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HINTERGRUND DER ERFFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verschlossenen Bleiakkumulator,
der als Elektrodenplatten Gitter anwendet, von denen keines Rahmen
an seinen gegenüber
liegenden lateralen Seiten, beispielsweise wie ein erweitertes Gitter,
aufweist. Beschreibung der in Beziehung Stehenden Technik
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Generell
wird eine Gruppe von Elektrodenplatten zur Verwendung in einem verschlossenen Bleiakkumulator
durch Schichten einer positiven Elektrodenplatte, eines aus einer
Wasser absorbierenden Glassmatte gebildeten Separator und einer negativen
Elektrodenplatte nebeneinander aufeinander folgend eingerichtet
und wird dann in einem geschlossenem Behälter untergebracht. Wenn ein
Elektrolyt in den Behälter
eingegossen wird, der die Gruppe von Elektrodenplatten darin unterbringt,
wird der gesamte Elektrolyt in der Wasser absorbierenden Glassmatte
gehalten, die als der Separator dient. Daher ist der Elektrolyt
in dem Behälter
kaum in solch einem ungehinderten oder befreiten Zustand vorhanden,
dass der Elektrolyt zu sehr über
der Elektrolythaltkapazität
des Separators hinaus vorliegt. In so einem verschlossenen Bleiakkumulator
wird der Sauerstoff, der in einem überladenden Zustand aus der positiven
Elektrodenplatte erzeugt wird, von der negativen Elektrodenplatte
absorbiert, wodurch ein übermäßiger Anstieg
an Innendruck des Akkumulators verhindert wird.
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In
vielen Fällen
werden Gussgitter, von denen jedes Rahmen an seinen gegenüber liegenden lateralen
Seiten aufweisen, als Güsse
angewendet, die positive und negative Elektrodenplatten bilden. Der
Elektrolyt wird auch, wie oben erklärt, davon abgehalten, im ungehinderten
oder befreiten Zustand vorzuliegen. Daher wird Blei davon abgehalten,
sich auf den gegenüber
liegenden lateralen Seiten der Elektrodenplatte abzulagern, wodurch
Schutz gegen einen Kurzschluss sichergestellt wird.
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Derweil
sind Gitter, die keine Rahmen an ihren gegenüber liegenden lateralen Seiten
(z. B. erweiterte Gitter) aufweisen, in den letzten Jahren oft insbesondere
als negative Elektrodenplatten angewendet worden. Bei einer Elektrodenplatte,
die so ein erweitertes Gitter anwendet, das keinen Rahmen an seinen
gegenüber
liegenden lateralen Seiten aufweist, gibt es allerdings die Befürchtung,
dass die Wiederholung von Aufladungs- und Entladungszyklen ein aktives
Material veranlassen kann, aus den gegenüber liegenden lateralen Seiten
der negativen Elektrodenplatte herauszuschwellen, sich weiter entlang
der inneren Wandflächen
des Behälters über den
Separator hinaus zu erstrecken und schließlich mit den gegenüber liegenden
lateralen Seiten der positiven Elektrodenplatte in Berührung zu
kommen, und dadurch ein Kurzschluss zu verursachen.
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JP-A-600081776 beschreibt
einen verschlossenen Bleiakkumulator gemäß der vorkennzeichnenden Klausel
des Anspruches 1. Gemäß dem besagten
Stand der Technik wird die poröse
Matte in der Form eines U in der Lücke zwischen der zu der Plattenfläche der
Elektrodenplattengruppe normalen Seitenfläche und der inneren Wand des
Behälters bereitgestellt.
Die Fläche
der Matte, die den lateralen Seiten der Elektrodenplatten zugewandt
ist, ist eben.
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Im
Hinblick auf Lösung
des oben erklärten Problems
in der in Beziehung stehenden Technik, ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen verschlossenen Bleiakkumulator bereitzustellen,
worin Gitter, von denen keines Rahmen an seinen gegenüber liegenden
lateralen Seiten aufweist, als Elektrodenplatten angewendet werden,
während
die Verhinderung eines Kurzschlusses zwischen den lateralen Seiten der
negativen und positiven Elektrodenplatten sichergestellt wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird das obige Ziel durch einen Akkumulator gemäß dem Anspruch
1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen werden
im abhängigen
Anspruch 2 beansprucht.
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In
anderen Worten sind die an gegenüber
liegenden lateralen Seiten einer Gruppe von Elektrodenplatten, die
positive Elektrodenplatten, negative Elektrodenplatten und Separatoren
nebeneinander umfasst, mit einer porösen Matte in die Richtung abgedeckt,
in welche die Elektrodenplatten geschichtet sind. Die porösen Matten
füllen
insbesondere Räume zwischen
den lateralen Seiten der negativen Elektrodenplatten und angrenzenden
Separatoren. Mit diesem Aufbau wird das Schwellen eines aktiven
Materials an den gegenüber
liegenden lateralen Seiten der negativen Elektrodenplatte während wiederholten
Aufladungs- und Entladungszyklen durch das Vorhandensein der porösen Matte
gehindert, die gegenüber
liegenden lateralen Seiten der positiven Elektrodenplatte unter
Vermeidung der Separatoren zu erreichen. So kann ein verschlossener
Bleiakkumulator bereitgestellt werden, in dem ein Kurzschluss zwischen
den lateralen Seiten der negativen und positiven Elektrodenplatten
sicher verhindert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Darstellung eines verschlossenen Bleiakkumulators
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei der Akkumulator vertikal in Hälften aufgeschnitten
ist.
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2 ist
eine vertikale Schnittdarstellung, die eine Gruppe von Elektrodenplatten
und eine poröse
Matte zeigt, die in der in 1 gezeigten
Ausführungsform
verwendet werden, zeigt.
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3 ist
eine horizontale Schnittdarstellung, welche die Gruppe von Elektrodenplatten
und die poröse
Matte zeigt, die in der in 1 gezeigten
Ausführungsform
verwendet werden, zeigt.
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4 ist
eine horizontale Schnittdarstellung, welche die Gruppe von Elektrodenplatten
und die poröse
Matte zeigt, die in einer Modifikation der in 1 gezeigten
Ausführungsform
verwendet werden, zeigt.
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5 ist
ein graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Anzahl
der Aufladungs-/Entladungszyklen und einem Entladungskapazitätsverhältnis zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden hierunter mit Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine einen verschlossenen
Bleiakkumulator gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und veranschaulicht die innere Struktur
für nur
eine Zelle. Eine positive Elektrodenplatte 1 und eine negative Elektrodenplatte 2 sind
nebeneinander geschichtet, d.h. horizontal geschichtet, mit einem
zwischen den beiden Platten 1, 2 eingefügten Separator 3.
Eine poröse
Matte 5 ist zwischen einer Gruppe der Elektrodenplatten
und einem Behälter 4 angeordnet.
Die positive Elektrodenplatte 1 und die negative Elektrodenplatte 2 weisen
in der veranschaulichten Ausführungsform
jeweils eine Größe von 120
mm Länge und
100 mm Breite auf.
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2 ist
eine vertikale Schnittdarstellung, die einen Aufbau der Gruppe von
Elektrodenplatten und der porösen
Matte 5 in der Ausführungsform zeigt,
die in 1 gezeigt wird, und 3 ist eine
horizontale Schnittdarstellung einer der in dem Behälter aufgebauten
Zellen gemäß der Ausführungsform. Die
negative Elektrodenplatte 2 wendet als Gitter ein erweitertes
Gitter an, das keine Rahmen an seinen gegenüber liegenden lateralen Seiten
aufweist. Der Separator 3 ist aus einer porösen Matte
ausgebildet, die der porösen
Matte 5 gleicht, und Glassfaser als eine Hauptkomponente
beinhaltet. Die poröse
Matte 5 deckt die gegenüber
liegenden lateralen Seiten und die unteren Flächen der Gruppe der Elektrodenplatten
ab, um die Räume
zwischen der inneren Wandfläche
des Behälters 4 und
der gegenüber
liegenden lateralen Seiten der Elektrodenplatten und der Separatoren
zu füllen.
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In
der veranschaulichten Ausführungsform sind
die oberen Seiten der Elektrodenplatten nicht durch die poröse Mette
abgedeckt. Man beachte, dass, abgesehen von der Ausführungsform,
es nicht immer erforderlich ist, dass die untere Fläche der Gruppe
der Elektrodenplatten durch die poröse Matte abgedeckt ist. Die
Breite des Separators 3 ist so gewählt, dass der Separator sich über die
gegenüber liegenden
lateralen Seiten der Elektrodenplatten um 3 mm auf jeder der linken
und rechten Seiten in die Richtung der Breite der Elektrodenplatten
hinaus erstreckt. Nachdem sie in den Behälter 4 eingesetzt worden
ist, wird die poröse
Matte 5 in enger Berührung
mit der inneren Wandfläche
des Behälters 4 gehalten.
Ferner können ähnliche
Vorteile bereitgestellt werden, sogar wenn der Separator 3 sich
im Material von der porösen
Matte 5 unterscheidet.
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Praktische
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben. Verschlossene Bleiakkumulatoren
mit einer Spannung von 12 V und Nennkapazität von 60 Ah wurden hergestellt
und einem Aufladungs-/Entladungszyklustest unterzogen. 5 zeigt Änderungen
in der Beziehung zwischen der Anzahl von Aufladungs-/Entladungszyklen
und einem Entladungskapazitätsverhältnis. Testbedingungen
waren wie folgt. Das Aufladen wurde bei einem konstanten Strom in
zwei Stufen durchgeführt (das
Aufladen wurde mit einem Strom von 12 A bis zu 14.4 A durchgeführt und
dann mit einem Strom von 3 A durchgeführt). Das Entladen wurde bei
einem konstanten Strom von 20 A durchgeführt bis die Endspannung sich
auf 9.9 V verringerte. In 5 stellt A1 den verschlossenen
Bleiakkumulator dar, worin die poröse Matte 5, die dem
Separator 3 gleicht, angewendet wurde, und A2 stellt den
verschlossenen Bleiakkumulator dar, worin eine poröse Matte 5' angewendet
wurde, die größere Porosität aufweist
als der Separator 3.
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Wie
aus 5 ersichtlich sein wird, zeigen herkömmliche
verschlossene Bleiakkumulatoren B, C, die keine porösen Matten 5 aufweisen,
einen jähen
Halt im Entladungskapazitätsverhältnis bei
etwa 200 und 300 Zyklen, jeweils aufgrund eines Kurzschlusses, der
zwischen den lateralen Seiten der Elektrodenplatten hervorgerufen
wurde. In den Akkumulatoren A1, A2, die gemäß der obigen Ausführungsform
hergestellt wurden, wird dagegen das aktive Material an den gegenüber liegenden
lateralen Seiten der negativen Elektrodenplatten durch das Vorhandensein
der porösen
Matte abgehalten, zu so einem Ausmaß zu schwellen, dass es zu
einem inneren Kurzschluss führt.
Beide Akkumulatoren A1, A2 wiesen die gleiche Zykluslebensdauer
auf, während zwischen
den lateralen Seiten der Elektrodenplatten kein Kurzschluss auftrat.
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Einer
Zerlegung der Akkumulatoren A1, A2 zufolge aber war nach dem Ende
des Zykluslebensdauertests der Raum zwischen jeder der lateralen Seiten
der Elektrodenplatten und des angrenzenden Separators durch die
poröse
Matte in A2, wobei die porösen
Matte mit größerer Porosität verwendet
wurde, mehr gefüllt
oder verengt als in A1, wie aus den 3 und 4 zu
ersehen sein wird. Wenn die Zykluslebensdauer bei einer Leistungsverbesserung Elektrodenplatten
in Zukunft weiter erweitert wird, liegt das Risiko vor, dass ein
Kurzschluss in A1 zwischen den lateralen Seiten der Elektrodenplatten
auftritt. Entsprechenderweise ist es wünschenswert, dass die poröse Matte 5' angewendet
wird, die eine größere Porosität aufweist
als A2.
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Wie
oben gänzlich
beschrieben, sind gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem verschlossenen Bleiakkumulator, der als Elektrodenplatten
Gitter anwendet, von denen keines Rahmen an seinen gegenüber liegenden
lateralen Seiten aufweist, zumindest die gegenüber liegenden lateralen Seiten
einer Gruppe der Elektrodenplatten mit einer porösen Matte abgedeckt, um Räume zwischen
den lateralen Seiten der Elektrodenplatten und angrenzenden Separatoren
zu füllen.
Mit diesem Aufbau kann ein Akkumulator bereitgestellt werden, in
dem, während
wiederholten Aufladungs- und Entladungszyklen, ein aktives Material
an den gegenüber
liegenden lateralen Seiten der negativen Elektrodenplatten durch
das Vorhandensein der porösen
Matte davon abgehalten wird, übermäßig anzuschwellen,
und ein Kurzschluss zwischen den lateralen Seiten der negativen
und positiven Elektrodenplatten kann sicher verhindert werden.