DE3019186C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gasdicht verschlossenen Akkumulator mit Wickelelektroden, bei dem der Rand der Wickelelektroden mit einer Polableiterplatte elektrisch verbunden ist.

Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind insbesondere alkalische gasdichte Akkumulatoren mit gewickelten Sinterbandelektroden, sogenannte Sinterrundzellen, die sich wegen ihrer großen Elektrodenoberflächen für sehr hohe Strombelastungen eignen.

Die elektrische Funktionsfähigkeit wird aber dann in Frage gestellt, wenn der Akkumulator, wie es beispielsweise bei Geschoß- oder Raumfahrtbatterien der Fall ist, vorübergehend starken Schockeinwirkungen ausgesetzt wird. Dabei sind die Schweißverbindungen zwischen Stromabnehmern und Elektroden von der Gefahr des Abreißens besonders betroffen. Dies erklärt sich ohne weiteres aus der relativ großen, trägheitsbehafteten Masse des Wickels, der im Durchmesser stets etwas kleiner als der Innendurchmesser der Zelle sein muß, darüber hinaus wegen der Fertigungstoleranzen aber auch eine gewisse freie Beweglichkeit in axialer Richtung besitzt.

Beim Elektrodenwickel ist gewöhnlich die Elektrode der einen Polarität gegen die Elektrode der anderen Polarität axial derart versetzt, daß die massefreien Ränder der gewickelten Folien beidseitig über den Wickel herausragen.

Es ist bereits bekannt, zur Stromableitung den massefreien Rand einer Elektrode mit einer die Stirnfläche des Wickels jeweils überdeckenden Metallplatte als Polableiter zu kontaktieren. Durch Herstellung möglichst vieler Schweißverbindungen entlang dem spiraligen Verlauf des Elektrodenrandes hat man auch versucht, den Übergangswiderstand nicht nur klein zu halten, sondern auch eine unlösbare, mechanisch feste Verbindung mit dem Stromabnehmer zu schaffen.

Aus der DE-AS 25 16 530 ist eine Polableiterplatte entnehmbar, die aufgrund eines Rasters rhombusförmiger Öffnungen und deren richtungsgleichen Stanzgrate eine anisotrope Stromverteilung besitzt und damit für eine Punktschweißung besonders günstige Voraussetzungen liefern soll.

Eine andere Polableiterplatte gemäß der DE-OS 24 38 296 besitzt mehrere radial verlaufende Durchbrüche, deren Stanzgrate in den Elektrodenrand eingreifen und so die Verschweißung erleichtern.

Eine Polableiterplattekonstruktion ähnlichen Aufbaus ist auch der FR-PS 20 97 301 zu entnehmen. Dabei ist die Polableiterplatte mit einer Fahne versehen, die umbiegbar ist und mit dem Zellendeckel durch Schweißen elektrisch verbunden wird.

Es hat sich indessen gezeigt, daß konstruktive Maßnahmen dieser Art den zerstörenden Kräften unter der erwähnten Schockbeanspruchung nicht gewachsen waren. Andererseits war von gasdichten Akkumulatorenzellen mit Plattenzellen bekannt, daß die Forderung nach Schockfestigkeit mit Hilfe besonderer Einlegeteile wie Federelemente oder Ringe, vorwiegend aus Kunststoff, erfüllt werden konnte, indem es gelang, durch diese meist zwischen Gehäusedeckel bzw. Gehäuseboden und Plattenbock montierten Teile den letzteren im Gehäuseinnern sicher zu fixieren. Wegen der Mehrzahl der Bauteile standen dem jedoch arbeitstechnische Nachteile gegenüber.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gasdichten Akkumulator mit einer Vorrichtung zum Niederhalten seiner Wickelelektroden anzugeben, die auch bei Schockbehandlung eine Stromunterbrechung ausschließt und sich durch die Art des Einbaues gut in einen rationellen Fertigungsablauf einfügt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung von einer Polableiterplatte mit abhängendem Zungenteil gebildet wird, wobei die Polableiterplatte mit radial verlaufenden Durchbrüchen versehen ist, die in den massefreien Rand einer der beiden Wickelelektroden eingreifen, daß das Zungenteil im spitzen Winkel gegen die Polableiterplatte zurückgebogen und mit der stromableitenden Innenseite des Zellendeckels fest verbunden ist, und daß der Zunge beiderseits abgeschrägte und abgewinkelte Stege angeformt sind, mit denen sie auf der Polableiterplatte federnd aufgestützt ist.

Nachfolgend ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in der Position unmittelbar vor dem Verschließen einer Sinterrundzelle 2. Der von der Polableiterplatte 3 gebildete Teil der Vorrichtung aus einem dünnen, flexiblen Metallblech liegt dabei auf der oberen Stirnseite des Elektrodenwickels aus positivem Elektrodenband 4, negativem Elektrodenband 5 und Separator 6 auf. Die abwärts gerichteten Stanzgrate 8 der radial verlaufenden Durchbrüche 7 sichern zu dem massefreien Rand 9 der positiven Elektrode 4 über dessen spiraligen Verlauf einen vielfachen elektrischen Kontakt.

Mit ihrem Zungenteil 10 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage, zugleich mit der Stromableitung auch die Niederhaltefunktion zu übernehmen. Dazu verhelfen ihr die der Zunge unter einem Anstellwinkel γ angeformten Stege 11, die sich gegen das Ende der Zunge gleichmäßig verbreitern.

Das Zungenteil ist nun an den Punkten 12, z. B. durch Punktschweißen, an einer Poldurchführung im Deckel 13, z. B. eine Metalleinlage, so angebracht, daß beim Zuklappen des Deckels das Zungenteil im spitzen Winkel gegen die Polableiterplatte zurückgebogen wird, bis es mit den Fußkanten 14 auf der Polableiterplatte aufsteht. Dabei sind die abgeschrägten Stege 11 in ihrer Höhe so bemessen, daß sie beim endgültigen Schließen und Verschweißen des Deckels unter Druck zu den Seiten hin abgleiten und sich verflachen, was eine dauerhafte elastische Festhaltespannung gegen den Elektrodenwiderstand bewirkt.

Voraussetzung für das einwandfreie Verschließen und Niederhalten des Elektrodenwickels ist allerdings, daß der Anstellwinkel γ größer ist als der Reibungswinkel α, der überschritten werden muß, wenn die Stege 11 unter dem angewendeten Schließungsdruck zu einem Abgleiten befähigt werden sollen. Andernfalls wird eine Schließung durch Selbsthemmung verhindert.

Aus der Fig. 1 ist leicht zu ersehen, daß bei zunehmendem Schließungsdruck die in Richtung der strichpunktierten Linie, d. h. senkrecht zur Fläche des Zungenteils 10 wirkende Normalkraft N und der Haftreibungswiderstand R der Fußkanten 14 auf der Polableiterplatte 3 proportional miteinander wachsen, daß aber bei einem bestimmten Anstellwinkel der Stege 11 gegen das Zungenteil 10 die Fußkanten 14 ins Gleiten geraten. Dieser durch das Coulombsche Reibungsgesetz für die schiefe Ebene

definierte Reibungswinkel α ist eine materialspezifische Größe und beträgt z. B. für Stahl auf Stahl 9°, für Ni-plattierten Stahl auf Ni-plattierten Stahl ca. 12°.

Fig. 2 gibt die Niederhalte-Vorrichtung 1 als Fertigungsteil in seiner ursprünglichen Form wieder.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß ohne zusätzlichen Einbau von Einlegeteilen die geforderte Schocksicherheit der Zelle auf einfachem Wege erreicht wird.

Claims (3)

1. Gasdicht verschlossener Akkumulator mit Wickelelektroden, bei dem der Rand der Wickelelektroden mit einer Polableiterplatte elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polableiterplatte (3) mit einem anhängenden Zungenteil (10) versehen ist, das im spitzen Winkel gegen die Polableiterplatte zurückgebogen und mit der stromableitenden Innenseite des Zellendeckels (13) fest verbunden ist, und daß der Zunge beiderseits abgeschrägte und abgewinkelte Stege (11) angeformt sind, mit denen sie auf der Polableiterplatte federnd aufgestützt ist.

2. Gasdicht verschlossener Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel γ der Zungenstege größer als der Reibungswinkel α auf der Polableiterplatte ist.

3. Gasdicht verschlossener Akkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polableiterplatte mit radial verlaufenden Durchbrüchen (7) versehen ist.