DE3339768A1

DE3339768A1 - Zellenverbinder oder endpol fuer bleiakkumulatoren

Info

Publication number: DE3339768A1
Application number: DE19833339768
Authority: DE
Inventors: Roland Halfmann; Werner Dipl.-Ing. 5800 Hagen Tietze
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1983-11-03
Filing date: 1983-11-03
Publication date: 1985-05-15
Also published as: DE3339768C2

Description

Zellenverbinder oder Endpol für Bleiakkumulatoren
Die Erfindung betrifft einen Bleiakkumulator mit durch die Zellentrennwände geführten Zellenverbindern, die im Durchtrittsbereich durch die Zellentrenn--wand mit Kunststoff umspritzt sind und Bleiakkumulatoren mit Endpolen, deren Schaft im Bereich der Durchführung durch den Gehäusedeckel mittels einer aufgespritzten Kunststoffummantelung gegen die Deckelöffnung abgedichtet ist.
Zellenverbinder und Endpole der genannten Art sind beispielsweise aus der DE-PS 18 04 800 bzw. aus der DE-OS 27 57 568 bekannt. Dem beiden gemeinsamen Konzept einer Kunststoffumspritzung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässigere Abdichtung der elektrischen Verbindungen beim Übergang von einer Zelle zur nächsten und durch die Deckelöffnungen nach außen zu schaffen. Dabei sind insbesondere die Innen- oder Zellenverbinder durch die Zellentrennwände geführt. Die Zellentrennwände werden mit zur Oberkante hin geöffneten Ausnehmungen versehen, durch welche sich die Zellenverbinder nach erfolgter Einordnung aller übrigen Batterieelemente (Plattenblöcke, Polanschlüsse etc.) in den Blockkasten hindurcherstrecken. Auf den oberen Teil der Trennwand wird dann eine Spritzgießform aufgesetzt, die unter Umfassung des Durchtrittsbereiches und der Ausnehmung beiderseits an der Trennwand anliegt, und von oben Kunststoff eingespritzt. Dieser legt sich dicht an den Zellenverbinder an, verbindet sich durch Warmversiegelung mit dem Rand der Ausnehmung und stellt die Trennwand in ihrer ursprünglichen Höhe wieder her, indem er den Rest der Ausnehmung ausfüllt.
Derartige Kunststoffeinbettungen von Zellenverbindern oder Endpolen gewährleisten nicht immer eine ausreichende elektrolytdichte Abdichtung und damit sicheren Schutz vor Kriechströmen. Pole, Brücken oder Zellenverbinder werden als Kleinteile üblicherweise gegossen und, wie sich auch aus der DE-PS 876 853 ergibt, dringt die Spritzmasse nicht in die oxidische Deckschicht oder Gußhaut der Bleiteile ein, sondern deckt sie nur oberflächlich ab. Die Säure kann dadurch in die verbliebenen Poren eindringen und löst mit der Zeit durch chemischen Angriff, der mechanisch noch unterstützt wird durch Spannungen, die in verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Blei und Kunststoffumspritzung begründet liegen, den festen Verbund zwischen Metall und Kunststoff auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die zuverlässige Abdichtung kunststoffumspritzter Zellenverbinder und Batterie-Endpole im Durchtrittsbereich durch die Behälterwände auch langfristig zu erhalten und die der Säure unmittelbar ausgesetzten Bleiteile vor Korrosion beser zu schützen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 oder 2 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Der Zellenverbinder gemäß der Erfindung liegt ursprünglich als stranggepreßtes oder vorgegossenes Werkstück insbesondere aus einer Blei-Antimon-Legierung herkömmlicher Zusammensetzung vor. Dieses erhält dann in einem Gesenk durch eine Kaltumformung, z.B. durch Fließpressen, seine endgültige Gestalt. Dabei hat sich gezeigt, daß durch den Kaltformvorgang eine porenfreie, starkverdichtete Oberfläche ausgebildet wird, was sich in augenfälliger Weise durch ihr spiegelglattes Aussehen äußert. Derart hergestellte Verbinder widerstehen dem Korrosionsangriff der Akkumulatorensäure besser und behalten somit auch einen dauerhaften Kontakt mit dem umspritzten Kunststoffmaterial.
Anhand der Figuren 1 bis 4 wird die Erfindung näher erläutert.
Figuren 1 bis 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Zellenverbinder im Seitenriß (Fig.l), im Querschnitt (Fig. 2) und in der Draufsicht (Fig.3) mit seiner jeweiligen Positionierung in der Zellentrennwand.
Figur 4 zeigt einen erfindungsgemäßen Batterie-Endpol.
Der Verbinder 1 besitzt einen zylindrisch geformten Schaft 2 mit einem symmetrisch zur Mittellinie angeordneten Labyrinth aus umlaufenden Vertiefungen oder Rillen 3, von denen, wie hier in der Darstellung, mindestens zwei vorhanden sind. Die Tiefe der Rillen beträgt ca. 0,1 x d, wobei d der Durchmesser des Schaftes ist. Der leitende Querschnitt des Schaftes kann zwischen 25 und 500 mm2 liegen. Weiterhin sind der Grund der Rillen und die den Rillen direkt benachbarten Oberflächenzonen des Schaftes mit umlaufenden Feinstrillen 4 versehen, die ca. 0,1 bis 0,3 mm Breite und Tiefe besitzen. Die Enden des zylindrischen Schaftes sind durch Stauchung zu den Verbinderaugen 5 mit Verbinderlöchern 6 abgeflacht.
Bei der Montage wird der Zellenverbinder auf üblichem Wege mit den zuvor eingebrachten Plattenblöcken und ihren Polbrücken verschweißt. Er befindet sich dabei in einer Ausnehmung 8 der Zellentrennwand 7, berührt letztere aber an keiner Stelle.
Das Schließen der Ausnehmung in der Trennwand erfolgt in einem weiteren Fertigungsschritt, wobei ein Umspritzungswerkzeug verwendet wird, welches Werkzeugbacken mit Aussparungen für den Verbinder und die Trennwand besitzt. Sie fahren im gespreizten Zustand soweit abwärts, daß sie nach dem Schließen den Verbinder völlig umklammern, wobei eine vollständige Abdichtung des gerillten Schaftes nach außen sichergestellt wird.
In der Praxis hat es sich als günstig erwieen, mit einer Überlappung 9 zu arbeiten, um sicher zu gehen, daß die Ausnehmung 8 vollständig ausgefüllt ist.
Um ferner die Kriechstrecke auszuweiten, wird der Übergangszone vom Kunststoff auf den Verbinder eine Ringverstärkung 10 angespritzt.
Nach Figur 4 ist ein Batterie-Endpol 11 im Durchtrittsbereich durch den Deckel 12 ebenfalls mit einem Labyrinth aus Rillen 3 und Feinstrillen 4 (hier nicht dargestellt) versehen. Mit dem ursprünglich gegossenen Pol wird erfindungsgemäß eine entsprechende Kaltformgebung - über den Bereich der späteren Kunststoffumspritzung, zweckmäßigerweise aber über die gesamte Schaftlänge - wie bei dem Zellenverbinder vorgenommen. Auf das fiel3~ gepreßte Labyrinth mit verdichteter und dadurch korrosionsstabiler Oberfläche ist die Kunststoffummantelung 13 ähnlich einer Manschette aufgespritzt.
Die hier mittels angeformter Dichtlippen 14 erzielte Abdichtung der Kunststoffmanschette gegen die Innenwand der Deckelöffnung 15 hat den Vorteil, daß sie dem Polschaft 16 eine gewisse Beweglichkeit gegenüber dem Deckel in Achsenrichtung erlaubt.
Bei der Kunststoffumspritzung schrumpft der Kunststoff fest auf den Bleipol auf. Durch seine dichte Verzahnung mit den Rillen des Polschaftes ist entlang dieser Zone ein ausgedehnter Kriechweg geschaffen. Sowohl der Kriechweg als auch die Schrumpfspannung und diese im Verein mit der erfindungsgemäßen Inertheit der Labyrinth-Oberfläche machen eine Unterwanderung dieser Grenzzone zwischen Blei und Kunststoff durch die Batteriesäure über die Lebensdauer der Batterie nahezu unmöglich.
Dies läßt beim Zellenverbinder eine Verlegung bis unter den Säurespiegel zu, so daß der Zellenverbinder auf kürzestem Wege die beiden benachbarten Elemente koppelt.

Claims

Patentansprüche 1. Bleiakkumulator mit durch die Zellentrennwände geführten Zellenverbindern, die im Durchtrittsbereich durch die Zellentrennwand mit Kunststoff umspritzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenverbinder (1) aus stranggepreßtem oder vorgegossenem und anschließend in einem Gesenk kalt umgeformten Blei besteht und daß er zumindest im Bereich der Durchführung durch die Trennwand (7) eine porenfreie, starkverdichtete und korrosionsfest Oberfläche besitzt.
2. Bleiakkumulator mit Endpol, der im Durchführungsbereich durch den Deckel mit einer Kunststoffumhüllung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Endpol (11) aus stranggepreßten oder vorgegossenem und anschließend in einem Gesenk kalt umgeformten Blei besteht und daß er zumindest im mit Kunststoff überzogenen Bereich eine porenfreie, starkverdichtete und korrosionsfeste Oberfläche besitzt.
3. Bleiakkumulator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil des Zellenverbinders oder des Polschafts (2) im Durchtrittsbereich durch Zellentrennwand oder Deckel mit einem Labyrinth aus umlaufenden Vertiefungen oder Rillen (3) versehen ist.
4. Bleiakkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund der Rillen (3) mit umlaufenden Feinstrillen (4) versehen ist.
5. Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem einstückigen Zellenverbinder beiderseits des zylindrischen Mittelabschnitts (2) gelochte Schweiß augen (5,6) angestaucht sind.