DE2737837C3 - Bauart und Verfahren zur Herstellung eines mehrzelligen Bleiakkumulators - Google Patents

Description

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die benachbarten Einzelzellen 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.

F i g. 1 macht den Gegenstand der Erfindung in einer schematischen Draufsicht deutlich.

F i g. 2 gibt eine perspektivische Ansicht des an seiner Vorderseite geöffneten zweizeiligen Akkumulator-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 oder Stegen (5) besteht. Diese sind zickzackartig zu Paketen gefaltet und werden paketweise von der Seite in die Akkumulatorenzellen eingeschoben. Die Faltkanten (6) der Elektrodenpakete stehen zur Auflagefläche des Akkumulators senkrecht, so daß Gasblasen zwischen den Elektroden ungehindert aufsteigen können.

Gemäß der Erfindung erfolgt sowohl die Verbindung der Zellen untereinander als auch die Außenableitung durch großflächig über die Zellentrennwand (7) L/w. die Stirnwände (8; des Blockkastens geführte Bereiche (9) des Elektrodenträgergerüstes jeweils einer Bandelektrode. 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 Bandelektrode (13) hergestellt ist.

Es kann aber auch das jeweilige Elektrodenband am Ende über einen Bleistift gewickelt und mit diesem durch z. B. Preßschweißen elektronenleiterd verbunden werden. Von diesem Stift aus kann eine Poldurchführung in an sich bekannter Weise erfolgen.

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

Zur Herstellung eines zickzackartig gefalteten Elektrodenpaketes gemäß der Erfindung für einen rnehrzelligen 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 Bleistreckmetall bestehen können, wobei jedes Elektrodenband gegebenenfalls > S ..J einen durchlaufenden Steg besitzt. In diese Elektrodenträgergerüste 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, lauten 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 das zum Übergang über eine Trennwand jeweils benötigte Flektrodenträgergerüst

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 Akkumulators ist es dann nur noch notwendig, das Gehäuse zu verschließen, was überraschenderweise sehr einfach dadurch geschehen kann, daß in einem an sich bekannten Spiegel-Schweißverfahren eine Seitenwand (18) aufgespiegelt wird, wobei 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 der 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 Elektrodengerüst auf die Trennwand aufzudrücken und gegebenenfalls bei diesem Verfahrensschritt noch eine zusätzliche Erwärmung vorzunehmen, um schon ein gewisses Eindringen des Elektrodengerüstes in die Kante der Zellentrennwand (7) vor dem endgültigen Aufspiegeln des Deckels zu erreichen.

Auf der Oberseite des Blockkastens, mit der Abbildungsebene der F i g. 1 zusammenfallend, sind dann die üblichen Einfüll- und Entgasungsöffnungen angelegt.

Parallel zur Abbildungsebene der F i g. 1 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 Elektrodengerüstteil durch Zusammenpressen und beispielsweise Anschweißen eines Endpols gebildet werden.

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

Der Vorteil des beschriebenen Akkumulators liegt darin, daß sein Herstellungsprozeß einen besonders günstigen Materialfluß aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

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 Zeilentrennwand (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 Bleistäben, z. B. durch Aufwickeln und Preßschweißen, 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 und negativen Bandelektroden mit zwischenliegendem Separator zickzackförmig zu einem Paket zusammengefaltet 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 Parallelabschnitt 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 Spiegelschweißverfahrens erfolgt und daß vor dem Verschweißen das von aktiver Masse freie Elektrodenträgergerüst der einen Bandelektrode durch Druckeinwirkung in die Zellentrennwand oder die Stirnwand leicht eingesenkt wird.

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

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenträgergerüste 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

ίο 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 alkalischen Kleinakkumulatoren als auch Klein-BIeizellen mit Wickelelektrodensätzen. 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 Trend zur Ablösung der schweren Masseträger, d. h. der gegossenen Bleigitter, durch leichtsre Gerüststrukturen 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 Blockkästen eingesetzt werden, wobei die Kästen wie üblich zu 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 Einzelzelle eine beliebige Anzahl von Zellen miteinander verschachtelte. Die Verschachtelung wird durch eine leichte becherartige Aufweitung der Seitenwände einer jeden Zelle ermöglicht, wobei die Seitenwände 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,

μ einen Bleiakkumulator verfügbar zu machen, der einer rationellen Massenfertigung besser als bisher gerecht wird. Eine weitere Aufgabe ist es, das Herstellungsverfahren eines solchen Akkumulators anzugeben.