DE3022406A1

DE3022406A1 - Batteriescheider

Info

Publication number: DE3022406A1
Application number: DE19803022406
Authority: DE
Inventors: Nan Jae Lin; Dennis D O'rell
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co Conn
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1980-06-14
Publication date: 1981-01-08
Also published as: US4228225A; US4228225B2; AR227025A1; ZA803670B; FR2460041A1; CH640669A5; GB2094543A; BE883946A; AU5936380A; GB2094543B; ATA324780A; NL8003575A; JPS5638767A; US4228225B1; IT8048929A0; SE8004360L; GB2054947A; DE3022406C2; FR2460041B1; GB2054947B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Batteriescheider gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es sind bereits Batteriescheider für Bleiakkumulatoren in Form von Glasmatten gemäß Figur 7, Verstärkungsrippen gemäß Figur 8 und Vorsprüngen bekannt, die dazu dienen, genügend Elektrolyten zwischen den negativen und positiven Platten zu halten, die Abscheidung von aktivem Material an den positiven Platten sowie die Materialablagerung an den negativen Platten zu verzögern. Zusätzliche Abstandsstücke machen Batteriescheider teuer, was auch die Herstellung von Akkumulatoren verteuert. Es sind ferner bereits gewellte Scheider gemäß Figur 9 bekannt, die keine besonderen Abstandsstücke erfordern. Sie sind jedoch nur in Verbindung mit Batteriescheidern aus steifem Material verwendbar. Dünne gewellte Batteriescheider aus thermoplastischem Material sind nicht steif genug, um dem Druck zwischen der positiven und negativen Platte standzuhalten und ein Aufblühen der negativen Platte zu verhindern.

Aus den US-Patentschriften 4 072 802 und 4 153 759 ist bereits ein Batteriescheider gemäß Figur 10 bekannt, bei dem die vorstehenden Teile während des Prägens

030062/0750

zumindest teilweise geschmolzen werden müssen. Das macht die Scheider filmartig, wobei die Poren verklebt werden und der elektrische Widerstand steigt. Die zur Abfuhr von Gas dienenden Kanäle sind unter der Spitze oder dem höchsten Punkt der Prägungen in der Scheiderfläche liegende Seitenkanäle bei in die Batterie eingesetztem Batteriescheider. Unter den Prägungen kann sich dadurch Gas absetzen. Selbst wenn diese zur Freigabe von Gas mittig durchbohrt wären, was nicht der Fall ist, so würde stets eine unter einem Winkel von O zur Horizontalen liegende Stelle am Boden jeder Wand verbleiben, die sich nicht völlig bis zum Boden der Batteriescheiderflache erstreckt, und eine Gasblase kann sich unter dieser Stelle festsetzen und dadurch die wirksame Batterieplattenfläche verringern. Da außerdem keine Fläche des Batteriescheiders gemäß Figur 10 durchgehend vom oberen Rand bis zum unteren Rand der Batteriescheiderflache mit einer Batterieplatte in Berührung steht, ist die bekannte geprägte Form nicht stabil.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Batteriescheider zu schaffen, der die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile nicht aufweist.

Der Batteriescheider soll aus einer kleinporigen, dünnen thermoplastischen Bahn herstellbar sein.

030062/0750

Ferner soll eine Hochleistungsbatterie mit langer Lebensdauer geschaffen werden. ·■■-■·.

Der zu schaffende Batteriescheider soll außerdem einfach und wirtschaftlich herstellbar sein.

Ferner soll der Batteriescheider einen möglichst kleinen elektrischen Widerstand haben und bestmögliche Gasableitungseigenschaften besitzen.

Zur Lösung der genannten Aufgaben dienen bei einem Batteriescheider gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.

Der erfindungsgemäße Batteriescheider besteht somit aus einer porösen Bahn mit mindestens einer der positiven Platte zuzuwendenden ·Seite mit Oberrand und Unterrand und mit ebenfalls mindestens einer einer negativen Platte zuzuwendenden und an diese anzulegenden Seite, die ebenfalls einen Oberrand und einen Unterrand aufweist. Die poröse Batteriescheiderplatte ist mit Prägungen versehen, die bezüglich der positiven Seite und der negativen Seite umgekehrte Muster ergeben. Alle Prägewände öffnen sich im Bereich der Batterieplattenkontakte durchgehend nach oben.

030062/0750

Vorzugsweise öffnen sich alle Prägewände durchgehend nach oben, und zwar unter einem Winkel von mindestens 20° zur Horizontalen, wobei alle im Aufwärtströmungsweg des Gases liegenden Hindernisse im wesentlichen mittig durchbohrt sind. Der Batteriescheider ist praktisch durchgehend offenporig und frei von filmartigen Bereichen, während eine Vielzahl von Teilungsabschnitten auf der positiven Plattenseite vorgesehen ist. Die Teilungsabschnitte stehen am weitesten von der positiven Plattenseite vor und liegen in einer Ebene, in der sie zumindest zu 75 % zusammenhängend in der vom Unterrand zum Oberrand der positiven Plattenseite verlaufenden Ebene verlaufen.

Der Batteriescheider weist eine Vielzahl von seriell untereinander verbundenen, vertieften Bereichen in mindestens einer seiner Seiten auf, die zur Berührung einer Batterieplatte dienen, wobei sich jede dieser Reihen vom Unterrand der Batterieplattenseite zum Oberrand der Batterieplattenseite öffnet. Jede der Reihen weist eine Vielzahl von breiten Vertiefungen auf. Jede breite Vertiefung ist etwa 1,5 bis etwa 25 mm breit und etwa 0,125 bis etwa 4 mm tief. Jede dieser Reihen weist auch eine Vielzahl von schmalen Vertiefungen auf, die schmaler als etwa 3/4 der Breite der breiten Vertiefungen sind. Die schmalen Vertiefungen verbinden zwei ver-

030062/0750

tikal gegeneinander versetzte breite Vertiefungen, und zwar vom vertikal obersten Rand der darunterliegenden breiteren Vertiefung. Alle Flächen der breiteren und der schmaleren Vertiefungen sind in Richtung auf den Oberrand der Batterieplattenseite geneigt.

Vorzugsweise sind alle Vertiefungsflächen unter einem Winkel von mindestens 20 gegenüber dem Oberrand der porösen Platte geneigt, wobei alle Hindernisse im wesentlichen mittig durchbohrt sind und die poröse Platte praktisch durchgehend offenporig und im wesentlichen frei von hauchdünnen Bereichen ist.

Der Batteriescheider weist somit eine Batterieplattenseite mit einem Oberrand und einem Unterrand sowie mit einer Vielzahl von erhabenen Abstandselementen auf, die sich vom Unterrand zum Oberrand der Batterieplattenseite benachbart zueinander erstrecken. Die äußeren Begrenzungen der Abstandselemente liegen in einer Ebene; sie sind sinusförmig und zumindest zu 75 % in der sich vom Unterrand zum Oberrand der Batteriescheiderseite erstreckenden Ebene zusammenhängend. Jedes einzelne Abstandselement ist in dieser Ebene vom benachbarten, erhabenen Abstandselement getrennt.

Der Batteriescheider besteht aus einer Platte aus thermoplastischem Harz und säurefestem, porösem, anorgani-

030062/0750

schem Füllstoff. Die Platte hat eine Dicke von weniger als 1 mm, und die geprägten Teile stehen mehr als 0,25 mm vor. Die geprägten Teile erstrecken sich in einer Ebene zumindest 2 cm in eine Richtung und sind so geformt, daß sie mindestens einen Bereich der Ebene von

weniger als 4 cm einschließen. Der eingeschlossene Bereich weist zwei vertikal ausgerichtete, übereinanderliegende Ausströmspalte auf, wenn der Batteriescheider arbeitsfähig in eine Batteriezelle eingesetzt ist. Der Ausströmspalt ist ausreichend tief und breit, um Gas aus dem umschlossenen Bereich abströmen zu lassen, wenn dieser durch eine Batterieplatte verschlossen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf einen Teil der negativen Plattenseite eines Batteriescheiders etwa in natürlichem Maßstab;

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Figur 1 etwa im Maßstab 1:1;

Figur 3 eine Draufsicht auf einen Teil der positiven Plattenseite des Batteriescheiders, und zwar im Maßstab 1:1;

030062/0750

Figur 4 einen vergrößerten Schnitt ähnlich wie Figur 2;

Figur 5 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil des Batteriescheiders gemäß Figur 1;

Figur 5a eine Ansicht ähnlich wie Figur 5 unter Darstellung einer anderen Ausführung der Prägung;

Figur 5b eine Ansicht ähnlich wie in den Figuren 5 und 5a dargestellt mit einer weiteren Prägungsform;

Figur 6 einen vergrößerten Vertikalschnitt durch einen Teil einer Batterie unter Darstellung des zwischen eine positive Batterieplatte und eine negative Batterieplatte eingelegten Batteriescheiders;

Figuren eine perspektivische Ansicht von bekannten Batter ieseheiderη.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen ein Stück eines Batteriescheiders, wobei die Figuren 1 bis 3 etwa im Maßstab 1:1 und die Figuren 4 und 5 als Vergrößerungen dargestellt sind. Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Batteriescheiderstück wird als kompletter Batteriescheider betrachtet; der Batteriescheider 10 besteht aus einer porösen Platte mit einem Oberrand 11, einem Unter-

030062/0750

rand 12, einem linken Seitenrand 13, einem rechten Seitenrand 14, einer positiven Plattenseite 15 und einer negativen Plattenseite 16. Als positive bzw. negative Plattenseite sind diejenigen Seiten des Batteriescheiders bezeichnet, die eine positive bzw. negative Batterieplatte berühren. Die poröse Platte ist derart geprägt, daß auf gegenüberliegenden Seiten gemäß Figur 2 die Prägungen jeweils in umgekehrter Form erscheinen. Alle Prägewände sind in jedem Fall kontinuierlich geneigt und öffnen sich in Richtung auf den Oberrand des Batteriescheiders in dessen Batterieplatten-Berührungsbereichen der Plattenseiten 15 und 16. Mit Oberrand und Unterrand des Batteriescheiders sind diejenigen Ränder des Batteriescheiders gemeint, die bei in einer Batterie eingesetztem Scheider in vertikaler Richtung im Abstand zueinander liegen. Der Oberrand und/oder der Unterrand lassen sich natürlich auch schief schneiden.

Mit "Prägewand" werden diejenigen Flächen jeder Batteriescheiderseite bezeichnet, die nicht direkt auf einer Batterieplattenfläche aufliegen, die aber im Bereich der Überdeckung oder des Eingriffs mit der Batterieplatte liegen. Gemäß Figur 6 sind das diejenigen Bereiche der porösen Batteriescheiderplatte 10, die weder die positive Batterieplatte 20 noch die negative Batterieplatte 21 eines Bleiakkumulators berühren. Sie sind mit

030062/0750

22 bis 26 bezeichnet. Der Bereich 27 wird jedoch nicht als Prägewand bezeichnet, und zwar auch dann nicht, wenn er von der Batterieplatte soweit zusammengedrückt ist, daß sich sein Mittelteil von der Batterieplatte 21 wegwölbt. Die Prägewände sind nach oben zum Oberrand der porösen Platte hin offen und verlaufen vorzugsweise unter einem Winkel von mindestens 20°, insbesondere unter zumindest 40 bei in der Batterie aufrecht eingesetztem Batteriescheider. Dieser Winkel wird bezüglich der Horizontalen gemessen. Eine vertikale Linie würde demnach unter 90 verlaufen. Alle Behinderungen, also sogenannte Schranken, sind im wesentlichen mittig durchbohrt, um eine möglichst gute Gasausströmung zur Oberseite der Batterie zu gewährleisten.

In den Figuren 1 und 3 bilden die geprägten Wände 30a bis f untereinander verbundene Stege 31 gemäß Figur 5 auf der negativen Plattenseite der porösen Platte. Als Steg oder Inselbereich 31 wird der gesamte angehobene Bereich gemäß den Figuren 4 und 5 abzüglich der Verbindungsbereiche 24 bezeichnet. Jede Folge von untereinander verbundenen Stegen, beispielsweise 30a und 30b ist durch einen Teilungsbereich 22 gemäß Figur 1, und zwar 22a bis g getrennt. Die Teilungsbereiche sind nach oben unter einem Winkel von 45° zur Horizontalen geneigt. Der nach aufwärts gerichtete Neigungswinkel der Wand

030062/0750

ist an der Berührungsstelle von Teilungsbereich und Batterieplatte 45° zur Horizontalen.

Jede Reihe 30 von untereinander verbundenen Stegen erstreckt sich vom Unterrand 12 des Batteriescheiders zu dessen Oberrand 11. Vorzugsweise hat jede Reihe von untereinander verbundenen Stegen zumindest fünf Stege oder Inselbereiche 31. Jeder Inselbereich besitzt eine

2
Fläche von etwa 0,3 cm . Eine bevorzugte Abmessung für

2
die Inselbereiche liegt zwischen 0,025 und 4 cm , vor-

2
zugsweise zwischen 0,1 und 3,0 cm . Die Breite 34 jedes Inselbereichs beträgt 5 mm. Vorzugsweise ist sie 1,5 bis 25 mm, insbesondere 3 bis 12 mm. Die nominale Höhe 35 jeder Insel beträgt 1,15 mm, vorzugsweise 0,125 bis 4 mm und insbesondere 0,25 bis 3 mm. Jeder Steg 31 ist mit einem vertikal benachbarten Steg durch einen Verbindungssteg von weniger als 3/4 der Breite des Grundstegbereichs verbunden. Die Verbindungsstegbereiche 24 haben eine Höhe von 0,5 mm, vorzugsweise 0,125 bis 4 mm und insbesondere 0,25 bis 3 mm.

Jede Reihe 30 der untereinander verbundenen Inseln ist von den anderen durch einen 1,62 mm breiten Teilungsabschnitt 22 getrennt. Die bevorzugte Breite 32 ist kleiner als 25 mm an den Stellen weitester Entfernung zur benachbarten Reihe, insbesondere kleiner als 5 mm. Die

030062/0750

poröse Platte des Batteriescheiders 10 ist dünner als 1 mm, vorzugsweise 0,025 bis 1 mm dick und insbesondere 0,1 bis 1 mm dick. Der geprägte Batteriescheider ist 1,4 mm dick. Die bevorzugte Dicke bzw. Stärke beträgt 0,8 bis 5 mm. Es ist wesentlich, daß die poröse Platte und damit der Batteriescheider in allen Bereichen im wesentlichen porös ist, und zwar auch im Bereich der Teilungsabschnitte 22. Der Bereich der Teilungsabschnitte i-st der am stärksten verdichtete Bereich, und daher sind dort die Poren etwas kleiner, der Thermoplast ist jedoch nicht geschmolzen oder filmhaft gemacht. Wenn die Poren geschlossen sind, erhöht sich natürlich der elektrische Widerstand des Batteriescheiders.

Der Batteriescheider 10 hat eine größere Anzahl von erhabenen. Inseln auf der negativen Plattenseite 16 als auf der positiven Plattenseite 15. Mit "erhabenen Inseln" auf der negativen Plattenseite 16 ist gemeint, daß alle Bereiche der Grundstege 31 sowie alle Bereiche der Verbindungsstege 24 zusammengefaßt sind. "Erhabene Bereiche" auf der positiven Plattenseite 15 sind die Teilungsabschnitte 22. Der Batteriescheider hat somit

2
etwa 81 Grundstege je 100 cm . Vorzugsweise gibt es

2
mindestens 16 Grundstege je 100 cm , insbesondere minde-

2
stens 50 Grundstege je 100 cm . Die Grundstege bilden vorzugsweise zumindest 25 % der negativen Plattenseite,

030062/0750

vorzugsweise 50 %. Die negative Platte wird zu etwa 15 bis 20 % berührt.

Die positive Plattenseite 15 des Batteriescheiders 10 weist eine Vielzahl von untereinander verbundenen Vertiefungen 40a bis 4Of gemäß Figur 3 auf, die alle vom Unterrand 12 zum Oberrand 11 der Batteriescheiderflache durchgehend sind. Jeder verbundene Vertiefungsbereich weist eine Vielzahl von breiten Vertiefungen 41 gemäß Figur 4 und eine Vielzahl von schmalen Vertiefungen 42 auf. Die breiten Vertiefungen sind 5 mm breit. Vorzugsweise sind sie zwischen 1,5 und 25 mm, insbesondere 3 bis 12 mm breit. Die verbindenden schmalen Vertiefungen 42 sind 0,5 mm breit. Ihre Breite beträgt weniger als etwa 3/4 der Breite der breiten Vertiefungen 41. Die Abmessungen der Stege und der Vertiefungen sind identisch. Sollten geringe Unterschiede auftreten, so sind diese vernachlässigbar klein. Jede der schmalen Vertiefungen verbindet zwei vertikal übereinanderliegende breite Vertiefungen 41, wobei die untere der beiden breiten Vertiefungen nach oben hin offen ist, und zwar durch ihre in vertikaler Richtung höchste Stelle. Die Breite der Vertiefungen wird in horizontaler Richtung gemessen, wobei die Batterieplattenseite in arbeitsfähiger, senkrechter Lage angeordnet ist. Diese Breite soll hinreichend klein sein, um die Platte bruchfest zu

030062/0750

machen und die eingeprägten Formen im Betrieb beizubehalten .

Es wird darauf hingewiesen, daß keine Längen, Vertikalabstände oder Höhen für die Vertiefungen oder Stege für den Fall angegeben sind, daß sich die Plattenseiten des Batteriescheiders in ihrer Betriebsstellung befinden. Während die bevorzugten Längen im allgemeinen unter die Breitenabmessungen fallen, sind diese Abmessungen unkritisch. Die Länge kann größer als die bevorzugte Breite sein, ohne daß eine wesentliche Verminderung der Formstabilität im Betrieb vorliegt. Die Länge der schmalen Verbindungsvertiefungen oder der Stege kann natürlich auch so klein sein, daß sie unmeßbar werden und lediglich die Trennung zwischen den breiten Vertiefungen darstellen. Während in der Beschreibung und in den Ansprüchen zwei breite Vertiefungen oder Stege durch zwei schmale Vertiefungen oder Stege verbunden dargestellt sind, können die Breiten jeweils variieren. So kann eine 1,5 mm breite Vertiefung mit einer 2 mm breiten Vertiefung durch drei miteinander fluchtende schmale Vertiefungen von 0,5 mm, 0,3 mm und 0,5 mm verbunden sein. Es ist klar, daß im Falle der Ausrechnung irgendeiner Kombination von untereinander verbundenen Vertiefungen oder Stegen der Anspruchswortlaut getroffen wird, diese Kombination unter den Anspruch fällt.

030062/0750

Alle Flächen der breiten und der schmalen Vertiefungen sind nach oben geneigt und bei Berührung mit der positiven Batterieplatte nach oben offen. Es ist klar, daß anstelle von gleichmäßig bemessenen Vertiefungen auch eine Reihe „von breiten und schmalen Vertiefungen verwendbar ist, die variable Abmessungen haben. Alle Vertiefungsflächen sind zum Oberrand der porösen Batteriescheiderplatte unter einem Winkel von mindestens 20 , vorzugsweise 40° zur Horizontalen geneigt. Die Reihen der untereinander verbundenen Vertiefungen haben zueinander an der weitesten Stelle einen Abstand von weniger als 25 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm. In einer Ausführung ist der Abstand 1,62 mm.

Die Figuren 3 und 4 zeigen, daß benachbarte Teilungsabschnitte, beispielsweise die Abschnitte 22a und 22b, Hindernisse oder Sperren an der Stelle bilden, an der sie sich am nächsten annähern und daß diese Sperren von der schmalen Vertiefung 42 unterbrochen sind. Die schmalen Vertiefungen 42 brauchen keine eigene Ausbildung darzustellen, sondern können einfach Barrieren oder Wandeinbuchtungen der die breiten Vertiefungen 31 bildenden Wände sein.

Die positive Plattenseite des Batteriescheiders hat weniger Erhebungen als die negative Plattenseite. Die

030062/0750

untereinander verbundenen Vertiefungen sind voneinander in Abständen von weniger als 25 mm, vorzugsweise 2 mm, an der Stelle ihrer weitesten Entfernung angeordnet.

Die breiteren Vertiefungen weisen jeweils Bereiche von

2
0,3 cm auf. Vorzugsweise sind die Bereiche 0,025 bis

2 ' 2

4 cm , insbesondere 0,1 bis 3,0 cm groß. Die breiten Vertiefungen haben eine maximale Tiefe von 1,15 mm. Vorzugsweise sind die breiten Vertiefungen 0,125 bis 4 mm, insbesondere 0,25 bis 3 mm tief. Es sind etwa 81

Vertiefungen je 100 cm vorgesehen, und zwar vorzugsweise zumindest 16, insbesondere 50. Die breiten Vertiefungen nehmen zumindest 25 %, vorzugsweise 50 % der negativen Plattenseite ein.

Figur 3 zeigt, daß die Teilungsabschnitte 22 eine Vielzahl von erhabenen Abstandsstücken 22a bis 22g bilden, die sich vom Unterrand bis zum Oberrand der positiven Plattenseite 15 benachbart zueinander erstrecken. Jedes der Abstandselemente weist eine Außenbegrenzung in einer Ebene gemäß den Figuren 2 und 3 auf, die in der Ebene sinusförmig ist und 100 %ig in der Ebene zusammenhängt, die vom Unterrand zum Oberrand der Batteriescheiderfläche verläuft und in der Ebene von benachbarten Abstandselementen getrennt ist. Die Kontinuität der Abstandselemente vom Unterrand zum Oberrand der Batteriescheiderseite beträgt zumindest 75 %, vorzugsweise

030062/0750

30224Q6

90 %. Die Spitzen benachbarter, sinusförmiger Abstandselemente sind zueinander ausgerichtet, um breite und schmale Zwischenräume zwischen den benachbarten sinusförmigen Erhebungen zu bilden. Die Breitenabstände sind abgerundet ausgebildet und stellen die entsprechenden abgerundeten Vorsprünge auf der Seite des Batteriescheiders dar, die den sinusförmigen Abstandselementen gegenüberliegt, und dadurch liegt nicht mehr als 50 % jeder der Seiten des Batteriescheiders an einer Batterieplatte an, wenn der Batteriescheider eingesetzt ist und alle nicht berührenden Oberflächenbereiche beider Seiten in vertikaler Richtung offen sind.

Die erhabenen Abstandsstücke oder Trennstücke sind an ihren Wendepunkten abgerundet und nicht scharf, wie dies in den Zeichnungen erscheint. Es sind auch andere Formgebungen denkbar, beispielsweise Teilkreise, rhombische Formen, elliptische Formen u.a. Durch die praktisch durchgehende Berührung mit der positiven Batterieplatte über die ganze Fläche des Batteriescheiders, und zwar von dessen Unterrand bis zu dessen Oberrand, ergibt sich eine beträchtliche Formstabilität für die geprägten Formen, ohne daß der Batteriescheider im Betrieb auseinandergezogen oder verzerrt wird. Dies verbessert die Isolierung und die Einzelintegrität jedes Grundstegbereiches. Dieser gute Kontaktbereich

030062/0750

^22406

unterstützt außerdem die Minimierung der Abgabe von aktivem Plattenmaterial.

Zur Berechnung des Neigungswinkels des nicht kreisförmig gewölbten Teilungsabschnittes 22' oder des kreisförmig gekrümmten Teilungsabschnittes 22" führt man einen Horizontalschnitt gemäß den Figuren 5a und 5b durch die Vertiefung oder den geprägten Stegbereich entlang der Linien 51a bzw. 51b. Die Schnittführung ist mittig gewählt, wobei auch bei unregelmäßigen Formen der halbe Bereich oberhalb der Linie und die andere Hälfte unterhalb der Schnittlinie liegt. Hierauf werden Geraden 52a und 52b von dem Punkt, an dem die Schnittlinien 51a bzw. 51b den Teilungsabschnitt und die erste kontaktierbare Innenkante des Kanals oder des verbindenden Stegbereichs 24' und 24" trifft nach oben aus der Vertiefung oder aus dem Stegbereich heraus zu dessen vertikal höchstem Begrenzungspunkt gezogen. Der Winkel, den die Gerade 52a bzw. die Gerade 52b mit der Horizontalen einschließt, ist dann der Winkel der sogenannten aufwärts gerichteten Neigung; er dient zum Zwecke der Bestimmung des innerhalb der Prägewände der gewölbten Teilungsabschnitte 22' und 22" liegenden Winkels. Zur Bestimmung des außerhalb der Prägewände der gewölbten Teilungsabschnitte liegenden "Geradenwinkels der Geraden 53a wird diese von der Stelle gezogen, an der die

030082/0750

022406

Schnittlinie 51a die Außenkante des Teilungsabschnittes 22' trifft. Die Gerade 53a verläuft von der zuvor genannten Stelle zum Außenrand des Teilungsabschnittes 22", und zwar zu dem Punkt, an dem der Teilungsabschnitt eine Richtungsänderung vornimmt. Der genannte Winkel wird gegenüber der Horizontalen gemessen. Die Breite des Teilungsabschnittes an der Stelle ihres größten Abstandes zu einer benachbarten Reihe ist in Figur 5 mit 32" bezeichnet. Dies ist der Abstand einer Reihe von Stegen 24" bis 31" zu einer benachbarten Reihe von Stegen 24" bis 31".

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Batteriescheider aus thermoplastischem Polymeren und einem säurefesten, anorganischen Füllstoff. Ein bevorzugtes Mischungsverhältnis ist 20 bis 75 %, insbesondere 30 bis 60 % thermoplastisches Polymeres und 25 bis 80 %, insbesondere 30 bis 75 % säurefester, anorganischer Füllstoff. Das bevorzugte thermoplastische Polymer ist ein Harz, das mindestens ein Harz aus der Gruppe bestehend aus Ethylen, Propylen, Butylen, Vinylchlorid und/oder Styrol enthaltenden Polymeren oder Copolymeren. Ein besonders bevorzugtes Polymer enthält mindestens 50 % Ethylen. Die bevorzugte Mischung enthält üblicherweise auch Zusätze in Form von Weichmachern, Öl, Stabilisatoren, Netzmitteln u.a. Der Batterieschei-

030062/0750

der ist vorzugsweise eine poröse Platte von homogener Zusammensetzung, die über ihre gesamte Dicke geprägt ist. Die Poren sind klein und haben Durchmesser von im allgemeinen zwischen 0,01 und 15.Um. Die Platte ist beispielsweise eine Folie, ein faserförmiges Material, eine gesinterte teilchenartige Platte oder aus ähnlichem Aufbau.

Figur 6 zeigt einen Schnitt durch eine Batterie mit einer positiven Platte 20 und einer negativen Platte 21, zwischen die ein erfindungsgemäßer Batteriescheider 10 betriebsfähig eingesetzt ist. Die mit den Vertiefungen 41 versehene Plattenseite 15 wird vorzugsweise der positiven Platte 20 zugewandt, während die Plattenseite 16 mit den Stegen oder Inseln 31 von der negativen Platte 21 berührt wird. Die Eigenschaften des Batteriescheiders sind bei umgekehrter Anordnung, in der die Plattenseite 15 an der negativen Platte 21 und die Plattenseite 16 an der positiven Platte 20 anliegt, nahezu gleich. Eine derartige Umkehrung ist für den Batteriescheider zulässig, während seine Verwendung in einer Lage unzulässig und unzufriedenstellend ist, in der die Vertikalachse seiner Plattenseite in die Horizontale gedreht wäre.

Der Batteriescheider ist unter eiae Batterieplatte faltbar, so daß er an beiden Seiten der Platte anliegt.

030062/0750

Jede positive Platte einer Batterie kann somit in einen gefalteten Batteriescheider gesteckt sein, während die negativen Platten einfach zwischen zwei Batteriescheidereinheiten-/positive Platteneinheiten gelegt wird. Damit wäre ein zusätzlicher Batteriescheider überflüssig. Der erfindungsgemäße Batteriescheider läßt sich auch als Hülle verarbeiten, beispielsweise nach dem Verfahren gemäß US-PS 4 092 386 oder nach anderen bekannten Verfahren.

Gemäß den nachfolgenden Beispielen wurden zwei den Zeichnungen entsprechende Batteriescheider hergestellt.

Beispiel I

Es wurde mikroporöse, mit Füllstoff versehene Polyethylenplatte aus Batteriescheidermaterial, das unter dem Namen DARAMIC von W.R. Grace &. Co. vertrieben wird und eine 0,25 mm ebene Batteriescheiderplatte ist, die gemäß der US-PS 3 351 495 hergestellt wurde, folgendei— maßen geprägt:

Die Platte (bzw. Folie) wurde während der Durchführung durch einen Ofen erwärmt, der über eine Länge von 1,20 m .auf 90 C erwärmt gehalten wurde. Die Transportgeschwindigkeit betrug 450 cm/min, und die derart erwärm-

030062/0750

te Platte wurde zwischen einer gravierten Stahlwalze und einer Kautschukwalze unter einem Druck von 36 kg/cm Länge durchgeführt. Die Stahlwalze wurde auf 105⁰C gehalten, während die Kautschukwalze auf Umgebungstemperatur gehalten war.

Die Stahlwalze war mit Vertiefungen entsprechend den

Stegen 31 gemäß Figur 5 versehen, die 0,3 cm einnahmen, 1,8 mm tief und 5 mm breit waren, wobei ein verbindender Ablaßstegbereich 24 eine Tiefe von 0,9 mm und eine Breite von 1,6 mm hatte.

Der geprägte Batteriescheider wurde dann zur Aushärtung der Prägungen abgekühlt. Der geprägte Batteriescheider hatte die in der Figurenbeschreibung zuvor erwähnte Form. Seine Zusammendrückbarkeit betrug unter einem

2
Druck von 2,1 kg/cm 0,1 mm. Mit unbewaffnetem Auge wurden keine filmartigen Bereiche entdeckt. Der elektri-

2 sehe Widerstand betrug 7,8 Milliohm je 6,45 cm

(1,2 Milliohm/cm ), gemessen in Schwefelsäure von Batteriequalität mit einem spezifischen Gewicht von 1,250 bei 27 C. Die Messung erfolgte mit einem Gleichstrombrückenwiderstandsmeßgerät nach einem 10-minütigen Kochen in Wasser und einem 20-minütigen Liegen in Säure.

030062/0750

Beispiel II

Ein kleinporiger, faserartiger Batteriescheider mit einem Füllstoff aus synthetischer Pulpe und mit 44 % Polyethylen wurde im wesentlichen gemäß Beispiel I der US-Patentanmeldung 935 280 in einer Dicke von 0,3 mm hergestellt und gemäß Beispiel I geprägt, wobei die Durchlaufgeschwindigkeit jedoch 1,20 m/min betrug.

Der geprägte Batteriescheider hatte die gleiche Form und Zusammendrückbarkeit wie der Batteriescheider gemäß Beispiel 1 , er hatte ebenfalls keine mit unbewaffnetem Auge erkennbaren filmartigen Bereiche, und der elektrische Widerstand betrug 8,2 Milliohm, wobei diese Messung gemäß Beispiel 1 erfolgte, die Platten jedoch 20 Minuten lang in Schwefelsäure mit einem spezifischen Gewicht von 1,25 bei 27 C in einem Becher eingeweicht wurden. Anschließend wurde der Becher mit den Proben in eine Kammer eingebracht, und es wurde 30 Minuten lang volles Vakuum angelegt, ehe die Messung vorgenommen wurde. Dies erfolgte anstelle des Kochens in Wasser und des Einweichens in Säure.

030062/0750

Claims

UEXKÜLL & STOL3ERG orof'.ssonal representatives

PATENTANWÄLTE BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

BESELERSTRASSE 4

D 20O0 HAMBURG 52 DR J D FRHi

DR ULRICH GRAF STOLBERG DIPL -ING JÜRGEN SUCHANTKE DIPL -ING ARNULF HUBER DR ALLARD von KAMEKE DR KARLHEINZ SCHULMEYER

W.R. Grace & Co. (Prio: 22. Juni 1979

Whittemore Avenue US 51 175 - 16750)

Cambridge, Mass. 02140 / V.St.A. Juni 1980

Batteriescheider

Patentansprüche

Batteriescheider in Form einer porösen Platte mit mindestens einer positiven Plattenseite mit einem Unterrand und einem Obe^rand und mindestens einer negativen Plattenseite mit einem Oberrand und einem Unterrand, wobei die Platte derart geprägt ist, daß das auf der positiven Plattenseite entstandene Muster umgekehrt wie das auf der negativen Plattenseite ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Prägewände in den Kontaktbereichen mit der Batterieplatte nach oben durchgehend offen sind.

2. Batteriescheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich alle Prägewände nach oben unter einem Winkel von mindestens 20° zur Horizontalen durchgehend öffnen.

030062/0750

3022A06

3. Batteriescheider nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Gashinderungsbarrieren auf mindestens einer Plattenseite, die im wesentlichen mittig durchstochen sind.

4. Batteriescheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Teilungsabschnitten auf einer Plattenseite, die die äußere Begrenzung dieser Plattenseite bilden und in einer Ebene liegen sowie zumindest zu 75 % in dieser Ebene vom Unterrand zum Oberrand dieser Plattenseite zusammenhängend sind.

5. Batteriescheider nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Gasbarrieren auf mindestens einer der Plattenseiten, die im wesentlichen mittig durchstochen sind und wobei sich alle Prägewände kontinuierlich nach oben unter einem Winkel von mindestens 40
zur Horizontalen öffnen und die Teilungsabschnitte zumindest zu 90 % zusammenhängend sind und in der Ebene vom Unterrand bis zum Oberran-d der ersten Plattenseite verlaufen.

€. Batteriescheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser im wesentlichen offenporig und frei von filmartigen Bereichen über alle Ab-

030062/0750

schnitte ist, die von der positiven Plattenseite und der negativen Plattenseite umfaßt werden, und daß auf der negativen Plattenseite eine größere Anzahl erhabener Oberflächenbereiche liegt als auf der positiven Plattenseite.

7. Batteriescheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Platte aus etwa 20 bis etwa 75 % thermoplastischem Polymer besteht und eine maximale Platten- bzw. Foliendicke von weniger als etwa 1,0 mm hat, während der geprägte Batteriescheider dünner als etwa 5 mm ist.

8. Batteriescheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte auch nach der Prägung porös ist und etwa 25 bis etwa 80 % anorganischen Füllstoff enthält.

9. Batteriescheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geprägten Wände eine Vielzahl von Reihen von untereinander verbundenen Inselbereichen auf einer der Plattenseiten bilden, wobei jede der Reihen vom Unterrand bis zum Oberrand der Plattenseite verläuft, von einer benachbarten Reihe weniger als 25 mm an der Stelle der größten Entfernung entfernt ist, mindestens fünf Grundsteg-

030062/0750

bereiche aufweist, die eine Fläche von etwa 0,025

2
bis etwa 4 cm einnehmen, eine Breite von etwa 1,5 bis etwa 25 mm und eine maximale Höhe von etwa 0,125 bis etwa 4,0 mm haben und verbindende Stegbereiche mit einer maximalen Höhe von etwa 0,125 bis etwa 4 mm haben, wobei jeder der Grundstegbereiche mit einem benachbarten der gleichen Reihe durch mindestens einen Verbindungsstegbereich verbunden ist.

10. Batteriescheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Platte aus einem thermoplastischen Kunstharz besteht, etwa 0,025 bis etwa 1 mm dick ist und zumindest 16 Grundstegbereiche

2
je 100 cm aufweist, wobei die Grundstegbereiche mindestens etwa 25 % einer Plattenseite einnehmen.

11. Batteriescheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Platte aus etwa 30 bis etwa 60 % thermoplastischem Polymeren und etwa 30 bis etwa 75 % anorganischem Füllstoff besteht und etwa 0,1 bis etwa 1,0 mm dick ist, wobei die geprägten Wände eine Vielzahl von Reihen untei— einander verbundener Stegbereiche auf der gegenüberliegenden Plattenseite bilden, wobei jede Folge zumindest 5 Grundstegbereiche aufweist, die

030e62/0750

eine Breite von etwa 3 bis etwa 12 mm haben, eine maximale Höhe von 0,25 biε etwa 3,0 mm aufweisen und mit den vertikal anschließenden Grundstegbereichen durch einen Verbindungsstegbereich verbunden sind, der weniger als etwa 3/4 der Breite des Grundstegbereichs aufweist, und wobei die Ve.^bindungsstegbereiche eine maximale Höhe von etwa 0,25 bis etwa 3 mm aufweisen, und wobei ferner die Reihe der verbundenen Stegbereiche von einer benachbarten einen Abstand von weniger als 5 mm am Punkt ihrer größten Annäherung aufweisen, die Plat-

2 tenseite zumindest 50 Grundstta'^ereiche je 100 cm

besitzt und die Grundstegbereiche zumindest 50 % der Plattenseite ausmachen.

12. Batteriescheider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Harz mindestens ein Harz aus der Gruppe von Polymeren oder Copolymeren mit Ethylen, Propylen, Butylen, Vinylchlorid und/oder Styrol ist.

13. Batteriescheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser zwischen eine positive und eine negative Platte eines Bleiakkumulators eingesetzt ist, wobei seine negative Plattenseite die negative Platte und seine positive Plattenseite die positive Platte berührt.

030032/0750

14. Batteriescheider, gekennzeichnet durch eine poröse Platte bzw. Folie mit zumindest einer positiven Plattenseite mit einem Unterrand und einem Oberrand und mit mindestens einer negativen Plattenseite mit ebenfalls einem Obenrand und einem Unterrand; mit einer Vielzahl von Reihen untereinander verbundener Vertiefungen auf mindestens einer Plattenseite, wobei jede Folge vom Unterrand der Plattenseite bis zum Oberrand dieser Plattenseite durchgehend offen ist und diese Plattenseite eine Vielzahl von breiten Vertiefungen aufweist, von denen jede eine Breite von etwa 1,5 bis etwa 25 mm und eine Tiefe von etwa 0,125 bis etwa 4,0 mm besitzt, während eine Vielzahl von schmalen Vertiefungen vorgesehen, von denen jede eine Breite von weniger als etwa 3/4 der Breite der breiten Vertiefungen hat und wobei mindestens eine der schmalen Vertiefungen zwei vertikal übereinanderliegende breite Vertiefungen von der Stelle des vertikal höchsten Punktes der vertikal tieferliegenden breiten Vertiefung verbindet.

15. Batteriescheider nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß alle Vertiefungsflächen der breiten und der schmalen Vertiefungen zum Oberrand der Plattenseite hin geneigt sind.

030062/0750

16. Batteriescheider nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß alle Vertiefungsflächen zum Oberrand der Plattenseite unter einem Winkel von mindestens 20 geneigt sind und daß alle Barrieren im wesentlichen mittig durchstochen sind, wobei der Batteriescheider überall offenporig und praktisch frei von filmartigen Bereichen ist.

17. Batteriescheider nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf der positiven Plattenseite weniger erhabene Bereiche als auf der negativen Plattenseite liegen.

18. Batteriescheider nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Platte aus etwa 20 bis etwa 75 % thermoplastischem Polymeren und etwa 25 bis etwa 80 % anorganischem Füllstoff besteht und eine maximale Plattenstärke von weniger als etwa 1 mm aufweist, während die Dicke des geprägten Batteriescheiders etwa 0,8 bis etwa 5 mm beträgt.

19. Batteriescheider nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der untereinander verbundenen Vertiefungen von einer benachbarten Reihe an der Stelle ihres größten Abstandes weniger als etwa 25 mm Abstand aufweist.

030062/0750-

20. Batteriescheider nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die breiteren Vertiefungen jeweils

2
Bereiche von 0,1 bis etwa 3 cm einnehmen, wobei die Breite etwa 3 bis etwa 12 mm und die maximale Tiefe etwa 0,25 bis etwa 3 mm betragen und wobei

2 zumindest etwa 16 breite Vertiefungen je 100 cm

vorgesehen sind.

21. Batteriescheider nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Platte aus etwa 30 bis etwa 60 % thermoplastischem Polymeren und etwa 30 bis etwa 75 % anorganischem Füllstoff besteht und etwa 0,1 bis etwa 1 mm dick ist, wobei die Folge der untereinander verbundenen Stegbereiche von einer benachbarten Folge an der Stelle ihrer größten Annäherung weniger als etwa 5 mm entfernt ist und die breiten Vertiefungen zumindest etwa 25 % der einen Plattenseite einnehmen.

22. Batteriescheider nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymere zumindest ein Harz aus der Gruppe von Polymeren oder Copolymeren mit Ethylen, Propylen, Butylen, Vinylchlorid und/oder Styrol ist und als poröse Platte bzw. Folie eine Stärke von etwa 0,1 bis etwa 1,0 mit mindestens etwa 50 -breiten Vertiefungen je

03G0627G75Ö

100 cm hat und wobei die breiten Vertiefungen zumindest etwa 50 % der einen Plattenseite einnehmen .

23. Batteriescheider nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß. seine positive Plattenseite in einem Bleiakkumulator eine positive Batterieplatte und seine negative Plattenseite eine negative Batterieplatte berührt.

24. Batteriescheider mit einer einen Oberrand und einen Unterrand aufweisenden Plattenseite, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von erhabenen Abstandselementen vom Unterrand zum Oberrand der Plattenseite nebeneinander verlaufen, daß alle äußersten Punkte der Abstandselemente in einer gemeinsamen Ebene liegen, daß sie in dieser Ebene sinusförmig sind und daß sie in der vom Unterrand zum Oberrand verlaufenden Ebene zumindest zu 75 % zusammenhängen und von benachbarten erhabenen Abstandselementen getrennt sind.

25. Batteriescheider nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Abstandselemente zumindest zu 90 % in der vom Unterrand zum Oberrand des Batteriescheiders verlaufenden Ebene zusammenhängend sind.

03006 2/07 50

26. Batteriescheider nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen von benachbarten sinusförmigen, erhabenen Abstandselementen derart ausgerichtet sind, daß sie zwischen benachbarten sinusförmigen, erhabenen Abständselementen breite und schmale Räume bilden.

27. Batteriescheider nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Plattenseite eine zweite Plattenseite gegenüberliegt und daß die breiten Räume abgerundete Formen haben, die einen entsprechend abgerundeten Fortsatz auf der anderen Plattenseite bilden, und wobei nicht mehr als 50 % jeder der beiden Plattenseiten bei betriebsfähig eingesetztem Batteriescheider eine Batterieplatte berührt, während alle die Batterieplatten nicht berührenden Flächen beider Plattenseiten an ihrer vertikal höchsten Stelle offen sind.

28. Batteriescheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Platte über ihre gesamte geprägte Stärke homogen ist.

29. Batteriescheider, gekennzeichnet durch eine Platte aus thermoplastischem Kunststoff und einem säurefesten, porösen, anorganischen Füllstoff, wobei

030062/0750

die Platte eine Dicke von weniger als 1,0 mm hat und geprägte Bereiche nach außen nicht mehr als 0,25 mm vorstehen, wobei die geprägten Bereiche in einer sich geradlinig über zumindest 2 cm erstreckenden Ebene liegen und e.inen Bereich in der

Ebene von weniger als 4 cm einschließen, wobei der eingeschlossene Bereich mindestens zwei in vertikaler Richtung übereinander angeordnete Ablaßspalte aufweist, wenn sich der Batteriescheider betriebsfähig in einer Batteriezelle befindet, und wobei die Ablaßspalte eine hinreichende Tiefe und Breite haben, um Gas aus dem durch eine Batterieplatte verschlossenen Bereich abzuleiten.

30. Batteriescheider nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Bereich entweder kreisförmig, rautenförmig, rhombisch, elliptisch o.a. ist.

030062/0750