkanten des .Separatormaterials dichtend miteinander verbunden sind und wobei das Separatormaterial im Bereich der Faltlinie (22) mit Öffnungen (20) für den Kleber versehen ist.
4. Akkumulator nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet. daU das Scparaiormalcrial in Form von schlauchförmigcn Separatoren (30; 40) vorgesehen ist, welche zumindest ,..-de zweite Platte (12) umgeben, wobei jeder der schlauchförmigen Separatoren (30; 40) längs der senkrechten Kanten der von ihm aufgenommenen Platte (12) dichtend verschlossen und längs der Unterkante dieser Platte zur Bildung einer Bodenöffnung für den Kleber vollständig offen ist.
5. Akkumulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. diiM die senkrechten Kanten jedes der schlauchförmigen Separatoren (30) durch Streifen (31, 32) aus einer schrumpffähigen Kunststoffolie gebildet sind, so dall die schlauchförmigen Separatoren (30) stramm auf die darin befindliche Platte (12) aufschrumpfbar sind.
fr. Akkumulator nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daU das Separatormaterial in Form eines einzigen flexiblen Streifens (50) vorgesehen ist, der zickzackförmig derart um aufeinanderfolgende Platten (12, 13) gefaltet ist. dall er jeweils eine senkrechte Kante jeder der positiven Platten (12) auf einer Seite der Gruppen von Platten (12, 13) und jeweils eine senkrechte Kante jeder der negativen Platten (13) auf der anderen Seile der Gruppe von Platten (12, 13) umgibt und die Unterkanlen aller Platten (12. 13) für den Zutritt des , Klebers völlig freiläßt.
7. Akkumulator nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, dall der Kleber eine Schicht (21) aus einem flüssigen Fpoxydharzmatcrial ist, welches zunächst in flüssiger Form vorliegt, so dall es durch die Öffnungen (20) eindringt und in Kontakt mit den Platten (12. 13) gelangt, und welches anschließend zum dichtenden Verschließen der
Bodenöffnungen verfestigbar ist.
S. Verfahren zum Herstellen eines Akkumulators mit einem Batteriegehäuse und darin angeordneten durch Separatoren getrennten positiven und negativen Platten nach einem der Ansprüche I bis 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenssehritte:
a) man erzeugt auf dem Boden (15) des Batieriegehiiuses (16) eine ausreichend liefe Schicht (21) aus einem flüssigen Kkiicr;
b) man setzt die Platten (12, 13) und die Separatoren (18; 30; 40; 50) derart in den Kleber, dall sich die Platten (12, 13) am Boden (15) des Batteriegehäuses (16) abstützen und zumindest längs einer Unlcrkante gegenüber den benachbarten Platten (12, 13) ahgedichtet sind, und
e) man lallt den flüssigen Kleber erstarren.
l). Verfahren nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, dall di; senkrechten Kanten der schlauchförmigen Separatoren (30) durch Streifen (31. 32) aus schrumpffähiger Kunststoffolie hergestellt werden, und daß die-schlauchförmigen Separatoren (30) stramm auf die darin befindlichen Platten (12) aufgeschrumpft werden.
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