ES2322621T3

ES2322621T3 - Acumulador, bloque acumulador y procedimiento para su fabricacion.

Info

Publication number: ES2322621T3
Application number: ES06805286T
Authority: ES
Inventors: Rolf Wiepen
Original assignee: Johnson Controls Hybrid and Recycling GmbH
Current assignee: Clarios Technology and Recycling GmbH
Priority date: 2005-09-23
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2009-06-23
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: EP1927148B1; DE102005045418B3; CN101313427A; EP1927148A1; US20090186260A1; WO2007033645A1; CN101313427B; DE502006003029D1; ATE424625T1

Abstract

Acumulador (1) con una carcasa (3) en forma de paralelepípedo rectangular, una pila (2) de placas de electrodos que presenta una pluralidad de placas de electrodos positivas y negativas superpuestas de manera alterna y separadas entre sí mediante elementos separadores intermedios, así como electrolito en la carcasa (3) que presenta un orificio, que se puede cerrar con una tapa (12), para introducir la pila (2) de placas de electrodos, estando unidas entre sí las placas de electrodos positivas en un primer canto lateral de la pila (2) de placas de electrodos, estando unidas entre sí las placas de electrodos negativas en el segundo canto lateral de la pila (2) de placas de electrodos, que se opone al primer canto lateral, y estando en contacto eléctrico las placas de electrodos negativas con el lado interior de la carcasa (3), caracterizado porque - las placas de electrodos negativas están unidas con una chapa (7) de contacto de derivación que presenta bridas (8) de contacto curvadas y las bridas (8) de contacto, que se extienden del segundo canto lateral al primer canto lateral de la pila (2) de placas de electrodos, hacen contacto de manera elástica con el lado interior de la carcasa (3) y forman un contacto eléctrico con la carcasa (3) y - un perfil (16) de unión, posible de unir eléctrica y mecánicamente con contactos de conexión de las placas de electrodos positivas, está previsto con una sección de base en U que se extiende en paralelo a la tapa y dos secciones paralelas de flanco que se extienden a partir de la sección de base y están dispuestas para rodear la carcasa (3) de un acumulador (1) contiguo y hacer contacto eléctrico con ésta.

Description

Acumulador, bloque acumulador y procedimiento para su fabricación.

La invención se refiere a un acumulador con una carcasa en forma de paralelepípedo rectangular, una pila de placas de electrodos que presenta una pluralidad de placas de electrodos positivas y negativas superpuestas de manera alterna, separadas entre sí mediante elementos separadores intermedios, así como electrolito en la carcasa que presenta un orificio, que se puede cerrar con una tapa, para introducir la pila de placas de electrodos, estando unidas entre sí las placas de electrodos positivas en un primer canto lateral de la pila de placas de electrodos, estando unidas entre sí las placas de electrodos negativas en el segundo canto lateral de la pila de placas de electrodos, que se opone al primer canto lateral, y estando en contacto eléctrico las placas de electrodos negativas con el lado interior de la carcasa.

La invención se refiere además a un bloque acumulador con una pluralidad de acumuladores de este tipo.

La invención se refiere además a un procedimiento para la fabricación de estos acumuladores y bloques acumuladores.

Los sistemas de batería de alta potencia son necesarios, por ejemplo, en vehículos híbridos como sistemas de almacenamiento de energía. Estos han de poder entregar potencias altas durante períodos cortos de tiempo y absorber grandes potencias eléctricas dentro de intervalos cortos de tiempo. En caso extremo, estos procesos de descarga y recarga se producen en una secuencia reducida de tiempo. Dado que tanto los procesos de descarga como de carga van asociados a pérdidas de energía debido a la polarización (óhmica o electroquímica), durante el funcionamiento continuo de los sistemas de batería se genera un calor considerable, condicionado por estas pérdidas de energía. Éste puede provocar un calentamiento importante de las celdas y, por tanto, una limitación de su régimen de funcionamiento. En presencia de altas temperaturas, se dispone, por ejemplo, en acumuladores de níquel-hidruro metálico (NiMH) o de níquel-cadmio (NiCd), de una potencia plena sólo de hasta 60% del estado de carga.

Por la otra parte, las altas temperaturas de funcionamiento en las baterías pueden acortar la vida útil. Los responsables de estos procesos de reducción de la vida útil son los procesos químicos en los electrodos, que disminuyen continuamente la capacidad de almacenamiento de los materiales o la velocidad, con la que estos pueden absorber la potencia eléctrica. Las altas temperaturas pueden provocar también pérdidas del electrolito líquido que puede desplazarse a través de los materiales de obturación muy permeables debido a las altas temperaturas. Especialmente los sistemas electroquímicos de almacenamiento, que usan el plástico como material para la carcasa, se pueden ver afectados por las altas pérdidas de electrolito como resultado de estos procesos de difusión/permeabilidad.

En un sistema de NiMH, usado actualmente de manera creciente en vehículos híbridos, se puede añadir además la pérdida de hidrógeno a través de la pared de las carcasas de plástico con un efecto nocivo. Como el hidrógeno depositado en la aleación de almacenamiento de hidrógeno constituye el verdadero material de electrodo negativo activo, su pérdida puede dañar considerablemente el funcionamiento del sistema de almacenamiento.

En la técnica de batería alcalina se prefiere el acero para la carcasa de la batería que con una realización delgada protege contra la permeabilidad al agua, así como elimina en gran medida la permeabilidad al H_{2}. La desventaja radica en las posibilidades limitadas de diseño del acero, especialmente en relación con las estructuras de paredes delgadas. Sin embargo, las carcasas de paredes delgadas son necesarias forzosamente para el ahorro de peso.

Como los acumuladores en su realización estanca al gas pueden generar una presión interna en determinados estados de funcionamiento (altas temperaturas, sobrecarga, etc.), se necesita una carcasa estable que simultáneamente pueda evacuar también el calor de manera eficiente.

Una solución técnica ideal son las celdas cilíndricas de acero, como las que se usan ampliamente en la actualidad en las baterías de equipos. Las formas constructivas cilíndricas son incluso estables a las altas presiones. Esto permite la rápida transferencia del calor por parte de los recipientes metálicos de paredes delgadas. Sin embargo, la forma cilíndrica de construcción está limitada a celdas relativamente pequeñas. Una capacidad mayor de la celda implica un aumento del diámetro, dificultándose así la evacuación del calor desde el interior.

Una forma constructiva favorable básicamente respecto a la transferencia de calor son los acumuladores prismáticos planos que se pueden agrupar para crear bloques acumuladores.

En el trabajo "Development of New Prismatic Type Ni-MH Battery for HEV" de S. Hamada, T. Asahina, T. Matsuurah, H. Miyamoto, T. Ito, presentado en la conferencia Proceedings of the 5th Advanced Automotive Battery Conference, celebrada en Honolulu, Hawai, del 13 al 17 de junio de 2005, sesión 4, Nº 16, se describe un acumulador con carcasa metálica, en el que una chapa de contacto de derivación, unida con las placas de electrodos negativas, está soldada con la carcasa de la batería. En el lado opuesto de la carcasa, las conexiones del polo positivo están guiadas hacia fuera de la carcasa metálica, así como aisladas eléctricamente de la carcasa mediante una jaula aislante. Para la unión de acumuladores contiguos entre sí, las conexiones positivas se sueldan con la placa de contacto de conexión de la carcasa, que forma el polo negativo. De la carcasa sale una válvula de sobrepresión de gas, estando unidas entre sí las válvulas de sobrepresión de gas de una hilera de acumuladores mediante un canal de salida de gas que se monta sobre las válvulas de sobrepresión de gas.

El bloque acumulador se reviste con una película aislante para evitar los cortocircuitos.

Una forma similar de realización de acumuladores se describe en el trabajo "Development of New Battery System for Hybrid Vehicles" de T. Hayashi, M. Ito, T. Ishishita, Y. Arase, presentado en la conferencia Proceedings of the 5th Advanced Automotive Battery Conference, celebrada en Honolulu, Hawai, del 13 al 17 de junio de 2005, sesión 4. En este caso se propone también una carcasa metálica para el acumulador y los electrodos se sueldan directamente con la carcasa de la batería y con el polo positivo para ahorrar espacio de unión.

En el documento US2004/0248002A1 se describe un acumulador prismático, en el que el polo positivo se guía a través de un taladro existente en la tapa de la carcasa. El polo positivo se puede deformar como un remache y aplasta un anillo de obturación guiado a través del taladro, si el polo positivo se fija en la tapa. Después de insertarse la pila de placas de electrodos en la carcasa y de colocarse la tapa, el polo positivo hace contacto con una chapa de contacto de derivación para las placas de electrodos positivas. La tapa se suelda a continuación con la carcasa y mediante la forma de realización hueca del polo positivo de tipo remache, el polo positivo se puede soldar por láser con la chapa de contacto de derivación para las placas de electrodos positivas.

En el documento DE10144281A1 se describe una celda redonda, en la que electrodos arrollados están soldados con una chapa de derivación que presenta láminas de contacto. Las láminas de contacto están curvadas de manera que hacen contacto con superficies interiores de una carcasa en forma de vaso.

Del documento JP2000-048803 se conoce un acumulador, en el que las placas de electrodos positivas y negativas se ponen en contacto respectivamente con una tapa de de carcasa. En el espacio interior, de manera contigua a la tapa de la carcasa, está previsto un manguito aislante que rodea el perno roscado y un anillo de obturación, alineados con un taladro pasante en la tapa de la carcasa para un perno roscado. El perno roscado, el manguito aislante, el anillo de obturación y la tapa de la carcasa se sujetan con una tuerca.

En los acumuladores convencionales se presenta el problema de la necesidad de grandes tolerancias de fabricación para garantizar una obturación segura y un contacto óptimo.

Por tanto, el objetivo de la presente invención es crear un acumulador mejorado. El objetivo se consigue según la invención con el acumulador del tipo mencionado al inicio al estar unidas las placas de electrodos negativas con una chapa de contacto de derivación que presenta bridas curvadas de contacto y al hacer contacto de manera elástica las bridas de contacto, que se extienden del segundo canto lateral al primer canto lateral de la pila de placas de electrodos, con el lado interior de la carcasa y formar un contacto eléctrico con la carcasa. Un perfil de unión, posible de unir eléctrica y mecánicamente con contactos de conexión de las placas de electrodos positivas, está provisto de una sección de base en U que se extiende en paralelo a la tapa y dos secciones paralelas de flanco que se extienden a partir de la sección de base y están dispuestas para encerrar la carcasa de un acumulador contiguo y hacer contacto eléctrico con ésta.

En la carcasa en forma de paralelepípedo rectangular, las bridas curvadas de contacto de la chapa de contacto de derivación garantizan una compensación de las tolerancias de fabricación y un buen contacto eléctrico de la carcasa. Junto con la sección de base en U del perfil de unión, que encierra la carcasa preferentemente en la zona de las bridas de contacto, se garantiza una buena conexión eléctrica mediante un simple montaje.

Los polos positivos se unen entonces con la carcasa de un acumulador contiguo, que forma el polo negativo de conexión, mediante los perfiles de unión en U que están unidos eléctrica y mecánicamente con las barras roscadas de contacto de conexión de un acumulador. La unión se puede realizar, por ejemplo, mediante roscado o soldadura. El perfil de unión en U tiene una sección de base que se extiende en paralelo a la tapa y que está unida con las barras roscadas de contacto de conexión, así como dos secciones paralelas de flanco que se extienden a partir de la sección de base y están dispuestas de manera que las secciones de flanco encierran la carcasa de un acumulador contiguo y hacen contacto eléctrico con ésta. A tal efecto, las secciones de flanco pueden estar soldadas adicionalmente con la carcasa.

En una forma preferida de realización está prevista al menos una barra roscada de contacto de conexión en el primer canto lateral de la pila de placas de electrodos, que forma un contacto eléctrico con las placas de electrodos positivas, sobresale del primer canto lateral y está guiada a través de un taladro asignado en la tapa. Un anillo de obturación rodea la barra roscada de contacto de conexión y hace contacto con el lado interior de la tapa. Un borne aislante como aislador eléctrico rodea la barra roscada de contacto de conexión, hace contacto con el lado exterior de la tapa y se extiende hacia el interior del taladro de la tapa. Una tuerca de sujeción está enroscada en la barra roscada de contacto de conexión y montada en el borne aislante para sujetar el anillo de obturación y el borne aislante en la tapa.

El uso de una barra roscada de contacto de conexión para configurar el polo positivo permite una sujeción mecánica del anillo de obturación y del borne aislante con el fin de obturar los pasos de los polos en la tapa. Esta forma de realización tiene la ventaja de que el anillo de obturación y el borne aislante no están expuestos a una carga térmica significativa durante la fabricación, ya que la tapa se puede soldar primero con la carcasa, sin que el anillo de obturación y el borne aislante estén fijamente en contacto con la tapa. Sólo después de enfriarse la tapa se puede sujetar el anillo de obturación y el borne aislante con el tornillo de sujeción. Esta forma de realización tiene además la ventaja de garantizar un montaje simple y económico del acumulador.

La tapa debería estar soldada de manera hermética en su circunferencia exterior con la carcasa. Sin embargo, es posible también embutir de forma adicional o alternativa la tapa en la carcasa.

Resulta especialmente ventajoso que el borne aislante se extienda sobre la superficie de la tapa y tenga secciones de manguito para su inserción en taladros asignados de la tapa. De este modo se garantiza mediante un solo elemento montado en la tapa que no se produzca un cortocircuito del acumulador debido al contacto de la tapa con la carcasa de un acumulador contiguo.

Los bornes aislantes están realizados preferentemente de manera que tienen dos elementos separadores paralelos que se extienden, al menos de manera parcial, a partir del borde de la tapa respectivamente a lo largo de las paredes exteriores opuestas de la carcasa. Los elementos separadores deberían presentar nervios separados entre sí para crear canales de refrigeración entre acumuladores contiguos. Por tanto, los bornes aislantes pueden estar insertados a la vez en un bloque acumulador para evitar un cortocircuito entre los acumuladores. Mediante los nervios separados entre sí se garantiza simultáneamente la extracción de una corriente de refrigeración por aire o fluido entre los acumuladores del bloque acumulador con el fin de evacuar de manera eficiente el calor.

Para compensar las diferencias de altura puede estar prevista una espuma metálica entre los extremos de conexión de las placas negativas y/o positivas de electrodos y una chapa asignada de contacto de derivación. Una espuma metálica de este tipo, por ejemplo, una espuma de níquel, tiene la ventaja, condicionada por su deformabilidad, de compensar de un modo simple y fiable diferencias mínimas de altura entre los cantos de los electrodos durante el proceso de soldadura para la unión de la chapa de contacto de derivación con los extremos de conexión de las placas de electrodos y de posibilitar así una unión segura entre todas las placas de electrodos.

Los anillos de obturación están realizados preferentemente como anillos en O a partir de un material con contenido de caucho (por ejemplo, etileno propileno dieno/terpolímero de propileno dieno).

Las válvulas de sobrepresión de gas guiadas, dado el caso, a partir de un canto lateral de la carcasa, se unen entre sí en un bloque acumulador preferentemente con un tubo flexible de salida de gas para poder extraer hacia fuera, dado el caso, el gas saliente de un bloque acumulador.

Los acumuladores están revestidos para su aislamiento preferentemente con una lámina de plástico, un tubo flexible de ajuste por contracción o un barniz aislante. En este sentido es ventajoso que se aísle de manera conjunta una hilera de acumuladores unidos entre sí.

La invención tiene también el objetivo de crear un procedimiento mejorado para la fabricación de los acumuladores descritos arriba y de los bloques acumuladores formados a partir de estos.

El objetivo se consigue según la invención con los siguientes pasos:

a): inserción en la carcasa del acumulador de una pila de placas de electrodos con una chapa de contacto de derivación, que presenta bridas de contacto elásticas, en las placas de electrodos negativas de modo que las bridas de contacto hacen contacto de manera elástica con el lado interior de la carcasa y al menos una barra roscada de contacto de conexión en el canto lateral de la pila de placas de electrodos, que se opone a la chapa de contacto de derivación, sobresale del orificio de la carcasa, a través del que la pila de placas de electrodos se inserta en la carcasa,

b): montaje de anillos de obturación sobre la al menos una barra roscada de contacto de conexión,

c): colocación de una tapa, que presenta taladros, sobre el orificio de modo que una barra roscada de contacto de conexión sobresale en cada caso a través de un taladro asignado,

d): unión de la tapa con la carcasa de modo que el orificio queda herméticamente cerrado,

e): montaje de al menos un borne aislante sobre la tapa, extendiéndose en cada caso una sección del borne aislante hacia el interior del espacio intermedio de una barra roscada asignada de contacto de conexión y del taladro de la tapa,

f): enroscado en cada caso de una tuerca de sujeción en una barra roscada asignada de contacto de conexión y sujeción del anillo de obturación y del borne aislante con la tapa para el cierre hermético del taladro,

g): unión de un perfil de unión en U con las barras roscadas de contacto de conexión de una pila de placas de electrodos y

h): inserción de una carcasa de un acumulador contiguo en el perfil de unión de modo que dos secciones paralelas de flanco, que se extienden a partir de una sección de base del perfil de unión unida con las barras roscadas de contacto de conexión, encierran la carcasa del acumulador contiguo y hacen contacto eléctrico con ésta.

Mediante la secuencia de los pasos de montaje se obtiene un buen contacto, sin necesidad de pequeñas tolerancias de fabricación, y se garantiza que el anillo de obturación y el borne aislante no se dañen cuando se suelda la tapa con la carcasa.

Otras formas ventajosas de realización de la invención se describen en las reivindicaciones secundarias.

La invención se explica detalladamente a continuación por medio de un ejemplo de realización con los dibujos adjuntos. Muestran:

Fig. 1 una vista lateral en corte de una primera forma de realización del acumulador,

Fig. 2 vista en planta desde arriba de una chapa de contacto de conexión, que presenta bridas de contacto, para las placas de electrodos negativas,

Fig. 3 vista lateral de una chapa de contacto de derivación para las placas de electrodos positivas con barras roscadas soldadas de contacto de conexión,

Fig. 4 vista en planta desde arriba de la tapa de la carcasa con las barras roscadas pasadas de contacto de conexión para el polo positivo,

Fig. 5 vista lateral en corte parcial del acumulador de la figura 1 durante el paso de fabricación relativo a la soldadura de la tapa con la carcasa,

Fig. 6 vista lateral parcial del acumulador de la figura 5 después del paso relativo a la soldadura de la tapa con la carcasa para obturar el taladro en la tapa,

Fig. 7 vista lateral de una segunda forma de realización del acumulador con una vista en corte de un borne aislante que cubre superficialmente la tapa,

Fig. 8 vista en planta desde arriba de un borne aislante realizado como elemento separador,

Fig. 9 vista lateral de un acumulador con un borne aislante según las figuras 7 y 8 y canales de refrigeración creados de este modo,

Fig. 10 vista lateral de un bloque acumulador con varios acumuladores conectados uno detrás de otro y

Fig. 11 vista en planta desde arriba del bloque acumulador de la figura 10 con tres hileras de acumuladores dispuestas una al lado de otra.

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En la figura 1 se puede observar una vista lateral en corte de un acumulador 1, en el que una pila 2 de placas de electrodos está insertada en una carcasa 3. En una pared lateral de la carcasa 3 está dispuesta una válvula 4 de sobrepresión de gas para guiar hacia fuera gas del acumulador 1 a través de una pieza 5 en T, montada sobre la válvula 4 de sobrepresión de gas, y un tubo flexible 6 de salida de gas en caso de existir una sobrepresión definida.

Las placas de electrodos negativas de la pila 2 de placas de electrodos están soldadas con una chapa 7 de contacto de derivación que presenta una pluralidad de bridas 8 de contacto elásticas que están curvadas y que se extienden en paralelo a la pila 2 de placas de electrodos. Las bridas 8 de contacto hacen contacto con el lado interior de la carcasa 3, si la pila 2 de placas de electrodos está insertada en la carcasa 3, como muestra la representación.

Las placas de electrodos positivas están soldadas en el primer canto frente al segundo canto con la chapa 7 de contacto de derivación para las placas de electrodos negativas con una chapa 9 de contacto de derivación. Sobre la chapa 9 de contacto de derivación están colocadas a distancia entre sí dos barras roscadas 10a, 10b de contacto de conexión que se encuentran en contacto eléctrico con las placas de electrodos positivas. Un anillo 11 de obturación rodea en cada caso la barra roscada asignada 10a, 10b de contacto de conexión para formar una junta entre la chapa 9 de contacto de derivación y una tapa 12 que cubre un orificio 13 de la carcasa 3. A tal efecto, la tapa 12 está soldada en el canto exterior con el canto exterior de la carcasa 3 en la zona del orificio 13.

Sobre las barras roscadas 10a, 10b de contacto de conexión está montado un borne aislante 14 que se extiende hacia el interior del espacio intermedio del taladro en la tapa 12 y en la barra roscada 10a, 10b de contacto de conexión guiada a través del taladro. El borne aislante 14 tiene una sección en forma de disco entre la tapa 12 y una tuerca 15 de sujeción que está enroscada en la barra roscada 10a, 10b de contacto de conexión. Con ayuda de la tuerca 15 de sujeción, la chapa 9 de contacto de conexión y la tapa 12 se mueven relativamente entre sí, por lo que el anillo intermedio 11 de obturación se sujeta y garantiza una obturación fiable del taladro en la tapa 12.

Con el borne aislante 14 se garantiza que no se pueda producir un cortocircuito entre el polo positivo y la carcasa 3 que forma el polo negativo, incluso en caso de carga en la zona del taladro de la tapa 12.

Sobre las tuercas 15 de sujeción y las barras roscadas 10a, 10b de contacto de conexión está soldado un perfil 16 de unión en U. El perfil 16 de unión en U está provisto de una sección de base que se extiende en paralelo a la tapa 12 y dos secciones paralelas de flanco que se extienden a partir de la sección de base y están dispuestas de modo que encierran la carcasa 3 de un acumulador 1 contiguo y hacen contacto eléctrico con ésta.

En la figura 2 se puede observar una vista en planta desde arriba de la chapa 7 de contacto de conexión para el polo negativo. Es evidente que en ambos cantos longitudinales de la chapa 7 de contacto de conexión están previstas bridas 8 de contacto que se curvan después de soldarse la chapa 7 de contacto de conexión en la zona central con los extremos de las placas de electrodos negativas de la pila 2 de placas de electrodos.

En la figura 3 se puede observar una vista lateral de la chapa 9 de contacto de conexión para el polo positivo. La chapa 9 de contacto de conexión se suelda en el lado izquierdo representado con los extremos de la placa positiva de electrodos de la pila 2 de placas de electrodos. En el lado opuesto sobresalen las dos barras roscadas 10a, 10b de contacto de conexión para la formación del polo positivo.

En la figura 4 se puede observar una vista en planta desde arriba del lado del acumulador 1 con la tapa 12 y con las barras roscadas 10a, 10b de contacto de conexión que sobresalen de ésta. Es evidente que las tuercas de sujeción están enroscadas en las barras roscadas 10a, 10b de contacto de conexión para sujetar la tapa 12 con la pila 2 de placas de electrodos situada en la carcasa 3.

La secuencia de pasos del procedimiento de fabricación para fabricar el acumulador 1 se explica mejor en las figuras 5 y 6 que muestran una sección del acumulador 1 en la vista en corte en la zona de las barras roscadas 10 de contacto de conexión.

Después de insertarse la pila 2 de placas de electrodos en la carcasa 3, el anillo 11 de obturación se monta sobre las barras roscadas 10 de contacto de conexión y el orificio de la carcasa 3 se cierra con la tapa 12. Esta tapa 12 se suelda de manera hermética con la carcasa 3 a lo largo de una vía 16 de soldadura.

Un borne aislante 14 se monta a continuación sobre la tapa 12 de manera que una sección del borne aislante 14 se extiende en cada caso hacia el interior del espacio intermedio de la barra roscada 10 de contacto de conexión y del taladro de la tapa 12. La tuerca 15 de sujeción se monta en la barra roscada 10 de contacto de conexión y se enrosca para sujetar el anillo 11 de obturación y el borne aislante 14 con la tapa 12 a fin de cerrar herméticamente el taladro.

En las figuras 5 y 6 se explica además que los extremos 17 de las placas de electrodos positivas están soldadas con la chapa 9 de contacto de conexión. Los extremos de las placas de electrodos negativas están soldados de un modo correspondiente con la chapa 7 de contacto de conexión de la figura 2.

Resulta especialmente ventajoso que entre los extremos de las placas de electrodos y la chapa correspondiente 7, 9 de contacto de conexión esté colocada una espuma metálica, con preferencia una espuma de níquel, para compensar diferencias de altura durante el proceso de soldadura y garantizar un contacto fiable de los extremos de las placas de elec-
trodos con la chapa 7, 9 de contacto de derivación. Esto se obtiene mediante la deformabilidad de la espuma metálica.

En la figura 7 se puede observar una segunda forma de realización del acumulador 1, en el que el borne aislante 14 está configurado en forma de una sola pieza, a diferencia de la primera forma de realización, y se extiende esencialmente sobre la superficie de la tapa 12 o del orificio en la carcasa 3. Se puede observar que en el canto exterior del borne aislante 14 está prevista una ranura circunferencial 18 que se monta sobre el canto de unión entre la carcasa 3 y la tapa 12 con la costura 16 de soldadura. El borne aislante tiene en la zona de los taladros asignados de la tapa 12 secciones 19 de manguito que se extienden hacia el interior del taladro de la tapa 12 si el borne aislante 14 está montado sobre el orificio de la carcasa 3.

Con un borne aislante 14 de este tipo se protege de manera fiable el canto lateral correspondiente del acumulador 1 contra contactos que producen cortocircuitos.

En la figura 8 se puede observar una vista en planta desde arriba de una forma de realización del borne aislante 14 que tiene dos elementos separadores 20a, 20b, con nervios 21 separados entre sí, que se extienden a partir de la superficie de apoyo para la tapa 12 y la tuerca 15 de sujeción por paredes exteriores de la carcasa 3, opuestas entre sí respectivamente, debiendo estar previsto al menos un nervio 21 en cada lado. Mediante los elementos separadores 20 con los nervios 21 se garantiza que los acumuladores 1 dispuestos uno al lado de otro no se toquen, lo que provocaría, dado el caso, un cortocircuito. Según se puede observar además en la vista lateral de un acumulador 1 en la figura 9, se crean canales 22 de refrigeración. A través de los canales 22 de refrigeración puede circular aire en paralelo al eje del acumulador.

En la figura 10 se puede observar una vista lateral de un bloque acumulador 23, en el que varios acumuladores 1 están conectados uno detrás de otro en una hilera. A tal efecto, el perfil 16 de unión en U, unido con el perno roscado 10 de contacto de conexión o las tuercas 5 de sujeción, está soldado en puntos 24 de soldadura con la carcasa 3 del acumulador 1 contiguo. La soldadura se realiza en las secciones de flanco por el lateral, de modo que se tiene buen acceso a las posiciones de soldadura de los puntos 24 de soldadura. Para la soldadura por puntos están previstos preferentemente taladros en las secciones de flanco del perfil 16 de unión.

Asimismo, en la figura 10 se puede observar la conexión de las válvulas de sobrepresión de gas con las piezas 5 en T y los tubos flexibles 6 de salida de gas.

El extremo izquierdo del bloque acumulador 23 está soldado con un perfil 25 de unión terminal, en el que están colocados elementos roscados de unión para la conexión eléctrica del bloque acumulador 23.

En la figura 11 se puede observar una vista en planta desde arriba de un bloque acumulador 23 compuesto de tres hileras longitudinales de acumuladores 1. Es evidente que las hileras de bloques acumuladores 1 están giradas de manera alterna en 180ºC respectivamente, de modo que en un extremo de conexión se puede conectar la conexión del polo negativo con la conexión del polo positivo de una hilera contigua de acumuladores 1 mediante elementos transversales 26 de unión.

Se pueden observar además los canales 22 de refrigeración que están formados por los nervios 21 en los elementos separadores 20 y a través de los que el aire puede circular de abajo hacia arriba por el bloque acumulador 23. Es evidente también que las hileras de acumuladores 1 se mantienen separadas una de otra mediante los elementos separadores 20.

De este modo, para construir una estructura de celdas se pueden conectar varios módulos de acumuladores entre sí de manera arbitraria con el fin de formar una estructura de batería. Como las paredes metálicas de los acumuladores 1 no se deben poner en contacto una con otra para evitar cortocircuitos, los acumuladores 1 se revisten con una lámina delgada de plástico antes del procesamiento ulterior o se aíslan eléctricamente respecto al entorno mediante la aplicación de un barniz aislante. La capa de plástico se coloca mediante la envoltura con un tubo flexible de ajuste por contracción que al calentarse se fija en las paredes laterales. El aislamiento de los acumuladores 1 entre sí se puede realizar también al ajustarse los acumuladores 1 en un casquillo plástico de paredes delgadas con un perfil en U.

El barniz aislante se puede aplicar mediante un procedimiento de inmersión o un procedimiento de pulverización de múltiples etapas en determinadas circunstancias. Después de secarse el disolvente se obtiene un aislamiento eléctrico hacia el exterior de todo el bloque acumulador 23. Un aislamiento de este tipo tiene, además de la función de protección eléctrica, la propiedad de proteger la carcasa 3 de los acumuladores 1 contra la corrosión.

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Documentos citados en la descripción Esta lista de los documentos citados por el solicitante se incluyó exclusivamente para informar al lector y no es parte integrante de la patente europea. Ésta se confeccionó con el máximo cuidados, no obstante, la Oficina Europea de Patentes no asume ningún tipo de responsabilidad por posibles errores u omisiones. Patentes citadas en la descripción

\bullet US 20040248002 A1 [0014]: \bullet JP 2000048803 A [0016]

\bullet DE 10144281 A1 [0015]

Literatura no patente citada en la descripción

\bullet S. HAMADA, T. ASAHINA, T. MATSUURAH, H. MIYAMOTO, T. ITO. Development of New Prismatic Type Ni-MH Battery for HEV. Proceedings of the 5th Advanced Automotive Battery Conference, 13 de junio de 2005 [0010]

\bullet T. HAYASHI, M. ITO, T. ISHIHISTA, Y. ARASE. Development of New Battery System for Hybrid Vehicles. Proceedings of the 5th Advanced Automotive Battery Conference, 13 de junio de 2005 [0013]

Claims

1. Acumulador (1) con una carcasa (3) en forma de paralelepípedo rectangular, una pila (2) de placas de electrodos que presenta una pluralidad de placas de electrodos positivas y negativas superpuestas de manera alterna y separadas entre sí mediante elementos separadores intermedios, así como electrolito en la carcasa (3) que presenta un orificio, que se puede cerrar con una tapa (12), para introducir la pila (2) de placas de electrodos, estando unidas entre sí las placas de electrodos positivas en un primer canto lateral de la pila (2) de placas de electrodos, estando unidas entre sí las placas de electrodos negativas en el segundo canto lateral de la pila (2) de placas de electrodos, que se opone al primer canto lateral, y estando en contacto eléctrico las placas de electrodos negativas con el lado interior de la carcasa (3), caracterizado porque

-: las placas de electrodos negativas están unidas con una chapa (7) de contacto de derivación que presenta bridas (8) de contacto curvadas y las bridas (8) de contacto, que se extienden del segundo canto lateral al primer canto lateral de la pila (2) de placas de electrodos, hacen contacto de manera elástica con el lado interior de la carcasa (3) y forman un contacto eléctrico con la carcasa (3) y

-: un perfil (16) de unión, posible de unir eléctrica y mecánicamente con contactos de conexión de las placas de electrodos positivas, está previsto con una sección de base en U que se extiende en paralelo a la tapa y dos secciones paralelas de flanco que se extienden a partir de la sección de base y están dispuestas para rodear la carcasa (3) de un acumulador (1) contiguo y hacer contacto eléctrico con ésta.

2. Acumulador (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una barra roscada (10) de contacto de conexión está prevista en el primer canto lateral de la pila (2) de placas de electrodos, que forma un contacto eléctrico con las placas de electrodos positivas mediante una chapa (9) de contacto de derivación, sobresale del primer canto lateral y está guiada a través de un taladro asignado en la tapa (12), un anillo de obturación rodea la barra roscada (10) de contacto de conexión y hace contacto con el lado interior de la tapa (12), un borne aislante (14) como aislante eléctrico rodea la barra roscada (10) de contacto de conexión, hace contacto con el lado exterior de la tapa y se extiende hacia el interior del taladro de la tapa (12) y porque una tuerca (15) de sujeción está enroscada en la barra roscada (10) de contacto de conexión y montada en el borne aislante (14) para sujetar el anillo (12) de obturación y el borne aislante (14) en la tapa (12).

3. Acumulador (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por una espuma metálica entre los extremos de conexión de las placas negativas y/o positivas de electrodos y una chapa asignada (7, 9) de contacto de deriva-
ción.

4. Acumulador (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la tapa (12) está soldada de manera hermética en su circunferencia exterior con la carcasa (3).

5. Acumulador (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el borne aislante (14) se extiende sobre la superficie de la tapa (12) y tiene secciones (19) de manguito para la inserción en los taladros asignados de la tapa (12).

6. Acumulador (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el borne aislante (14) están previstos dos elementos separadores paralelos (20a, 20b) con nervios (21) separados entre sí, que se extienden, al menos de manera parcial, a partir del borde de la tapa respectivamente a lo largo de las paredes exteriores opuestas de la carcasa (3) para crear canales (22) de refrigeración entre acumuladores (1) contiguos.

7. Acumulador (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los anillos (11) de obturación están realizados como anillos en O a partir de un material con contenido de caucho.

8. Acumulador (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una válvula (4) de sobrepresión de gas guiada a partir de un canto lateral de la carcasa (3).

9. Bloque acumulador (23) con una pluralidad de acumuladores (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos algunos acumuladores (1) contiguos están unidos entre sí eléctrica y mecánicamente con un perfil (16) de unión en U, rodeando dos secciones paralelas de flanco, que se extienden a partir de una sección de base, la carcasa (3) de un acumulador (1) y estando soldadas con la carcasa (3), y estando unida la sección de base con la al menos una barra (10) de contacto de conexión del acumulador (1) contiguo.

10. Bloque acumulador (23) según la reivindicación 9, caracterizado porque las válvulas (4) de sobrepresión de gas en una secuencia de acumuladores (1) contiguos están unidas con un tubo flexible (6) de salida de gas.

11. Bloque acumulador (23) según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque los acumuladores (1) están revestidos para el aislamiento con una lámina de plástico, un tubo flexible de ajuste por contracción o un barniz aislante.

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12. Procedimiento para la fabricación de acumuladores (1) y bloques acumuladores (23) según una de las reivindicaciones 9 a 11 con los siguientes pasos:

a): inserción en la carcasa (3) del acumulador (1) de una pila (2) de placas de electrodos con una chapa de contacto (7) de derivación, que presenta bridas (8) de contacto elásticas, en las placas de electrodos negativas de modo que las bridas (8) de contacto hacen contacto de manera elástica con el lado interior de la carcasa (3) y al menos una barra roscada (10) de contacto de conexión en el canto lateral de la pila (2) de placas de electrodos, que se opone a la chapa (7) de contacto de derivación, que sobresale del orificio de la carcasa (3), a través del que la pila (2) de placas de electrodos se inserta en la carcasa (3),

b): montaje de anillos (11) de obturación sobre la al menos una barra roscada (10) de contacto de conexión,

c): colocación de una tapa (12), que presenta taladros, sobre el orificio de modo que una barra roscada (10) de contacto de conexión sobresale en cada caso a través de un taladro asignado,

d): unión de la tapa (12) con la carcasa (3) de modo que el orificio queda herméticamente cerrado,

e): montaje de al menos un borne aislante (14) sobre la tapa (12), extendiéndose en cada caso una sección del borne aislante (14) hacia el interior del espacio intermedio de una barra roscada (10) de contacto de conexión asignada y del taladro de la tapa (12),

f): enroscado en cada caso de una tuerca (15) de sujeción en una barra roscada (10) de contacto de conexión asignada y sujeción del anillo (11) de obturación y del borne aislante (14) con la tapa (12) para el cierre hermético del taladro,

g): unión de un perfil (16) de unión en U con las barras roscadas (10) de contacto de conexión de una pila (2) de placas de electrodos e

h): inserción de una carcasa (3) de un acumulador (1) contiguo en el perfil (16) de unión de modo que dos secciones paralelas de flanco, que se extienden a partir de una sección de base del perfil (16) de unión unida con las barras roscadas (10) de contacto de conexión, encierran la carcasa (3) del acumulador (1) contiguo y hacen contacto eléctrico con ésta.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por la soldadura de las secciones de flanco con la carcasa (3) del acumulador (1) contiguo.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado por la conexión de válvulas (4) de sobrepresión de gas en las carcasas (3) de los acumuladores (1) a un tubo flexible común (6) de salida de gas.