DE2801629A1

DE2801629A1 - Verfahren zur herstellung von batterieplatten fuer bleisaeurebatterien sowie vorrichtung zur verwendung bei der herstellung von bleisaeurebatterien

Info

Publication number: DE2801629A1
Application number: DE19782801629
Authority: DE
Inventors: John Alaric Bant; Victor John Raban
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1977-01-15
Filing date: 1978-01-14
Publication date: 1978-07-27
Also published as: AU518207B2; LU78867A1; GB1599755A; SE7800451L; AT362001B; NZ186221A; CA1101930A; NL7800418A; DK16578A; FR2393435A1; IT1091845B; ES466047A1; BR7800221A; ZA78131B; JPS53111438A; IT7819240A0; ATA30278A; AU3234678A; BE862895A; FR2393435B1

Description

Lucas Industries Limited

G-reat King Street

u-B-Birmingham 13. Januar 1978

Verfahren zur Herstellung von Batterieplatten für Bleisäure-"batterien sowie Vorrichtung zur Verwendung "bei der Herstellung von Bleisäurebatterien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Batterieplatten für Bleisäurebatterien sowie eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Bleisäurebatterien.

Bei der Herstellung von Bleisäurebatterieplatten werden Batterieplattengitter, die die erforderliche Bleisäurebatteriepaesbe tragen, in eine wässrige Lösung von Schwefelsäure eingetaucht, und dann wird ein elektrischer Strom durch die (litter geleitet, damit die Paste an den G-ittern in das aktive Material der Platten umgesetzt wird und anschließend ein Aufladen der Platten erfolgt. Bei einem bekannten Verfahren zur Durchführung dieses Arbeitsgangs werden die Gitter und die Säure in das Batteriegehäuse eingesetzt, das den Behälter der fertigen Batterie bildet, und das Gehäuse wird durch einen Batteriedeckel versiegelt, ehe ein Durchfließen des elektrischen Stroms erfolgt. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung entleerter geladener Batterien, das heißt Batterien, die nach der Herstellung entleert werden und danach gelagert werden, wobei sich ihre BIaten ineinem feuchten Zustand befinden, bis sie anschließend zur Inbetriebnahme aktiviert werden. Dieses bekannte Verfahren führt jedoch zur Schwierigkeit, daß während der Herstellung Gase entstehen, und diese können zum Entweichen von Säure führen, entwe-

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der als ein säure-an bereicherter Hebel oder in der JiOrm von Säurebläschen, die durch die jj'üll- und Belüftungsöffnungen im Deckel entweichen. Dieses Problem tritt besonders pronounciert auf, wenn die Herstellung bei hohen Temperaturen oder bei großen Stromstärken erfolgt, um die Herstellungszeit zu verringern. Der ürfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu beseitigen oder zumindestens weitgehend zu mindern.

Die lirfindun™ besteht einmal in einem Verfahren zur Herstellung von Batteriepiatten für .Bleisäurebatterien, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

(a) Batterieplattengitter zu Paketen zusammengesetzt werden, wobei Separatoren zwischen den Gittern angeordnet sind und jedes Paar aufeinanderfolgender Gitter die Beleisäurebatteriepaste trägt, die zur Herstellung einer negativen bzw. positiven Batterieplatte erforderlich ist,

(b) die Pakete in Zellenkammern gesetzt werden, die in einen Batteriegehäuse gebildet sind,

(c) die erforderlichen Verbindungen der Zellen untereinander hergestellt werden,

(d) die Zellenkammern mit einer wässrigen Lösung von Schwefelsäure gefüllt werden,

(e) das Gehäuse mit einem Batteriedeckel versehen wird, der eine Anzahl von j?üll- und BeIUftungsöffnungen hat, die jeweils mit den Zellenkaramem in Verbindung stehen,

(f) in jede Püll- und Belüftungsöffnung ein Ende eines hohlen, langgestreckten Körpers eingesetzt wird, der ein Loch hat, das die betreffende Zellenkammer mit der Bohrung im Körper verbindet, und

(g) ein elektrischer Strom zwischen den Gittern zum Fließen gebracht wird, derart, daß die Paste an den Gittern in das aktive Material der Platten umgesetzt wird und danach ein Aufladen der Platten erfolgt, wobei in jeder Kammer während des Durchfließens des elektrischen Stroms erzeugte Gase durch die Bohrung im zugehörigen Körper durch Ablenkungen fließen, die von Körper verformt sind, und durch ein Loch

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in einem Verschluß am anderen Ende des Körpers entweichen und alle aus den ij-asen mit deren Durchfluß durch eine betreffende Bohrung a"be:geschiedene Säure durch das ,venannte Loch zur zugehörigen Zellenkammer zurückkehrt.

Zweckmäßi^erweise wird der Verfahrensschritt (e) vor dem Verfahrensschritt (d) durch:;eführt.

Zweckmäßir-erweise wird jeder Körper in seine zu^ehöri^e ]?üll- und Belüftungöffnung so eingesetzt, daß ein Ende einer Hut im Körper in einer betreffenden Zellenkammer sitzt, während sich das andere .rinde der Hut über die Außenseite des Deckels hinauserstreckt.

Vorzugsweise wird der Verfahrensschritt (g) bei einer Temperatur von mindestens 65,5°C in zwei Phasen durchgeführt, die durch eint Standzeit von mindestens 30 i-iinuten getrennt sind.

Die Erfindung besteht zum anderen in einer Vorrichtung; zur Verwendung bei der Herstellung von 3leisäurebatterieplatten, die ^kennzeichnet ist durch einen hohlen, langgestreckten Körper, der an einem Ende mit einem Loch versehen ist, das mit der Bohrung im Körper in Verbindung steht und zum Einsetzen in das 5¹UlI- und Belüftun^sloch eines Batteriedeckels vorgesehen ist, einen am anderen linde des Körpers vorgesehenen Verschluß mit einer Öffnung zum Entweichenlassen von während der Herstellxxn^ erzeugter ü-ase in die Atmosphäre, und eine Ablenkung, die in !iliekwe_;; der durch die Bohrun;; fließenden ü-ase lie^t und das Atisscheiden von mit den u-asen mit:;eführter Säure unterstützt.

Vorzugsweise hat der Verschluß die Form eines getrennten Deckels, der das andere Ende des Körpers verschließt.

Zweckrnäßigerweise ist die Ablenkung mindestens zum i'eil durch eine Partie des Verschlusses gebildet, die sich in die Bohrung erstreckt.

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Zweckmäßigerweise ist der körper an oder in der Nähe des einen Endes mit mindestens einer sich in Längsrichtung erstreckenden liut Tersehen, die mit der Bohrung im Körper in Verbindung steht·

Vorzugsweise ist die "Vorrichtung gekennzeichnet durch mehrere der Körper, die jeweils an einem Ende zum Einsetzen ineine betreffende Püll- und Belüftungsöffnung eines Batteriedeckels vorgesehen sind und die so miteinander verbunden sind, daß sich ihre Längsachsen im wesentlichen parallel erstrecken, tind durch einen gemeinsamen beweglichen Deckel, der das andere Ende der Körper verschließt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

Jj¹Ig. 1 und 2 Schnitte Jeweils durch einen Teil einer Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fi-i·. 5 ein Schnitt durch den Verschluß der Vorrichtung nach dem einem Ausführungsbeispiel.

Gfemäß der Zeichnung v/eist die Vorrichtung drei hohle, im wesentlichen röhrenförmige Körper 11 auf, durch einstückige Stege 12 miteinander verbunden, derart, daß die Längsachsen der Körper 11 parallel liegen. Jeder Körper 11 verjüngt sich nach innen zu einem Ende 13 hin, und an seinem gegenüberliegenden Ende 14 öffnet er in eine vergrößerte Partie 15. Die Partien 15 bilden eine gemeinsame offene "wanne 16, die durch ürennwände 17 unterteilt ist, welche sich zwischen aufeinanderfolgenden Paarten der Partien 15 erstrecken. In jede Srennwand 17 ist eine Mittelnut 18 eingeformt, und zwei äußere Hüten 19 befinden sich an gegenüberliegenden Seiten der wanne 16.

Am Ende 15 ist jeder Körper 11 nach innen abgestuft, um eine schmale, sich verjüngende Partie 21 zu bilden, die an ihrem freien Ende teilweise durch eine einstückige Endwand 22 verschlossen ist. In jede '"indwand 22 ist ein raittig sitzendes Loch 23 eingeformt,

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das mit der langgestreckten Bohrung 25 in Verbindung steht, die durch den betreffenden röhrenförmigen Körper 11 gebildet ist. ferner sind in dicxietral gegenüberliegende Bereiche jeder Partie 21 betreffende i.^ruten 24 ein gefornt, die sich in Längsrichtun ■ von der betreffenden Endwand 25 erstrecken und die ebenfalls mit der zugehörigen Bohrung 25 in Verbindung stehen.

',/ie in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Vorrichtung außerdem einen Deckel 26 auf, der im ΰ-ebrauch lösbar mit der 'Wanne 16 im Eingriff steht, um einen gemeinsamen Verschluß für die Körper 11 zu bilden. Der Deckel 26 weist eine Außenwand 27 auf, die sich um eine Innennanschette 28 erstreckt, welche so angeordnet ist, daß im G-ebrauch die Außenwand der Wanne 16 in strammen Sitz zwischen der wand 27 und der Manschette 28 aufgenommen wird, um das Halten des Deckels 26 an der ,/anne 16 zu unterstützen. Von dem Deckel 26 führen drei röhrenförmige Vorsprung 29 nach unten, die sich jeweils unter die Wand 27 erstrecken und die über den größten Seil ihrer Längen hinweg durch zwei diametral gegenüberliegende Hüten 31 (von denen nur eine gezeigt ist) getrennt sind. Wenn der Deckel 26 auf der Ivanne 16 sitzt, erstrecken sich die Vorspränge 29 in betreffende Partien 14· der Körper 11, um mit der trennwand 17 Ablenkungen für die G-3.se zu bilden, die im G-ebrauh durch die Bohrungen 25 ,gehen. Der Deckel 26 ist ferner mit zwei Belüftungsöffnungen 32 versehen, die sich zwischen jeweils zweien der aufeinanderfolgenden Vorspränge 29 befinden.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung dient dazu, die Herstellung von Batterieplatten an Ort und Stelle zu unterstützen, das heißt dort, wo die Herstellung im Batteriegehäuse erfolgt, das die hergestellten Batterieplatten aufzunehmen hat. Bei einem solchen Verfahren werden zunächst mit Paste versehene Batterieplattengitter zu Paketen mit dazwischengelegten Separatoren zusemmengesetzt, und dabei trägt jedes Paar aufeinanderfolgender Gitter die Paste, die zum Entstehen-lassen einer negativen Batterieplatte und einer positiven Batterieplatte jeweils erforderlich ist. Die Pakete werden dann in die Zellenkammern gesetzt,

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die in Batteriegohäuse gebildet sind, und es werden die erforderlichen Verbindungen der Zellen untereinander durch die trennwände hergestellt, die den Kasten der !Batterie in die Zellenkammern imterteilen. Die Zellenkammern werden dann mit einer wässrigen Lösung aus Schwefelsäure gefüllt, vor oder na.chd.eni ein Batteriedcekel :.ΰτ den offenen j&ide des 'iehäuses verschweißt worden ice. Der Deckel ist dabei in der üblichen „-eise mit iiüllima 3elLiftu.ngsöff:iun^en verseilen, die jeweils mit den Sellenkamncrn in Verbindung stehen. Die beschriebene Vorrichtung kann dann am Deckel an ;esetzt v/erden, indein jede Partie 21 in eine betreffende _?üll- und 3elüftun";söffnung in Deckel eingeführt wird, wobei es sich versteht, daii für eine normale Sechssellenbatterie swei solcher Vorrichtungen erforderleich sind. Die Verjüngung jeder Partie 21 ist so eingerichtet, daß beim Zusammenwirken mit den Deckel nur das freie LJnde der Partie 21 sich durch die betreffende !ii'üll- 'and Jelüftxingsüffnung· in die ztigehorige Zellenkammer des Batteriegehäuses erstrecket. Jede Zellenkammer steht also nicht nur mit einer betreffenden Bohrung 25 über das Loch 23 und die iiut 24 im zugehörigen Körper 11 in Verbindung, sondern wird auch zur Atmosphäre mittels der Hut 24 belüftet.

denn die oder jede Vorrichtung am Deckel sitzt, wird ein elektrischer Strom zwischen den 'iittern im Batteriegehäuse zum !fließen gebracht, um die Paste an den Gittern in das erforderliche aircive Material der Platten umzusetzen und anschließend die Platten aufzuladen. Vorzugsweise wird das Duerchleiten des elektrischen Stroms in swei Phasen vorgenommen, die durch eine Standzeit von mindestens 30 Minuten getrennt sind, wobei die erste Phase dann aufhört, wenn die Ladung an den Platten mindestens 50;j beträgt, vorzugsweise jedoch mindestens 90>a der erforderlichen Sndladung.

während des Durchgangs des elektrischen Stroms entwickeln sich ü-ase, die ein heftiges Kochen der Säurelösung "bewirken, besonders wenn die Herstellungstemperatur zum oberen Ende der bevorzugten Herstellungstemperatur im Bereich von 65,5°G bis 93°C

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hin ansteigt. Dieoe ü-aso führen im großen I-.aße Schwefelsäure mit sich, ehe sie durch die uffnuiijen 52 zur AstmoSphäre entlüftet v/erden, müssen sie aber durch die Löcher 23 und die riuten 24, lan ,s der Bohrungen 25 und über die iirennv/ände 17 und die Vorsprung 2y fliegen. !ein jroßer Anteil der Säure wird dadurch abgeschieden, ehe die '-a.se zvü? Atmosphäre entlüftet v/erden, besoiadem an den Ablenkungen, die durch die trennwände 17 und die Vorsprung 23 -ebildet sind, jjie dadurch aufgefangene Säure fließt dann durch die liöhren 11 zurück in das Batteriegehäuse.

die Herstellung bei hohen !Temperaturen erffl.~t, kann das Brodeln der Säurelösurr; so erheblich werden, daß die Endwände 25 der Möhren 11 bedeckt v/erden, in diesen Fall sind die Bohrungen 25 aber immer noch zur Atmosphäre durch die Hüten 24 belüftet, um danit die 'Jendcnz zn Yerrin;;em, daß die Säure nach oben in die Röhren 11 hoehgesau^:rü v/ird. "„"enn jedoch das Brodeln so weitergeht, daß die gesamte Län^e der unten 24 erfaßt wird, reicht, wie ersichtlich, die Län-re der Röhren 11 aus, um einen relativ großen Säureanstie:-; aufzunehmen, ehe die Säure durch die öffnungen 32 überfließt.

Die vorstehend beschriebene Vorz'ichtun^ ermöglicht also die Herstellung von jjatterieplatten an Ort und Stelle bei einer relativ hohen iemperatUi·, d.h. sv/ischen 65,5°0 und 93°C ohne ;.-efälirdun ■ von Arbeitskräften und ohne exzessiven Verlust an ^lektro^t. ferner verhindert das Arbeiten mit der beschriebenen Vorrichtung, das Ablagern von ±^jartikeln von ila-sruß, die möglicherweise vom Säuredampf von den negativen Platten aufgegriffen werden, an den Außenwänden der Batterie. Auf diese './eise ist es möglich, das taschen mit eineiu xieini-ain^sraittel zu vermeiden, das normalerv/eise bei den bekannten 'riei^si;ellungsverfaliren erforderlich ist, um die Ablagerungen von Gasruß su entfernen, die anderenfalls der Batterie eine unansehnliche äußere Erscheinung gegeben wurden.

In einer Variante der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist

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ORIGiNAL INSPECTED

das innere jedes Körpers11 iait einer säurebeständigen Faserpaklaing wie PVG-WoIle gefüllt, die eine größere Oberfläche innerhalb des Körpers sum Kontakt; mit den däuredänpfen schafft und damit die uäurekoiidensierungsei^ensehaften der Vorrichtung verbea?ssort. Als Alternative kann ein gleich vorteilhafter Effekt dadurch erreicht v/erden, dais ein Satz Ablenkungen in jedem röhrenförmigen Körper 11 vorgesehen wird. In dieseia 'Fäll hat jeder Satz Ablenkungen zweckmäßigerweise die Ροπή von mehreren halbkreisförmigen Platten, die im Abstand in Längsrichtung eines langgestreckten !Trägers angeordnet sind, so daß aufeinanderfolgende Platten sich im rechten rfinkel, jedoch in entgegengesetzte Hiehtungen jeweils zu bzw. von einer Ebene erstrecken, die die Längsachse des 'trägers und den Durchmesser jeder Platte enthält. Jeder !Träger ist zwecknäßi :erv;eise so angeordnet, du er sich in einem der Vorspxiin :e 29 befindet, die an der Unterseite des Dekkels 26 sitzen, so daß im 'J-ebräi ch die Längsachse des yrägers in der Achse des zugehörigen körpers 11 liegt. Perner sind die irarchrnesser der Ablenkplatten vorzugsweise so angeordnet, daß sie sich entsprechend der Verjüngung an dem betreffenden Körper 11 ändern, damit jede Platte an der Innenwand des Körpers angreift und im Gebrauch Säuredänpfe durch die Platten zwangsweise längs eines Spiralwegs durch den Körper fließen müssen.

iüs versteht sich, daß die miteinander verbundenen Körper 11 und der Deckel 26 normalerweise aus einem säurebeständigen thersioplastischen Iiateriai wie Polypropylen geformt werden.

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eersei\e

Claims

PATENTAN WALTSBÜRO

SCHUMANNSTR. 97 · D-4OOO DÜSSELDORF

Telefon: (0211) 683346 Telex:08586513 cop d

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Lticas Industries Limited
G-reat King Street

:ham 13. Januar 1978

Ansprüche

_v YeiMren air Herstellung; von Batterieplatten für 31eisäurebatterien, dadurch gekennzeichnet , daß

(a) Jatterieplatten.~itter zn Paketen zusammengesetzt v/erden, wobei Separatoren zwischen den G-ittern angeordnet sind und jedes Paar aufeinanderfolgender ö-itter die Bleisäurebatteriepaste trägt, die zur Herstellung einer negativen "bzw. positiven Batterieplatte erforderlich ist,

(b) die Pakete in Zellenkammern gesetzt werden, die in einem Batteriegehäuse gebildet sind,

(o) die erforderlichen Yerbindungen der Zellen untereinander hergestellt werden,

(d) die Zellen,iaiai:iern mit einer wässrigen Lösung von Schwefelsäure .gefüllt werden,

(e) das Gehäiise mit einem Batteriedecke! versehen wird, der eine Anzahl von i'üll- und jBelüftungsöffnungen hat, die .jeweils mit den Zellenkammern in Verbindung stehen,

(f) in jede iüll- und Belüftungsöffnung ein Ende eines hohlen, langgestreckten Körpers eingesetzt wird, der ein Loch hat, das die betreffende Zellenkammer mit der Bohrung im Körper verbindet, und

(g) ein elektrischer Strom zwischen den Gittern zum fließen gebracht wird, derart, daS die Paste an den Gittern in

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aas aktive i.a.terial der Platten um;;esetzt wird und danach ein Aufladen der Platten erfolgt, wobei in jeder Kammer während des Durchiließens des elektris clien Stroms erzeugte Gase durch die Bohrung im zugehörigen Körper durch Ablenkungen fließen, die vom Körper verformt sind, \md durch ein Loch in einem Verschlui3 am anderen Ende des Körpers entweichen und alle aus den Gasen mit deren Durchfluß durch eine betreffende Bohrung abgeschiedene Säure durch das ;enamite Loch zur zugehörigen Zelieiikamner zurückkehrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch _;; e k e η η zeichnet , daß jeder Körper in seine zuvehöri ;e i'üll- und Belüftun soffiiun ; oo ein gesetzt ist, daü ein i^nde einer I.'ut iir. Körper in einer "betreffenden ZellenlrcJomer sitzt, während sich da.s andere l'jr.de der l".vrc über die Außenseite des Deckels hinauserstreckt.

5. Verfahren nach iüispruch 1 oder 2, d a. d ti r c h gekennzeichnet , daß der verfahrensschritt (;;) bei einer Temperatur von mindestens 65,5⁰O in zwei Phasen durchgeführt wird, die durch eine Standzeit von mindestens 30 Minuten .'•etrennt sind.

4, Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellun." von 31eisäureba.tterieplatten, gekennzeichnet diirch einen hohlen, langgestreckten Körper, der an einem üjricie mit einem Loch versehen ist, da.s mit der Bohrung im Körper in Verbindung steht und zum Einsetzen in das Füll- und 3elüf"cun;;sloch eines Jatteriedeckels vorgesehen ist, einen am anderen laide o.es Körpers vorgesehenen Verschluß mit einer uffnuir: zum untweichenlassen von während der Herstellung erzeugter ira.se in die Atmosphäre, und eine Ablenkung, die im Fließwe-:: der durch die Bohrung fließenden Gase lie;:t und das Ausscheiden von mit den uasen init;;;eführter bäure unterstützt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch _~ e k e η η -

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zeichnet , daß der Verschluß die i'orm eines /retrennten Deckels hat, der das andere Ende des Körpers verschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Körper an oder in der Hähe des einen 1-jndes "lit rundest ens einer sich in Längsrichtung erstreckenden i-iUt versehen ist, die mit der Bohrung im Körper in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 "bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ablenkung mindestens zum ■feil durch eine Partie des Verschlusses gebildet ist, die sich in die Bohrung erstreckt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ablenkung eine säurebeständige Faserpaekung aufweist, die sich in der Bohrung im Körper befindet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ablenkung eine Anzahl von Ablenkplatten aufweist, die im Abstand in Längsrichtung der Bohrung im Körper angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch mehrere der Körper, die jeweils an einem 2nde zum Einsetzen in eine betreffende S¹UlI- und Belüftungsöffnung eines Batteriedeckels vorgesehen sind und die so miteinander verbunden sind, daß sich ihre Längsachsen im wesentlichen parallel erstrecken, und durch einen gemeinsamen beweglichen Deckel, der das andere Ende der Körper verschließt.

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