DE2737838A1

DE2737838A1 - Mehrzelliger bleiakkumulator

Info

Publication number: DE2737838A1
Application number: DE19772737838
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl Ing Dr 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: 1979-03-01
Also published as: ES242412U; GB2003650B; IT1098121B; AT363532B; DK154379C; NO148275B; NO782387L; JPS5445753A; CA1105992A; NO148275C; US4615958A; ATA455678A; FI71634C; NL7808663A; GR64039B; DE2737838C3; SE442465B; SE7808392L; TR21238A; FR2408919B1

Description

VARTA Batterie Aktiengesellschaft 3000 Hannover 21, Am Leineufer *y\

Mehrzelliger Bleiakkumulator

Die Erfindung "betrifft einen mehrzelligen Bleiakkumulator mit in einem Blockkasten angeordneten Plattenblöcken aus positiven und negativen Elektroden. Insbesondere betrifft die Erfindung einen für den Fahrzeugeinbau, z.B. als Starterbatterie, bestimmten Akkumulator.

Der Bleiakkumulator hat ungeachtet seiner speziellen Ausführungsformen, die den verschiedensten Anwendungszwecken angepaßt sind, heute ein Höchstmaß technischer Vollkommenheit erreicht. Gekennzeichnet nach der Bauart der positiven Platten, lassen sich drei Grundtvpen von Akkumulatorenzellen unterscheiden. Es gibt Zellen mit positiven Großoberflächenpiatten, vorwiegend für ortsfeste Aufstellung, Zellen mit positiven Gitterplatten für den Betrieb in Fahrzeugen und Zellen mit positiven Panzerplatten, die sowohl für die Elektrotraktion als auch für ortsfeste Aufstellung geeignet sind.

Bleiakkumulatoren für den Gebrauch als Kraftfahrzeugbatterien sind aus nahelegenden Gründen kompakter und leichter gebaut als ortsfeste Batterien. Dies gilt vornehmlich für die Xra.ftfahrzeug-Starterbatterien, bei denen stets mehrere Zellen in einem Blockkasten aus Hartgummi oder Kunststoff vereinigt sind. Die Blockkästen haben aufgeschweißte Deckel mit einer Öffnung über jeder Zelle für das Entweichen der Gase und zum Nachfüllen des Elektrolyten.

Die Zellen sind von positiven und negativen Gitterplatten ausgefüllt, wobei z.B. jeweils 6 positive und 7 negative Flatten

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mit zwischenliegenden Separatoren aus mikroporösem Material zu einem Plattenblock zusammengefügt sind und den Inhalt einer Zelle bilden. Alle Stromableiter (Plattenfahnen) der einen wie der anderen Polarität werden durch Polbrücken gesondert verbunden, die die aus dem Blockkasten herausragenden Pole tragen.

Die Gitterplatten kommen dem Wunsch, die inaktiven Bauelemente und Gerüst sub stanzen einer Zelle zugunsten der für die Stromlieferung allein wirksamen Elektrodenmassen auf ein notwendiges Mindestmaß zu reduzieren und damit die Energiedichte zu steigern, am ehesten entgegen. Sie können sehr dünn sein (1 mm)} dann ist auch bei höhen Stromstärken (Anlassen des Kraftfahrzeuges) die Masseausnutzung noch gut. Vielen Bemühungen der letzten Zeit um den Ersatz der herkömmlichen Blei/Antimon-Gitterlegierungen durch antimonarme oder -freie Legierungen, um die Lagerfähigkeit geladener negativer Platten durch einen Oxidationsschutz, um aktivierende und die Selbstentladung hemmende Zusätze verschiedenster Art und anderen Heuerungen mehr verdanken die Elektroden und damit der Bleiakkumulator ihren derzeitigen hohen Qualitätsstand.

Dagegen ist der Fertigungsprozeß trotz einer Reihe automatisierter Arbeitsabläufe doch im wesentlichen seit Jahrzehnten unverändert und ein diskontinuierlicher geblieben. Dies ergibt sich schon aus der Einzelfertigung der Gitter in den Gittergießmaschinen, wo sie meist als Doppelgitter anfallen und dann getrennt werden müssen. Die Pastiermaschinen arbeiten ebenfalls diskontinuierlich, ebenso ist die auf das Curing folgende und noch viel geübte Tankformaticn ein diskontinuierlicher Arbeitsschritt, bei dem die Gitterplatten, in Gestellen hängend und nach vorgesehener Polarität getrennt, viele Stunden im Formationstank verbleiben. Der Platteneinbau in den Blockkasten, der bei der Zellen- oder Blockkastenformation schon nach dem Pastieren bzw. Curing vorgenommen wird, erfolgt hier wie dort wiederum einzeln und diskontinuierlich.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bleiakkumulator verfügbar zu machen, welcher als Produkt durch die Merkmale hoher Wirtschaftlichkeit, geringen Wartungsaufwandes und unbedingter Zuverlässigkeit ausgezeichnet ist. Zur Aufgabe der Erfindung gehört es ferner, ein Herstellungsverfahren für den Akkumulator anzugeben, welches ein überwiegend kontinuierliches Arbeiten ermöglicht und den Erfordernissen einer rationellen Massenfertigung besser als bisher gerecht wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder Plattenblock aus zickzackartig zu einem Paket zusammengefalteten positiven und negativen Bandelektroden (12), (13) mit zwischenliegendem bandförmigen Separator (4) besteht.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung neben dem erfindungsgemäßen Verfahren zu seiner Herstellung durch die Figur näher erläutert.

Sie zeigt schematisch einen auf der Seite liegenden zweizeiligen Akkumulator-Blockkasten (1) mit einem erfindungsgemäßen Elektrodensatz, der aus der Bandelektrode (12), der Bandelektrode (13) und den 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) bzw. die Stirnwände (8) des Blockkastens geführte Bereiche (9) des Elektrodenträgergerüstes jeweils einer Bandelektrode. In der Figur ist es beispielsweise das Elektrodenträgergerüst (2) der Bandelektrode (12).

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Es kann aber auch das jeweilige Elektrodenband am Ende über einen Bleistift gewickelt und mit diesem durch z.B. Preßschweißen elektronenleitend 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 mehrzelligen Akkumulator wird vorzugsweise ausgegangen von als Endlosband auf Bollen (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 am Rand einen durchlaufenden Steg besitzt. In diese Elektrodentragergerüste wird als aktives Material eine Einheitsmasse einpastiert. Dies ist vorteilhaft, weil die fertigen Bandäekt roden 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 Abständen diejenigen Bereiche (9) aus der Bandelektrode (13) und dem Separator (4) herausgeschnitten, welche nach dem Einschub in den Blockkasten über die Zellentrennwand (7) verlaufen würden und dort überflüssig sind. Nachdem auch noch aus der Bandelektrode (12) die aktive Masse in diesem Bereich entfernt worden ist, bleibt lediglich deren Trägergerüst (2) als Zellenverbinder übrig. Die Entfernung der aktiven Masse kann durch einen Ausblasvorgang, Spül Vorgang oder gegebenenfalls

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auch schon beim Pastiervorgang durch Freilassen einer entsprechenden Stelle des Elektrodengerüstes von pastierter Masse geschehen.

Die gleichen Maßnahmen können natürlich auch an den Bandabschnitten getroffen werden, die nach dem Einschub über den Stirnwänden (8) des Blockkastens zu liegen kommen, so daß auch hier nur das Trägergerüst (2) der Bandelektrode (12) verbleibt und außerhalb der Stirnwände (8) die äußeren elektrischen Anschlüsse (16), (17) bildet.

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-Schweiß-Verfahren eine Seitenwand (18) aufgespiegelt wird. 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. Die notwendigen Endpolanschlüsse eines solchen Akkumulators können innerhalb oder außerhalb der Zelle au3 dem hervorstehenden Elektrodengerüstteil durch Zusammenpressen und beispielsweise Anschweißen eines Endpols gebildet werden.

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

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Claims

HvP 91-DT 623'? Kelkheim, 10. August 1977

EAP-Dr. Ns/vr

VARTA Batterie Aktiengesellschaft
3000 Hannover 21, Am Leineufer 51

Patentansprüche

Mehrzelliger Bleiakkumulator mit in einem Blockkasten
angeordneten Elektrodenblöcken aus positiven und negativen Elektroden mit zwischenliegenden Separatoren,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektrodenblock aus
zickzackartig zu einem Paket zusammengefalteten positiven und negativen Bandelektroden (12, 13) mit zwischenliegender Separation (4) besteht.

Mehrzelliger Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Einzelzellen durch das Elektrodentragergerust einer der Bandelektroden elektrisch verbunden sind, welches über die Zellentrennwand (7) geführt ist.

Mehrzelliger Bleiakkumulator nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bandenden der Elektrodenpakete mit stiftförmigen Bleistäben, z.B. durch Aufwickeln und Preßschweißen, elektronenleitend verbunden sind und
daß diese Stifte die Basis für eine Poldurchführung
bilden. ;

Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen ". bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren elektrischen
Anschlüsse (16),(17) von dem durch die Stirnwände (8) des Blockkastens geführten Elektrodentragergerust derselben
Bandelektrode gebildet sind.

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' —' ORIGINAL INSPECTED

5. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandelektrodenpakete mit ihren Faltkanten (6) senkrechtstehend in den Zellen angeordnet sind und der Blockkasten-Verschluß von einer Seitenwand (18) gebildet ist.

6. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführungen der jeweiligen Bandelektroden durch die Zellentrennwände (7) und die Stirnwände (8) des Blockkastens (1) in der Verschlußebene (A-A) liegen.

7. Mehrzelliger Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in normaler Gebrauchslage die Verschlußebene (A-A) und der Elektrolytspiegel senkrecht zueinander stehen.

8. Verfahren zur Herstellung eines Bleiakkuiaulators nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenblöcke aus Bandelektroden (12), (13) zickzackartig gefaltet in einen mehrzelligen Blockkasten (1) mit seitlichen Öffnungen eingesetzt werden und daß diese Seite des Blockkastens durch Aufschweißen einer Seitenwand (18) flüssigkeitsdicht verschlossen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenblöcke aus einheitlich pastierten, endlosen Elektrodenbändern (12), (13) mit zwischengefügtem Separatorband (4) gefaltet werden.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodentragergerüst der über die Zellentrennwand (7) und die Stirnwände (8) zu führenden Bandelektrode über die entsprechend abgeteilten Bereiche (9) von anhaftender Masse freigelegt wird und daß die Parallelabschnitte der Gegenelektrode und des Separators ganz entfernt werden.

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11. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß des Blockkastens (1) mit einer Seitenwand (18) mittels Spiegelschweißen über die Zellentrennwand (7) und die Stirnwände (8) erfolgt, in welche das freigelegte Elektrodenträgergerüst der einen Bandelektrode leicht eingesenkt ist.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodentragergeruste (2), (3) mit einer einheitlichen aktiven Masse pastiert werden.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandelektroden (12), (13) im seitenverschlossenen Blockkasten (1) formiert werden.

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