DE2628223A1

DE2628223A1 - Panzerplatte fuer akkumulator

Info

Publication number: DE2628223A1
Application number: DE19762628223
Authority: DE
Inventors: Hans Niggl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1977-12-29
Also published as: ES459873A1; DE2628223B2; DE2628223C3; JPS53835A; FR2356283B1; JPS6211454B2; IT1080896B; CA1086380A; FR2356283A1; GB1544786A

Description

Panzerplatte für .Akkumulator

Die Erfindung betrifft eine Panzerplatte für Akkumulator mit einer den Stromableiter und die aktive Masse umschließenden Kunststoffhülle od. dgl.

Derartige Panzerplatten für Akkumulatoren sind bereits bekannt. In der Regel sind dabei als Stromableiter Gitter, Stäbe od. dgl. vorgesehen. Bisher erreichen diese jedoch nicht die übliche Lebensdauer einer negativen Kastenplatte.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Panzerplatte der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Plattenschlußgefahr durch Verformungen insbesondere bei der Tiefentladung weitestgehend ausgeschlossen und die Lebensdauer erhöht ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen darin, daß als Stromableiter eine massive Platte vorgesehen ist, deren Oberfläche von der aktiven Masse zumindest teilweise überdeckt ist, und daß die aktive Masse durch ein gelochtes Kunststoffgehäuse und eine zwischen ihr und den Wandungen des Gehäuses angeordnete, kleine Poren aufweisende Zwischenschicht od.dgl. zusammengehalten ist. Durch diese Merkmalskombination wird bei bestmöglicher Platzausnutzung eine hohe Lebensdauer erreicht, da sich die aktiven Massen nebeneinander angeordneter Platten näher sein können. Die Lebensdauererhöhung resultiert vor allem auch daher, daß das Ausfallen von aktiver Masser verhindert wird und gleichzeitig auch der Stromableiter einer allmählichen Zersetzung durch die Lade- und Entladevorgänge

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aufgrund seiner massiven Ausbildung langer widersteht. Ferner übertrifft der stromableitende Querschnitt dieses massiven Stromableiters den der herkömmlichen Stromableiter in vorteilhafter Weise.

Bei den bisher bekannten Panzerplatten ist außerdem als nachteilig anzusehen, daß der Zugang der Säure zu der aktiven Masse durch eine Zwischenschicht od. dgl. hindurch dadurch behindert wird, daß sich auf der Seite der aktiven Masse vor den Durchgangsporen der Zwischenschicht od. dgl. Bleisulfat-Barrieren bilden können, die dann den weiteren Zutritt von Säure zu der aktiven Masse erschweren. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn dem Akkumulator eine erhöhte Leistung abverlangt wird. Eine Abhilfe könnte darin bestehen, der Zwischenschicht größere Poren zu geben, wodurch jedoch wiederum die Lebensdauer einer solchen Platte durch schnelleres Absinken von aktiver Masse aus der Platte heraus vermindert würde. Zum Vermeiden dieser Nachteile besteht eine Ausgestaltung der Erfindung von eigener schutzwürdiger Bedeutung darin, daß zumindest eine der aktiven Masse zugewandte Oberfläche einer diese gegen den Stromableiter festlegenden porösen Schicht durch eine Profilierung vergrößert ist. Dadurch wird erreicht, daß nun die Oberflächenbelastung dieser Schicht durch die Bleisulfat— Barrieren verringert wird und entsprechend mehr Säure hinzutreten kann. Dieser Vorteil wirkt sich vor allem bei einer Hochstrombelastuiig aus, bei welcher sich besonders viele Blei— sulfat-Barrieren ausbilden können.

Die Ausbeute wird besonders groß, wenn die auf ihrer Innenseite profilierte Schicht den vorzugsweise plattenförmigen Stromableiter mit der aktiven Masse beidseitig umschließt. Dabei kann eine im Querschnitt gewellte, zackenförmige, rinnenförmige oder abwechselnd aus Vertiefungen und Erhöhungen beliebigen Querschnittes gebildet Profilierung vorgesehen sein. Besonders zweckmäßig ist es, wenn wenigstens ein Querschnitt der Oberflächenprofilierung die Form von jeweils mit einer

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Ecke einander berührenden, nebeneinander liegenden_t insbesondere gleichseitigen und vorzugsweise gleichschenkligen Dreiecken hat. Eine solche Profilierung ist relativ einfach herstellbar und ergibt eine gute Oberflächenvergrößerung.

Die Seitenlänge oder die Höhe der Profilierungen kann dabei etwa 1 bis 2 nun, vorzugsweise etwa 1,5 mm betragen. Eine kleinere Profilierung wäre nämlich sehr schnell mit Bleisulfat ausgefüllt, wodurch der erwünschte Effekt unterbunden würde, während bei einer größeren Profilierung zu viel wirksamer Raum für aktive Masse verloren ginge.

Eine weitere besonders zweckmäßige Ausgestaltung kann darin bestehen, daß die der aktiven Masse zugewandte Oberfläche in mehreren Querschnittebenen profiliert ist und Vorsprünge, Noppen od. dgl. z. B. in Pyramidenform aufweist. Durch eine solche Profilierung der Oberfläche kann deren Größe gegenüber einer solchen, welche nur dreieckförmige Nuten aufweist, noch einmal nahezu verdoppelt werden. Entsprechend besser ist der Säurezutritt selbst bei großer Belastung und trotz der sich dann ausbildenden Bleisulfat-Barrieren. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die der aktiven Masse zugewandte Oberfläche von sich mit ihren Basislinien berührenden Pyramiden, insbesondere mit einem Basiswinkel von 60 und vorzugsweise mit quadratischer Grundfläche, gebildet ist.

Der Säurezutritt wird weiter verbessert, wenn die die Profilierung aufweisende Schicht von wenigstens annähernd gleichbleibender Dicke ist und an einer -nach innen gerichteten Erhebung auf der Außenseite eine Vertiefung liegt und umgekehrt. Gegenüber einer an der der aktiven Masse abgewandten Seite glatten Schicht hat dann die Säure praktisch überall den gleichen Weg durch die Schicht hindurch. Dabei kann die profilierte Schicht tiefgezogen, gespritzt oder gepreßt sein. Wesentlich ist lediglich, daß sie ausreichend porös ist.

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Die vorerwähnte profilierte Schicht kann zweclanäßigerweise die Zwischenschicht zwischen dem Gehäuse und der aktiven Masse sein. Denkbar wäre auch eine Ausbildung, bei welcher das Gehäuse selbst von der porösen und profilierten Schicht gebildet ist.

Die profilierte Schicht kann aus gesintertem Kunststoff, gepreßter Glasfaser, Synthetikfaser, Steinwolle od. dgl. porösem, säurefestem und temperaturbeständigem Werkstoff bestehen. Ferner kann die erfindungsgemäße Panzerplatte ein Gehäuse aus gelochter Polyvinylchlorid-Folie (PVC) aufweisen.

Die Lochungen in der Gehäusewand können als in Funktionsstellung etwa vertikale Langlochungen ausgebildet sein, wodurch ein möglichst freier und großer Zutritt von Säure zu der Zwischenschicht bzw. der aktiven Masse erreicht wird.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die die vertikalen Gehäuseschmalseiten bildenden Wandungen an ihrer Innenseite eine vorzugsweise mittlere, vertikale Führungsnut od. dgl. zum Umgreifen der Ränder des plattenförmigen Stromableiters aufweisen. Dadurch wird dieser innerhalb des Gehäuses gut verankert, wodurch Verformungen und Verwerfungen dieses Stromableiters im Betrieb weitgehend verhindert werden. Darüber hinaus wird der Zusammenbau der Panzerplatte vereinfacht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung von erheblicher Bedeutung, welche zur Verbesserung des Stromdurchganges und damit der Leistungsfähigkeit der Platte beiträgt, wobei außerdem noch die Lebensdauer günstig beeinflußt werden kann, kann darin bestehen, daß der durchgehende, plattenförmige Stromableiter zur Vergrößerung wenigstens einer Oberfläche profiliert ist. Gegebenenfalls kann der plattenförmige Stromableiter im Querschnitt etwa wellenförmig ausgebildet sein. Dadurch behält der Stromableiter seine erwünscht durchgehende Plattenform·

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Zweckmäßig ist es vor allem, wenn die wellenförmigen Erhebungen und Vertiefungen od. dgl. Pr of il£ errungen des Stromablei·^ ters in Funktionsstellung etwa vertikal angeordnet sind. Dies wirkt sich gleichzeitig vorteilhaft auf die Festigkeit des Stromableiters aus. Diese Oberflächenvergrößerung des Stromableiters vermindert pro Flächeneinheit die Stromstärke, also die Stromdichte, wodurch die elektrochemische Korrosion durch die Lade- und Entladevorgänge vermindert und dementsprechend die Lebensdauer erhöht wird.

Einen möglichst gleichmäßig strukturierten Stromableiter erhält man, wenn sich an dem profilierten Stromableiter einer Erhebung der einen Seite eine Vertiefung der Gegenseite gegenüber befindet. Dabei kann der profilierte Bereich der Stromableiter-Platte mit Abstand zu deren Randbereichen vorgesehen sein, so daß diese glatten Randbereiche eine Art stabilisierenden Rahmen bilden können und außerdem das Einschieben in die vorerwähnten Führungsnuten an den Gehäuse—Schmalseiten erleichtern.

Insbesondere bei Kombination einzelner oder mehrerer der vor— beschriebenen Merkmale ergibt sich eine Panzerplatte, bei welcher das Absinken von aktiver Masse wirkungsvoll unterbunden ist und dennoch eine größere Leistungsfähigkeit auch bei kurzzeitigen Überlastungen möglich ist. Gleichzeitig wird die Lebensdauer der Platte durch die Verbesserung des Stromableiters und die Einkapselung der aktiven Masse erhöht. Gleichzeitig hat die gesamte Platte eine solche Stabilität, daß Verwerfungen oder Verformungen, die zum Berühren einer Nachbarplatte führen könnten, weitgehend vermieden sind. Selbst bei solcher Berührung mit einer Nachbarplatte findet keine unmittelbare Berührung statt, da sich dazwischen das Kunststoffgehäuse befindet. Durch die Profilierung an der Oberfläche der aktiven Masse und die daraus resultierende Oberflächenvergrößerung wird dem Ansteigen des Bleisulfat-Gehaltes in der äußeren Schicht der Platte bei starker Entladung entgegengewirkt.

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Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigt«

Fig. 1 in schaubildlicher, teilweise aufgebrochener Darstellung den Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen Panzerplatte,

Fig. 2 einen etwas vergrößerten horizontalen Querschnitt durch eine der Erfindung entsprechende Panzerplatte und

Fig. 3 in stark vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt einer der aktiven Masse zugewandten, profilierten Oberfläche einer Zwischenschicht zwischen aktiver Masse und äußerer Hülle der Panzerplatte.

Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Panzerplatte für Akkumulatoren weist einen Stromableiter 2, die diesen zumindest teilweise umschließende aktive Masse 3» ein äußeres gelochtes Kunststoffgehäuse k und eine zwischen der aktiven Masse 3 und den gelochten Wandungen 5 angeordnete, kleine Poren aufweisende Zwischenschicht 6 auf. In den Figuren 1 und 2 erkennt man, daß als Stromableiter eine massive, durchgehende Platte vorgesehen ist.

Vor allem die Figuren 2 und 3 lassen eine Ausgestaltung der Erfindung von eigener Bedeutung erkennen, welche darin besteht, daß die der aktiven Masse 3 zugewandte Oberfläche — welche in Fig. 3 stark vergrößert dargestellt ist — der die aktive Masse gegen den Stromableiter 2 festlegenden porösen Schicht durch eine Profilierung vergrößert ist. Dabei umschließt diese profilierte Schicht den plattenförmigen Stromableiter 2 mit der aktiven Masse 3 beidseitig an den Breitseiten.

Es wäre denkbar, eine im Querschnitt gewellte, zackenförmige,

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rinnenförmige oder abwechselnd aus in Längsrichtung verlaufenden Vertiefungen und Erhöhungen gebildete Profilierung vorzusehen. Besonders günstig ist es jedoch, wenn ein Querschnitt der Oberflächenprofilierung die Form von jeweils mit einer Ecke einander berührenden, nebeneinander liegenden, gleichseitigen und vorzugsweise gleichschenkligen Dreiecken hat, was in Fig. 2 angedeutet ist. Dabei kann die Höhe der Profilierung etwa 1 bis 2 mm, vorzugsweise etwa 1,5 mm betragen. Gemäß Fig. 3 ist die der aktiven Masse 3 zugewandte Oberfläche in mehreren QuerSchnittsebenen profiliert und weist Vorsprünge in Pyramidenform auf. Es handelt sich dabei um mit ihren Basislinien einander berührende Pyramiden mit einem Basiswinkel von 60 und mit quadratischer Grundfläche. Dadurch ergibt sich eine relativ große Oberfläche der Schicht 6, so daß ein guter Säurezutritt zu der aktiven Masse gewährleistet ist, welche auch entsprechend weniger durch Bleisul— fat-Barrieren behindert wird.

Es sei erwähnt, daß die die Profilierung aufweisende Schicht 6 von wenigstens annähernd gleichbleibender Dicke sein kann und an einer nach innen gerichteten Erhebung auf der Außenseite eine Vertiefung liegt und umgekehrt. Dadurch wird der Säurezutritt auch im Bereich der Spitzen 8 der Pyramiden erleichtert. Die profilierte Schicht 6 kann tiefgezogen, gespritzt oder gepreßt sein.

Die Lochungen 9 A^¹ der Gehäusewandung 5 sind als in Funktions— stellung etwa vertikale Langlochungen ausgebildet, um zwar dem Gehäuse k eine ausreichende Stabilität zu geben, dennoch jedoch den Säurezutritt möglichst nicht zu behindern. Die die vertikalen Gehäuseschmalseiten bildenden Wandungen 10 weisen gemäß Fig. 1 und 2 an ihrer Innenseite eine mittlere, vertikale Führungsnut 11 zum Umgreifen der Ränder des plattenförmigen Stromableiters 2 auf. Dadurch erhält dieser eine zusätzliche Stabilisierung gegen Verformungen. Ferner wird der Zusammenbau der Panzerplatte 1 verbessert.

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Ein weiteres wesentliches Merkmal der Panzerplatte 1 sieht vor, daß der durchgehende plattenförmige Stromableiter 2 zur Vergrößerung wenigstens einer Oberfläche profiliert ist. Man erkennt, daß er im Querschnitt etwa wellenförmig ausgebildet ist. Dabei sind die wellenförmigen Erhebungen und Vertiefungen od. dgl. Profilierung des Stromableiters 2 in Funktionsstellung etwa vertikal angeordnet. Der profilierte Bereich der Stromableiterplatte ist dabei mit etwas Abstand zu deren Rändern vorgesehen, so daß sich ein glatter Randbereich 12 ergibt, der das Einschieben beispielsweise in die Führungsnut 11 erleichtert und die gesamte Stromableiterplatte 2 außen herum rahmenartig verstärkt.

Insgesamt ergibt sich eine Panzerplatte hoher mechanischer Festigkeit, bei welcher dennoch die Säure einen guten Zutritt zu der aktiven Masse hat, so daß auch kurzzeitige Überbela— stungen gut möglich sind. Es ergeben sich sehr günstige Entladekurven und dennoch wird eine große Lebensdauer der Panzerplatte 1 erzielt. Die Oberflächenvergrößerung des Stromablei— ters vermindert pro Flächeneinheit die Stromstärke, also die Stromdichte, wodurch die elektrochemische Korrosion durch die Lade— und Entladevorgänge vermindert wird. Ferner kann der massive Stromableiter dieser elektrochemischen Korrosion länger widerstehen. Die gute Umhüllung der aktiven Masse verhindert deren zu schnelles Absinken, wobei gleichzeitig dennoch der Säurezutritt zu der aktiven Masse verbessert ist.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale und Konstruktionsdetails können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander wesentliche Bedeutung haben.

—Ansprüche—

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Claims

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Pam-ofplatto x'lir MJwU.-iulc.tor nit ei.nor <:.:>·. i't··.-.·;;.-;}.loiter UJid ti Lo a!.;t:ve Ilaotjo \tn:;cM lebenden Kimr I: i:e.."VMIlIo od. d^jl», d a d u r c Ii c ο I. ο π η :: e ic Ί p. <· t , daf. al« i-tro2.iabloitor (?.) oino nac.-l ;o Platte vorgte-ohon iat, dcron übürri;iclio von dor aktiven Ίην.αο {?,) rvt^j-ndont to ί.1-voioo Ü-jcrde^Ict int, und daD dl ο aktive Γ·:\<<> (ζ) durch oia oOloclitca lümatotoΓΓ,;cii .ur.o ('») umJ oino .-· i.«ohon ihr und don '..'aiidun,jon (5) dos Golv.usos (4) angoor<!noto_# IU.oino Porca auri.-oiaondo Zwischonochioht (6) od. d^l. aiiaacunon—

2* ransorplatto inobosondoro nach Anrpruoh 1 » da·! 1 roh ,^olu » dai3 zu-.jindest eine doi* aktiven iiaaoc iiu.c he einer dioso co^on dan Stronabloltor (ü) Test—

por;j3on Schicht (6) durch eino Proi*iliorun^ vorijrüßert ist«

Panzci*platto nach Anspruch 2, dadurch (;oko/msoichnet« dafl dio auJ ihrer Imicinr.oito proTiliorto Schicht (6) den vor— EU^iii.cito plattcnr".rr-iii;on Stronitvbloitor {2) mit dor aktiven I-Iiissο (3) beidseitig iii.isclilioßt·

k* Panücrplatto n.-.ch oinon dor Anspriicho 1 bio 3» dadurch i;oi:czm3oichn.ot ι daß olno In f'uorachnitt jov/ollto, «rvckon«-

^-ο odor aLwocIif3olnd αιιυ und Erhühmi^on yobildetö Prorilioruns vor;;o3ohon iat#

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BAD ORIGINAL

5· Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Querschnitt der Oberflächenprofilierung die Form jeweils mit einer Ecke einander berührenden, nebeneinander liegenden, insbesondere gleichseitigen und vorzugsweise gleichschenkligen Dreiecken hat.

6. Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5« dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlänge oder die Höhe der einzelnen Profilierungen etwa 1 bis 2 mm, vorzugsweise etwa 1,5 mm beträgt.

7. Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der aktiven Masse (3) zugewandte Oberfläche in mehreren Querschnittebenen profiliert ist und Vorsprünge, Noppen od. dgl. z. B. in Pyramidenform aufweist.

8. Panzerplatte nach Anspruch 7 * dadurch gekennzeichnet, daß die der aktiven Masse (3) zugewandte Oberfläche von sich mit ihren Basislinien berührenden Pyramiden, insbesondere mit einem Basiswinkel von 60 und vorzugsweise mit quadratischer Grundfläche gebildet ist.

9» Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Profilierung aufweisende Schicht (6) von wenigstens annähernd gleichbleibender Dicke ist und an einer nach innen gerichteten Erhebung auf der Außenseite eine Vertiefung liegt und umgekehrt.

10. Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte Schicht (6) tiefgezogen, gespritzt oder gepreßt ist.

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11. Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte Schicht (6) die Zwischenschicht zwischen dem Gehäuse (h) und der aktiven Masse (3) ist.

12. Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das G-ehäuse (k) von der porösen, profilierten Schicht gebildet ist.

13. Panzerplatte nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte Schicht (6) aus gesintertem Kunststoff, gepreßter Glasfaser, Synthetikfaser, Steinwolle od. dgl. porösem, säurefestem Werkstoff besteht.

1^o Panzerplatte nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse (k) aus gelochter Polyvinylchlorid-Folie (PVC) aufweist,

15. Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1^·, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochungen (9) in der Gehäusewandung (5) als in Funktionsstellung etwa vertikale Langlochungen ausgebildet sind.

16. Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die vertikalen Gehäuseschmalseiten bildenden Wandungen (1O) an ihrer Innenseite eine vorzugsweise mittlere, vertikale Füh-. rungsnut (li) od. dgl. zum Umgreifen der Ränder des plattenförmigen Stromableiters (2) aufweisen.

17» Panzerplatte insbesondere nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durchgehende plattenförmige Stromableiter (2) zur Vergrößerung wenigstens einer Oberfläche profiliert ist.

18. Panzerplatte nach Anspruch 17t dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Stromableiter im Querschnitt etwa wellenförmig ausgebildet ist.

1°. Panzerplatte nach Anspruch 17 oder I8i dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmigen Erhebungen und Vertiefungen od. dgl. Profilierungen des Stromableiters (2) in Funktionsstellung etwa vertikal angeordnet sind.

20· Panzerplatte nach Anspruch 17 bis 1°-, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem profilierten Stromableiter (2) eine Erhebung der einen Seite eine Vertiefung der Gegenseite gegenüber befindet.

ο Panzerplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der profilierte Bereich der Stromableiter-Platte (2) mit Abstand zu deren Randbereichen (12) vorgesehen ist.

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