ITTO940098A1 - Procedimento per l'assemblaggio di una batteria bipolare piombo-acido e batteria bipolare ottenuta con tale procedimento. - Google Patents

Abstract

Un procedimento per l'assemblaggio di una batteria bipolare piombo - acido comprende le fasi di assemblare i componenti elettrochimici che sono necessari per ottenere la tensione e la capacità necessarie, mantenere i componenti elettrochimicí sotto la desiderata compressione e poi sigillare tali componenti elettrochimici a guisa di unità utilizzando vari componenti di assemblaggio. La batteria bipolare risultante nella forma di attuazione preferita include una scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita che sigilla la sommità dell'unità di componenti elettrochimici ed una scatola a vuoto che sigilla la superficie di fondo.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Procedimento per l'assemblaggio di una batteria bipolare piombo-acido e batteria bipolare ottenuta con tale procedimento"

La presente invenzione si riferisce alle batterie piomboacido e, più particolarmente, ad un procedimento per l'assem-blaggio di una batteria bipolare piombo-acido ed alla batteria così ottenuta.

DESCRIZIONE DELLO STATO DELLA TECNICA

Batterie e celle piombo-acido sono note da molto tempo e sono state utilizzate commercialmente in una molteplicità di applicazioni. Tali applicazioni spaziano dall'avviamento, illuminazione ed accensione per automobili, autocarri ed altri veicoli (spesso denominate "batterie SLI") alle applicazioni marine e nei carrelli da golf ed a varie applicazioni come sorgenti di potenza fisse e mobili (talvolta denominate come applicazioni di "batterie industriali").

Il sistema elettrochimico piombo-acido ha fornita una sorgente di energia affidabile che può essere fabbricata con sistemi di produzione automatizzati e fornisce una qualità accettabile. Tuttavia un serio inconveniente delle batterie piombo-acido sia del tipo “allagato" (flooded) sia del tipo sigillato, ad elettrolita assorbito, ed è la loro relativamente bassa densità di energia e potenza (cioè rispettivamente k ilowatt/unità di peso e watt-ore/un.ità di peso) fornita da tali sistemi. E' stata auspicata da tempo la realizzazione di una sorgente di energia avente l'affidabilità di una batteria piombo-acido allagata o sigillata che fosse in grado di fornire densità molto maggiori di energia e di potenza.

Per questo scopo almeno negli ultimi 20 anni è stata svolta una considerevole attività verso l'utilizzazione di sistemi elettrochimici piombo-acido ed altri in una configurazione bipolare. In tale configurazione, per definizione le piastre positive e negative hanno in comune in qualche modo la stessa griglia conduttrice o substrato.

Il brevetto U.S.A. 3.728.158,Poe e altri, descrive un tipo di batteria bipolare. Poe e altri asseriscono che lo sfogo dei gas di celle di elettrodi bipolari impilati verticalmente presenta problemi che non si incontrano nello sfogo di celle allineate in serie come nelle batterie convenzionali piomboacido SLI. Nelle batterie convenzionali piombo-acido i gas generati nella cella salgono in uno spazio sopra le piastre e di qui vengono sfogati direttamente fuori dalla sommità di ciascuna cella. Il trascinamento dell'elettrolita nei gas è minimo. Nelle batterie bipolari impilate verticalmente si afferma che i gas non possono essere semplicemente sfogati direttamente attraverso la sommità di ciascuna cella. Per conseguenza Poe e altri descrivono una pila di elettrodi bipolari di batteria avente un basso profilo in cui le varie celle della pila trovano singolarmente sfogo lungo il lato della batteria verso uricollettore di sfogo in modo tale da precludere una comunicazione dell'elettrolita tra le celle. I divisori fra le celle che impediscono una comunicazione diretta dell'elettrolita fra la piastra positiva e la piastra negativa di ogni elemento di semi-cella hanno un contorno del tipo a telaio che comprende preferibilmente un materiale plastico.I varielementi di semi-cella sono impilaticon i telaicontigui convenientemen-te sigillati l'uno all'altro mediante calore, solventi od adesivi.

Il brevetto U.S.A. 4.125.680, Shropshire e altri, discute una varietà di strutture di elettrodo che comprendono l'uso di materiale plastico per alcune parti degli elettrodi. Ilbrevetto U.S.A. 2.496.709, Gelardin descrive, come asserito nel brevetto U.S.A. 4.125.680, un elettrodo duple:; formato da una piastra metallica con vari tipi di rivestimenti di carbonio e plastica su di esso, intorno al quale viene stampato ad iniezione un telaio di materiale plastico. Gruppi di questi elettrodi duplex compositi vengono impegnati fra loro a scatto in modo da risultare bloccati. Il brevetto U.S.A. 3.910.731, Warszawski e altri, e i brevetti in esso citati descrivono lo stampaggio di un telaio di materiale plastico intorno ad un elettrodo preformato. Ulteriori documenti relativi allo stato della tecnica comprendono ilbrevetto U.S.A.2.416.576,Franz e altri, il brevetto U-.S.A. 2.966.538, Bernot, il brevetto U.S.A.

3.775.189, Jaggard, e il brevetto U.S.A. 3.941.615, McDowall. Malgrado glisviluppi della tecnica anteriorenella progettazione e nella fabbricazione del dispositivo elettrochimico, nel brevetto Shropshire e altri si afferma che esiste la necessità di elementi elettrochimici a più celle che siano fabbricabili facilmente e leggeri e di una migliore tecnica di fabbricazione. Il brevetto Shropshire e altri descrive una pluralità di strutture di elettrodi bipolari carbonio-plastica ottenute stampando prima dei sottili fogli conduttori carbonio-plastica da miscele riscaldate di carbonio e materiale plastico non specificati e poi formando dei telai di materiale plastico dielettrico intorno ai fogli e sigillando i telai ai fogli in modo da rendere la struttura risultante impermeabile ai liquidi. Sono illustrate varie forme di realizzazione. Le figure 5 e 6 illustrano una forma di realizzazione di un gruppo di telai prima e dopo essere collegati l'uno all'altro. Ciascuna dei telai salvo il telaio di estremità contiene una sporgenza. La figura 5 illustra il gruppo prima che i suoi elementi siano sigillati a caldo l'uno contro l'altro.Per effetto della sigillatura a caldo, sotto la pressione applicata alle estremità del gruppo, le sporgenze si appiattiscono lungo la larghezza delle superfici deltelaio e ildispositivoelettrochimico sigillato risultante èsuscettibile ditrattenere illiquido comeè illustrato nella figura 6.

IlbrevettoU.S.A.4.964,378,Morris,descrive un procedimentoper fabbricareunabatteriaricombinantepiombo-acidoche comprende l'assemblaggio di gruppidipiastre in modo taleche urta piastra positiva inuna particolareposizione in un gruppo è collegata acl una piastra negativa nella stessa posizione relativadelgruppoadiacentemedianteunsubstratocomunedelle piastre positiveenegative.Tra le piastrepositive enegative sono posizionati dei separatori di fibre di vetro microfini altamente porosi e forze di compressione sono applicate sul gruppo di piastre fissando il coperchio della batteria su un contenitore.

Neldiscutere lebatteriebipolaripiombo-acido ilbrevetto U.S.A.5.068.160,Clough e altri,identifica vari problemi.Un problema indicato da Clough è l'aggiunta di elettrolita alla batteria assemblata.Lo spessore dicelle bipolari è spesso in misura significativa inferiore allo spessore delle celle monopolari convenzionali e tale ridotto spessore rende molto difficile il riempimento con una controllata quantità di elettrolitadiciascunadellecellebipolari,chedevono essere isolate neiriguardidiun flussodifluido da una cellaad una cella adiacente, particolarmente alle velocità di riempimento usate per soddisfare i programmi della produzione commerciale e/o con l'impiego di attrezzature disponibili in commercio. Un secondo problema indicato da Clough e altri è la necessità di effettivamente limitare che il liquido e/o i componenti gassosi di una cella bipolare interferiscano con il funzionamento di un'altra cella bipolare. Si rileva che tale interferenza fra cella e cella può dar luogo ad una riduzione del rendimento complessivo della batteria bipolare oppure anche ad un deperimento della batteria. Un altro problema nei riguardi delle batterie bipolari, come affermato da Clough e altri, è quello d.i mantenere il distanziamento tra gli elettrodi positivo e negativo. Si rileva che tale distanziamento è particolarmente .importante in batterie sigillate esenti da manutenzione a ricombinazione di ossigeno. Tuttavia se le dimensioni delle superfici della piastra bipolare associata con gli elettrodi positivi e negativi aumentano, tanto più difficile diventa mantenere una corretta distanziatura tra gli elettrodi. Il brevetto Ί60 di Clough e altri descrive un insieme di piastre, elementi distanziatori ed elementi di telaio costituiti preferibilmente da polimeri termoplastici che sono saldabili fra loro. Come illustrato nella figura 4, si illustra una batteria assemblata nella quale le piastre bipolari sono unite per adesione ad un elemento di telaio. Come illustrato nella figura 2, la piastra di estremità include una serie di aperture. Ciascuno degli elementi di telaio comprende sei fori passanti, ciascuno dei quali è isolato dall'altro elemento adiacente tramite fori passanti nel singolo elemento di telaio. Quando la batteria viene assemblata questi fori passanti risultano allineati per formare sei condotti. Quando le aperture vengono aperte, ciascuno di questi condotti risulta in comunicazione di fluido con una diversa apertura aperta e soltanto con una cella.

Malgrado i vantaggi sostanziali che si sarebbero potuto ottenere utilizzando batterie e celle bipolari e malgrado la sostanziale mole di lavoro e attenzione diretta verso questo tipo di batteria almeno negli ultimi 20 anni, sembra che le batterie bipolari piorobo-acido siano rimaste una curiosità molto promettente ma elusiva, principalmente una curiosità da laboratorio.Pertanto esiste ancora la necessità di una batteria bipolare ben progettata che consenta di ottenere le desiderate densità di energia e potenza che soltanto una batteria bipolare può fornire, risolvendo contemporaneamente i vari problemi di assemblaggio e progetto che sono stati identificati nello stato della tecnica anteriore.Più particolarmente esiste la necessità sostanziale di realizzare un progetto di batteria bipolare costituita da componenti che possano essere assemblati in modo automatico ed affidabile, realizzando una batteria di buon funzionamento in modo tale da contenere i costi.

Costituisce pertanto uno scopo principale della presente invenzione la realizzazione di un procedimento per l'assemblaggio di una batteria bipolare piombo-acido che sia suscettibile di produzione autorizzata a velocità di produzione commercialmente accettabili e dia luogo alla risultante batteria bipolare desiderata.

Un altro scopo consiste nel realizzare componenti modulari di una batteria bipolare che si prestino a tecniche di produzione automatizzata.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un progetto di batteria che possa essere assemblata in modo tale da minimizzare il maneggio dei componenti in moda da minimizzare le perdite per sfridi e simili.

Un ulteriore scopo è di realizzare un progetto di batteria bipolare piombo-acido ed un procedimento per assemblare tali batterie bipolari che presenti la versatilità richiesta per soddisfare a requisiti di tensione e capacità ampiamente variabili in funzione delle specifiche applicazioni nel suo impiego.

Un altro scopo è quello di realizzare una batteria bipolare che sia affidabile come progetto e dia luogo a tenute ermetiche tali da risultare soddisfacentemente esenti da perdite.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare una batteria bipolare piombo-acido avente particolari caratteristiche di riempimento/sfogo dell'elettrolita,tale da consentire velocità di riempimento dell'elettrolita commercialmente accettabili.

Un ulteriore e piùspecifico scopo della presente invenzione è quello di realizzare una batteria bipolare, ricombinante piombo-acido avente un progetto tale da consentire una produzione automatizzata commerciale.

Questi ed altri scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione che segue e dai disegni.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

In generale la presente invenzione è fondata sull'impiego di componenti modulari elettrochimici configurati in modo da fornire le necessarie caratteristiche di tensione e capacità, che sono assemblati in un modo bipolare per realizzare la batteria bipolare. La configurazione desiderata dei componenti elettrochimicivienepoisigillata come un'unità utilizzando dei componenti di assemblaggio per ottenere le necessarie tenute ermetiche ed a tenuta di elettrolita, ovviando così ai sostanziali problemi che sorgono quando un componente singolo viene collegato a tenuta ad un componente adiacente, assemblando così sequenzialmente i necessari componenti elettrochimici. Il progetto deicomponentidell'assemblaggio consente dieffettuare in modo pratico commercialmente un'operazione di riempimento dell'elettrolita durante l'assemblaggio e di realizzare un soddisfacente sfogo di gas della batteria risultante durante l'esercizio. I componenti elettrochimici e l'assemblaggio sono progettati in modo da consentire la fabbricazione di batterie bipolari in modo automatizzato e di fornire una batteria affidabile dal punto di vista della qualità e delle prestazioni. A causa della configurazione modulare sirealizza una considerevole versatilità.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 è una vista esplosa in prospettiva di una forma preferita direalizzazione diunabatteria bipolare piombo-acido secondo la presente invenzione ed illustra una configurazione dei componenti elettrochimici e dei vari componenti dell'assemblaggio;

la figura 2A è una sezione trasversale parziale di alcuni dei componenti elettrochimici utilizzati nella fabbricazione della batteria bipolare piombo-acido secondo l'invenzione,tali componenti essendo illustrati in modo esploso per una migliore illustrazione dei componenti stessi?

la figura 2B è una sezione trasversale parziale simile alla figura 2A salvo il fatto che illustra i vari componenti compressi tra loro con separatori posizionati tra i rispettivi componenti come si verifica durante l'assemblaggio

la figura 3A è una sezione trasversale parziale di un'altra forma di realizzazione dei componenti elettrochimici che si possono usare, tali componenti essendo esplosi per una migliore illustrazione;

la figura 3B è una sezione trasversale parziale analoga alla figura 3A salvo il fatto che illustra i vari componenti compressi fra loro con separatori posizionati fra di essi; la figura 4 è una vista prospettica della forma di realizzazione parzialmente assemblata secondo la figura 1, che illustra i pannelli laterali nella loro posizione assemblata;

la figura 5 è una vista prospettica in un ulteriore stato di assemblaggio della forma di realizzazione preferita della figura 1 ed illustra le scatole di riempimento/sfogo e le scatole a vuoto nella loro posizione assemblata;

la figura 6 è una vista prospettica simile alla figura 5 che illustra nella condizione assemblata i coperchi delle scatole di riempimento/sfogo e del vuoto;

la figura 7 è una vista prospettica della batteria bipolare secondo la forma di realizzazione preferita della figura 1 ed illustra la batteria prima dell'assemblaggio dei coperchi collettori;

la figura 8 è una vista schematica e illustra la disposizione per una batteria bipolare unicamente in serie secondo la presente invenzione;

la figura 9 è una vista schematica simile alla figura 8 salvo per il fatto che illustra le adatte connessioni elettriche per una configurazione bipolare serie/parailelo;

la figura 10 è una vista in elevazione frontale di una scatola di riempimento/sfogo ed illustra i fori di riempimento dell'elettrolita per una batteria bipolare doppia 12 volt o 24 volt;

la figura 11 è una vista analoga alla figura 10 salvo per il fatto che illustra i fori di riempimento/sfogo dell'elettrolita in una disposizione per una batteria a 48 volt;

la figura 12 è una vista analoga alla figura 11 salvo per il fatto che illustra una realizzazione alternativa della scatola di riempimento/sfogo per una batteria bipolare a 48 volt secondo l'invenzione, e

la figura 13 è una sezione trasversale simile alla figura 2A ed illustrante una forma di realizzazione alternativa per i telaidi estremità e per un elemento stabilizzatore supp lementare.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE La figura 1 illustra vari componenti di una forma di realizzazione preferita di una batteria bipolare sigillata piombo acido secondo la presente invenzione. La batteria bipolare comprende componenti elettrochimici modulari indicati genericamente con 10, dimensionati e configurati in modo da realizzare la tensione e la capacità desiderate per la batteria. I componentidell'assemblaggio comprendonopannelli laterali 12, una scatola 14 di riempimento/sfiato, un coperchio 16 per la scatola di riempimento/sfiato, una scatola a vuoto 16, un coperchio 20 per la scatola a vuoto, delle valvole 22 di sfiato, un coperchio 24 per il collettore attivo ed un coperchio 26 per il collettore cieco. La desiderata unità di componenti elettrochimici viene poi assemblata utilizzando componenti d'assemblaggio per realizzare la batteria bipolare secondo l'invenzione come verrà in seguito descritto in maggiore dettaglio.

Terminali positivi 28 ed un terminale negativo 30 possono essere collegati elettricamente utilizzando ponticelli elettrici/barre collettrici installate come necessario per realizzare le connessioni elettriche desiderate. In generale è preferibile che l'installazione di tali connessioni venga effettuata soltanto dopo il riempimento, la formazione e l'installazione delle valvole di sfiato e dei collettori. I particolari tipi di connettori elettrici utilizzati possono essere scelti tra i molti tipi che sono conosciuti.

Nell'assemblaggio della batteria bipolare secondo l'invenzione si effettua dapprima l'assemblaggio dei componenti modulari elettrochimici configurati per fornire le desiderate caratteristiche di tensione e capacità. Nella forma di realizzazione illustrata, come illustrato nelle figure 2A e 2B i componentimodularielettrochimicicomprendono telaidiestremità 32, telai attivi 34 ed un telaio centrale 36. La forma di realizzazione secondo le figure 2A e 28 illustra due batterie a 4 volt in parallelo. Questo risultato viene ottenuto utilizzando il caratteristica progetto che è descritto nella domanda copendente di Rao e altri,ceduta allo stesso cessionario della presente invenzione.

Più particolarmente i telai di estremità 32 comprendono un telaio periferico termoplastico 38 avente unelemento conduttore 40 in esso incorporato. Si può usare qualsiasi elemento conduttore 40 adatto per una batteria bipolare. A titolo illustrativo l'elemento conduttore 40 può comprendere un foglio di piombo o di rame placcato con lega di piombo o di lega di rame. Materiali di questo tipo sono disponibili. Il foglio di rame fornisce la rigidità,bassa resistenza e capacità di trasportare la corrente e tale foglio di rame può convenientemente avere la funzione di terminali per la batteria. Il foglio di lega di zinco ha la funzione di fornire la resistenza alla corrosione da parte dell'elettrolita di acido solforico utilizzato.

I telai di estremità 32 sono unipolari e entrambi i telai di estremità possono essere rivestiti con pasta in modo da essere positivi o negativi come desiderata. Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure 2A e 2B, entrambi i telai di estremità 32 hanno uno strato di pasta positiva che aderisce all'elemento conduttore 40.

II telaio centrale 36 può essere realizzato in modo simile ai telai di estremità 32. Così il telaio centrale 36 può essere stampato da un materiale termoplastico e può utilizzare un elemento conduttore 42 costituito ad esempio da un foglio di rame placcato con lega di piombo. Le facce placcate con lega di piombo del telaio centrale 36 sono rivestite con una convenzionale pasta per batterie piombo-acido. Secondo il caratteristico progetto della batteria bipolare descritta nella domanda di brevetto copendente con inventori Rao e altri, entrambe le facce del telaio centrale 36 sono rivestite con pasta per essere positive o negative. Il fatto che il telaio centrale sia rivestito con pasta per essere positivo o negativo dipende dalla desiderata disposizione deiterminali.Quando iltelaio centrale 36 è rivestito con pasta per costituire una piastra centrale binegativa per realizzare un terminale centrale negativo come illustrato nelle figure 1 a 3B, i telai di estremità 32 verranno rivestiti con pasta per costituire piastre positive e viceversa quando si usa una piastra centrale bi-positiva.Così nella forma di realizzazione illustrata nelle figure 2A e 2B il telaio centrale 36 è· rivestito con uno strato 44 di pasta attiva negativa su ciascuna faccia- I telai di estremità 32 forniscono CDSÌ i terminali positivi 28- Il telaio centrale 26 fornisce il terminale negativo 30.

I telai attivi bipolari 34 possono essere stampati da un materiale termoplastico ed avere incorporato in essiun elemento conduttore 46. Come esempio puramente illustrativo di un adatto elemento conduttore, sipuò utilizzare un foglio sottile di lega di piombo. Entrambe le facce del foglio di lega di piombo sono rivestite con una pasta convenzionaleper batterie piombo-acido, una faccia essendo rivestita con uno strato di pasta negativa 48 e l'altra con uno strato di pasta positiva 50.

L'iutero foglio dell'elemento conduttore 46 dei telai attivi 34 serve allo stesso scopo per il quale si impiega un connettore intercella in una batteria piombo-acido di tipo convenzionale. L'elevato rapporto tra l'area di connessione tra le celle e l'area rivestita con pasta e il percorso di corrente molto breve tra le celle fanno si che la batteria bipolare presenti sostanziali vantaggi nei confronti dei progetti convenzionali di batterie piombo-acido.

Per formare una batteria bipolare ricombinante o regolata a valvole, si utilizzano separatori molto assorbenti costituiti da fibre microfini di vetro. Tali separatori a fibre di vetro sono noti e possono essere utilizzati; si potrebbero anche utilizzare separatori assorbenti costituiti soltanto da fibre sintetiche microfini oppure da una combinazione di fibre sintetiche e di vetro. Lo spessore dovrebbe essere tale da conferire alla batteria un adeguato potere assorbente in modo da poter trattenere una quantità sufficiente di elettrolita per fornire la capacità desiderata.

Come è noto, per ottenere la desiderata compressione ed il desiderato distanziamento è necessario comprimere il separatore di circa il 15 fino al 302 dello spessore allo stato non compresso. A questo scopo la parte di estremità 52, 54 e 56, rispettivamente di un telaio di estremità 32, di un telaio attivo 34 e di un telaio centrale 3ó è configurata in modo da fornire la desiderata compressione quando i telai vengono compressi tra loro, come è illustrato nella figura 2B. I separatori 58 sono così compressi tra i rispettivi elementi di telaio. Convenientemente ciascuno dei rispettivi elementi di telaio 32, 34 e 36 include degli spallamenti 60 per trattenere in posizione i separatori 58.

Quando si producono batterie ricombinanti si è generalmente trovato desiderabile che sia presente una quantità di pasta negativa maggiore di quella della pasta attiva positiva.

Pertanto, secondo un aspetto della presente invenzione, i te2ai di estremità 32 e i telai attivi 34 presentano ciascuno mezzi di contenimento e posizionamento della pasta che semplificano l'operazione di applicazione della pasta e garantiscono che su ciascun telaio venga applicata la rispettiva desiderata quantità di pasta, A tale scopo l'elemento conduttore 36 contenuto nei telai di estremità 32 include un'ondulazione 62 che serve da mezzo di contenimento e posizionamento per controllare la posizione dello strato di materiale attivo positivo 64. Analogamente l'ondulazione 66 nell'elemento conduttore 46 dei telai attivi 34 serve per ottenere il desiderato posizionamento sia per lo strato di pasta positiva 50 che per lo strato di pasta negativa 43 che aderisce ai telai attivi 34.

L'appropriato impilamento dei componenti elettrochimici è deducibile dalle figure 2A ε 2B. Ciascun telaio attivo bipolare 34 è posizionato in modo che lo strato di pasta negativa 48 è affacciata allo strato di pasta positiva 64 del telaio di estremità 32. Corrispondentemente lo strato di pasta positiva 50 di ciascun telaio bipolare attivo 34 è affacciato allo strato di pasta negativa 44 del telaio centrale 36.Quando si desidera realizzare un'ulteriore tensione e capacità, siutilizzano telai attivi supplementari 34, posizionati nel gruppo di telai come descritto.

E'desiderabile,come è noto nella tecnologia delle batterie piombo-acido, effettuare prove di perdite o pressione introducencio aria o simile nella batteria. A tale scopo secondo un aspetto diuna forma direalizzazione preferita dell'invenzione, i componenti elettrochimici possono essere configurati in modo di consentire tale prova prima dell'assemblaggio finale. A tale scopo mezzi di sigillatura possono essere incorporati che permettono al gruppo di componenti elettrochimici quando si trova sotto compressione, come è necessario per il montaggio finale, di essere sottoposto alla prova desiderata il che richiede soltanto la sostituzione di un'eventuale componente risultato difettoso piuttosto che lo scarto della batteria come sarebbe richiesto nel caso in cui tale prova fosse effettuata dopo l 'assemblaggio finale.

Le figure 3A e 38 illustrano una forma di realizzazione di un mezzo di sigillatura adatto per effettuare tale prova sul gruppo prima del completamento finale. Come illustrato le facce adiacenti dei rispettivi telai di estremità 32, attivo 34 e centrale 36 includono ciascuna una culla 63 dimensionata in modo tale da poter ricevere un anello torico 70. Quando il gruppo cosi configurato viene posto sotto compressione come illustrato nella figura 38 si possono effettuare le prove necessarie. Se risulta che vi sono delle perdite, dopo aver tolto la compressione il componente difettoso può essere identificato e rimosso.

Si preferisce utilizzare la configurazione ed il progetto dei componenti elettrochimici come descritto nella domanda copendente designante come inventori Rao e altri. L'uso del telaio centrale bi-positivo oppure bi-negativo consente cosi di realizzare un efficace aumento di capacità senza la necessità di aumentare le dimensioni delle piastre né di collegare elettricamente due o più batterie separate.

Tuttavia le batteriebipolarisecondo la presente invenzione possono essere assemblate utilizzando altri componenti elettrochimici modulari ed usando una configurazione bipolare convenzionale (cioè in cui tutte le piastre sono bipolari salvo le piastre di estremità,una essendo una piastra unipolare positiva e l'altra essendo una piastra unipolare negativa).

Un problema importante nell'assemblaggio di una batteria bipolare utilizzante componenti modulari elettrochimici di materiale plastico del tipo a telaio risiede nel modo in cui tali componenti sono assemblati e sigillati fra loro. I tentativi precedenti hanno utilizzato una varietà di tecniche in cui un telaio viene sigillato ad un telaio adiacente e poi un altro telaio è sigillato ai telai preventivamente sigillati costruendo così il gruppodesiderato di componentielettrochimici, un componente alla volta. Tuttavia tali metodi di assemblaggio possono dar luogo a sostanzialiproblemi includenti,fra l'altro, la degradazione termica e/o meccanica del separatore, la degradazione dell'adesione del materiale attivo al substrato di metallo conduttore dei telai e danni meccanici o di altro tipo alle piastre bipolari stesse. Tali metodi richiedono di sottoporre a compressione in modo ripetuto il gruppo di componenti, il che potenzialmente implica la perdita del corretto controllo della compressione,,

Pertanto, secondo un importante aspetto della presente invenzione, il gruppo di componenti elettrochimici viene sottoposto ad un ulteriore assemblaggio come un'unità; e le necessarie tenute ermetiche ed a tenuta di elettrolita sono realizzate sigillando l'unità stessa (cioè il gruppo nel suo insieme vienesigillato),ovviando cosi i sostanziali potenziali problemi che si verificano quando si sigilla un telaio all'altro e poi un altro telaio ai telai precedentemente sigillati fino ad ottenere l'assemblaggio del desiderato gruppo di componenti elettrochimici.

Secondo la preferita forma di realizzazione illustrata nei disegni, le tenute necessarie vengono realizzate sigillando le quattro superfici esterne aperte del gruppo di componenti elettrochimici (i due telai di estremità ovviamente rendono superflua la necessità di sigillare tali due superfici). Effettuando la sigillatura in questo modo si contribuisce alla possibilità di assemblare le batterie bipolari secondo l'invenzione in un procedimento automatico e si fornisce l'affidabilità richiesta per laproduzione commerciale.Inoltre questo consente di migliorare la resistenza relativa della batteria (cioè la resistenza che tiene insieme i componenti per evitare perdite, cadute di prestazioni e simili provocate dall'espansione dovuta allo sviluppo di gas nella batteria), dando inoltre luogo, in effetti, ad una certa ridondanza nella sigillatura desiderata. Le quattro superficiesterne aperte possono essere sigillate in qualsiasi sequenza desiderata. Sarà così conveniente mantenere il gruppo con la desiderata compressione sulle superfici chiuse di estremità e poi sigillare le quattro superfici aperte.

Nell'esempio illustrativo secondo la figura 4 i pannelli laterali 12 sono prima attaccati alle superfici laterali 72 del gruppo di componenti elettrochimici indicato nel suo insieme con 10. Uno dei pannelli laterali 12 è convenientemente munito di aperture 74, dimensionate in modo che i terminali positivi 28 ed il terminale negativo 30 possano sporgere da esse. L'accesso a ciascuna cella è realizzato mediante fori 76 di riempimento/-sfogo dell'elettrolita. I fori 76 di riempimento/sfogo possono essere ottenuti per stampaggio o foratura nei rispettivi telai.

Le superficisuperiore ed inferiore del gruppo di telai sono poi sigillate come illustrato nella figura 5. Si dovrebbe mantenere la compressione desiderata anche durante questa operazione di sigillatura. A questo scopo, come è illustrato nella figura 5, una scatola 14 di riempimento/sfogo dell'elettrolita viene saldata alla sommità del gruppo di telai. La scatola 14 di riempimento/sfogo viene divisa in una serie di scomparti medianti pareti divisorie 78, uno scomparto essendo in comunicazione di gas e di elettrolita con una cella attraverso l'apertura frontale 80 nel pannello frontale 82 della scatola di riempimento/sfogo 14 e l'apertura di base 84 nella base 86 della scatola di riempimento/sfogo 14, le aperture di base 84 essendo allineate con i fori di riempimento/sfogo 76 nel gruppo di telai.

L'uso della scatola 14 diriempimento/sfogo dell'elettrolita non soltanto consente di realizzare la necessaria sigillatura della superficie superiore della batteria ma consente di effettuare unriempimentocommercialmenteaccettabiledell'elettrolita e di effettuare un conveniente sfiato di gas durante l'esercizio. Sotto quest'ultimo aspetto una forma preferita di attuazione della presente invenzione incorpora una valvola a prova di esplosione.A questo scopo come illustrato nelle figure 1 e 5 lo scomparto centrale è esente da aperture e, adiacente allo scomparto centrale, è disposta nel collettore attivo di copertura 24 una valvola 90 a prova di esplosione (figura 1). Molte valvole a prova di esplosione sono note e possono essere usate. In questo modo i gas interni scaricati attraverso la valvola 22 usciranno dalla batteria attraverso lo sfogo a prova di esplosione 90.

Nella forma illustrata e preferita di attuazione secondo la figura 5, la scatola 14 di riempimento/sfogo dell'elettrolita è dimensionata in modo da adattarsi alla sommità del gruppo di elementielettrochimici.Tale dimensionamentofacilita l'adattamento durante l'assemblaggio.

La prestazione elettrica di batterie bipolari piombo-acido sigillate (cioè regolate mediante valvole)è realizzata mediante un distanziamento selezionato tra le piastre ed i separatori. Poiché si può formare una pressione interna, è desiderabile che la batteria abbia un'adatta resistenza in modo da resistere a tale pressione interna ed eliminare od almeno minimizzare il rigonfiamento dei telai di estremità 32. Si preferisce per conseguenza utilizzare telai di estremità 32 aventi delle nervature distanziate di irrigidimento 92. La scatola 14 di riempimento/sfogo può essere anche provvista di nervature 94 dimensionate in modo analogo (figura 5).

Per sigillare la superficie aperta di fondo della batteria è necessario usare unicamente un pannello piano, saldato o fuso come desiderato. Tuttavia, per facilitare il riempimento dell'elettrolita, particolarmente quando la batteria bipolare è del tipo regolato a valvole come è illustrato nei disegni, un aspetto della presente invenzione consiste nell'utilizzare una scatola a vuoto 18. In questo modo l'elettrolita può essere forzato nei separatori in una direzione e il vuoto può essere utilizzato per tirare fuori l'elettrolita attraverso il separatore nell'altra direzione.Tale operazione "spingie tira” (push/pull) può essere molto efficace anche nel caso di separatori e piastre relativamente sottili come nel caso di una batteria bipolare sigillata piombo-acido.

Per realizzare il riempimento "spingi e tira" nel fondo dei telai si devono praticare per foratura o formatura dei fori per realizzare un accesso ai separatori: la scatola a vuoto 18 dovrebbe avere fori analogamente dimensionati allineati con i fori del telaio ed anche aperture alle quali si può collegare una conveniente sorgente di vuoto.Per minimizzare il numero dei componenti del l'insieme e come si vede nella forma di realizzazione illustrata, la scatola del vuoto 18 é identica alla scatola 14 di riempimento/sfogo. Nella posizione assemblata, come si vede meglio nella figura 1, la scatola del vuoto 18 avrà la sua base 96 adiacente al fondo della batteria per la sigillatura. I fori per il vuoto 98 sono allineati con i fori nel fondo dei telai. La scatola del vuoto 18 include un bordo 100 dimensionato in modo da adattarsi sul fondo del gruppo di componenti, elettrochimici e nello stesso modo la base della scatola 14 di riempimento/sfogo si adatta sopra la sommità del gruppo. La sorgente di vuoto viene applicata ai fori per il vuoto 102 (figura 7)per effettuare l'operazione di riempimento con elettrolita.

Benché la sequenza di riempimento "spingi e tira"sia quella desiderabile, si potrebbero a scelta utilizzare analogamente numerose altre sequenze.In aggiunta alriempimento mediante una sequenza di spinta che usa la scatola 14 di riempimento (e sfiato) dell'elettrolita, si potrebbe anche utilizzare una sequenza "tira e spingi" (cioè tirare tramite un vuoto e poi spingere l'elettrolita attraverso l'apertura 80). Inoltre la scatola del vuoto 18 potrebbe essere utilizzata per riempire l'elettrolita ir>modo che l'elettrolita viene spinto attraverso le aperture 102 e il tiro tramite il vuoto viene esercitato attraverso aperture 80 nella scatola 14 di riempimento/sfogo dell'elettro!ita.

La scatola a vuoto 18 potrebbe anche essere usata sia per il riempimento dell'elettrolita mediante spinta sia per il riempimento mediante trazione e spinta. Tale sequenza di riempimento dell'elettrolita per trazione/spinta a spinta potrebbe essere utilizzata in tutte e due le scatole, cioè in quella di riempimenta/sfogo dell'elettrolita ed in quella a vuoto.

Secondo un aspetto premerito dell'invenzione si effettua una sigillatura ridondante. Particolarmente quando le quattro superfici aperte sono sigillate mediante una tecnica di saldatura o fusione, non soltanto, ad esempio, il pannello laterale è soddisfacentemente collegato alla superficie per ottenere la necessaria resistenza e sigillatura, ma si può prevedere una sigillatura ridondante. Si può così realizzare un giunto di fusione tra le superfici interne di telai adiacenti e tale giunto di fusione può estendersi da circa 0.5 a 0.10 pollici o simile dal pannello laterale verso l'interno dei telai. La sigillatura cosi ottenuta durante la saldatura o fusione fornisce un grado di ridondanza che dà luogo ad un incremento di resistenza e di sigillatura ermetica.

Si fissano poi i coperchi termoplastici delle scatole di riempimento/sfogo e della scatola a vuoto, rispettivamente 16 e 20, e la batteria risultante è illustrata nella figura 6. La batteria risulta cosi pronta per ilriempimento con elettrolita. Per riempire ciascuna cella della batteria bipolare secondo la presente invenzione un elettrolita di acido solforico può essere pompato nei fori di riempimento/sfogo per ogni cella ovvero una pressione sub-atmosferica può essere utilizzata per attirare l'elettrolita nel foro di riempimento/sfogo per la cella. La batteria puòpoi essere sottoposta alla formatura convenzionale. Qualsiasi eccesso di acido libero può essere poi scaricato od asportato per mezzo del vuoto dalla batteria attraverso i fori di riempimento/sfogo.

Si possono poi installare adatte valvole di pressione 22 nei fori 80 di riempimento/sfogo della scatola 14 di riempimento/-sfogo.Si conosce una varietà di valvole che possono essere così utilizzate, ad esempio una valvola Sunsen atta a sfogare quando la pressione interna aumenta a 3-5 psig o simile.

Successivamente,come illustrato nella figura 7 il coperchio collettore attivo 24 ed il coperchio collettore cieco 26 possono essere saldatirispettivamente sulla scatola 14 diriempimento/-sfogo e sulla scatola a vuoto 18. Ilcoperchio collettore attivo 24 permette uno sfogo verso l'esterno attraverso lo sfogo 90 a prova di esplosione nel caso in cui la pressione interna sale ad un valore tale che le valvole 22 scaricano ì gas che si sono formati. Il coperchio a collettore cieco 26 per la scatola a vuoto 18, quando non sano richieste valvole di sovrappressione 22, può completamente sigillare i fori di riempimento/sfogo 102 della scatola a vuoto 18, ad esempio mediante elementi di chiusura 104 (figura 1).

La capacità delle batterie bipolari secondo la presente invenzione è determinata dall'area della sezione trasversale dei telai bipolari attivi che è rivestita di pasta. Se a causa di predeterminaii vincoli di applicazione del prodotto si deriva un'insufficiente capacità della batteria da un gruppo di telai elettricamente in serie, due o più batterie possono essere configurate in una disposizione elettrica serie/parallelo.Così la figura 8 illustra schematicamente una disposizione soltanto in serie avente telai di estremità (EF)32 ed un telaio centrale (CF) 36. La figura 9 illustra la disposizione serie/parallelo includente telai di estremità (EF) 32, telai attivi <AF) 34 ed un telaio centrale (CF)·36.

Si rileva inoltre che, per varie disposizioni, nel caso in cui si desideri una disposizione in serie o simile, i terminali potrebbero essere disposti sui due lati della batteria anziché su un solo lato come illustrato, oppure uno od entrambi i terminali potrebbero estendersi dai telai di estremità. In quest'ultima realizzazione è possibile stampare il telaio di estremità con l'appropriato terminale in esso incorporato.

La presente invenzione è molto versatile e può essere utilizzata per realizzare batterie che spaziano nel campo da 12 volt o meno fino a 48 volt o più aventi capacità ampiamente variabili a seconda delle esigenze di impiego. A questo scopo, la figura 10 illustra una realizzazione di una scatola di riempimento/sfogo per una disposizione doppia di batteria a 12 volt ovvero una batteria a 24 volt. Con la dimensione delle piastre e dei telai desiderata per molte applicazioni (ad esempio piastre di circa 60 pollici quadrati o simili) si prevede uno spazio adeguato nella faccia 26 della scatola 108 di riernpimento/sfogo per i fori 110 di riempimento/sfogo di una dimensione tale da consentire adeguate velocità di riempimento dell'elettrolita (ad esempio fori aventi un diametro di circa mezzo pollice a simile).

Quando si realizza una batteria a 48 volt od una batteria doppia a 24 volt vi può essere uno spazio inadeguato nella scatola diriempimento/sfogo per prevedere fori di riempimento/-sfogo aventi le adatte dimensioni in ciascuna cella di una disposizione fianco a fianco come nel caso dell'esempio della figura 10. Tuttavia secondo la presente invenzione, come è illustrato nella figura 11, batterie doppie a 24 volt od una singola batteria a 48 volt possono essere munite di adatti mezzi di riempimento/sfogo alternando i fori 112 per il vuoto con i fori di riempimento 114. Questo approccio può essere realizzato in quanto i fori per il vuoto 112 possono avere una dimensione minore di quella richiesta dalla produzione commerciale per i fori 114 di riempimento dell'elettrolita. In questa realizzarione le celle aventi fori per il vuoto 112 nella scatola di riempimento/sfogo 116 avranno un foro per il riempimenta/sfogo dell'elettrolita convenientemente posizionato in una scatola di riempimento/sfogo che sostituirà la scatola del vuoto 113 dell'esempio delle figure 1 a 7. In altre parole, metà delle celle verranno riempite con elettrolita dalla sommità e l'altra metà delle celle verrà riempita dal basso. Per conseguenza in questa realizzazione le celle vengono riempite con elettrolita utilizzando alternativamente la scatola di riempimento/sfogo superiore o quella inferiore.

La figura 12 illustra una forma di realizzazione alternativa per batterie doppie 24 volt o per una batteria singola a 48 volt secondo la presente invenzione. In questo caso i fori 118 di riempimento/sfogo dell'elettrolita per tutte le celle sono previsti nella scatola 120 di riempimenco/sfogo. Ciò viene realizzato alternando il posizionamento dei fori di riempimento/sfogo dell'elettrolita ed utilizzando divisori 122 per realizzare singoli condotti di riempimento dell'elettrolita che comunicano con ciascuna cella.

Dal punto di vista della fabbricazione può essere desiderabile realizzare i telai di estremità 32 in due componenti anziché con un unico componente come è illustrato nella figura 2A. A questo scopo e coaie è illustrato nella figura 13, mentre i telai attivi 34 ed il telaio centrale 36 sono configurati nel modo precedentemente descritto, i telai di estremità 124 sono configurati in modo simile ai telai attivi 34 e così non danno luogo alle superfici esterne di estremità della batteria come nella soluzione della figura 2A.Un secondo componente, un telaio 126 di materiale plastico fornisce le superfici esterne di estremità della batteria e in questa forma di realizzazione ciascun telaio 126 di materiale plastico include delie nervature di irrigidimento 128 per concorrere ad impedire il rigonfiamento della batteria in esercizio. L'assemblaggio della batterìa utilizzando la soluzione della figura 13 può essere realizzato come precedentemente descritto.

Un ulteriore scopo della presente invenzione consiste nell'utilizzare un elemento supplementare di irrigidimento per conferire una ulteriore resistenza contro ilrigonfiamento della batteria durante l'esercizio. A questo scopo, come illustrato nella figura 13, si prevede un elemento di stabilizzazione 130 di materiale plastico che può essere saldato o altrimenti fissato come desiderato a ciascun tealio di materiale plastico 126. Le nervature 128 e l'elemento 130 cooperano tra loro per conferire una maggiore stabilità durante l'esercizio mentre non ostacolano la possibilità di assemblare la batteria secondo l'invenzione in base al procedimento di assemblaggio sopra descritto. L'elemento stabilizzatore di materiale plastico 130 può naturalmente essere utilizzato nella forma di realizzazione della figura 2A se lo si desidera.

Imaterialiplastici usatiper realizzare i rispettivi telai bipolari della batteria ed altri componenti descritti possono essere scelti tra un'ampia varietà dimateriali come desiderato. In generale materiali adatti includono, a titolo di esempio illustrativo, omopolimeri e copolimeri di poiipropilene non caricati o caricati con vetro, eteri di poiifenilene, solfuri di poiifenilene, ABS, PMC, e resine acriliche.

In realtà si può usare qualsiasi altro materiale termoplastico che soddisfi le esigenze di ogni particolare applicazione. Le principali esigenze generalmente includono resistenza, rigidità,resistenzaall'acido edall'ossidazione,compatibilità nell’ambiente piombo-acido ed attitudine allo stampaggio (ad esempio allo stampaggio ad iniezione),,

Le operazioni di saldatura e fusione qui descritte possono essere effettuate utilizzando una qualsiasi di un'ampia varietà di tecniche conosciute. Come esempi illustrativi si possono utilizzare saldatura lineare a vibrazione, saldatura orbitale planare a vibrazione, saldatura con piastra calda, saldatura all'infrarosso focalizzato, fusione per riscaldamento ad induzione, fusione per riscaldamento a resistenza, saldatura mediante solventi ed anche unione mediante adesivi. Qualsiasi sia la tecnica impiegata, i giunti/giunzioni saldati dovrebbero essere essenzialmente privi di perdite,ermeticamente sigillati ed a tenuta di liquidi a pressioni superiori a quelle previste all'interno della batteria nell'esercizio.

La presente invenzione pertanto realizza una batteria bipolare piombo-acido che è assemblata a partire da componenti modulari elettrochimici e componenti d'assemblaggio. Questi componenti non soltanto soddisfano alle esigenze richieste di tensione e capacità in un vasto campo di impiego ma sono anche adatti per realizzare una produzione automatizzata in scala commerciale.Questiultimi vantaggi sono realizzatimediante una configurazione nella quale soltanto le superfici esterne dei quattro lati aperti ed esposti (precisamente il lato superiore, quello inferiore ed i due laterali) richiedono una sigillatura. Si elimina la necessità di saldare in sequenza un componente all'altro con i relativi problemi connessi come previamente esposto. La batteria bipolare secondo la presente invenzione consente di realizzare sequenze di riempimento dell'elettrolita commercialmente praticabili e realizza un soddisfacente sfogo dei gas nell'esercizio.

Mentre la presente invenzione è stata illustrata e descritta con rispetto a certe preferite forme di realizzazione, έ evidente che la presente invenzione non é così limitata. Così ad esempio mentre la presente invenzione è stata descritta principalmente in relazione ad una batteria piombo-acido sigillata, l'invenzione è anche pienamente applicabile alcaso diuna batteria bipolare piombo-acido del tipo "allagato".

Inoltre sirileva che la sigillatura delle superfici esterne dei quattro lati aperti ed esposti può essere realizzata con qualsiasi altra tecnica desiderata.Per esempio i vari componenti dell'assemblaggio potrebbero essere dapprima fabbricati in forma di una disposizione a manicotto o scatola con estremità aperta nella quale si inserisce il gruppo di componenti elettrochimici prima della sigillatura. Le operazioni di sigillatura richieste potrebbero essere effettuate stampando ad iniezione un materiale termoplastico intorno al gruppo di componenti elettrochimici, utilizzando lo stampo per realizzare la necessaria compressione.

Inoltre, mentre si preferisce realizzare la sigillatura nel modo descritto in vista dell'affidabilità e della facilità di assemblaggio, rientra nello scopo della presente invenzione la sigillatura del gruppo di componenti elettrochimici mediante saldatura o fusione realizzata in modo da unire le superfici interne di telai adiacenti piuttosto che le superfici esterne. E' così possibile effettuare tale sigillatura delle superfici interne mediante riscaldamento induttore-induzione (ad esempio incorporando un metallo nel telaio), riscaldamento resistenzaresistore (ad esempio facendo passare corrente attraverso un filo di piombo o simile) oppure mediante saldatura con adesivo o solvente (ad esempio aggiungendo un adesivo sensibile alla pressione, un adesivo anaerobico od un solvente sulle aree appropriate dei telai e poi applicando la pressione di compressione desiderata). Tutte queste alternative realizzano lo scopo desiderato di sigillare il gruppo di componenti elettrochimici come un'unità. Tuttavia si ritiene che ogni alternativa renda l'assemblaggio in un certo senso meno affidabile e più complesso rispetto alla forma di attuazione preferita della presente invenzione.

Claims (33)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la fabbricazione di una batteria bipolare piombo-acido avente una desiderata tensione ed una desiderata capacità che comprende le fasi di prevedere un gruppo di telai di estremità aventi ciascuno una superficie esterna solida, superfici di sommità, di fondo e laterali ed una superficie interna che comprende un contorno periferico che definisce un'area centrale aperta dimensionata in modo da ricevere un substrato di metallo conduttore, un substrato di metallo conduttore essendo incorporato in ciascuno di detti telai di estremità e posizionato in detta area centrale aperta, uno strato di materiale attivo positivo o negativo che aderisce a tali substrati conduttori di metallo, prevedere altri telai aventi una superficie superiore, una superficie inferiore e superfici laterali ed un contorno periferico che definisce un'area centrale aperta dimensionata in modo da accogliere un substrato di metallo conduttore, un substrato di metallo conduttore incorporato in ciascuno di detti altri telai e posizionato nell'area centrale aperta, uno strato di materiale attivo positivo o negativo che aderisce a ciascuna superficie del substrato di metallo conduttore, assemblare il gruppo di telai di estremità ed un numero sufficiente di altri telai per realizzare la necessaria tensione e la necessaria capacità, i telai essendo assemblati in modo da avere uno strato di materiale attivo positivo adiacente ad uno strato di materiale attivo negativo quando si posiziona un separatore tra telai adiacenti, i telai di estremità e gli altri telai assemblati comprendendo un'unità di componenti elettrochimici avente superfici superiore laterali e di fondo che corrispondono alle superfici rispettive superiori, laterali e di fondo di detti telai con le superfici esterne dei telai di estremità comprendendo le superfici di estremità dell'unità di componenti elettrochimici ed ibordi periferici di telai adiacenti formando tra di essi superfici periferiche, prevedere un foro di riempimento/sfogo dell'elettrolita nelle superfici superiore e di fondo di detta unità di componenti elettrochimici in comunicazione con un separatore,sigillare le superfici laterali di detta unità di componenti elettrochimici con un pannello, prevedere una scatola di riempimentα/sfogo dell'elettrolita che comprende una base divisa in scompartì il cui numero è uguale al numero dei separatori ed avente fori di riempimento/sfogo dell'elettrolita in allineamento con i fori nella superficie superiore di tale unità,un pannello frontale avente un'apertura che comunica con ciascun scomparto ed una sommità aperta, sigillare la base di detta scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita alla superficie superiore di detta unità di componenti elettrochimici, prevedere una scatola a vuoto che comprende una base divisa in scomparti il cui numero è uguale al numero dei separatori avente fori allineati con i fori nella superficie di fondo dell'unità, un pannello frontale avente un'apertura che comunica con ciascun scomparto ed una sommità aperta, sigillare la base di detta scatola del vuoto alla superficie di fondo di detta unità di componentielettrochimici, sigillare un coperchio sulle scatole di riempimento/sfogo ed a vuoto per racchiudere la sommità di tali scatole, aggiungere la quantità di elettrolita necessaria per fornire alla batteria la desiderata capacità mediante introduzione dell'elettrolita nei fori del pannello frontale della scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita mentre si applica un vuoto aifori del pannello frontale della scatola a vuoto, prevedere un coperchio collettore per la scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita, sigillare il coperchio collettore alla scatola di riempimento/-sfogo dell'elettrolita, prevedere un coperchio collettore per la scatola a vuoto avente dei mezzi di chiusura che otturano le aperture del pannello frontale della scatola a vuoto e sigillare il coperchio collettore della scatola a vuoto alla scatola a vuoto.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui la batteria bipolare piombo-acido è una batteria sigillata,dettiseparatori sono separatori comprimibili adatti per batterie sigillate piombo-acido ed in cui l'unità di componenti elettrochimici viene compressa ad un grado predeterminato in modo da ottenere lo spessore desiderato dei separatori nella batteria assemblata prima di sigillare le superfici superiore,inferiore e laterali.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2 in cui detti altri telai comprendono telai bipolari attivi aventi uno strato di materiale attivo positivo che aderisce su un lato ed uno strato di materiale attivo negativo che aderisce sull'altro lato del substrato di metallo conduttore ed un telaio per una bi-piastra centrale avente uno strato di materiale attivo che aderisce su ogni lato del substrato di metallo conduttore incorporato in detto telaio della bi-piastra avente una polarità opposta a quella del materiale attivo che aderisce al substrato di metallo conduttore incorporato nei telai di estremità ed è posizionato per realizzare due batterie in parallelo.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 3 in cui il bordo periferico adiacente alle superfici laterali di ciascun telaio è configurato in modo da fornire il determinato grado di compressione durante l'assemblaggio dell'unità di componenti elettrochimici.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 3 in cui il bordo periferico adiacente alle superfici laterali di ciascun telaio include una spalla allineata per ricevere un separatore nell'assemblaggio dell'unità di componenti elettrochimici.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5 in cui ogni substrato di metallo conduttore incorporato nei telai di estremità e nei telai bipolari include mezzi di contenimento e posizionamento per trattenere il materiale attivo nella posizione desiderata.
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui il foro di riempimento/sfogo nelle superfici superiore ed inferiore è ottenuto impiegando telai che hanno rientranze di adatta configurazione ricavate per stampaggio nelle superfici appropriate dei telai stessi.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 3 in cui lo strato conduttore metallico della suddetta bi-piastra centrale si estende attraverso una superficie lateraledell'unità componente elettrochimica in modo da fornire il terminale positivo ovvero negativo ed i substrati di metallo conduttore in detti telai di estremità si estendono verso il lato dell'unità di componenti elettrochimici in modo da fornire terminali aventi una polarità opposta a quella della bi-piastra centrale ed un pannello avendo delle aperture dimensionate ed allineate in modo da consentire al pannello di essere posizionato in adiacenza alla superficie laterale dell'unità modulare elettrochimica con i terminali che si estendono attraverso di esso.
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui nelle fasi di sigillatura si sigilla contemporaneamente almeno una parte delle superfici periferiche di telai adiacenti.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui la scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita include almeno uno scomparto in più rispetto al numero dei separatori, detto scomparto essendo sprovvisto di apertura nel pannello frontale, il coperchio collettore per la scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita include uno sfogo a prova di esplosione e il coperchio collettore sigillato per la scatola di riempimento/-sfogo dell'elettrolita έ posizionato in modo tale che lo sfogo a prova di esplosione è giustapposto in adiacenza allo scomparto sprovvisto di apertura nel pannello frontale.
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui i telai di estremità presentano delle nervature di irrigidimento dimensionate e posizionate in modo da minimizzare il rigonfiamento della batteria durante l'esercizio.
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 11 in cui ciascun telaio di estremità è costituito da un componente unitario.
13. 13. Procedimento secondo la rivendicazione 11 in cui ciascun telaio di estremità comprende due componenti, un componente comprendendo la superficie interna che comprende il bordo periferico che definisce l 'area centrale aperta con il substrato di metallo conduttore posizionato in essa e l'altro componente comprende la superficie esterna solida portante le nervature di irrigidimento.
14. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 11 in cui un elemento stabilizzatore di materiale plastico è fissato al telaio di estremità.
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 11 in cui la scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita e la scatola a vuoto sono provviste di nervature di irrigidimento allineate con le nervature dei telai di estremità nella batteria assemblata.
16. 16. Procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui la base della scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita e della scatola a vuoto sono dimensionate e configurate in modo tale da realizzare un bordo che si impegna rispettivamente sulle superfici superiore ed inferiore dell'unità di componente elettrochimico.
17. 17. Procedimento per la fabbricazione di una batteria sigillata bipolare piombo-acido avente una desiderata tensione ed una desiderata capacità che comprende le fasi di prevedere un gruppo di telai di estremità aventi ciascuno una superficie esterna solida, superfici superiore, inferiore e laterali ed una superficie interna che comprende un bordo periferico che definisce un'area centrale aperta dimensionata in modo da ricevere un substrato di metallo conduttore, un substrato di metallo conduttore essendo incorporato in ciascuno di detti telai di estremità e posizionato in detta area centrale aperta, uno strato di materiale attivo positivo o negativo che aderisce a detti substrati conduttori di metallo, prevedere altri telai aventi superfici superiore, inferiore e laterali ed un bordo periferico che definisce un'area centrale aperta dimensionata in modo da ricevere un substrato di metallo conduttore, un substrato dimetallo conduttore incorporato in ciascuno didetti altri telai e posizionato nell'area centrale aperta, uno strato di materiale attivo positivo o negativo che aderisce a ciascuna superficie del substrato di metallo conduttore, assemblare il gruppo di telai di estremità ed un numero sufficiente di altri telai per realizzare la necessaria tensione e la necessaria capacità, i telai essendo assemblati,in modo da avere uno strato di materiale attivo positivo adiacente ad uno strato di materiale attivo negativo quando si posiziona un separatore fra telai adiacenti, i telai di estremità e gli altri telai assemblati comprendendo un'unità di componenti elettrochimici avente superfici superiore,laterale e di fondo che corrispondono alle rispettive superfici superiore, laterale e di fondo di detti telai, le superfici esterne dei telai di estremità comprendendo le superficidiestremità dell'unitàelettrochimica ed i bordi periferici di telai adiacenti formando fra di essi superficiperiferiche,prevedere un foroper il riempimento/sfogo dell'elettrolita nelle superfici superiori di detta unità di componenti elettrochimici in comunicazione con un separatore, comprimere l'unità elettrochimica in misura predeterminata in modo da realizzare il desiderato spessore del separatore nella batteria assemblata,sigillare le superfici laterali dell'unità elettrochimica con un pannello, prevedere una scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita comprendente una base divisa in scomparti il cui numero è uguale al numero dei separatori ed aventiforidi riempimento/sfogo dell'elettrolita in allineamento con i fori della superficie superiore di detta unità, un pannello frontale avendo un'apertura comunicante con ciascun scomparto ed una sommità aperta, sigillare la base di tale scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita alla superficie superiore dell'unità elettrochimica,sigillareun pannello sulla superficie inferiore dell'unità elettrochimica, aggiungere la quantità di elettrolita necessario per realizzare nella batteria la capacità desiderata mediante introduzione di elettrolita nei fori del pannello frontale della scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita, prevedere un coperchio collettore per la scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita, sigillare il coperchio collettore alla scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita ed inserire valvole nelle aperture del pannello frontale della scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita dimensionate in modo da mantenere la pressione interna alla batteria ad un livello predeterminato.
18. 18. Una batteria bipolare piombo-acido avente una desiderata tensione ed una desiderata capacità che comprende un gruppo di telai di estremità ciascuno avente una superficie esterna solida, superfici superiore, inferiore e laterali ed una superficie interna comprendente un bordo periferico che definisce un'area centrale aperta dimensionata in modo da ricevere un substrato di metallo conduttore, un substrato di metallo conduttore incorporato in ciascuno di detti telai di estremità e posizionato in detta area centrale aperta, uno strato di materiale attivo positivo o negativo che aderisce a detti substrati di metallo conduttore, una serie di altri telai aventi superfici superiore, inferiore e laterali ed un bordo periferico che definisce un'area centrale aperta dimensionata in modo da ricevere un substrato di metallo conduttore, un substrato di metallo conduttore incorporato in ciascuno di detti altri telai e posizionato nell'area centrale aperta,uno strato dimateriale attivo positivo o negativo che aderisce a ciascuna superficie del substrato di metallo conduttore incorporato in detti altri telai, detti telai di estremità e detti altri telai essendo giustapposti adiacenti l'uno all'altro e comprendendo un'unità di componenti elettrochimici avente superfici superiore, laterali ed inferiore corrispondenti alle rispettive superfici superiore, laterali ed inferiore di detti telai, le superfici esterne dei telai di estremità comprendendo le superfici di estremità dell'unità dicomponenti elettrochimicie le superfici periferiche di telai adiacenti formando fra di essi superfici periferiche, i telai nell'unità essendo assemblati in modo da avere ciascun strato di materiale positivo attivo adiacente ad uno strato di materiale attivo negativo, un separatore posizionato fra strati adiacenti di materiale attivo positivo e negativo, un foro di riempimento/sfogo dell'elettrolita nelle superfici superiore ed inferiore di detta unità in comunicazione con un separatore, un pannello sigillata sulle superfici laterali di detta unità di componenti elettrochimici, una scatoladi riempimento/sfogodell'elettrolita comprendente una base divisa in scomparti il cui numero è uguale al numero dei separatori ed avente fori di riempimento/sfogo dell'elettrolita in allineamento con i fori nella superficie superiore di detta unità di componenti elettrochimici, un pannello frontale avente una serie di aperture, un'apertura comunicando con ciascun scomparto ed una sommità aperta, la base di detta scatola di ri.empimento/sfogo dell'elettrolita essendo sigillata alla superficie superiore dell'unità di componenti elettrochimici ed un coperchioper la scatola diriempimento/sfogo del l 'elettrolita essendo sigillato ad essa per chiudere l'estremità aperta, una scatola a vuoto comprendente una base divisa in scompartì il cui numero è uguale al numero dei separatori, avente fori allineati con i fori nella superficie di fondo dell'unità di componenti elettrochimici,un pannello frontale avente una serie di aperture, un'apertura comunicando con ciascun scomparto ed una sommità aperta, la base di detta scatola a vuoto essendo sigillata alla superficie inferiore dell'unità tramite la base, un coperchio collettore per la scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita sigillato al pannello frontale della suddetta scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita ed un coperchio per la scatola a vuoto essendo sigillato ad essa per chiudere l'estremità aperta, un coperchio collettore per la scatola a vuoto avente mezzi di chiusura per bloccare le aperture del pannello frontale della scatola a vuoto e sigillato alla scatola a vuoto in modo che detti mezzi di chiusura otturano le aperture del pannello frontale della scatola a vuoto ed un elettrolita posizionato fra strati adiacenti di materiale attivo positivo e negativo.
19. 19. Batteria bipolare piombo acido secondo la rivendicazione 1S in cui la batteria bipolare piombo-acido è una batteria sigillata,detti separatori sono separatori comprimibili adatti per batterie sigillate piombo-acido ed in cui l'unità di componenti elettrochimici è compressa ad un grado predeterminato in modo da ottenere il desiderato spessore dei separatori.
20. 20. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 19 in cui detti altri telai comprendono telai attivi bipolari aventi uno strato di materiale attivo positivo che aderisce su un lato ed uno strato di materiale attivo negativo che aderisce sull'altro lato delsubstrato di metallo conduttore ed un telaio centrale per la bi-piastra avente uno strato di materiale attivo che aderisce su ogni lato del substrato di metallo conduttore annegato in detto telaio della bi-piastra ed avente una polarità opposta a quella del materiale attivo che aderisce sul substrato di metallo conduttore incorporato in detti telai di estremità.
21. 21. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 20 in cui il substrato di metallo conduttore nella bi-piastra centrale si estende attraverso una superficie laterale dell'unità di componenti elettrochimici in modo da realizzare il terminale positivo o negativo e i substrati di metallo conduttore in detti telai di estremità si estendono attraverso il lato dell'unità di componenti elettrochimici in modo da realizzare i terminali di una polarità opposta a quella della bi-piastra centrale.
22. 22. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 20 in cui il bordo periferico adiacente alle superfici laterali di ciascun telaio è configurato in modo da realizzare il predeterminato grado di compressione per il separatore all'atto dell'assemblaggio dell'unità di componenti elettrochimici.
23. 23. Batteriabipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 20, in cui i bordi periferici adiacenti alle superfici laterali di ciascun telaio includono uno spallamento allineato in modo da ricevere un separatore.
24. 24. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 23 in cui ciascun substrato di materiale conduttore incorporato nei telai di estremità e nei telai bipolari include mezzi di contenimento e posizionamento delmateriale attivoper trattenere il materiale attivo nella posizione desiderata.
25. 25. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 18 in cui il foro di riempimEnto/sfogo dell'elettrolita nelle superfici superiore ed inferiore comprende delle incavature opportunamente configurate nelle appropriate superfici dei telai.
26. 26. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 18 in cui almeno una parte delle facce periferiche di telai adiacenti è sigillata.
27. 27. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 18 in cui la suddetta scatola diriempimento/sfogo dell'elettrolita include almeno uno scomparto in più rispetto al numero dei separatori e tale scomparto supplementare non è munito di un'apertura nel pannello frontale, il coperchio collettore per la scatola diriempimento/venti1azione include uno sfogo a prova di esplosione e il coperchio collettore sigillato per la scatola diriempimento/sfoga dell'elettrol ità è posizionata in modo tale che lo sfogo a prova di esplosione è giustapposto in adiacenza allo scompartì) che non presenta un'apertura nel pannello frontale.
28. 28. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 18 in cui detti telai di estremità sono provvisti di nervature di irrigidimento dimensionate e posizionate in modo da ridurre al minimo il rigonfiamento della batteria durante l'esercizio.
29. 29. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 28 in cui ciascun telaio di estremità è costituito da un componente unitario.
30. 30. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 28 in cui ciascun telaio di estremità comprende due componenti, un componente comprendendo la superficie interna che comprende il bordo periferico che definisce l'area centrale aperta col substrato di metallo conduttore in essa posizionato e l'altro componente comprende la superficie esterna solida avente su di essa le nervature di irrigidimento.
31. 31. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 28 in cui un elemento stabilizzatore di materiale plastico è fissato al telaio di estremità.
32. 32. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 28 in cui la scatola di riempintento/sfogo dell'elettrolita e la scatola a vuoto sono provviste di nervature allineate con le nervature dei suddetti telai di estremità.
33. 33. Batteria bipolare piombo-acido secondo la rivendicazione 18 in cui le basì della scatola di riempimento/sfogo dell'elettrolita e della scatola a vuoto sono dimensionate e configurate in modo da realizzare un bordo che si adatta sopra le superfici rispettivamente superiore ed inferiore dell'unità di componente elettrochimico.