DE4240339C1 - Elektrochemischer Speicher und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Elektrochemischer Speicher und Verfahren zu seiner Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Speicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 10.
Der vorbekannte elektrochemische Speicher weist innerhalb sei­ nes Speichergehäuses Elektrodenplatten auf, wie sie bspw. aus der DE-PS 36 32 352 bekannt sind. Diese aus einem Elektroden­ gerüst in Faserstrukturbauweise mit an einen Anschweißrand des Elektrodengerüstes angeschweißter Stromableiterfahne gebildeten Elektrodenplatten werden zu einem Elektrodenplattenstapel auf­ einander gestapelt, wobei zwischen Elektrodengerüste mit un­ terschiedlicher Polarität Separatoren und - im Fall von Du­ plex-Negativ-Elektrodenplatten - zwischen einzelnen Elektro­ dengerüsten einer Duplex-Negativ-Elektrodenplatte metallisierte Diffusionsgerüste oder Rekombinatoren, die einen guten elek­ trischen Kontakt mit den einzelnen Elektrodengerüsten aufwei­ sen, angeordnet sind. Anschließend werden die Enden der Strom­ ableiterfahnen, die mit einer Bohrung versehen sind, unter Zwischenlegung von Distanzscheiben auf Sechskantschrauben auf­ gefädelt und durch zwei an beiden Enden der Schrauben angeord­ nete Muttern miteinander verspannt. Da die Muttern innerhalb des Speichergehäuses verbleiben und die Elektrodengerüste dicht an dem Speichergehäuse anliegen, erstreckt sich die Schraube maximal bis auf die Höhe, bei der er mit der obersten bzw. un­ tersten Flachseite der äußeren Elektrodenplatten fluchtet. Da­ her müssen die äußeren Stromableiterfahnen vor dem Anziehen der Muttern zuerst über den Bolzen gedrückt werden. Diese Arbeit und das Einbringung der Distanzscheiben, die hierbei immer wieder herausspringen, ist jedoch sehr zeitintensiv. Durch das Anziehen der Muttern wird der Abstand zwischen den einzelnen Enden der Stromableiterfahnen und damit auch zwischen den An­ schweißrändern der Elektrodengerüste verringert. Mit dieser Abstandsverringerung ist, da von der metallisierten Faser­ struktur Rauheitsspitzen in alle Richtungen abstehen und in den Separator eindringen können, eine erhöhte Dendritenbildung und damit eine erhöhte Kurzschlußgefahr in solchen Bereichen ver­ bunden. Da die Materialstärke der Separatoren sehr gering ist - im allgemeinen beträgt sie zwischen 0.1 mm und 0.5 mm -, be­ deuten schon geringe Veränderungen der Dicke eine Erhöhung der Kurzschlußgefährdung. Besonders macht sich dieser Umstand im Betrieb bemerkbar, da sich das Volumen der Elektrodengerüste und der Separatoren bei den Lade- und Entladevorgängen ständig ändert.
Aus der DE-PS 32 38 485 ist eine Batterie bekannt, deren Elek­ trodenplatten durch aus Streckmetall gefertigte Elektrodenge­ rüste gebildet sind, von denen jeweils zwei durch einen mas­ siven Quersteg entlang ihrer Längsränder miteinander verbunden sind. Zur Ausbildung von Anode und Kathode werden fortlaufend die im Querschnitt U-förmigen Elektrodenplatten mit gegenüber­ liegenden Querstegen und parallel und nahezu deckungsgleichen Elektrodengerüsten ineinander gesteckt. Der Quersteg ragt oben über den Rand des Streckmetalles hinaus wodurch mit diesem Überstand die Stromableiterfahnen gebildet werden. Die ein­ zelnen gleichgepolten Stromableiterfahnen werden elektrisch leitend mit einer Polbrücke verbunden, die ihrerseits mit einem Pol der Batterie verbunden wird. Bei Elektrodenplatten mit Elektrodengerüsten in Faserstrukturbauweise ist eine solche Konstruktion jedoch nicht möglich, da die Elektrodenplatte dann zu instabil wäre.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgemäß zugrunde­ gelegten elektrochemischen Speicher und das zugrundegelegte Herstellungsverfahren dahingehend weiter zu entwickeln, daß die Funktionssicherheit erhöht und die Gefahr des Kurzschließen von Elektrodenplatten unterschiedlicher Polarität durch Dendriten­ bildung verringert ist und daß der Speicher einfacher zu bauen ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bzgl. des elektrochemischen Speichers mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und bzgl. des Verfahrens mit den kennzeichnenden Verfahrensschrit­ ten des Anspruchs 10 gelöst. Die dauerhafte Formung der an den Elektrodengerüsten angeordneten Stromableiterfahnen entspre­ chend ihrer Einbaulage verringert bzw. verhindert die ehemals im eingebauten Zustand im Bereich des Anschweißrandes an das Elektrodengerüst vorliegenden mechanischen Spannungen. Dadurch geht im Bereich des Anschweißrandes das Maß der Biegung der elastischen Elektrodengerüste zurück, womit auch ein das Kurz­ schließen über Dendritenbildung förderndes Zusammenpressen der Separatoren verringert wird bzw. völlig unterbleibt. Ferner ist die Montage zur Befestigung der Stromableiterfahnen an den Polbrücken vereinfacht, da hierbei auch die äußeren Stromab­ leiterfahnen ohne großen Kraftaufwand über den Bolzen gedrückt werden könne. Dadurch weisen die auf den Bolzen der Polbrücke aufgesteckten endseitig angeordneten Stromableiterfahnen nur eine geringe bzw. gar keine Vorspannung auf, weshalb sie selber und auch eventuell zwischengelegte Distanzscheiben in ihrer Einbaulage verbleiben und leicht an der Polbrücke befestigt werden können. Desweiteren ist es möglich, den benötigten Bau­ raum der Batterie zu verringern, da, bedingt durch die Verringerung der Gefahr von Kurzschlüssen zwischen den ein­ zelnen Elektrodengerüsten, die Anzahl der einzubauenden Elek­ trodenplatten, die zur Sicherung einer garantierten Kapazität des elektrochemischen Speichers notwendig ist, geringer ist. Die geringere Anzahl von Elektrodenplatten senkt gleichzeitig auch noch die Herstellungskosten für einen elektrochemischen Speicher vorgegebener Kapazität.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den je­ weiligen Unteransprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Er­ findung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungs­ beispielen im folgenden erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Elektrodenplattenstapels eines elektrochemischen Speichers mit montierter Polbrücke für gebogene Stromableiterfahnen aufweisende Elektro­ denplatten positiver Polarität,
Fig. 2 wie Fig. 1, mit zusammengefaßten Stromableiterfahnen,
Fig. 3 wie Fig. 1, mit parallel zu den Flachseiten der Elek­ trodengerüste geführten Stromableiterfahnen und
Fig. 4 einen weiteren Ausschnitt eines Elektrodenplattensta­ pels mit an den Stromableiterfahnen der negativen Elektrodenplatten montierter Polbrücke.
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Elektrodenplattenstapels 5 eines elektrochemischen Speichers dargestellt, der mehrere aufeinander gestapelte, plattenförmigen Elektrodenplatten 6, 6a unterschiedlicher Polarität aufweist, wobei jeder positiven Elektrodenplatte 6 jeweils zwei dünnere negative Elektroden­ platten 6a zugeordnet sind. Eine positive Elektrodenplatte 6 bildet mit zwei negativen Elektrodenplatten 6a jeweils ein elektrochemisches Spannungselement. Die Elektrodenplatten 6, 6a sind im Prinzip aus einem metallisierten Elektrodengerüst 1, 1a in Faserstrukturbauweise mit randseitig an den Anschweißrand 4 des Elektrodengerüstes 1, 1a angeschweißter Stromableiterfahne 2a, 2b, 2c, 3 gebildet. Zwischen den positiven 1 und den nega­ tiven Elektrodengerüsten 1a sind insbesonders aus Vlies gebil­ dete Separatoren 10 und zwischen zwei benachbarten negativen Elektrodengerüsten 1a Rekombinatoren 11 angeordnet. Bei den Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 handelt es sich um sogenannte dünne und damit einen geringen Eigenwiderstand aufweisende Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3, die biegesteif sind. Die einem jeden Elektrodengerüst 1, 1a zugeordneten Stromableiter­ fahnen 2a, 2b, 2c, 3 ragen von diesem ab und sind außerhalb des von einem Elektrodengerüst 1, 1a und einer Stromableiterfahne 2a, 2b, 2c, 3 gemeinsam eingenommenen Anschweißrandes 4 ent­ sprechend ihrer Einbaulage gebogen, während im Bereich des An­ schweißrandes 4 die Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 parallel zu der Flachseite des Elektrodengerüstes 1, 1a ausgerichtet sind. Des weiteren ist eine jede Stromableiterfahne 2a, 2b, 2c, 3 im Bereich des Anschweißrandes 4 noch in das Elektrodengerüst 1, 1a eingedrückt. An ihrem freien Endbereich 7 sind die posi­ tiven Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c der positiven Elektroden­ platten 6 mit einer Ausnehmung versehen, durch die ein zu der Polbrücke 8 gehörender Bolzen hindurchgeführt ist. Die parallel zum Elektrodenplattenstapel 5 verlaufende, positive Polbrücke 8 ist innerhalb des Speichergehäuses 9 angeordnet und mit den freien Endbereichen 7 der positiven Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c elektrisch leitend verbunden. Zwischen den einzelnen posi­ tiven Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c sind Distanzscheiben 12 eingelegt, die- einerseits einen konstanten Abstand der Strom­ ableiterfahnen 2a zueinander und andererseits eine gute elek­ trische Verbindung mit der Polbrücke gewährleisten. Die posi­ tiven Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c sind vor dem Zusammenbau außerhalb des Anschweißrandes 4 entsprechend ihrer Endlage in dem elektrochemischen Speicher des Elektrodenplattenstapels 5 dauerhaft geformt, wodurch zusammen mit der Befestigung der positiven Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c an der positiven Polbrücke 8, eine jede eingebaute Stromableiterfahne 2a, 2b, 2c im Bereich des Anschweißrandes 4 frei von mechanischen Span­ nungen an dem Elektrodengerüst 1 anliegt. Diese Art der An­ bringung der Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 bezieht sich allerdings nicht nur auf die positiven 2a, 2b, 2c, sondern auch auf die negativen Stromableiterfahnen 3. Im vorliegenden Fall sind die negativen Stromableiterfahnen 3, wie in Fig. 4 dar­ gestellt ist, an den dünneren negativen Elektrodengerüsten 1a angeordnet, wobei sie an diejenigen Flachseiten der negativen Elektrodengerüste 1a angeschweißt sind, die von dem positiven Elektrodengerüst 1 abgewandt sind. Zum mechanischen und elek­ trisch leitenden Befestigen dieser Stromableiterfahnen 3 werden benachbarte negative Stromableiterfahnen 3 von Negativen, die vom Rekombinator getrennt werden, an ihrem freien Ende zusam­ mengeführt und gemeinsam an der negativen Polbrücke 8a ver­ schweißt. Diese Vorgehensweise birgt den Vorteil in sich, daß zum einen nur kurze Stromableiterfahnen 3 benötigt werden, die dadurch einen geringeren Eigenwiderstand aufweisen, und daß zum anderen ein verbesserter elektrischer Kontakt zwischen den ne­ gativen Elektrodengerüsten 1a und dem zwischengelegten Rekombinator 11 vorliegt. Zur Erhöhung der volumenbezogenen Kapazität und zur Stabilisierung des Speichers gegen Vibrati­ onen sind die Elektrodenplatten des Elektrodenplattenstapels 5 im Speichergehäuse 9 gegeneinander vorgespannt. Die Aufbringung dieser Vorspannung erfolgt günstigerweise dadurch, daß das Au­ ßenmaß des in das Speichergehäuse 9 eingebrachten Elektroden­ plattenstapels 5 im entspannten Zustand in Richtung der Stape­ lung größer ist als die lichte Weite des Speichergehäuses 9.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, wobei sich dieses Beispiel von dem vorhergehenden lediglich dadurch unterscheidet, daß die positiven Stromablei­ terfahnen 2a, 2b, 2c der positiven Elektrodengerüste 1 zu einer gemeinsamen Schweißstelle zusammengeführt werden, an der sie an die positive Polbrücke 8 angeschweißt werden. Hierbei ist es günstig, die Länge der Polbrücken 8 in Richtung der Stapelung der Elektrodenplatten 6, 6a derart zu wählen, daß sie etwa der halben Stapelhöhe des Elektrodenplattenstapels 5 entspricht, womit die zugehörigen Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 von beiden Enden der Polbrücke 8, 8a her ungefähr symmetrisch aus­ gebildet und damit die Anzahl verschieden gebogener Stromab­ leiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 reduziert werden können.
Eine einfache Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Die­ ses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 nur durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 und der Polbrücke 8, 8a, wo­ bei zur weiteren Verringerung von unterschiedlich gebogenen Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3, die positiven Stromablei­ terfahnen 2a, 2b, 2c, 3 in einer parallel zu den Flachseiten der Elektrodengerüste 1, 1a verlaufenden Ebene ausgerichtet und jede einzeln an die Polbrücke 8 angeschweißt sind, die eine Länge aufweist, die nahezu der Stapelungslänge des Elektroden­ plattenstapels 5 entspricht.
Besonders sinnvoll ist die Erfindung bei Elektrodengerüsten 1, 1a, die aus Vliesstoff oder Nadelfilzbahnen gefertigt sind, wobei die Porosität des unbearbeiteten Filzes zwischen 50% und 98% beträgt, das Flächengewicht des Filzes zwischen 50 g/m2 und 800 g/m2 beträgt, die Kunstfasern des Filzes einen Durchmesser von 0.4 dtex bis 7.3 dtex aufweisen, die Kunstfasern des Filzes eine Länge zwischen 15 mm und 80 mm aufweisen, die Fasern ak­ tiviert, chemisch metallisiert und galvanisch mit einer Me­ tallschicht verstärkt sind und die Nickelbelegung des Elektro­ dengerüstes 1, 1a zwischen 25 mg/cm2 und 300 mg/cm2 beträgt.
Die Herstellung des Speichers wird im folgenden beschrieben. Zuerst wird eine am Anfang rechteckige und planen Stromablei­ terfahne 2a, 2b, 2c, 3 mit dem vernickelten Elektrodengerüst 1, 1a im Bereich von dessen Anschweißrand 4 mittels eines Wider­ standsschweißverfahrens zu einer Elektrodenplatte 6, 6a ver­ bunden und anschließend das Elektrodengerüst 1, 1a der Elek­ trodenplatte 6, 6a mit aktiver Masse gefüllt. Vor dem Zusam­ menbau zu einem Elektrodenplattenstapel 5 werden die einzelnen Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 der mit aktiver Masse ge­ füllten Elektrodenplatten 6, 6a unter Zuhilfenahme einer Vor­ richtung entsprechend ihrer später Einbaulage in dem elektro­ chemischen Speicher geformt. Dabei wird u. a. aus Stabilitäts­ gründen eine eckige Formgebung der Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 mit kleinen Radien gegenüber Biegungen mit großen Radien bevorzugt. Ferner ist beim Biegen der Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 nach Fig. 1 darauf zu beachten, daß für jede Hälfte des Elektrodenplattenstapels 5 zwar ähnliche aber keineswegs identische Biegeformen erforderlich sind. Und zwar unterschei­ den sich aufgrund der Dicke der Elektrodengerüste 1, 1a und des Verbindungsortes mit der Stromableiterfahne 2a, 2b, 2c, 3 deren Biegeform dahingehend geringfügig, daß einmal die Stromablei­ terfahne 2a, 2b, 2c, 3 auf die Oberseite eines Elektrodenge­ rüstes 1, 1a gekröpft und das andere Mal auf deren Rückseite gekröpft ist. Nach erfolgter Formgebung der Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 werden in ihre freien Endbereiche Ausnehmungen für die Bolzen der Polbrücke 8, 8a eingestanzt, zwischen die freien Endbereiche 7 der einzelnen Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 Distanzscheiben 12 angeordnet, die Polbrücke 8, 8a durch die ausgestanzten Ausnehmungen geschoben und mit der jeweiligen Polbrücke 8, 8a verschraubt. Nachdem alle Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 mit den zugehörigen Polbrücken 8, 8a verbunden sind, wird der Elektrodenplattenstapel 5 quer zu den Flachsei­ ten der Elektrodenplatten 6, 6a komprimiert und in diesem Zu­ stand vollständig in das Speichergehäuse 9 versenkt, wodurch die Vorspannung der Elektrodenplatten 6, 6a des Elektroden­ plattenstapels 5 durch das Speichergehäuse 9 aufrechterhalten wird. Mit der weiter oben genannten Vorgehensweise mit zwar ähnlichen, aber nicht identisch geformten Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 ist eine große Anzahl unterschiedlich geformter Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 der Elektrodenplatten 2a, 2b, 2c, 3 verbunden, was eine Verwechslungsgefahr in sich birgt.
Dieser Mißstand wird mit einem Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, verringert. Bei diesem Beispiel ver­ läuft die Fertigung und Montage in der Reihenfolge: Verbinden­ der planen Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 mittels Wider­ standsschweißen mit den ungefüllten Elektrodengerüsten 6, 6a, wobei die Längen der Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 länger als benötigt sind; Nach dem Imprägnieren Biegen der einzelnen Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 entsprechend ihrer späteren Einbaulage. Bei dem sich daran anschließenden Zusammenbau des Elektrodenplattenstapels 5 werden z. B. bei einer 55Ah-Batterie, die zweiundzwanzig negative Elektrodenplatten 6a und elf posi­ tive Elektrodenplatten 6 aufweist, jeweils die Hälfte der Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 einer Polarität auf jeder Seite der Polbrücken 8, 8a gebündelt; d. h. bzgl. der negativen Stromableiterfahnen 3 fallen je Seite elf Stromableiterfahnen 3 und bzgl. der positiven Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c fallen einmal sechs und das andere Mal fünf Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c an. Nach der Bündelung werden die einzelnen Fahnenbündel miteinander punktgeschweißt, wobei die eine Schweißelektrode günstigerweise an der Stelle angelegt wird, an der später die Polbrücke 8, 8a angeordnet ist. Nach der Schweißung der Fah­ nenbündel werden die Fahnenbündel auf der Höhe der Polbrücke 8, 8a gekürzt, insbesondere abgeschert bzw. gestanzt, und mittels Schmelzschweißens unter Argon mit der Polbrücke 8, 8a verbun­ den. Zum Schutz der Separatoren 10 und der anderen Bauteile des Elektrodenplattenstapels 5 werden diese durch eine zwischen die Polbrücke 8, 8a und die Oberkante der Elektrodengerüste 1, 1a eingelegte, gekühlte Kupferschiene gekühlt. Anschließend werden die Schweißungen aus Sicherheitsgründen noch poliert. Nach dem Anschweißen der Polbrücken 8, 8a wird der Elektrodenplatten­ stapel 5 ebenfalls in das geringer dimensionierte Speicherge­ häuse 9 eingesetzt. Die Länge der Polbrücken 8, 8a entspricht im vorliegenden Fall etwa der Hälfte der Stapelhöhe des Elek­ trodenplattenstapels 5, wodurch die Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 jeder Stapelhälfte (gezeichnet ist nur die obere Hälfte) symmetrisch an die jeweilige Polbrückenaußenseite herangeführt werden können. Mit dieser Vorgehensweise ist zwar die Anzahl unterschiedlich geformter Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c, 3 der Elektrodenplatten 6, 6a verringert, aber eine Verwechslungsge­ fahr ist immer noch vorhanden.
Eine Ausführungsform, bei der diese Verwechslungsgefahr auszu­ schließen ist, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Stromableiter­ fahnen 2a, 2b, 2c, 3 dieses Beispieles werden geradlinig und parallel zu der Flachseite der Elektrodengerüste 1, 1a zu den jeweiligen Polbrücken 8, 8a hingeführt und an diese ver­ schweißt. Die anderen Schritte zur Fertigung des Speichers sind analog zu denen der zwei vorausgegangenen Ausführungsbeispielen. Eine zweckmäßige Verschweißung der negativen Stromableiterfahnen 3, die im vorliegenden Fall das Doppelte der Anzahl der positiven Stromableiterfahnen 2a, 2b, 2c beträgt, ist in Fig. 4 dargestellt. Die beiden äußeren, negativen Stromableiterfahnen 3 werden, wie schon zuvor, geradlinig und parallel zu der Flachseite der Elektrodengerüste 1, 1a zu der negativen Polbrücke 8a hingeführt und an dieser verschweißt. Bei allen anderen negativen Stromableiterfahnen 3 hingegen werden jeweils die benachbarten Stromableiterfahnen 3 von Negativen, die vom Rekombinator getrennt werden, an ihrem freien Endbereich 7 zu­ sammengeführt und gemeinsam an einer Polbrücke 8a verschweißt.

Claims (17)

1. Elektrochemischer Speicher mit aufeinander gestapelten Elektrodenplatten unterschiedlicher Polarität, wobei jede Elektrodenplatte aus einem metallisierten Elektrodengerüst mit an einen Anschweißrand des Elektrodengerüstes elektrisch lei­ tend befestigter, biegesteifer Stromableiterfahne gebildet ist und wobei die einzelnen gleichgepolten Stromableiterfahnen der Elektrodenplatten innerhalb des Speichergehäuses mit einer parallel zum Elektrodenplattenstapel verlaufenden Polbrücke elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Elektrodengerüsten (1, 1a) angeordneten Strom­ ableiterfahnen (2a, 2b, 2c, 3) entsprechend ihrer Einbaulage im wesentlichen nur außerhalb des Anschweißrandes (4) derart dau­ erhaft geformt sind, daß sie im eingebauten Zustand im Bereich des Anschweißrandes (4) an das Elektrodengerüst (1, 1a) frei von mechanischen Spannungen sind.
2. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenplattenstapel (5) des elektrochemischen Speichers pro positiver Elektrodenplatte (6) jeweils zwei ne­ gative Elektrodenplatten (6a) aufweist und daß die Stromablei­ terfahnen (3) negativer Polung auf denjenigen Flachseiten der negativen Elektrodenplatten (6a) angeordnet sind, die von der positiven Elektrodenplatte (6) abgewandt sind.
3. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende negative Stromableiterfahnen (3) von Negativen, die von einem Rekombinator getrennt werden, an ihrem freien Endebereich (7) zusammengeführt und gemeinsam an einer negativen Polbrücke (8a) verschweißt sind.
4. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenplatten (6, 6a) des Elektrodenplattenstapels (5) im Speichergehäuse (9) quer zu ihrer Flachseite gegenein­ ander vorgespannt sind.
5. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenmaß des in das Speichergehäuse (9) einzubringenden entspannten Elektrodenplattenstapels (5) mit zwischengelegten weiteren Komponenten, wie Separatoren (10) usw., in Richtung der Stapelung des Elektrodenplattenstapels (5) größer ist als die lichte Weite des Speichergehäuses (9).
6. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen einer positiven (6) und einer negativen Elek­ trodenplatte (6a) angeordneter Separator (10) aus Vlies gebil­ det ist.
7. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachseiten von Stromableiterfahnen (2a, 2b, 2c, 3) einer Polung parallel zu den Flachseiten der Elektrodengerüste (1, 1a) ausgerichtet und mit ihren freien Enden (7) an einer Polbrücke (8, 8a) angeschweißt sind.
8. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung der Polbrücken (8, 8a) in Richtung der Stapelung der Elektrodenplatten (6, 6a) etwa der halben Sta­ pelhöhe des Elektrodenplattenstapels (5) entspricht.
9. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodengerüst (1, 1a) aus Vliesstoff oder Nadel­ filzbahnen gefertigt ist, wobei die Porosität des unbearbei­ teten Filzes zwischen 50% und 98% beträgt, wobei das Flächen­ gewicht des Filzes zwischen 50 g/m2 und 800 g/m2 beträgt, wobei die Kunstfasern des Filzes einen Durchmesser von 0.4 dtex bis 7.3 dtex aufweisen, wobei die Kunstfasern des Filzes eine Länge zwischen 15 mm und 80 mm aufweisen, wobei die Fasern aktiviert, chemisch metallisiert und galvanisch mit einer Metallschicht verstärkt sind und wobei die Nickelbelegung des Elektrodenge­ rüstes (6, 6a) zwischen 25 mg/cm2 und 300 mg/cm2 beträgt.
10. Verfahren zur Herstellung eines elektrochemischen Spei­ chers, bei dem metallisierte Elektrodengerüste hergestellt und zur Bildung von Elektrodenplatten an den Anschweißrand der Elektrodengerüste jeweils einzelne Stromableiterfahne ange­ schweißt werden, bei welchen Verfahren die Elektronengerüste mit aktiver Masse gefüllt und die vorbereiteten Elektroden­ platten unter Zwischenlegung weiterer plattenförmiger Bauteile, wie Separatoren, Diffusionsgerüsten bzw. Rekombinatoren usw., zu einem Elektrodenplattenstapel übereinander gestapelt und gleichpolige Stromableiterfahnen elektrisch leitend mit einer Polbrücke verbunden werden, zur Herstellung eines elektrochemischen Speichers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Stapeln der Elektrodenplatten (6, 6a) die zunächst planen Stromableiterfahnen (2a, 2b, 2c, 3) außerhalb des von dem Elektrodengerüst (6, 6a) und der Stromableiterfahne (2a, 2b, 2c ,3) gemeinsam eingenommenen Anschweißrandes (4) ent­ sprechend ihrer späteren Einbaulage derart dauerhaft geformt werden, daß der Anschweißrand (4) im eingebauten Zustand der Elektrodenplatten (6, 6a) frei von mechanischen Spannungen ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung der Stromableiterfahnen (2a, 2b, 2c, 3) nach dem insbesondere durch eine Widerstandsschweißung durchgeführ­ ten Anschweißen der Stromableiterfahne (2a, 2b, 2c, 3) an das Elektrodengerüst (1, 1a) erfolgt, wobei die Stromableiterfahne (2a, 2b, 2c, 3) und das Elektrodengerüst (1, 1a) im Bereich des Anschweißrandes (4) und/oder außerhalb des Elektrodengerüstes (1, 1a) gehalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodengerüste (1, 1a) der Elektrodenplatten (6, 6a) zuerst gefüllt und anschließend die Stromableiterfahnen (2a, 2b, 2c, 3) geformt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufeinanderstapeln der Elektrodenplatten (1, 1a) die freien Enden der Stromableiterfahnen (2a, 2b, 2c, 3) aus­ gerichtet, aneinander gelegt und anschließend gemeinsam mit einer Aussparung zur Aufnahme der stromableiterschiene (2a, 2b, 2c, 3) versehen, insbesonders gebohrt oder gestanzt, werden.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Stapeln der Elektrodenplatten (6, 6a) die freien Enden der Stromableiterfahnen (2a, 2b, 2c, 3) ausgerichtet, aneinander gelegt, auf gleicher Höhe elektrisch leitfähig mit­ einander verbunden, insbesondere widerstandsgeschweißt, und anschließend auf etwa dieser Höhe gekürzt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die verbundenen und gekürzten Enden an eine Polbrücke (8, 8a) angelegt und mit dieser verschweißt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenplattenstapel (5) während des Schweißens ge­ kühlt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißungen poliert werden.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0766327A1 (de) * 1995-09-30 1997-04-02 VARTA Batterie Aktiengesellschaft Prismatische, galvanische Zelle
WO2009018943A1 (de) * 2007-08-06 2009-02-12 Daimler Ag Einzelzelle für eine batterie zur elektrischen kontaktierung
DE102008010827A1 (de) 2008-02-23 2009-08-27 Daimler Ag Galvanische Flachzelle und Verfahren zum Verschließen einer Elektrolyteinfüllöffnung der galvanischen Flachzelle
DE102009035484A1 (de) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Galvanische Flachzelle für eine Batterie
DE102014226806B3 (de) * 2014-09-22 2015-12-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen, von mindestens zwei stoffschlüssig miteinander verbundenen Fügepartnern

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07282841A (ja) * 1994-04-05 1995-10-27 Mitsubishi Chem Corp リチウムイオン二次電池
JP3831525B2 (ja) * 1998-06-30 2006-10-11 三洋電機株式会社 電池
FR2787925B1 (fr) * 1998-12-24 2001-03-09 Cit Alcatel Generateur electrochimique dans lequel une electrode a un bord renforce par un feuillard
JP4644899B2 (ja) * 2000-02-23 2011-03-09 ソニー株式会社 電極及び電池、並びにそれらの製造方法
US7179562B2 (en) * 2003-02-14 2007-02-20 Quallion Llc Battery electrode assembly and fabrication method therefor
US8088516B2 (en) * 2005-11-18 2012-01-03 Acme Aerospace, Inc. Storage battery electrodes with integral conductors
JP5852926B2 (ja) * 2011-07-01 2016-02-03 株式会社Gsユアサ 蓄電素子及びスペーサ
US8808914B2 (en) 2012-01-13 2014-08-19 Energy Power Systems, LLC Lead-acid battery design having versatile form factor
US9263721B2 (en) 2012-01-13 2016-02-16 Energy Power Systems LLC Lead-acid battery design having versatile form factor
US9595360B2 (en) 2012-01-13 2017-03-14 Energy Power Systems LLC Metallic alloys having amorphous, nano-crystalline, or microcrystalline structure
JP5796681B2 (ja) * 2012-06-28 2015-10-21 新神戸電機株式会社 二次電池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3238485C2 (de) * 1982-10-18 1985-04-18 Fa. Emil Bender, 5900 Siegen Sammlerbatterie, insbesondere Starter- oder Traktionsbatterie
DE3632352C1 (de) * 1986-09-24 1987-10-01 Deutsche Automobilgesellsch Faserstruktur-Elektrodengeruest aus metallisierten Kunststoffasern mit angeschweisster Stromableiterfahne

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2899635A (en) * 1952-03-07 1959-08-11 Electric battery with charge testing means
BE518608A (de) * 1952-03-21
US3369937A (en) * 1966-03-10 1968-02-20 Mc Donnell Douglas Corp Multiple plate battery construction
GB1278585A (en) * 1968-09-10 1972-06-21 Lucas Industries Ltd Interconnecting battery plates for an alkaline battery
US4215190A (en) * 1979-06-08 1980-07-29 Ferrando William A Lightweight battery electrode
FR2500960A1 (fr) * 1981-02-27 1982-09-03 Michelin & Cie Dispositif electrochimique comportant au moins deux elements reunis en serie electrique
DE3318629C1 (de) * 1983-05-21 1984-10-11 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 7000 Stuttgart Metallisiertes Plastfaser-Elektrodengeruest auf Vliesstoffbasis fuer Batterieelektroden
JPS6247950A (ja) * 1985-08-27 1987-03-02 Furukawa Battery Co Ltd:The 蓄電池用極板群の耳列矯正法並にその矯正装置
DE4104865C1 (de) * 1991-02-16 1992-04-09 Deutsche Automobilgesellschaft Mbh, 3300 Braunschweig, De
US5158842A (en) * 1992-03-27 1992-10-27 Acme Electric Corporation Battery terminal connector

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3238485C2 (de) * 1982-10-18 1985-04-18 Fa. Emil Bender, 5900 Siegen Sammlerbatterie, insbesondere Starter- oder Traktionsbatterie
DE3632352C1 (de) * 1986-09-24 1987-10-01 Deutsche Automobilgesellsch Faserstruktur-Elektrodengeruest aus metallisierten Kunststoffasern mit angeschweisster Stromableiterfahne

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0766327A1 (de) * 1995-09-30 1997-04-02 VARTA Batterie Aktiengesellschaft Prismatische, galvanische Zelle
WO2009018943A1 (de) * 2007-08-06 2009-02-12 Daimler Ag Einzelzelle für eine batterie zur elektrischen kontaktierung
DE102007063184A1 (de) 2007-08-06 2009-02-19 Daimler Ag Einzelzelle für eine Batterie zur elektrischen Kontaktierung
US9012069B2 (en) 2007-08-06 2015-04-21 Daimler Ag Single cell for a battery for making electrical contact
DE102008010827A1 (de) 2008-02-23 2009-08-27 Daimler Ag Galvanische Flachzelle und Verfahren zum Verschließen einer Elektrolyteinfüllöffnung der galvanischen Flachzelle
DE102009035484A1 (de) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Galvanische Flachzelle für eine Batterie
DE102014226806B3 (de) * 2014-09-22 2015-12-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen, von mindestens zwei stoffschlüssig miteinander verbundenen Fügepartnern

Also Published As

Publication number Publication date
FR2698724A1 (fr) 1994-06-03
JPH06223807A (ja) 1994-08-12
US5397659A (en) 1995-03-14
FR2698724B1 (fr) 1996-02-16

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