DE2737837B2

DE2737837B2 - Bauart und Verfahren zur Herstellung eines mehrzelligen Bleiakkumulators

Info

Publication number: DE2737837B2
Application number: DE2737837A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Ing. Dr. 3000 Hannover Golz
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: Clarios Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1977-08-23
Filing date: 1977-08-23
Publication date: 1980-03-27
Also published as: BE869893A; DK150869C; NL7807418A; DK150869B; GB2002949A; CA1107816A; DE2737837C3; ES244800Y; FI71633C; AT363531B; NO147463B; GR64038B; ES244800U; AR215949A1; SE442565B; CH641914A5; DK342778A; IT1113094B; TR21181A; NL178109C

Description

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die benachbarten Einzelteilen durch das Elektrodenträgergerüst einer von zwei Bandelektroden elektrisch verbunden sind, welches großflächig durch die Zellentrennwand geführt ist und daß der Blockkasten-Verschluß von einer Seitenwand, die senkrecht zur Ebene der Elektroden steht, gebildet ist

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Akkumulators besteht jeder zu einer Zelle gehörende Plattenblock aus zickzackartig zu einem Paket zusammengefalteten positiven und negativen Bandelektroden mit zwischenliegendem bandförmigen Separator. Sowohl die Verbindung der Zellen untereinander als auch der äußere elektrische Anschluß erfolgt durch großflächig geführte Bereiche eines der beiden Elektrodenträgergerüste. Diese Bereiche liegen zugleich in der Verschlußebene des Blockkastens, der durch eine Seitenwand mit Hilfe des Spiegelschweißens flüssigkeitsdicht verschlossen wird.

Fig. I macht den Gegenstand der Erfindung in einer schematischen Draufsicht deutlich.

F: g. 2 gibt eine perspektivische Ansicht des an seiner Vorderseite geöffneten zweizeiligen A«;kumulator-Blockkastens und läßt darüber hinaus das Verfahren der Elektrodenbeschickung erkennen.

Der Blockkasten (1) ist ausgefüllt mit einem erfindungsgemäßen Elektrodensatz, der aus der Bandelektrode (12), der Bandelektrode (13) und dem zwischengelegten Separatorband (4) mit Rippen odc Stegen (5) besteht. Diese sind zickzackartig zu Paketen jo gefaltet und werden paketweise von der Seite in die Akkumulatorenzellen eingeschoben. Die Faltkanten (6) der Elektrodenpakete stehen zur Auflagefläche des Akkumulators senkrecht, so daß Gasblascn zwischen den Elektroden ungehindert aufsteigen können. J5

Gemäß der Erfindung erfolgt sowohl die Verbindung der Zellen untereinander als auch die Außenableilung durch großflächig über die Zellentrennwand (7) bzw. die Stirnwände (8) des Blockkastens geführte Bereiche (9) des Elektrodenträgergerüstcs jeweils einer Bandclektrode. In den Figuren werden beispielsweise die Außenableitungen (16) und (17) vom Elektrodenträgergerüst (2) der Bandelektrode (12) gebildet, während die Verbindung zwischen den Zellen durch das Elektrodenträgergerüst (3) der Bandelcktrode (13) hergestellt ist. αί

Es kann aber auch das jeweilige Elektrodcnband am Ende über einen Bleistift gewicKclt und mit diesem durch z. B. Preßschweißen elektronenleitend verbunden werden. Von diesem Stift aus kann eine Poidurchführung in an sich bekannter Weise erfolgen. so

Die Gegenelektrode und der Separator sind in den Übergangsbereichen /wischen den Zellen unterbrochen.

Zur Herstellung eines zickzackartig gefalteten Elektrodenpaketcs gemäß der Erfindung für einen mehrzel- y, !igen Akkumulator wird vorzugsweise ausgegangen von als Endlosband auf Rollen (10). (11) gewickelten Elektrodenträgergerüsten (2), (3), welche die Form eines üblichen Gittergerüstes aus Blei haben oder auch aus Bleistrcckmetall bestehen können, wobei jedes Elektrodenband gegebenenfalls am Rand einen durchlaufenden Steg besitzt. In diese Eiektrodenträgergerüstc wird als aktives Material eine Einheitsmasse einpastiert. Dies ist vorteilhaft, weil die fertigen Bandelektroden im Batteriebetrieb von Zelle zu Zelle ihre Polarität wechseln. Die Elektrodenträgergerüste (2), (3) gehen so in die Bandelektroden (12), (13) über.

Unter Zwischenlage eines hochporösen, jedoch gegen Druck weitgehend unempfindlichen Separatorbandes (4), das sich von der Rolle (14) abwickelt, laufen die Elektrodenbänder nunmehr über der Umlenkrolle (15) zusammen und können dann gefaltet werden.

Unmittelbar vor dem Faltvorgang werden in vorgegebenen Ablängungen diejenigen Bereiche (9) aus den Bandelektroden (12), (13) und dem Separator (4) herausgeschnitten, welche nach dem Einschub in den Blockkasten über eine der Wände (7) oder (8) verlaufen würden und dort überflüssig sind, ausgenommen d'.s zum Übergang über eine Trennwand jeweils benötigte Elektrodenträgergerüst.

Die Entfernung der aktiven Masse kann durch einen Ausblasvorgang, Spülvorgang oder gegebenenfalls auch schon beim Pastiervorgang durch Freilassen einer entsprechenden Stelle des Elektrodengerüstes von pastierter Masse geschehen.

Zur Fertigstellung des Akkumi/jtors ist es dann nur noch notwendig, das Gehäuse zu »-erschließen, was überraschenderweise sehr einfach dadurch geschehen kann, daß in einem an sich bekannten Spiegel-Schweißverfahren eine Seitenwand (18) aufgespiegelt wird, wobe< die Seitenwand senkrecht zur Ebene der Elektroden steht. Durch die Wärmeeinwirkung dringt der Kunststoff sowohl der Zellentrennwand (7) und der Stirnwände (8) des Kastens als auch der entsprechenden Fortsetzungen (19) bzw. (20) in de/ Seitenwand (18) durch das Gerüst der Elektrode, so daß sich eine feste und flüssigkeitsdichte Verbindung ergibt. Vor diesem Aufspiegeln eines Deckels kann es zweckmäßig sein, durch einen Stempel das Elcktrodengerüst auf die Trennwand aufzudrücken und gegebenenfalls bei diesem Verfahrensschritt noch eine zusätzliche Erwärmung vorzunehmen, um schon ein gewisses Eindringen des Elektrodengerüstes in die Käme der Zellentrennwand (7) vor dem endgültigen Aufspiegeln des Deckels zu erreichen.

Auf der Oberseite des Blockkasten, mit der A'jbildungsebene der F i g. I zusammenfallend, sind dann die üblichen Einfüll- und Rntgasungsöffnungcn angelegt.

Parallel zur Abbildungsebene der Fig. | liegt auch die Ebene des Elektrolytspiegels, während die Verschlußebene, durch die Spur AA bezeichnet, senkrecht zum Elektrolytspiegel steht.

Die notwendigen Endpolanschlüsse eines solchen Akkumulators können innerhalb oder außerhalb der Zelle aus dem hervorstehenden Elektrodengerüsttcil durch Zusammenpressen und beispielsweise Anschweißen eines Endpols gebildet werden.

F* 'euchtet ein, daß die üblichen Verfahrensschritte Curing, Formieren, Konservieren (z. B. durch Behandlung mit Borsäurr) außerhalb des Blockkastens vorgenommen werden können. Es kommt der Kontinuität des Fertigungsprozesses besonders vorteilhaft entgegen, wenn die Schritte nach Einsetzen der Elektrodenpakete in den Blockkajten in diesem selbst durchgeführt werden.

Der Vorteil des beschriebenen Akk'imula'.ors liegt darin, daß sein Herstellungsprozeß einen besonders günstigen Materialfluß aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrzelliger Bleiakkumulator mit Elektrodenblöcken aus zickzackartig zu einem Paket zusammengefalteten positiven und negativen Bandelektroden mit zwischenliegendem Separator, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Einzelzellen durch das Elektrodenträgergerüst einer der Bandelektroden (12, 13) elektrisch verbunden sind, welches großflächig durch die Zellentrennwand (7) geführt ist und daß der Blockkasten-Verschluß von einer Seitenwand (18), die senkrecht zur Ebene der Elektroden steht, gebildet ist

2. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenträgergerüste (2), (3) aus Endlosbändern aus Streckmetall gebildet sind.

3. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandenden der Elektrodenblöcke mit stiftförmigen Bleistäiwn, z. B. durch Aufwickeln und Preßschwei-Ben, elektronenleitend verbunden sind und daß diese Stifte die Basis für die Poldurchführung bilden.

4. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren elektrischen Anschlüsse (16), (17) durch das großflächig durch die Stirnwände (8) des Blockkastens (1) geführte Elektrodenträgergerüst (2) oder (3) jeweils nur einer der Bandelektroden (12) bzw. (13) gebildet werden.

5. Verfahren zur Herstellung eines mehrzelligen Bleiakkumulators, bei welchem die Elektrodenblökke aus positiven ui.d nega:<ven Bandelektroden mit zwischenliegendem Separator zickzackförmig zu einem Paket zusammengefa! jt und in den Blockkasten eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das Elektrodenträgergerüst, welches großflächig durch die Zellentrennwand oder die Stirnwand des Blockkastens geführt wird, mit entsprechend abgeteilten Bereichen versehen wird, welche frei von aktiver Masse sind, daß der entsprechende Parallelabschnht der Gegenelektrode ganz entfernt wird und daß die seitlichen Öffnungen des Blockkastens anschließend durch Aufschweißen einer Seitenwand (18) flüssigkeitsdicht verschlossen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß das Verschließen mittels eines Spiegelschweißverfahrcns erfolgt und daß vor dem Verschweißen das von aktiver Masse freie Elektrodenträgergerüst der einen Bandelcktrode durch Druckeinwirkung in die Zcllentrennwand oder die Stirnwand leicht eingesenkt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der einzusenkende Bereich des Elcktrodenträgcrgerüsls vor der Druckeinwirkung erwärmt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenträgergerfjste mit einer einheitlichen aktiven Masse pastiert werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandelektroden im verschlossenen Blockkasten formiert werden.

Die Erfindung betrifft einen mehrzelligen Bleiakkumulator mit in einem Blockkasten angeordneten Elektrodenblöcken. Insbesondere betrifft die Erfindung einen für den Fahrzeugeinbau, z. B, als Starterbatterie, bestimmten Akkumulator.

In der Akkumulatortechnik sind die meisten Neuerungen vorzugsweise dem eigentlichen Produkt zugute gekommen. So konnten beispielsweise in jüngster Zeit durch die Entwicklung der wartungsarmen Bleibatterie

to oder durch die Einführung des leichten Kunststoffgehäuses für Starterbatterien anstelle des früher üblichen Hartgummibehälters beträchtliche produktbezogene Fortschritte und Qualitätsverbesserungen erzielt werden.

Dagegen wird der Fertigungsprozeß noch immer weitgehend von den überkommenen Arbeitsschritten wie Gittergießen, Pastieren, Formieren, Zusammenstellen und Einbau der Plattenblöcke etc. bestimmt. Trotz maschineller Hilfseinrichtungen müssen viele Arbeitsgänge noch von Hand und sogar an Einzelelektroden vorgenommen werden, so daß der Arbeitsablauf insgesamt ein diskontinuierlicher geblieben ist, der einem höheren Produktionsausstoß Grenzen setzt.

Rationellere Arbeitstechniken haben nur bei den sogenannten Kleinakkumulatoren Eingang gefunden, die ohnehin eher für eine Massenfertigung prädestiniert sind. Dazu gehört die vielfach angewandte Bestückung von sowohl alkäischen Kleinakkumuiatoren als auch Klein-Bleizellen mit Wickelelekfodensätzen. Bei diesen werden ein positives und ein negatives Elektrodenband unter Zwischenlage eines Separators zu einem Elektrodenwickel aufgewickelt und in den Zellenbehälter eingebracht. Die Ränder der Elektroden sind mit Kontaktanschlüssen zur Durchführung durch den Behälter versehen. Wegen der Kompliziertheit der Kontaktdurchführungen werden derartige Wickelelektrodensätze im allgemeinen nur für einzellige Akkumulatoren verwendet.
Auch bei den Elektrodenplatten ist ein deutlicher

■to Trend zur Ablösung der schwere- Masseträger, d. h. der gegossenen Bleigitter, durch leichtere Gerüststiukturen wie Streckmetalle nicht zu übersehen. Streckmetalle können überdies als Endlosband gefertigt werden.

Auf Streckmetallbasis gefertigte Elektrodenplatten allein, die zu Stapeln gepackt in konventioneller Weise in die nach oben geöffneten Blockkasten eingesetzt werden, wobei die Kästen wie üblich i~ verdeckein sind, bedeuten für einen zügigen Arbeitsfluß noch keinen durchgreifenden Fortschritt.

Eine bequemere Verschaltung von Akkumulatorenzellen zu kompakten Zellenblöcken hat man gemäß US-PS 38 44 841 dadurch zu erreichen gesucht, daß man unter Verzicht auf jeweils eine Stirnseite der Einzelzellc eine beliebige Anzahl von Zellen miteinander ver-

■55 schachtelte. Die Verschachtelung wird durch eine leichte becherartige Aufweitung der Seitenwände einer jeden Zelle ermöglicht, wobei die .Seilenwände mit dem geweiteten Rand auf die Seitenwände der in gleicher Orientierung folgenden Nachbarzelle übergreifen. Die resultierende Steckverbindung bleibt jedoch im Hinblick auf Elektrolytdichtigkeit des Gehäuses und auf eine einwandfreie elektrische Kontaktierung problematisch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bleiakkumulator verfügbar zu machen, der einer rationellen Massenfertigung besser als bisher gerecht wird. Eine weitere Aufgabe ist es, das Herstellungsverfahren eines solchen Akkumulators anzueeben.