DE3853334T2

DE3853334T2 - Mehrzelliger Gasrekombinations-Bleiakkumulator mit vibrationsbeständigen elektrischen Verbindungen der Zellen untereinander.

Info

Publication number: DE3853334T2
Application number: DE3853334T
Authority: DE
Inventors: Neil Puester
Original assignee: Gylling Optima Batteries AB
Current assignee: Johnson Controls Technology Co
Priority date: 1987-10-06
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1995-07-27
Anticipated expiration: 2008-10-05
Also published as: EP0314318B1; BR8805126A; DE3853334D1; KR890007448A; EP0314318A2; CA1309457C; ES2070130T3; MX165900B; AU2288788A; AU594891B2; JPH01243380A; KR920008406B1; US4780379A; EP0314318A3; ATE120037T1; JPH0654678B2

Description

Die Erfindung betrifft mehrzellige abgedichtete Blei-Säure- Batterien vom Rekombinations-Typ und insbesondere vibrationsbeständige Zwischenzellen-Verbindungen in Blei-Säure- Batterien vom Rekombinations-Typ.
In mehrzelligen Batterien werden Zwischenzellen-Verbindungen verwendet, um zur Erzeugung der gewünschten Batteriespannung die einzelnen Zellen in Reihe miteinander zu verbinden. Die Zwischenzellen-Verbindungen sind typischerweise flüssigkeitsdicht ausgebildet, wodurch ein Austreten von Elektrolyt sowie Elektrolyt-Überbrückung zwischen den Zellen verhindert werden. Bei den drei Typen von Zwischenzellen-Verbindungen, die bei Flüssigkeitsbatterien verwendet werden, handelt es sich um eine externe Verbindung, eine über die Wände geführte Verbindung und eine durch die Wände geführte Verbindung. Bei dem externen Verbindungstyp sind die Leiter über einzelne Dichteinrichtungen durch die einzelnen Zellenabdeckungen jeder Zelle geführt. Die Zwischenzellen-Verbindungen werden dabei über den einzelnen Abdeckungen hergestellt. Bei dem Typ mit über den Wänden geführter Verbindung werden die Leiter zu einer in der Zwischenzellenwand ausgebildeten Nut hochgeführt und miteinander verbunden. Dann werden die Batterien umgedreht und auf die Abdeckung gestellt, wobei die Abdeckung ein Dichtmaterial, z.B. ein Epoxidharz, enthält, das unterhalb des Niveaus der Nut eine Abdichtung schafft. Bei dem Typ mit durch die Wände geführten Verbindungen werden die Leiter zu einer in der Zwischenzellenwand ausgebildeten Öffnung hochgeführt und durch die Öffnung hindurch verschweißt, um eine abgedichtete Verbindung zu erzeugen. Bei Blei-Säure-Batterien dieser Art wird typischerweise eine L-förmige Anschlußfahne verwendet, die durch Einbrennen oder Anguß an den einzelnen Elektrodenkontakten angeordnet ist. Beispiele für vibrationsbeständige Zwischenzellen-Verbindungen mit durch die Wände geführter Verbindung bei Blei-Säure-Batterien vom Rekombinations-Typ sind erläutert in US-4 495 259 (Uba) und US-4 521 498 (Juergens).
In Rekombinations-Batterien, d.h. Blei-Säure-Batterien, die sich bei Überladung eine Sauerstoff-Rekombination zunutze machen, um durch Elektrolyse verursachten Wasserverlust zu vermeiden, kann jede beliebige der genannten Zwischenzellen- Verbindungen verwendet werden. Da Rekombinations-Batterien jedoch keinen frei strömenden Elektrolyten aufweisen, sind Zwischenzellen-Verbindungen vorgeschlagen worden, bei denen keine abgedichtete Verbindung über die Zwischenzellen-Trennwand erfolgt. US-4 383 011 (McClelland et al.) zeigt in Fig. 9 einen als Einheit ausgebildeten Bügel- und Zwischenzellen- Konnektor, der eine Zellen-Trennwand überbrückt und in dem gemeinsamen Gas- oder Kopf-Raum der Batterie enthalten ist. Ähnliche Zwischenzellen-Konnektor-Anordnungen sind in US-4 399 607 (May) und US-4 424 264 (McGuire et al.) beschrieben. Das Patent von May beschreibt ferner ein Verfahren zur Bildung des kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors, bei dem der Batteriebehälter umgedreht und die Kombination aus Plattenbügeln und Zwischenzellen-Konnektoren gebildet wird, indem die Plattenkontakte in Guß-Hohlräume getaucht werden, die mit einer Bleischmelze gefüllt worden sind. Rekombinations-Batterien mit den erläuterten kombinierten Bügel/Zwischenzellen- Konnektoren haben sich in Anwendungfällen, bei denen beträchtliche Vibrationskräfte auftreten, z.B. bei Kraftfahrzeugen und Flugzeugen, als nicht hinreichend zufriedenstellend erwiesen.
EP-A-0 220 062 A1 (Morrall) beschreibt einen weiteren kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor, der durch eine Öffnung in der zugehörigen Zwischenzellen-Trennwand verläuft. Ein U-förmiges Dichtungsteil greift mit der Zwischenzellen- Trennwand und mit den Seiten und Oberseiten des Zwischenzellen-Konnektors zusammen und bietet dabei einen gewissen Widerstand gegen Vibration, jedoch ist der Malteeffekt auf den Bereich beschränkt, in dem der Zwischenzellen-Konnektor durch die Trennwand hindurch verläuft. Die Oberseite des Zwischenzellen-Konnektors ist im wesentlichen mit Abstand von dem Deckel der Batterie angeordnet. Die japanische Patentanmeldung Nr. 56-119471 (Jinushi), eingereicht am 29. Juli 1981, beschreibt einen ähnlichen als Einheit ausgebildeten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor, der an der Trennwand von einem U- förmigen Clip gehalten und mit Abstand von der Unterfläche des Deckels angeordnet ist.
Die Britische Patentanmeldung GB 2061604 A beschreibt einen kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor, der gebildet wird, indem ein Metallstab in eine Form gegossen wird, die einstückig mit der Zwischenzellen-Trennwand ausgebildet ist und einen offenen Boden aufweist, so daß sie direkt auf der fasrigen Separatormatte ruht, die sich über die Elektrodenplatten hinaus erstreckt. Der offensichtliche Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, daß der resultierende Bügel/Zwischenzellen-Konnektor direkt auf dem mit Elektrolyt benäßten Separator ruht, wodurch ein direkter Elektrolyt-Überbrückungsweg zwischen benachbarten Zellen entsteht, der seinerseits lokale Wirkung und Selbstentladung verursacht. Zudem kann die enge räumliche Nähe der Unterseite des gegossenen Bügels zu der Oberseite der Elektrodenplatten einen Kurzschluß verursachen, wenn die positiven Elektrodenplatten während des Umlaufes wachsen, die Separatorschicht durchdringen und in Kontakt mit dem negative Polarität aufweisenden Teil des gegossenen Bügels gelangen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine vibrationsbeständige mehrzellige Blei-Säure-Batterie mit einem kombinierten, als Einheit ausgebildeten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor zu schaffen, der eine mit niedrigem Profil ausgebildete Verbindung erzeugt, so daß in der Innenkammer der Batterie ein Maximum an Raum für aktive Materialien zur Verfügung steht. Es ist eine weitere Aufgabe, eine derartige mit niedrigem Profil ausgebildete, vibrationsresistente Anordnung zu schaffen, bei der die Bildung von Elektrolyt-Überbrückungswegen zwischen den Zellen und die Erzeugung von Kurzschlüssen während der Batteriezyklen verhindert werden. Es ist eine weitere Aufgabe, diese Anordnung durch ein unkompliziertes Verfahren herzustellen, das mittels mechanischer Fertigungstechniken durchführbar ist.

Überblick über die Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt schafft die Erfindung eine abgedichtete Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 1 oder Anspruch 11.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird mit der Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 10 zur Herstellung einer Blei-Säure-Batterie angegeben.
Im Kürze betrifft ein Aspekt der Erfindung eine vibrationsbeständige mehrzellige abgedichtete Blei-Säure-Batterie vom Rekombinations-Typ, die einen Monoblock-Gefäßbehälter mit Zellenkammern und einem Verschlußdeckel, poröse positive und negative Elektrodenplatten mit in den Zellenkammern positionierten abstehenden Kontakten, und zwischen den Platten entgegengesetzter Polarität angeordnetes poröses Separatormaterial aufweist. In den Platten und Separatoren ist in ausgehungerter Menge vorhandener Elektrolyt absorbiert. Die Zellenkammern sind durch Zwischenzellen-Trennwände voneinander getrennt, die an ihren oberen Enden Nuten aufweisen, wobei die die eine Polarität aufweisenden Plattenkontakte einer Zelle mit den die andere Polarität aufweisenden Plattenkontakten einer benachbarten Zelle mittels eines kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors verbunden sind. Die obere Fläche des Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors ist nahe an mindestens einem Teil der Unterseite des Batteriedeckels positioniert, um Halt gegen Vibration zu bieten. Die untere Fläche des Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors liegt im wesentlichen auf der Nut der Zwischenzellen-Trennwand auf, ist jedoch von den Platten und Separatoren im wesentlichen beabstandet, um Elektrolyt-Überbrückungswege und Kurzschlüsse zu verhindern.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Vibrationsresistenz des kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors durch mechanischen Zusammengriff zwischen dem Konnektor und der Zwischenzellen-Trennwand erhöht. Dieser Zusammengriff kann in einem Heißsiegelungsvorgang durch die Schmelze des Batteriegehäuses oder -deckels erzeugt werden, so daß das Bügelmaterial teilweise von dem Kunststoffmaterial der Trennwand oder des Batteriedeckels umgeben wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen des kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors, bei dem die einzelnen Zellen-Packs, die Separatoren und Platten enthalten, über die Ränder der Zellenkammern hinaus vorstehend angeordnet werden, diese Baugruppe umgedreht wird und die vorstehenden Plattenkontakte in eine Form abgesenkt werden, um den kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor anzugießen, die Zellen-Packs mit den in dieser Weise geformten Bügeln in den Boden der Kammer gedrückt werden, so daß die Bügel/Zwischenzellen-Konnektoren gegen die in den Zwischenzellen-Trennwänden ausgebildeten Nuten abstehen, und anschließend der Deckel durch Heißsiegelung auf dem Monoblock- Gefäßbehälter befestigt wird, wobei eine gewisse Menge der Batteriegehäuse-Schmelze den Bügel teilweise umgibt und diesem mechanischen Halt gegen Vibration gibt. Idealerweise sind die durch dieses Verfahren hergestellten Bügel/Zwischenzellen- Konnektoren nahe an der Unterseite des Deckels abgeordnet, was ebenfalls mechanischen Halt bei Vibration bietet.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht einer Mehrzellenbatterie gemäß der Erfindung, wobei die Bauteile eines Zellen-Packs teilweise abgewickelt sind, um ihre Positionen relativ zueinander zu zeigen,
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht eines Teiles der Batterie gemäß Fig. 1 längs der Linie 2-2, wobei zur Darstellung einer Form der erfindungsgemäßen Zwischenzellen-Verbindung Bereiche weggebrochen sind,
Fig. 3 zeigt eine teilweise weggebrochene Draufsicht einer alternativen Bügelanordnung für eine übliche Batterie vom prismatischen Typ,
Fig. 4 zeigt eine seitliche Schnittansicht des kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors längs der Linie 4-4 von Fig. 3,
Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 3;
Fig. 6a zeigt eine Stirn-Schnittansicht der Zwischenzellen- Trennwand, die die Anordnung des angegossenen Bügels und der Zwischenzellen-Trennwand vor der Heißsiegelung der Abdeckung darstellt,
Fig. 6b zeigt die Anordnung von Fig. 6a nach der Heißsiegelung der Abdeckung an dieser,
Fig. 6c zeigt ebenfalls die Anordnung von Fig. 6a nach der Heißsiegelung auf alternative Art,
Fig. 6d zeigt eine weitere alternative Anordnung der Teile, die denjenigen in Fig. 6b und 6c gleichen,
Fig. 7a zeigt eine seitliche Schnittansicht der Zwischenzellen-Trennwand gemäß einer alternativen Ausführungsform,
Fig. 7b zeigt die endgültige durch Wand hindurch geführte Verbindung unter Verwendung der Trennwand von Fig. 7a nach dem Installieren des kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors und dem Positionieren des Dekkels über diesem,
Fig. 8a zeigt eine alternative Anordnung, die der Anordnung gemäß Fig. 7a ähnlich ist,
Fig. 8b zeigt die Anordnung gemäß Fig. 8a nach dem in ähnlicher Weise wie in Fig. 7b gezeigt erfolgenden Zusammenbau,
Fig. 9a zeigt eine alternative Ausführungsform, wobei die relative Anordnung einer Heizplatte mit dem Deckel und dem Zwischenzellen-Bügel vor dem Zusammenbau gezeigt ist,
Fig. 9b zeigt in Stirnansicht die gleiche Anordnung von Teilen wie in Fig. 9a,
Fig. 9c zeigt eine Seitenansicht der Anordnung von Teilen gemäß Fig. 9a nach dem Zusammenbau,
Fig. 9d zeigt eine Stirnansicht der endgültigen Anordnung der Teile gemäß Fig. 9b nach dem Zusammenbau,
Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 11 zeigt eine vergrößerte seitliche Schnittansicht zur Darstellung der effektiven und der scheinbaren Dikkenbemessungen des Leiters des kombinierten Anguß-Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors von Fig. 3, bei dem sich eine unzureichende Benetzung der Kontakte ergibt, und
Fig. 12 zeigt eine Fig. 3 ähnliche Draufsicht eines alternativen, versetzten kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors, bei dem das Problem einer unzureichenden Benetzung der Kontakte beseitigt ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Zunächst werden die Ausführungsformen gemäß Fign. 1 und 2 erläutert, die als Beispiel eine in Zwei-mal-drei-Konfiguration ausgelegte, zylindrisch gewickelte 12-Volt-Blei-Säure- Batterie 10 für Kraftfahrzeuge zeigen, die in einem Monoblock- Gefäßbehälter 12 untergebracht ist. Die Öffnung des Monoblock- Gefäßbehälter 12 ist durch einen Deckel 14 abgedichtet, um eine gas- und elektrolytdichte Batterie zu schaffen. Handelsübliche Positive und negative Anschlüsse 16,18 sind durch den Deckel geführt und an entgegengesetzten Ecken der Batterie angeordnet. Der Deckel 14 ist vorzugsweise mit einem oder mehreren Sicherheits-Entspannungsventilen 17,19 vom üblichen Bunsen-Typ versehen, um einen sich möglicherweise entwickelnden Überdruck zu reduzieren.
Der Monoblock-Behälter 12 besteht aus einem einstückigen Formkörper oder dgl. mit sechs zylindrischen Bohrungen oder Kammern etc., die jeweils ein spiralig gewickeltes Zellenelement 24-1, -2, -3, -4, -5, und -6 enthalten. Die zylindrischen Wände 20,22 etc. jeder der die Kammern des Monoblocks bildenden sechs Zellen gehen an tangentialen Kontaktpunkten zwischen den betreffenden Zellen ineinander über und bestehen vorzugsweise aus einem beliebigen geeigneten elektrolytresistenten Isoliermaterial, das ausreichende Festigkeit aufweist, um dem inneren Gasdruck oder physikalischen Einflüssen zu widerstehen, z.B. aus ABS oder Polypropylen.
Die sechs Zellen-Packs 24-1, -2, -3, -4, -5, und -6 sind durch Zwischenzellen-Konnektoren 26, 28, 30, 32 und 34, die gemäß der Erfindung ausgebildet sind, in Reihe geschaltet. Jeder der Zwischenzellen-Konnektoren verläuft durch eine am oberen Rand der Zwischenzellen-Trennwand ausgebildete Nut.
Wie Fig. 2 am deutlichsten zeigt, ist der Zwischenzellen-Konnektor 26 ein als Einheit ausgebildeter kombinierter Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor, der die negativen Plattenkontakte 38 der Zelle 24-2 mit den positiven Plattenkontakten 40 der Zelle 24-1 verbindet. Der Konnektorbügel 26 hat ein niedriges Profil und weist Schenkel 27,29 auf, die im wesentlichen die Form eines umgekehrten V haben. Die Außenflächen 31,33 der herabhängenden Schenkel 27,29 sind vorzugsweise jeweils nahe an den entsprechenden zylindrischen Wänden 20,22 angeordnet, wobei sie eine seitliche mechanische Abstützung und Bewegungseinschränkung bewirken. In diesem Zusammenhang sind ferner vorzugsweise Ohren 35,37 vorgesehen, die zur Verbesserung des Widerstandes gegen Vibration mechanisch mit den zellenwänden 20,22 zusammenwirken, und zwar an deren Verbindungsbereich an der Zwischenzellen-Trennwand.
Die erfindungsgemäße Konfiguration des kombinierten Bügel- und zwischenzellen-Konnektors bietet den außergewöhnlichen Vorteil, daß, da der Konnektor eine Verbindung mit niedrigem Profil schafft, eine größere Anzahl aktiver elektrochemischer Komponenten in eine gegebene Zellenkammer eingeführt werden kann. Das flache Design und der relativ dünne Schnitt (ungefähr 0.100 bis ungefähr 0.250 inch [2,54 bis 6,35 mm] bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1) tragen zu dem niedrigen Profil bei. Das Profil der Silhouette ist hier definiert als das Verhältnis zwischen dem in Fig. 4 als Bemessung S gezeigten Kopf-Raum, d.h. dem Abstand zwischen den Zellen-Pack-Komponenten (generell dem Separator, da dieser verlängert ist) und der Unterseite des Deckels, und der in Fig. 1 als Bemessung H gezeigten Zellenhöhe, d.h. dem Abstand zwischen dem Boden des Zellen-Packs zu der Unterseite des Deckels. Gemäß der Erfindung beträgt das Verhältnis zwischen dem Kopf-Raum und der Zellenhöhe, S:H, vorzugsweise ungefähr 0,020 bis ungefähr 0,10, und insbesondere vorzugsweise ungefähr 0,04 bis ungefähr 0,075.
Generell weist die Batterie gemäß Fign. 1 und 2 eine beträchtliche Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationskräfte auf, auch da für die einzelnen zylindrisch gewickelten Elemente vorzugsweise komprimierbare Separatoren verwendet werden und die Elemente selbst relativ eng in ihre jeweiligen Bohrungen in dem Monoblock-Behälter eingepaßt sind. Die einzelnen Zellenelemente sind vorzugsweise gemäß der Lehre von US-3 862 861 aufgebaut. Somit sind die Materialien und die Anordnung der Zellenkomponenten derart gewählt, daß eine Batterie geschaffen wird, die in jedem Zustand entladen und geladen (einschließlich überladung) werden kann, ohne daß Elektrolytverlust oder eine erwähnenswerte Intrazellen- oder Zwischenzellen-Migration auftritt, und die zur Rekombination von Sauerstoff mit hohen Effizienzraten (z.B. über ungefähr 99 % bei der C/10-C/20- Überladungsrate) in der Lage ist, wobei die Batterie gleichzeitig eine relativ hohe volumetrische und gravimetrische Energiedichte erreicht.
Gemäß Fig. 1 können zur Bildung der Zellen dünne flexible positive Platten 42 und dünne flexible negative Platten 44 mit dazwischen angeordneten komprimierbaren Separatoren 43 (von denen zwischen den Platten zwei Schichten gezeigt sind) spiralig unter Spannung zu einem selbsttragenden Wickel zusammengerollt werden, der derart dimensioniert ist, daß er sich im wesentlichen mit Paßsitz in die betreffende Bohrung in dem Monoblock einfügt. Die positiven und die negativen Platten können jeweils aus elektrochemisch aktivem Blei und Blei-Zusammensetzungen gebildet werden, die bei Elektroformierung positive Platten, die Bleidioxid als elektrochemisch aktives Material enthalten, und negative Platten erzeugen, die Blei in Schwammform als aktives Material enthalten. Die Platten werden gebildet, indem Gitter 46 mit derartigen aktiven Materialien bestrichen werden. Die Gitter können aus gegossenem oder geschmiedeten Blei gefertigt sein, die z.B. - wie gezeigt - als perforierte Bahn oder als gedehnte Netzstruktur ausgebildet sind. Das für das Gitter, insbesondere für das negative Gitter, verwendete Blei weist eine hohe Wasserstoff-Überspannung auf und ist vorzugsweise reines Blei mit einer Reinheit von mindestens etwa 99,9 Gewichtsprozent, wobei die Verunreinigungen nicht in der Lage sind, die Wasserstoff-Überspannung wesentlich zu reduzieren. Alternativ kann eine Bleilegierung verwendet werden, die natürlicherweise eine hohe Wasserstoff- Überspannung aufweist, z.B. Blei/Kadmium, Blei/Kadmium/Zinn oder dgl. Das positive Gitter kann niedrige Anteile an Materialien mit geringerer Wasserstoff-Überspannung enthalten, beispielsweise Antimon mit einer Ladung von vorzugsweise weniger als 1,5 %. Die einzelnen positiven Gitter sind mit mehreren Kollektorkontakten 40 versehen, die gemäß Fig. 2 radial ausgerichtet und mit dem kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor 26 verbunden sind. Die die entgegengesetzte (negative) Polarität aufweisenden Kollektorkontakte 48 der Zelle 24-1 sind einstückig zu einem kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor 28 verbunden, um eine serielle Verbindung mit den entsprechenden positiven Kontakten in der Zelle 24-3 herzustellen. Ähnliche Verbindungen werden in der gesamten Batterie hergestellt. Sämtliche Zwischenzellen-Verbindungen bei der gezeigten Ausführungsform sind in Form eines umgekehrten V ausgebildet, jedoch mit Ausnahme der zentralen Verbindung 30, die im wesentlichen S-förmig ist.
Alternativ können verschiedene Kombinationen von V-, S- und geradlinigen querstrebenartigen Zwischenzellen-Verbindungen verwendet werden. Beispielsweise können in Abhängigkeit von der gewünschten Anschluß-Position die Zellen 24-2 und 24-1 durch eine S-förmige Strebe, die Zellen 24-1 und 24-4 mit einer langgestreckten S-förmigen Strebe, die durch den offenen gegossenen Kanal zwischen den Zellenkammern durchtritt, die Zellen 24-4 und 24-3 mit einer S-Strebe, die Zellen 24-3 und 24-6 mit einer V-Strebe, und die Zellen 24-6 und 24-5 entweder mit einer S- oder einer V-Strebe verbunden werden.
Die Wahl des Separatormaterials 43 ist kritisch für den einwandfreien Betrieb der Batterie in der abgedichteten Rekombinations-Betriebsart. Der Separator für den Elektrolyten hat ein sehr hohes Absorptionsvermögen, so daß er einen Docht- oder Kapillareffekt auf die Platten bewirken kann, die zum Aufrechthalten der elektrochemischen Reaktionen erforderliche Masse des Elektrolyten halten kann und der Batterie eine hohe Kapazität pro Gewichtseinheit verleihen kann. Somit muß der Separator auch eine hohe Porosität aufweisen, vorzugsweise ungefähr 70 % bis 98 %, und besonders bevorzugt ungefähr 85 % bis ungefähr 95 %. Im Vergleich mit den Platten, die geringere Porositäten aufweisen, z.B. typischerweise ungefähr 40 % bis ungefähr 60 %, weist der Separator ferner eine größere Elektrolyten-Absorptionskraft auf. Dadurch wird bewirkt, daß, wenn eine vorbestimme ausgehungerte Menge (eine weniger als gesättigte, vorzugsweise wesentlich weniger gesättigte Menge als die von den Platten und Separatoren aufnehmbare Menge) von Elektrolyt in der Batterie beibehalten und innerhalb der Platten den Separatoren dicht absorbiert wird, die relativ größere Elektrolyten-Absorptionskraft des Separators eine automatische Docht- oder Kapillarakation erzeugt, wodurch die Masse des Elektrolyten in der Separatorphase absorbiert wird. Ein wesentlicher Anteil des Porenvolumens der Platten bleibt ungefüllt mit Elektrolyt (leer), und zwar im wesentlichen gleichförmig über das Porenvolumen der Platten. Auf diese Weise wird ein großer Anteil der Bleipartikel der Platten und der zwischen den Partikeln definierten Poren mit einer nur dünnen Schicht oder Filmschicht von Elektrolyt bedeckt, so daß der bekannte Drei-Phasen-Grenzen-Zustand geschaffen wird, der bei Ladung und Überladung für Gastransport (Diffusion in der Gasphase) leitend ist.
Während der Elektrolyt in jeder Zelle unproportional derart verteilt ist, daß vorzugsweise mindestens ungefähr 60 %, insbesondere vorzugsweise mindestens ungefähr 65 % und besonders bevorzugt mindestens ungefähr 70 % des Elektrolyten in den Zwischenräumen oder Poren des Separators enthalten sind, wobei die übrige Menge des Elektrolyten vorzugsweise innerhalb der Porenstruktur der Platten absorbiert wird (es existiert kein frei strömender Elektrolyt in der Zelle), verbleibt dennoch ein gewisses ungefülltes Porenvolumen innerhalb des Separators. Deshalb ist ein kurvenarmer Direktweg vorgesehen, auf dem der sich bei Überladung an der positiven Platte entwikkelnde Sauerstoff direkt durch den Separator und in die negative Platte strömen kann, wo er an den dortigen dünnen Elektrolyt-Schichten verzehrt wird.
Da die aus Bleidioxid gefertigten porösen positiven Platten (nach der Elektroformierung) und die aus Blei gefertigten schwammartig strukturierten negativen Platten selbst eine hohe Benetzungswärme und Absorptionskraft gegenüber Schwefelsäure aufweisen, sollte das Separatormaterial derart ausgewählt sein, daß es ebenfalls eine hohe Benetzungswärme und gleichzeitig einen großen Oberflächenbereich aufweist. Vorzugsweise wird ein silziumdioxidhaltiges Material mit großem Oberflächenbereich verwendet. Ein Separatormaterial, das in der Praxis diese Eigenschaften gezeigt hat, besteht aus Glasfasern mit Mikrodurchmesser, die zur Bildung einer Bahn oder Matte miteinander vermischt sind. Die Matte sollte komprimierbar sein, so sie daß beim Wickeln oder Stapeln der Elemente der Zelle eng an die Kontur der Oberfläche der Platten angepaßt ist und somit ihre Docht- oder Kapillar-Aktion ausführen und eine Abfederung gegen Vibration bewirken kann. Generell werden die Platten und Separatoren mit festem gegenseitigem Stapeldruck zusammengehalten.
Um den erforderlichen großen Oberflächenbereich zu erzielen, kann der Haupt-Gewichtsanteil der hohe Benetzungswärme aufweisenden Fasern (z.B. Glas) Durchschnitts-Durchmesser von vorzugsweise weniger als ungefähr drei um und insbesondere vorzugsweise von weniger als ungefähr 0,9 um aufweisen. In den Mikrodurchmesser-Fasern können verschiedene Grade gröberer und feinerer Materialien enthalten sein, um die erforderliche Zugfestigkeit oder andere physikalische Eigenschaften zu erzeugen, die die Herstellung vereinfachen und während der Montage die Handhabung der Matte erleichtern. Beispielsweise kann eine typische Matte ungefähr 75 bis ungefähr 85 Gewichtsprozent an 0,6 um-Faser, ungefähr 5 bis ungefähr 15 Gewichtsprozent an 0,3 um-Faser, und Vorgarn mit Durchmessern ungefähr 7 um bis ungefähr 20 um in einer Menge ungefähr 3 bis ungefähr 10 Gewichtsprozent aufweisen. Wenn Faserdurchmesser verwendet werden, die in diesen bevorzugten Bereichen liegen, weisen die Matten gemäß der Erfindung vorzugsweise Oberflächenbereiche auf, die bei Messung nach dem BET-Verfahren im Bereich von ungefähr 0,05 m² bis ungefähr 20 m² und vorzugsweise von ungefähr 0,1 m² bis ungefähr 15 m² pro Gramm des Fasermaterials liegen.
Bei der Batterie sind auch die Menge und der Typ des Elektrolyten wichtig. Es wird flüssige Schwefelsäure mit einem spezifischen Gewicht von vorzugsweise mindestens ungefähr 1,27, insbesondere vorzugsweise mindestens ungefähr 1,30 und am ehesten bevorzugt von mindestens ungefähr 1,33 verwendet, wobei versucht wird, dieses spezifische Gewicht unterhalb ungefähr 1,40 zu halten, um Korrosion zu verhindern. Generell werden pro Amperezahl in jede Zelle ungefähr 8 cm³ bis ungefähr 11,5 cm³ und insbesondere vorzugsweise ungefähr 8,5 cm³ bis ungefähr 10,5 cm³ Schwefelsäure mit einem spezifischen Gewicht von 1,33, oder äquivalente Mengen (basierend auf dem gesamten Säureinhalt) von Säure geringerer Dichte eingegeben.
Die vorstehend beschriebenen generellen Anforderungen an den Separator und die verwendeten Plattenmaterialien und die Elektrolytenverteilung innerhalb dieser Platten und der Zellen gelten auch für die weiteren Ausführungsformen der Erfindung.
Im folgenden wird anhand von Fign. 3-5 eine alternative Ausführungsform erläutert. Bei dieser Ausführungsform sind die Platten und Separatoren parallel oder in prismatischer Weise in rechteckigen Zellenkammern gestapelt, die durch Zwischenzellen-Trennwände 54 getrennt sind. Mehrere in einer Zelle 50 enthaltene Kollektorkontakte 56 mit gemeinsamer Polarität sind mit mehreren in einer Zelle 52 angeordneten Kontakten 58 entgegengesetzter Polarität durch einen kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor 60 verbunden, der durch eine am oberen Ende der Zwischenzellen-Trennwand 54 ausgebildete Nut 62 verläuft.
Wie Fign. 4 und 5 am deutlichsten zeigen, ist der kombinierte Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor 60 vorzugsweise sehr eng an der Unterseite der Abdeckung 14' angeordnet (wobei diese Definition auch den tatsächlichen Kontakt mit dieser einschließt). Somit dient der Batteriedeckel zur engen mechanischen Eingrenzung des Bügels 60 und erlaubt ein mögliches Ausweichen des Bügels, wenn die Batterie bei Betrieb vibriert. Im Gegensatz zu dieser Anordnung ist bei einigen herkömmlichen Batterieanordnungen, z.B. bei dem kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor gemäß der bereits genannten EP-A-0 220 062, der Bügel fest an der Zwischenzellen-Trennwand gehalten und durch Verwendung eines U-förmigen Einsatzteiles abgedichtet, wobei das U-förmige Einsatzteil als Gelenkpunkt dient, der eine Aufwärtsbewegung des an den positiven Kontakten befestigten Bügelteils erlaubt und dadurch gleichzeitig eine Abwärtsbewegung des mit den negativen Kontakten in der benachbarten Zelle verbundenen Bügels bewirkt.
Während bei der bevorzugten Ausführungsform die obere Fläche des Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors eng an mindestens einem Bereich der Unterseite des Batteriedeckels 14' positioniert ist, liegt die untere Fläche 61 des Konnektors im wesentlichen auf der unteren Nutenfläche 63 der Zwischenzellen- Trennwand auf, ist jedoch wie gezeigt im wesentlichen mit Abstand über den Platten und Separatoren angeordnet. Diese Anordnung schafft einen Halt für den Konnektor, während die Entstehung von Zwischenzellen-Überbrückungswegen, Kriechwegen oder Kurzschlüssen zuverlässig verhindert wird.
Vorzugsweise greift der kombinierte Bügel- und Zwischenzellen- Konnektor in enger Anpassung - und vorzugsweise mit gegenseitiger Verriegelung - mit der Zwischenzellen-Trennwand und/oder dem Batteriedeckel zusammen. In Fign. 6a-d ist eine Einrichtung zur Erzeugung einer derartigen engen Paßverbindung gezeigt. Bei dem bevorzugten Verfahren zur Bildung des kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors für spriralig gewickelte Monoblock-Batterien des in Fig. 1 gezeigten Typs oder prismatische Batterien des in Fig. 3 gezeigten Typs wird zuerst der Monblock-Behälter umgedreht, und jedes der aus Platten und Separatoren bestehenden Zellen-Packs wird derart angeordnet, daß es geringfügig über die einzelnen Kammern des Monoblocks vorsteht und die Kontakte somit unter die Oberfläche der Behälter- und Zwischenzellen-Trennwand hinausragen. Die Zellen-Packs sind fest gehalten, so daß sie nicht aus ihren Kammern herausfallen. Dann werden die Gruppen von Kontakten jeder Zelle in entsprechend gestaltete Formen abgesenkt und Blei in diese Formen gegossen, oder die Kontakte werden in vorgefüllte Formen eingetaucht, um den Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor als einstückige Einheit zu gießen. Nachdem sich das Blei in der Form verfestigt hat, wird die Batterie wieder angehoben, wieder in ihre aufrechte Position gestellt, und sämtliche der Zellen-Packs werden gemeinsam in ihre Ausgangsposition gebracht (wobei der Boden der Zellen-Packs den Boden des Behälters kontaktieren sollte), so daß der Anguß-Bügel/ Zwischenzellen-Konnektor gemäß Fig. 6a in der Nut in der Zwischenzellen-Trennwand positioniert ist. Dann wird der Deckel 14' vorzugsweise an die Wände und die Zwischenzellen-Trennwand 54 heißgesiegelt (wobei der gleiche Vorgang auch für die Heißsiegelung der Abdeckung 14 an die Behälterwände 12 und die zylindrischen Trennwände 20,22 gemäß Fign. 1 und 2 gilt). In üblicher Weise wird eine erwärmte Platte sowohl gegen den Gefäßbehälter und die heißzusiegelnden Deckeloberflächen gedrückt, um diese weichzumachen, und die beiden Oberflächen werden unter Druck zusammengebracht. Bekannterweise kann an der Grenzfläche zwischen dem Deckel und der Zwischenzellen- Trennwand ein gewisser Schmelz- und Fließeffekt auftreten. Dieser Fluß, der bei 55 gezeigt ist, tendiert dazu, zwischen dem Bügel 60 und dem eng an diesem angeordneten Abdeckteil 14' fest zusammengedrückt zu werden. Durch die Menge an Batteriegehäusematerial-Schmelze und den Quetschdruck werden die endgültige Fließmenge und somit das Ausmaß der Verriegelung des Bügels 60 gesteuert. Es hat sich erwiesen, daß die bei 55 gezeigte Umströmung des Bügels durch das Material die Vibrationsresistenz der Verbindung verbessert. Durch Vergrößerung der Menge der Materialschmelze und/oder des Druckes erhält man eine volle Überbrückung von Schmelzmaterial an der Oberseite des Bügels, wie in Fig. 6c bei 59 gezeigt.
Alternativ kann gemäß Fig. 6d ein Spalt 64 in dem Batteriedeckel 14" ausgebildet sein, um Gasdurchtritt zwischen den Zellen zu erlauben. Die Vorteile dieser Alternative sind in US-4 383 011 von McClelland et al. näher erläutert. Auch die in Fig. 1, Fig. 4 und Fig. 6b gezeigten Ausführungsformen erlauben Gasdurchtritt zwischen den Zellen, da keine Abdichtung vorgesehen ist.
Falls andererseits gewünscht ist, eine Zelle von einer anderen zu isolieren (wobei separate Entlastungsventile für jede Zelle erforderlich sind), kann die in Fign. 7a und 7b gezeigte Anordnung verwendet werden. Wie diese Figuren zeigen, ist eine Nut 62' entlang ihrer drei Seiten mit kleinen, einstückig angeformten Erhebungen 66 versehen (die ebenfalls aus thermoplastischem Material bestehen). Wenn ein noch heißer kombinierter Anguß-Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor gegen die Erhebungen 66 nach unten gepreßt wird, werden die Erhebungen, wie bei 66' gezeigt, leicht deformiert und bilden eine Dichtung um den Umfang des angegossenen Bügels. Fign. 8a und 8b zeigen ein alternatives Verfahren zum Erzeugen eines ähnlichen Typs von Abdichtung, bei dem ein geeignetes Dichtmaterial, beispielsweise eine Heißschmelze 68, verwendet wird. Unmittelbar vor dem Einführen des Bügels 60 wird entweder die Zwischenzellen-Trennwand 54 oder die Heißschmelzen-Komponente vorgeheizt. Nach dem Zusammmenfügen verflacht die Heißschmelze in Abdichteingriff, wie bei 68' gezeigt ist.
Fign. 9a-d zeigen eine weitere alternative Ausführungsform, bei der eine Dichtung vollständig um den Umfang des Bügels 60 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Abdeckung 14' mit einer einstückig angeformten Erhebung 70 versehen. Ferner sind in der Nut 62' Rippen 72 vorgesehen, die den Rippen 66 gemäß Fig. 7a gleichen und auf die anhand der Fign. 7a und 7b erläuterte Weise gegenüber dem Bügel/Konnektor abgedichtet werden. Anschließend wird die geheizte Platte 74 in Kontakt mit der Erhebung 70, dem Deckel 14' und dem Behälter 12' gebracht und dann entfernt. Dann wird der Deckel 14' gegen den Behälter 12' gedrückt, wodurch eine Dichtung zwischen dem Behälter und dem Deckel erzeugt wird. Die erwärmten Erhebungen fließen und bilden eine Dichtung, die gemäß Fign. 9c und 9d vollständig um den angegosssenen Bügel 60 verläuft. Zusätzlich zu der Abdichtung an der Öffnung der Zwischenzellen-Trennwand sind zur Erzeugung eines mechanischen Haltes die äußeren Enden des Bügels 60 in den benachbarten Zellen in enger Nähe zu der Unterseite des Deckels 14' positioniert.
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der gegossene integrierte Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor 76 in ähnlicher Weise wie der in Fig. 2 gezeigte Konnektor mit Ohren 78 versehen, die um die Ränder der Zwischenzellen-Trennwand 54 herum eingreifen. Dieser Eingriff trägt für den Fall einer Vibration der Batterie zur Stabilität bei.
Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Schenkel 82,84 des integrierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors 80 relativ zu der Nut 83 der Zell-Trennwand 54 versetzt sind. Diese Anordnung bietet nicht nur die Vorteile eines Zusammengriffs, sondern auch den Vorteil, daß der Leitweg eine größere scheinbare Leiterdicke aufweist als bei der in Fig. 11 in Seitenansicht gezeigten normalen, nicht versetzten Anordnung. Gemäß Fig. 11 werden die Kontaktteile 86 während des Gießvorgangs nicht vollständig benäßt, wodurch eine effektive Leiterdicke erzeugt wird, die sich nur von der Oberseite des Bügels 60 zu dem obersten Bereich der Kontakte 86 erstreckt, die benäßt und somit in den übrigen Bügel integriert worden sind. Da der normale Stromleitweg quer zur Breite des Kontaktes verläuft, ist die Leiterdicke auf die erwähnte effektive Leiterdicke beschränkt, die wesentlich geringer ist als die scheinbare Dicke des Leiters. Da die effektive Leiterdicke von der Höhe des benäßten Kontaktes abhängt, ist das überflüssige Leitermaterial im wesentlichen unnötig. Bei dem in Fig. 12 gezeigten Versetzungs-Design verläuft der Leitweg mehr oder weniger parallel zu der Kontakt-Breite und dann zu dem bei 88 gezeigten versetzten Zwischenzellen-Verbindungsbereich.

Claims

1. Vibrationsbeständige mehrzellige abgedichtete Blei-Säure- Batterie vom Rekombinations-Typ, mit einem Monoblock-Gefäßbehälter mit Zellenkammern und einem Deckel, porösen positiven und negativen Platten mit in den Zellenkammern positionierten abstehenden Kontakten, zwischen den Platten entgegengesetzter Polarität angeordnetem porösem Separatormaterial, und in den Platten und Separatoren absorbiertem sowie in ausgehungerter Menge vorhandenem Elektrolyten, wobei die Zellenkammern durch Zwischenzellen-Trennwände voneinander getrennt sind, die an ihren oberen Enden Nuten aufweisen, wobei die die eine Polarität aufweisenden Plattenkontakte einer Zelle mit den die andere Polarität aufweisenden Plattenkontakten einer benachbarten Zelle mittels eines kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors verbunden sind, dessen obere Fläche nahe an mindestens einem Teil der Unterseite des Batteriedeckels positioniert ist, und dessen untere Fläche im wesentlichen auf der Nut der Zwischenzellen-Trennwand aufliegt, jedoch von den Platten und Separatoren im wesentlichen beabstandet ist, um die Entstehung von Elektrolyt-Überbrückungswegen und Kurzschlüssen zwischen den Zellen zu verhindern, wobei der Batteriedeckel mit dem Monoblock-Gefäßbehälter und/ oder der Zwischenzellen-Trennwand heißversiegelt ist, und der Zwischenzellen-Konnektor mit dem Deckel und/oder der Zwischenzellen-Trennwand an den Nuten mittels Schmelze der Heißsiegelung an der Berührung des Deckels zu dem Monoblock-Gefäßbehälter und/oder der Zwischenzellen-Trennwand mechanisch zusammengreifen, wobei die Schmelze den Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor in gegenseitigem Zusammengriff kontaktiert und mindestens teilweise umgibt.

2. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 1, mit einem niedrigen Profil, wobei das Verhältnis zwischen dem Abstand von dem Boden des Deckels zu der Oberseite des Separators einerseits und dem Abstand von dem Boden des Deckels zu dem Boden einer Zellenkammer ungefähr 0,020 bis ungefähr 0,1 beträgt.

3. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor eng in der Zwischenzellen-Trennwand gehalten ist.

4. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 3, bei der der Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor gegen die Zwischenzellen- Trennwand und den Deckel abgedichtet ist, um Gasdurchstrom zwischen den Zellen zu verhindern.

5. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 3, bei der zwischen dem Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor und der Zwischenzellen-Trennwand oder dem Deckel ein Zwischenraum verbleibt, um einen Gasdurchlaß zwischen benachbarten Zellen zu schaffen.

6. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor relativ zu der in der Zwischenzellen-Trennwand ausgebildeten Nut seitlich versetzt ist.

7. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der gegenseitige Zusammengriff direkt zwischen dem Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor und der Schmelze des Deckels und/oder der Zwischenzellen-Trennwand ohne jegliches anderes zwischenliegendes Material erfolgt.

8. Blei-Säure-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die porösen positiven und negativen Platten zusammen mit in den Zellenkammern positionierten abstehenden Kontakten spiralig zusammengewickelt sind, und bei der der kombinierte Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor im wesentlichen die Form eines umgekehrten V mit zwei herabhängenden Schenkeln aufweist, die jeweils mit Kontakten entgegengesetzter Polarität verbunden und relativ zu der in der Zwischenzellen-Trennwand ausgebildeten Nut versetzt sind.

9. Blei-Säure-Batterie nach Anspruch 8, bei der der kombinierte Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor durch Bügelanguß gebildet ist.

10. Verfahren zum Herstellen einer vibrationsbeständigen mehrzelligen Blei-Säure-Batterie, umfassend:

a. Bilden mehrerer Zellen-Packs, die poröse positive und negative Platten und dazwischen angeordnete Separatoren enthalten, wobei die Platten mit Kontakten versehen sind, die von einem Ende des Zellen-Packs abstehen;

b. Positionieren der Zellen-Packs innerhalb offener Zellenkammern eines thermoplastischen Monoblock-Behälters, derart, daß die Kontakte über den Rand des offenen Endes der Zellenkammern vorstehen;

c. Umdrehen des Behälters und Beibehalten der abstehenden Position der Kontakte relativ zu dem Rand des offenen Endes der Zellenkammern;

d. Eintauchen der Kontakte in eine in einer Gießform enthaltene Bleischmelze zur Bildung eines kombinierten einheitlichen angegossenen Bügel- und Zwischenzellen- Konnektors, der die eine Polarität aufweisende Kontakte einer Zelle mit die andere Polarität aufweisenden Kontakten einer benachbarten Zelle über eine Zwischenzellen-Trennwand hinweg verbindet;

e. Drücken der Zellen-Packs mit den kombinierten Bügelanguß- und Zwischenzellen-Konnektoren zum Boden der Zellenkammern an deren geschlossenem Ende; und

f. Heißsiegeln eines Deckels an die Zwischenzellen-Trennwand oder die Zwischenzellen-Trennwände, derart, daß der Deckel und die Zwischenzellen-Trennwand teilweise schmelzen und die resultierende Schmelze gepreßt wird und dadurch den angegossenen einheitlichen Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor kontaktiert, um diesen herum strömt und an diesem erhärtet.

11. Vibrationsbeständige mehrzellige abgedichtete Blei-Säure- Batterie vom Rekombinations-Typ, mit einem Monoblock-Gefäßbehälter mit zylindrischen Zellenkammern und einem Deckel, porösen positiven und negativen Platten, die mit in den Zellenkammern positionierten abstehenden Kontakten spiralig zusammengewickelt sind, zwischen den Platten entgegengesetzter Polarität angeordnetem porösen Separatormaterial, und in den Platten und Separatoren absorbiertem sowie in einer ausgehungerten Menge vorhandenem Elektrolyt, wobei die Zellenkammern durch Zwischenzellen- Trennwände voneinander getrennt sind, die an ihren oberen Enden Nuten aufweisen, wobei die die eine Polarität aufweisenden Plattenkontakte einer Zelle mit den die andere Polarität aufweisenden Plattenkontakten einer benachbarten Zelle mittels eines kombinierten Bügel- und Zwischenzellen-Konnektors verbunden sind, der im wesentlichen die Form eines umgekehrten V mit zwei herabhängenden Schenkeln aufweist, die jeweils mit Kontakten entgegengesetzter Polarität verbunden und relativ zu der in der Zwischenzellen-Trennwand ausgebildeten Nut versetzt sind, wobei der Deckel an dem Behälter und der Zwischenzellen-Trennwand heißgesiegelt ist, und wobei die Schmelze der Heißsiegelung den Bügel- und Zwischenzellen-Konnektor kontaktiert und teilweise umgibt.