FI71634B - Blyackumulator med flera celler - Google Patents

Description

KUULUTUSJULKAISU n A s~L a lBJ (11) UTLÄGGNIN GSSKRIFT / I 004 C (45) ennetty P: r: t r.'-l Joist Γ,* Cl 1037 (51) Kv.lk.‘/lnt.CI.4 H 01 M 10/12 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 781981 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 2 1.06-78 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighctsdag 21.06.78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 2A.02.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. — ^ g 10 86

Patent- och registerstyrelsen Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 23-08.77 Saksan 1i i ttotasavalta-Förbundsrepubl iken Tysk1 and(DE) P 2737838.7 Toteennäytetty-Styrkl (71) VARTA Batteric Aktiengese))schaft, Am Leineufer 51, Hannover,

Saksan 11ittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Hans-Joachim Golz, Hannover, Saksan 1 iittotasava1ta-Förbundsrepub 1 iken Tyskland(DE) (7*0 Lei tz i nger Oy (5*0 Monikennoinen lyijyakku - B1yaekumulator med flera celler Keksinnön kohteena on monikennoinen lyijyakku, jossa on elektro-diryhmät, jotka koostuvat sik-sak-maisista paketiksi vhteentaite-tuista positiivisista ja neqatiivisista nauhaelektrodeista välissä olevine erottimineen. Erityisesti keksinnön kohteena ajoneuvokävt-töön, esim. starttiakuksi tarkoitettu akku.

Lyijyakku on sen erityisistä suoritusmuodoista huolimatta, jotka on tarkoitettu mitä moninaisimpiin käyttötarkoituksiin, saavuttanut nykyisin suuressa määrin teknisen täydellisyyden. Positiivisten levyjen rakennetavan mukaan voidaan erotella kolme akkukennoien perustyyppiä. On kennoja, joissa on positiiviset suuripintaiset levyt ja jotka on tarkoitettu etupäässä paikalliskäyttöön. Edelleen on kennoja, joissa on positiiviset ristikkolevyt ia joita käytetään ajoneuvoissa, ja vielä on kennoja, joissa on positiiviset oanssari-levyt, jotka ovat sopivia sekä aioneuvokäyttöön että myös oaikallis-käyttöön.

Ajoneuvoakkuina käytettävät lyijyakut ovat ymmärrettävästi kompak- 2 71634 ΤΙΖ._, . ---- timpia ja kevyempiä rakenteelta kuin paikallisakut. Tämä koskee erityisesti ajoneuvojen käynnistysakkuja, joissa useampia kennoja on yhdistetty yhteen kovakumiseen tai muoviseen lohkokoteloon. Lohkokoteloissa on päälle juotetut kannet, joissa on aukko kutakin kennoa varten kaasun poistamiseksi ja elektrolyytin lisäämiseksi.

Kennot on täytetty positiivisilla ja negatiivisilla ristikkolevvil-lä, jolloin on yhdistetty esimerkiksi 6 positiivista ja 7 negatiivista levyä välissä olevine mikrohuokoista materiaalia olevine erottimineen yhteen levyryhmään ja jolloin ne muodostavat yhden kennon sisällöin. Kaikki kunkin polaarisuuden omaavat virtajohtimet yhdistetään erikseen napasilloilla, joita lohkokotelosta esiinpis-tävät navat kannattavat.

Ristikkolevyt toteuttavat mitä parhaiten sitä toivetta, että kennon epäaktiivisten rakenne-elementtien ja laiteosasten koko saatetaan mahdollisimman pieneksi virrantoimitukseen yksin vaikuttavien elek-trodimassojen hyväksi ja jotta siten aikaansaataisiin energian tiheyden nousu. Ne voivat olla hyvin ohuita (1 mm); silloin on mvös suurilla virranvoimakkuuksilla (ajokkia käynnistettäessä) massan hyväksikäyttö vielä hyvä. Viime aikoina on nähty paljon vaivaa tähänastisten lyijy-antimoni-ristikkoseosten korvaamiseksi vähäanti-monisilla tai antimonittomilla seoksilla, jotta varattujen negatiivisten levyjen varastointikykyä parannettaisiin hapettamissuojalla ja jotta aktivoivat ja itsepurkautumista estävät erilaiset lisäykset ja muut uudistukset koituisivat elektrodeille eduksi ja siten antaisivat lyijyakulle sen korkean senhetkisen laatutason.

Sitä vastoin on valmistusprosessi huolimatta joukosta automaattisia työtoimintoja vielä pysynyt vuosikymmenet muuttumattomana ja epäjatkuvana. Tämä juontaa jo siitä, että ristikkojen valmistus tapahtuu yksittäin ristikkojen valukoneissa, joissa ne syntyvät etupäässä kaksoisristikkona ja jolloin ne täytyy sitten erottaa. Pastakoneet toimivat myös epäjatkuvasti, samaten on kovettumista seuraava ja vielä paljon käytetty säiliönmuodostus edelleen epäjatkuva työvaihe, jolloin ristikkolevyt, jotka riippuvat telineissä ja jotka on eroteltu polaarisuuden mukaan, joutuvat olemaan useita 71634 tunteja muodostussäiliössä. Levyjen asentaminen runkokoreihin, joka kennojen tai runkokorin muodostuksen yhteydessä suoritetaan jo massalla päällystämisen tai kovettamisen jälkeen, tapahtuu siis edelleen yksittäin ja epäjatkuvasti.

Julkaisusta US-PS 26 65 325 on tunnettu korvata kuminankin polaari-suuden yskittäis levyt tavanomaisessa akkukennossa kulloinkin joustavalla elektrodinauhalla siten, että kennon elektrodivarustus muodostuu kelatusta tai moninkertaisesti taitetusta elektrodi-kaksoinauhasta, jossa on välissä oleva, samoin nauhamainen erotin. Näissä tunnetuissa elektrodeissa on aktiivinen materiaali järjestetty rei'itetyn ja johdinliuskalla varustetun lyijyfolion päälle tai se on suljettu lyijyfoiioiden väliin. Materiaalin kulutus ja näiden elektrodinauhojen monimutkainen valmistus saa aikaan, että käyttö vaikuttaa mielekkäältä ainoastaan pienissä lyijykennoissa.

Keksinnön tehtävänä on aikaansaada käyttökelpoinen lyijyakku, joka on tuotteena tunnettu taloudellisuudesta, vähäisestä huoltotarpees-taan ja joka on ehdottoman luotettava. Edelleen tämän keksinnön tehtävään kuuluu aikaansaada sellainen akun tuotantomenetelmä, joka mahdollistaa pääasiallisesti jatkuvatoimisen työskentelyn ja jolloin järkiperäisen joukkotuotannon mahdollisuudet ovat paremmat kuin tähän saakka.

Tehtävä ratkaistaan siten, että vierekkäiset yksittäiset kennot on yhdistetty sähköisesti keskenään yhden nauhaelektrodin elektrodin-kannattimella, joka on ohjattu suuripintaisesti kennojen erotin-seinämän yli.

Keksinnön mukaiselle valmistusmenetelmälle on tunnusomaista, että kulloinkin elektrodinkannatin, joka suuripintaisesti johdetaan lohkokotelon kennon erotusseinän tai otsaseinän yli/ varustetaan vastaavasti jaetuilla osilla, joissa ei ole aktiivista massaa ja että vastaava vastaelektrodin rinnakkaisosa poistetaan kokonaan.

Kuvio 1 esittää kaaviollista päällikuvantoa, joka selventää keksinnön kohdetta.

71634

Kuvio 2 esittää perspektiivisesti etupuoleltaan avattua kaksi- kennoista akun lohkokoteloa ja siitä ilmenee myös elektrodi-varustuksen kulku.

Lohkokotelo 1 on täytetty keksinnön mukaisella elektrodisarjalla, joka muodostuu nauhaelektrodista 12, nauhaelektrodista 13 ia niiden välissä olevasta erotinnnauhasta 4, jossa on rivat tai porrastukset 5. Nämä on taivutettu sik-sak-maisesti paketiksi ja ne työnnetään sivulta akkukennoihin. Elektrodipaketin taitereunat 6 ovat kohtisuorassa akun pohjaan nähden niin, että kaasukuplat voivat esteettä nousta elektrodien välissä.

Keksinnön mukaisesti tapahtuu sekä yhteenkytkentä vierettäisten kennojen välillä että myös virran ulosjohtaminen laajapintaisesti lohkokotelon kennon erotusseinämän 7 tai otsaseinämän 8 yli hohdetuilla elektrodikannattimen alueilla 8 kussakin nauhaelektrodissa. Kuvioissa on esimerkiksi ulos johtavat johtimet 16 ha 17 muodostettu nauhaelektrod in 12 elektrodinkannattimesta 2, kun taas kennojen välinen yhteys on toteutettu nauhaelektrodin 13 elektrodikannatti-mella 3.

Mutta on mahdollista myös kiertää kunkin elektrodinauhan pää lvijv-puikon ympärille ja yhdistää tämän kanssa sähköä johtavasti esimerkiksi puristushitsaamalla. Tästä puikosta lähtien voidaan aikaansaada sinänsä tunnetulla tavalla navan läpivienti.

Vastaelektrodi ja erotin on katkaistu kennojen välisellä siirtymän alueella.

Sik-sak-tapaan taitetun keksinnön mukaisen elektrodipaketin aikaansaamiseksi monikennoista akkua varten menetellään edullisesti siten, että aloitetaan päättymättömänä nauhana rullilta 10, 11 kelatusta elektrodikannattimesta 2, 3, jotka omaavat tavanomaisen lyijvisen verkkorakenteen muodon ja jotka myös voivat muodostua vedetystä lyijymetallista, jolloin kussakin elektrodinauhassa on reunallaan sen kautta kulkeva porras. Tälle elektrodikannattimello liitetään aktiivimateriaali yhtenäisenä massana. Tämän on edullista, koska 5 71634 valmiit nauhaelektrodit akkukäytössä muuttavat polaarisuuttaan kennosta kennoon. Elektrodikannattimet 2, 3 muodostavat siten nauhaelektrodeiksi 12, 13.

Sulkien väliinsä erittäin huokoisen, mutta kuitenkin paineen suhteen laajasti tunteettoman erotinnauhan 4, joka tulee rullalta 14, kulkevat elektrodinauhat kääntörullan 15 yli ja yhdistven siinä, minkä jälkeen ne voidaan taivuttaa.

Välittömästi ennen taitosmenettelyä leikataan ennalta määrätyillä etäisyyksillä kustakin nauhaelektrodista 12, 13 ia erottimesta 4 pätkät 9, jotka tulevat lohkokoteloon asentamisen jälkeen ylittämään kennoseinämän 7 tai 8 ja jotka siis ovat siellä, tarpeettomat, lukuunottamatta erotusseinän ylitykseen kulloinkin tarvittavaa elektrod inkannatintä.

Aktiivisen massan poistaminen voidaan suorittaa puhaltamalla, huuhtelemalla tai myös jo massaa levitettäessä jättämällä vastaava paikka elektrodinkannatinta päällystämättä aktiivimassalla.

Akun valmistamiseksi on tämän jälkeen tarpeen sulkea kotelo, mikä - yllättävää kyllä - voi tapahtua sangen yksinkertaisesti siten, että sinänsä tunnetulla pielien hitsauksella kiinnitetään sivuseinä 18. Tällöin yhtenevät kunkin nauhaelektrodin läpiviennit lohkokote-lon 1 kennon erotusseinien 7 ja otsaseinien 8 sulkutason kanssa. Lämpövaikutuksen vuoksi tunkeutuu muovi sekä kennojen erotinseinä-missä 7 että lohkokotelon otsapinnoissa 8 kuten mvös vastaavissa sivuseinämän 18 jatkoksissa 19 ja 20 elektrodin kannattimen lävitse siten, että syntyy kiinteä ja nestettä läpäisemätön liitos. Ennen tätä kannen kiinnittämistä voi olla tarkoituksenmukaista puristaa elektrodinkannatin pistimen avulla kiinni erotinseinämään ja edelleen suorittaa tämän työvaiheen aikana vielä ylimääräinen kuumennus, jotta aikaansaataisiin tietty elektrodikannattimen tunkeutuminen kennojen erotinseinämien 7 reunoihin ennen kannen lopullista kiinnittämistä. Tällaisen akun tarpeelliset pääte-napojen liitännät voidaan muodostaa kennojen sisä- tai ulkopuolella esillä olevasta päätenavan elektrodiosasta yhteenpuristamalla ja 71634 esimerkiksi hitsaamalla.

Esillä olevan akun etu on siinä, että sen valmistusprosessissa materiaalivirtaus on erittäin edullista.

Claims (11)

1. 7 716 3 4
2. 1. Monikennoinen lyijyakku, jossa on elektrodiryhmät, jotka koostuvat sik-sak-maisista paketiksi yhteentaitetuista positiivisista ja negatiivisista nauhaelektrodeista välissä olevine erottimineen, tunnettu siitä, että vierekkäiset yksittäiset kennot on yhdistetty sähköisesti keskenään yhden nauhaelektrodin (12, 13) elektrodinkannattimellä, joka on ohjattu suuripintaisesti kennojen erotinseinämän (7) yli.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen monikennoinen lyijyakku, tunnettu siitä, että elektrodiryhmän nauhanpäät on yhdistetty esim. kelaamalla ja puristushitsaamalla sähköä johtavasti puikkomaisten lyijysauvojen kanssa, ja että nämä puikot muodostavat perustan napojen läpiviennille.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen monikennoinen lyijyakku, tunnettu siitä, että ulommaiset sähköiset liitännät (16, 17. on muodostettu saman nauhaelektrodin lohkokotelon otsapintojen (8) läpi johdetuista elektrodinkannattimista.
5. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen monikennoinen lyijyakku, tunnettu siitä, että nauhaelektrodipaketit taite-reunoineen (6) on sijoitettu kennoihin pystysuorassa seisovasti ja lohkokotelon sulkee yksi sivuseinä (18).
6. 5. Patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen monikennoinen lyijyakku, tunnettu siitä, että kunkin nauhaelektrodin läpiviennit lohkokotelon (1) kennojen erotinseinämän (7) ja otsapintojen (8) läpi ovat sulkupinnalla (A-A).
7. 6. Menetelmä monikennoisen lyijyakun valmistamiseksi, jossa elektrodiryhmät, jotka koostuvat positiivisista ja negatiivisista nauhaelektrodeista välissä olevine erottimineen taitetaan sik-sak-maisesti yhteen paketiksi ja sijoitetaan lohkokoteloon, tunnettu siitä, että kulloinkin elektrodinkannatin, joka suuripintaisesti johdetaan lohkokotelon kennon erotus.sei.niin tai 8 71634 otsaseinän yli, varustetaan vastaavasti jaetuilla osilla, joissa ei ole aktiivista massaa ja että vastaava vastaelektrodin rinnakkaisosa poistetaan kokonaan.
8. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrodiryhmä asetetaan sivuaukoilla varustettuun lohkokoteloon (1) ja että tämä lohkokotelon sivu suljetaan nestetiiviisti hitsaamalla sivuseinä (18).
9. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulkeminen tapahtuu pielien hitsaamalla ja että ennen hitsaamista aktiivista massaa sisältämätön toisen nauhelektrodin elektrodikannatin puristamalla upotetaan lievästi kennon erotus-seinään tai otsaseinään.
10. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrodinkannattimen upotettava osa lämmitetään ennen puristamista. ID. Patenttivaatimuksen 6-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrodinkannattimet päällystetään yhtenäisellä aktiivisella massalla.
11. 11. Patenttivaatimuksen 6-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että nauhaelektrodit muotoillaan suljetussa lohkokotelossa. 9 71 634