NO832188L

NO832188L - MULTI-CELL LEAD CUMULATOR WITH STANDLESS PLATE BLOCKS

Info

Publication number: NO832188L
Application number: NO832188A
Authority: NO
Inventors: Hans Joachim Golz
Original assignee: Varta Batterie
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1984-01-30
Also published as: DE3228328A1; FI831980A0; DK261083D0; DK261083A; EP0100830A1; FI831980L

Description

Oppfinnelsen vedrører en elektrisk akkumulator, særlig en flercellet blyakkumulator med et blokkassehus, ved hvilken de av positive elektroder, separatorer og. negative^élekfcr.oder sammensatte plateblokker har mindre tykkelse enn bredden for de tilhørende cellekar, og hvor plateblQkkene er plassert uforskyvbart i cellekarene. The invention relates to an electric accumulator, in particular a multi-cell lead accumulator with a block box housing, in which the of positive electrodes, separators and. negative^élekfcr.or composite plate blocks have less thickness than the width of the associated cell vessels, and where the plate blocks are placed immovably in the cell vessels.

Er.farignsmessig blir ved monteringen av skkumulatorbatterier cellekarene ikke bestandig nøyaktig utfylt av de allerede ferdig sammenstilte platepakker. Det er hovedsakelig tre grun-ner for dette: For det første består celleinnbyggingselementene av positive og negative elektroder og av separatorer, hvis tykkelser frem-stillingsmessig er utsatt for spredning. Dette fører til negative avvikelser fra innbyggingsstørrelsen, da en overdimen-sjonering i praksis ikke er tillatt. As a matter of fact, when assembling accumulator batteries, the cell vessels are not always exactly filled with the already assembled plate packs. There are mainly three reasons for this: Firstly, the cell built-in elements consist of positive and negative electrodes and of separators, the thicknesses of which are exposed to dispersion in terms of manufacturing. This leads to negative deviations from the built-in size, as oversizing is not permitted in practice.

For det annet er det av betydning de høye kostnader for sprøy-testøpeverktøyet for kunststoff utstyr (blokkasse og lokk), for batterier, særlig startbatterier, og i tillegg en vesentlig utvidelse~av typevarianter på grunn av spesielle kundeønsker. Secondly, the high costs for the injection molding tool for plastic equipment (block case and lid), for batteries, especially starter batteries, and in addition a significant expansion of type variants due to special customer requests are of importance.

Begge disse omstendigheter har ført til at man med en og den samme blokkasse realiserer forskjellige batterityper med f. eks. forskjellige kuldeprøvestrømmer. Dette skjer ved at man en gang arbeider med få tykke, og en annen gang med flere tynne elektroder samt forskjellige tykkelser for de dertil hørende separatorer i celler med lik lengde, hvorved det naturligvis bare sjelden fremkommer eksakt like blokktykkelser. Both of these circumstances have led to the realization of different battery types with e.g. different cold test currents. This happens by working one time with a few thick, and another time with several thin electrodes as well as different thicknesses for the separators belonging to them in cells of equal length, which of course only rarely results in exactly the same block thicknesses.

For det tredje har det, særlig ved batterier for yrkeskjøre-tøyer, blitt vanlig foruten den såkalte "fullutbygging" av vekt- og kostnadsgrunner også å fremstille "delutbyggings"-batterier, hvis den nødvendige kapasitet for et- bestemt an-vendelsesformål er mindre og ikke mer kan anbringes i det neste, mindre utstyr som står til rådighet. Thirdly, it has become common, especially in the case of batteries for commercial vehicles, in addition to the so-called "full development" for weight and cost reasons, to also manufacture "partial development" batteries, if the required capacity for a specific purpose of use is smaller and no more can be placed in the next, smaller equipment available.

I alle tilfeller, og helt spesielt naturligvis i sistnevnte tilfelle, fremkommer frie rom, og det faste sete for elemen-tene går tapt. In all cases, and of course especially in the latter case, free spaces appear, and the fixed seat for the elements is lost.

Da en fast innbygging imidlertid er helt nødvendig for drifts-sikkerheten til akkumulatoren, og helt; spesielt også ved anvendelsen i elektrodrift, har man opprinnelig benyttet seg av tilføyelsen av innstikningsskiver i platepakkene, med hvilke toleranser i størrelsesorden fra 1-3 mm kan utlignes. However, since a permanent installation is absolutely necessary for the operational safety of the accumulator, and completely; especially also in the case of electric drive applications, the addition of insert washers in the plate packs was originally used, with which tolerances of the order of 1-3 mm can be compensated.

I det tredje tilfelle, i hvilket avvikelsene er enda større, benytter man til og med spesielt til dette formål fremstilte (sprøytede) stikkelementer. In the third case, in which the deviations are even greater, one even uses specially produced (sprayed) plug elements for this purpose.

I henhold til DT-GBm 7630908 kan det i stedet for innstik-ningsstykker også benyttes en av kunststoffolie bestående lomme som fyllelement, som før lokkpåsettingen fylles over et ifyllingsrør med f. eks. skumdannende polyuretan i dosert mengde. Fordelen i forhold til sprøyting og i tykkelse for-utbestemte innleggsdeler består deri at det ved skummepro-sessen oppnås nøyaktig den nødvendige tykkelsesøkning. According to DT-GBm 7630908, instead of insert pieces, a pocket consisting of plastic foil can also be used as a filling element, which is filled over a filling tube with e.g. foam-forming polyurethane in metered quantities. The advantage compared to spraying and thickness-predetermined insert parts consists in the fact that the foaming process achieves exactly the required increase in thickness.

Begge fremgangsmåter er bundet til at cellene fylles manuelt. Both methods are bound to fill the cells manually.

Lettere tilgjengelig for automatisk fremstilling er en i De-AS 2548813 beskrevet metode, som foreslår den direkte innsprøyting av et kunststoff mellom celleskilleveggene, hen-holdsvis blokkasseendeveggene og platesatsene, hvorved den flerkomponentholdige kunststoffblanding oppskummer og herder etter innsprøytingen. Ufordelaktig er derved riktignok den større syrefortrengning og en viss tildekning av aktive elek-trodeoverflater med inntrengning av skummemidlet i endeplate-ne, noe som i begge tilfeller virker som en kapasitetsreduk-sjon. More easily available for automatic production is a method described in De-AS 2548813, which proposes the direct injection of a plastic between the cell partitions, respectively the block box end walls and the plate sets, whereby the multi-component plastic mixture foams and hardens after the injection. Admittedly, the greater acid displacement and a certain covering of active electrode surfaces with penetration of the foaming agent into the end plates are disadvantageous, which in both cases acts as a capacity reduction.

En særlig fast innbygging, f. eks. den for HD-batterier, har man oppnådd ved fastsetting av plateblokken ved hjelp av nedholdere, som avstøtter seg mot lokket for således å utelukke en relativbeveglese for blydelene i forhold til huset. A particularly fixed installation, e.g. that for HD batteries, has been achieved by securing the plate block with the help of retainers, which rest against the lid in order to exclude relative movement of the lead parts in relation to the housing.

I steden for anvendelsen av innleggingsdeler har man til slutt innført innsprøyting av polypropylen, hvorved også her det tilveiebringes en kontakt mellom den sprøytede sperre som for-binder plate og innstikningsstykke med veggene og herved slik at det også er sikret en viss avstøtning i forhold til lokket som senere sveises på. Instead of the use of insert parts, the injection of polypropylene has finally been introduced, whereby here too a contact is provided between the sprayed barrier that connects the plate and insert piece with the walls, thereby ensuring a certain resistance in relation to the lid which is later welded on.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er å til-veiebringe en flercellet elektrisk akkumulator med ristefast innbyggede elektrodeblokker, som kan fremstilles uten innleggsdeler eller materiale som forsterker plateblokktykkelsen og som muliggjør en rasjonell fremstillingsmåte. The task underlying the invention is to provide a multi-cell electric accumulator with vibration-resistant built-in electrode blocks, which can be manufactured without insert parts or material which reinforces the plate block thickness and which enables a rational manufacturing method.

Denne oppgave blir løst ifølge oppfinnelsen ved at, av de til hvert cellekar tilhørende celleskillevegger og celleendevegger i blokkassen er anordnet minst en vegg med et over dens sentrale område utstrakt og fra en kant på veggen over en kanal tilgjengelig hulrom, hvis vegger ved innsprøyting av en masse som tilveiebringer en uthvelving kan presses mot plateblokkene. This task is solved according to the invention in that, of the cell partition walls and cell end walls belonging to each cell vessel in the block box, at least one wall is arranged with a cavity extending over its central area and accessible from an edge of the wall over a channel, whose walls by injecting a mass which provides a camber can be pressed against the plate blocks.

Hensiktsmessig er det å anordne kanalen på veggens overside. Det er imidlertid også mulig å anordne kanalen nedentil i kassens skillevegg. Dette kan til og med være fordelaktig, It is appropriate to arrange the channel on the upper side of the wall. However, it is also possible to arrange the channel at the bottom of the partition wall of the box. This can even be beneficial,

da som kjent skilleveggene er tykkere nedentil enn oventil på grunn av skråtilformingen for å muliggjøre uttak av formen. as known, the partitions are thicker at the bottom than at the top due to the slanting to enable removal of the mould.

Oppfinnelsens gjenstand skal forklares nærmere ved hjelp av figuren. På figuren er det vist en skrått avskåret ende på en flercellet blokkasse 1 med den bakre endevegg 2 og to celleskillevegger 3, 4. Celleskilleveggen 3 har ifølge oppfinnelsen i sitt midtre område et hulrom 5, som er oppblåst av det deri oppskummede kunststoff 6, fortrinnsvis polyuretan, noe som er tilkjennegitt ved en uthvelving utover til begge sider med buleform eller bobleform av celleskilleveggen. For å kunne gjengi denne "veggboble" 7 på en iøyenfallende måte, er elektrodebelegget til den av celleskilleveggene 3 og 4 av-delte celle utelatt på figuren. Ved hjelp av kanalen 8 blir det oppskumbare kunststoff sprøytet inn i hulrommet. The object of the invention shall be explained in more detail with the help of the figure. The figure shows an obliquely cut end of a multi-cell block box 1 with the rear end wall 2 and two cell partitions 3, 4. According to the invention, the cell partition wall 3 has in its central area a cavity 5, which is inflated by the foamed plastic 6 therein, preferably polyurethane, which is indicated by a bulge outwards to both sides with a bulge or bubble shape of the cell partition. In order to be able to reproduce this "wall bubble" 7 in an eye-catching way, the electrode coating of the cell divided by the cell partitions 3 and 4 is omitted from the figure. By means of the channel 8, the foamable plastic is injected into the cavity.

Det til enden beliggende cellekammer mellom blokkasseendeveg-gen 2 og celleskilleveggen 3 er fylt med en plateblokk, bestående av negative elektroder 9, positive elektroder 10 og separatorer 11. Derved er de negative elektroder tilsluttet til den negative endepol 12 og de positive elektroder til celleforbindelsen 13. The cell chamber situated at the end between the block case end wall 2 and the cell partition wall 3 is filled with a plate block, consisting of negative electrodes 9, positive electrodes 10 and separators 11. Thereby, the negative electrodes are connected to the negative end pole 12 and the positive electrodes to the cell connection 13 .

Som figuren viser gjennom spalten 14, blir cellebredden ikke fullstendig utfylt av plateblokkens tykkelse, slik at den løse plassering ville bety en alvorlig farekilde. As the figure shows through the gap 14, the cell width is not completely filled by the thickness of the plate block, so that the loose placement would mean a serious source of danger.

Denne fare blir unngått ved utførelsen ifølge oppfinnelsen av blokkassens mellomvegger, som tillater, ved fylling av på forhånd tilformede hullommer i veggene med et oppskumbart reak-sjonskunststoff, at hulromvolumet økes og at den til herding førende nettdannelsesreaksjon tilveiebringer en trykkoppbygg-ing som holder platepakken ved enden under et konstant inn-spenningstrykk. Derved tilpasser veggboblens tykkelse seg automatisk til den foreliggende avstand mellom plateblokken og celleskilleveggen. Selvfølgelig kunne det også i blokk-kasseendeveggen være utformet oppblåsbare lommer i samsvar med oppfinnelsen. This danger is avoided by the design according to the invention of the intermediate walls of the block box, which allows, by filling preformed hollow pockets in the walls with a foamable reaction plastic, that the cavity volume is increased and that the network formation reaction leading to hardening provides a pressure build-up that holds the plate package at the end under a constant clamping pressure. Thereby, the thickness of the wall bubble automatically adapts to the available distance between the plate block and the cell partition. Of course, inflatable pockets could also be designed in the block box end wall in accordance with the invention.

Den vesentlige fordel ved oppfinnelsen ligger deri at hullom-men inklusive ifyllingskanal er en fast bestanddel av blokk-kassen og at den, da blokkassen i dette fremstillingsstadium kan posisjoneres med tilstrekkelig gjentagelsesnøyaktighet, kan nås f. eks. med innsprøytingsdyser. The essential advantage of the invention lies in the fact that the cavity, but including the filling channel, is a fixed component of the block box and that, as the block box can be positioned at this stage of production with sufficient repetition accuracy, it can be reached, e.g. with injection nozzles.

Fremstillingen av en slik veggintegrert lomme skjer likeledes automatisk og simultant med sprøytestøpingen av blokkassen ved hjelp av en injeksjonsnål som er slik fast installert i kjernesatsen til sprøyteformen at dens åpning ligger omtrent i midten av celleskilleveggen. I den første fase av sprøyte-prosessen, altså ved påfyllingen av sprøyteformen med polypropylen, må trykket i nålen direkte følge det i formen seg oppbyggende trykk. Dette må skje for å sikre at det i nålens kanal ikke kan inntrenge noe flytende polypropylen, mens det på den annen side skal være sikret at det i denne fase heller ikke kan tre noe luft (eller ingen gass) ut av nålens spiss. The production of such a wall-integrated pocket is also done automatically and simultaneously with the injection molding of the block case by means of an injection needle which is so firmly installed in the core set of the injection mold that its opening is approximately in the middle of the cell partition wall. In the first phase of the injection process, i.e. when filling the injection mold with polypropylene, the pressure in the needle must directly follow the pressure building up in the mold. This must be done to ensure that no liquid polypropylene can enter the channel of the needle, while on the other hand it must be ensured that in this phase no air (or no gas) can escape from the tip of the needle either.

Etter en viss tid, nemlig når polypropylenmaterialet allerede er stivnet ved kjerneflåtene, og mens materialet i midten av veggene fremdeles er i flytende tilstand, blir en definert mengde luft drevet inn bak kanylen ved en ytterligere øking av trykket. Det dertil nødvendige volum tas fra krymperomme-. ne, som fremkommer under stivningsprosessen, hvorved helt analogt til det bare lite skummende kassemateriale det som ytterligere fordel fremkommer en kasse uten de ellers vanlige innsynkningssteder ved materialansamlingsstedene (f. eks. ytre markering av midtveggene). After a certain time, namely when the polypropylene material has already solidified at the core rafts, and while the material in the middle of the walls is still in a liquid state, a defined amount of air is driven in behind the cannula by a further increase in pressure. The required volume is taken from the shrinking space. ne, which appears during the solidification process, whereby completely analogous to the only slightly foaming box material, as a further advantage, a box appears without the otherwise usual subsidence points at the material accumulation points (e.g. external marking of the middle walls).

Denne i mellomveggene lagrede luft danner nu en meget tynn luftlomme med en størrelse på ca. 10 cm i diameter. Ved uttak av formen etter trykkavlastning forblir denne lomme i det vesentlige bestående i denne form og er tilgjengelig over den på grunn av nålen dannede åpning for fylling, f. eks. med polyuretan. This air stored in the intermediate walls now forms a very thin air pocket with a size of approx. 10 cm in diameter. When removing the mold after pressure relief, this pocket essentially remains in this mold and is accessible above the opening formed by the needle for filling, e.g. with polyurethane.

Ved injeksjon av kunststoffet i den ferdige lomme kan det ikke på forhånd utelukkes at materialet ved begynnelsen av oppskummingen igjen drives ut av den (tynne) fylleåpning. I dette tilfelle kan man benytte et relativt langsomt rea-gerende skumstoff, slik at oppskummingen først begynner etter at åpningen er sammensveiset ved påsveising av blokklokketf. Skulle dette imidlertid ikke kunne oppnås, forblir den sikre mulighet direkte i tilslutning til den respektive fyllepro-sess å sveise midtveggen direkte varmt i dette område. Eventuelt vil det da være nødvendig å gjøre veggen noe høyere i dette område for å utelukke utettheter med sikkerhet i forhold til lokket ved den senere sammensveising. When injecting the plastic into the finished pocket, it cannot be ruled out in advance that the material is once again pushed out of the (thin) filling opening at the beginning of the foaming. In this case, a relatively slow-reacting foam material can be used, so that the foaming only begins after the opening has been welded together by welding on the block lid. However, should this not be achieved, the sure possibility remains directly in connection with the respective filling process to weld the central wall directly hot in this area. If necessary, it will then be necessary to make the wall somewhat higher in this area to rule out leaks with certainty in relation to the lid during the later welding.

Claims

1. Electric accumulator, in particular a multi-cell lead accumulator with a block case housing, in which the plate blocks composed of alternating positive electrodes, separators and negative electrodes are of a smaller thickness than the width of the associated cell vessels, and where the plate blocks are fixed in the cell vessels, characterized by at least a wall in the cell partition walls belonging to each cell vessel and cell end walls in the block box is equipped with a cavity extending over the central area of the wall and accessible from an edge of the wall via a channel, the walls of which can be pressed against the plate blocks by injecting a bulging mass into the cavity .

2. Electric accumulator according to claim 1, characterized in that the bulging mass is a foam-forming plastic polymer.

3. Electric accumulator according to claim 2, characterized in that the plastic polymer is polyurethane.