DE4226428A1 - Mechanische Spannvorrichtung für thermoplastische Batterieblockkästen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Spannvorrichtung für Batteriegehäuse aus Polypropylen o. ä. thermoplasti­ schen Kunststoffen, um ein mechanisch hochstabiles und vor allem formsteifes Blockkastensystem zu erreichen.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Block­ kastensystem zu schaffen, das auch für Sonderbauformen von Panzerplatten geeignet ist, ohne die Energiedichte solcher Batterien wesentlich zu vermindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden 2 Andruckplatten (1) die im Stirnseitenbereich eines handelsüblichen Batterie­ blockkastens aus PP angeordnet sind, durch sog. Spann­ bänder (2) fest auf die beiden Blockkastenwände gepreßt.

Die bekannten Plattenbauarten wie die Großoberflächen­ platte, die klassische Gitterplatte und die Röhrchen­ panzerplatte gehören alle zu den selbsttragenden Platten­ konstruktionen. Diese erlauben, daß alle Platten und der Plattenblock lose in das Zellengefäß eingebaut werden kann. Bei Panzerplatten mit plattenförmigem Stromableiter hingegen ist ein extrem fester Platteneinbau zwingend erforderlich.

Nur ein sehr fester Plattenblockeinbau verhindert bei dieser Plattenkonstruktion, daß sich die beidseitig auf­ getragene Masse aus PbO₂ von dem Stromableiterblech trennt. Ohne diese Einbauverhältnisse besteht die Gefahr, daß die Batterien nach wenigen Entladungen ausfallen.

Von der Festigkeit und der Formbeständigkeit des Block­ kastens her wären die bekannten Hartgummikästen gut ge­ eignet. Diese jedoch haben z. T. Zellenwände mit über 6 mm Gesamtstärke. Hinzu kommen noch großzügig dimensio­ nierte Kastenverstärkungen, die die raumspezifische Energiedichte wesentlich vermindern.

Anstelle der Hartgummikästen einfach die bekannten Block­ kästen aus PP o. ä. zu verwenden, scheitert daran, daß bei hohem Einbaudruck der Plattenblöcke sich die äußeren Zellenwände so ausbauchen, daß der erwünschte Einbau­ druck im Bereich der Plattenmitte nicht mehr vorhanden ist und sich die aktive Masse vom Stromableiterblech trennt. Die Stirnseitenwände durch Verstärkungsrippen zu versteifen, bringt die gleichen Nachteile wie die Verwendung von Hartgummikästen. Weiterhin können bei hohen Zellentemperaturen die verstärkten Zellenwände ebenfalls ausbauchen und der ursprünglich hohe Einbau­ druck der Plattensätze geht verloren.

Die zweckmäßigste Lösung bei solchen Verhältnissen wie hoher Einbaudruck, Expansionsdruck der Platten und dem Volumenzuwachs durch Korrosion der Stromableiter ist die, daß diesen Kräften durch eine verstellbare und korsett­ ähnliche Spannvorrichtung bestehend aus Andruckplatten (1) und Spannbändern (2) begegnet wird.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren als wesentlich zugehörigen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der beiden Andruck­ platten (1) mit den erforderlichen Spannbändern (2) und dem verstellbaren Spannschloß (3). Der Batterieblockkasten ist hierbei jedoch nicht dargestellt.

Fig. 2 zeigt durch eine Draufsicht auf einen Batterie­ blockkasten die vorgebogenen Andruckplatten (1) im Stirnseitenbereich.

Fig. 3 zeigt das elastische Verhalten der Andruck­ platten (1) nach dem Einbau der Plattenblöcke.

Die Andruckplatten (1) werden aus Gewichtsgründen vor­ zugsweise aus Aluminiumsonderlegierungen hergestellt, die Zugfestigkeiten bis zu 65 kp/mm² aufweisen. Weiter­ hin können diese beiden Andruckplatten (1) noch zu­ sätzlich durch eine eingeprägte Rippenstruktur ver­ stärkt werden, sodaß die Materialstärke der Andruck­ platten (1) im Bereich von 2 mm gehalten werden kann.

Als Spannbänder (2) werden oberflächenveredelte Stahl­ bänder verwendet. Die Spannbänder (2) werden durch ver­ stellbare Spannschlösser (3) miteinander verbunden und gespannt. Verstellbare Spannschlösser (3) bieten hierbei die Möglichkeit einer gewissen Verstellbarkeit auch während der Betriebszeit. Bekanntlich wird im Laufe der Batterielebensdauer die metallische Leitbleimenge der positiven Platten in Bleidioxyd umgewandelt. Bleidioxyd hat gegenüber metallischem Blei ein 1,39 fach höheres Molvolumen. Diese Volumenänderungen führen zu einem hohen Druck in den Zellen. Die Folge davon ist, daß die aktive Masse in der Separator hineinwächst und den Frei­ raum zwischen den einzelnen Separatorrippen verengt. Bei 1stündiger Entladung wird der Säurezutritt zu den Platten erschwert. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es erforderlich, den Druck durch Öffnen der Spann­ schlösser (3) auf den Anfangswert zu reduzieren.

Vor Montage der Andruckplatten (1) werden diese so gebogen, daß eine mechanische Vorspannung entsteht. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß die Plattenblöcke im Zentrumsbereich den erforderlichen Einbaudruck erhalten.

Durch diese konstruktive Maßnahme wird sichergestellt, daß auch Sonderbauformen von Panzerplatten mit hoher Energiedichte und langer Lebensdauer in Blockkästen aus Kunststoffen eingebaut werden können.

Claims (5)

1. Batterieblockkästen aus thermoplastischem Kunststoff dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Block­ kastenaußenwände durch eine zusätzlich angebrachte Spannvorrichtung mechanisch abgestützt werden.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese aus Andruckplatten (1) und Spannbändern (2) bestehen.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannbänder (2) durch elektrische Punktschweißung oder durch Spannschlösser (3) miteinander verbunden werden.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1-3 dadurch gekenn­ zeichnet, daß für die Andruckplatten (1) vorzugs­ weise Metallplatten und für die Spannbänder (2) Metall oder auch hochfeste Kunststoffbänder verwendet werden.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Spannbänder (2) durch die Spannschlösser (3) mechanisch verstellbar sind.