WO2009030466A1 - Batteriekasten und verfahren zur herstellung eines batteriekastens - Google Patents

Batteriekasten und verfahren zur herstellung eines batteriekastens Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a battery box for multicellular electric accumulators having a bottom part, with front walls extending vertically from the bottom part to form a closed container, with a cover part opposite the end walls opposite the bottom part and with partitions extending between opposite end walls for dividing the container into cell chambers.
  • the battery box is formed of a plastic material and end faces have a mechanical reinforcement.
  • the invention further relates to a method for producing such a battery box.
  • Such battery boxes are used in particular for lead-acid batteries.
  • the separators in which the electrolytes are fixed in the separator, it must be ensured that the separators as fully as possible abut against the electrode plates and contact them, so that the electrode plates are sufficiently supplied with its entire surface for the electrochemical processes with electrolyte.
  • the battery box is thus to ensure a sufficient contact pressure within a recorded in a cell chamber electrode plate stack.
  • DE 197 38 087 A1 discloses a generic battery box, in which the middle part is provided on the end faces with a ribbing for mechanical reinforcement. The ribbing is applied to the outside of the end faces. The side walls of the chambers are formed elastically deformable, so that the distance between the partitions is variable. After the introduction of the electrode plate blocks, the restoring force of the elastic housing deformation is used for fixing the electrode plate blocks.
  • the plastic material in particular polypropylene, to add mineral fillers, such as talc, chalk or glass fibers.
  • mineral fillers such as talc, chalk or glass fibers.
  • Object of the present invention is therefore to provide an improved battery box for multi-cell electric batteries.
  • the object is achieved with the battery box of the type mentioned above in that at least the aligned parallel to the partitions end walls have reinforcing inserts, which are made integral with the end walls and enclosed by the plastic material.
  • reinforcing inserts By incorporating reinforcing inserts into the end walls, it is possible to stiffen them without significantly increasing the volume of the battery box. Compared to the production of plastic battery boxes with additives, the wear of the injection mold and the injection cycle times can be reduced. The integration of the reinforcing inserts, which are enclosed by the plastic material, an improved rigidity is achieved. The integral manufacturing process is also easy to handle.
  • the end walls are formed as a two-component plastic part using a second plastic material for forming the reinforcing inserts, which is harder and stiffer than the first plastic material used for the battery box, which encloses the second plastic material.
  • a second plastic material for forming the reinforcing inserts which is harder and stiffer than the first plastic material used for the battery box, which encloses the second plastic material.
  • the reinforcing inserts can also be manufactured separately and inserted into the injection mold during the injection molding process in order to be enclosed by the injected first plastic material of the battery box.
  • a perforated plate or a grid frame has been found to be advantageous for the stiffening.
  • the thickness of the reinforcing inserts is preferably less than the thickness of an end wall, i. less than the thickness of the end walls without reinforcement insert or the thickness of the associated end wall minus the material thickness of the reinforcement insert.
  • the thickness of the end wall is preferably about half (0.4 to 0.6 times) the thickness of an end wall.
  • the object of the present invention is also to provide an improved method for producing such a battery box.
  • the object is achieved by a method in which reinforcing inserts are inserted into the injection mold in the region of at least the end walls of the battery box aligned parallel to the dividing walls and these reinforcing inserts are enclosed by the plastic material injected into the injection molds to form the battery box.
  • Figure 1 - a partial perspective sectional view of a battery box for multi-cell electric batteries.
  • FIG. 1 shows a perspective partial sectional view of a battery box 1 for multicellular electrical accumulators.
  • the battery box 1 has a bottom part 2, which is rectangular with two parallel opposite narrow sides and two parallel opposite, with respect to the narrow sides longer long sides.
  • the ends of two end walls 3 are perpendicular to each other. Between the two opposite end walls 3 on the long side partitions 4 extend, are formed by the created in the end walls 3, closed-sided container separated cell chambers 5 in a conventional manner.
  • the cell chambers 5 serve to receive electrode plate stacks which have a multiplicity of electrode plates separated by separators and also electrolytes fixed in the separators.
  • the reinforcing inserts 6 are placed centrally in the respective end wall 3. By the reinforcing inserts 6, a higher rigidity of the battery box 1 is ensured without the volume of the battery box 1 is substantially increased.
  • the battery box 1 can be made of a standard polypropylene plastic material by injection molding.
  • the reinforcing inserts 6 in the injection mold is inserted and enclosed by the plastic material 7 during the injection molding process.
  • the reinforcing inserts in the two-component injection molding process during injection molding is formed of a harder, stiffer plastic than the plastic material used for the production of the end walls 3.

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Abstract

Ein Batteriekasten (1) für mehrzellige elektrische Akkumulatoren mit einem Bodenteil (2), mit vom Bodenteil (2) senkrecht abgehenden Stirnwänden (3) zur Bildung eines umseitig geschlossenen Behälters, mit einem die Stirnwände (3) gegenüberliegend zum Bodenteil (2) abschließenden Deckelteil und mit sich zwischen gegenüberliegenden Stirnwänden (3) erstreckenden Trennwänden (4) zur Unterteilung des Behälters in Zellkammern (5) wird beschrieben. Der Batteriekasten (1) ist aus Kunststoff gebildet. Die Stirnwände (3) haben eine mechanische Verstärkung. Mindestens die parallel zu den Trennwänden (4) ausgerichteten Stirnwände (3) haben Verstärkungseinlagen (6), die integral mit den Stirnwänden (3) gefertigt und vom Kunststoffmaterial (7) umschlossen sind.

Description

Batteriekasten und Verfahren zur Herstellung eines Batteriekastens
Die Erfindung betrifft einen Batteriekasten für mehrzellige elektrische Akkumulatoren mit einem Bodenteil, mit vom Bodenteil senkrecht abgehenden Stirnwänden zur Bildung eines umseitig geschlossenen Behälters, mit einem die Stirnwände gegenüberliegend zum Bodenteil abschließenden Deckelteil und mit sich zwischen gegenüberliegenden Stirnwänden erstreckenden Trennwänden zur Unterteilung des Behälters in Zellkammern, wobei der Batteriekasten aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist und Stirnseiten eine mechanische Verstärkung haben.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Batteriekastens.
Derartige Batteriekästen werden insbesondere für Bleiakkumulatoren eingesetzt. Insbesondere bei dicht verschlossenen Bleiakkumulatoren, bei denen die Elektrolyten im Separator festgelegt sind, muss sichergestellt werden, dass die Separatoren möglichst vollflächig an den Elektrodenplatten anliegen und diese kontaktieren, so dass die Elektrodenplatten mit ihrer gesamten Oberfläche für die elektrochemischen Vorgänge ausreichend mit Elektrolyt versorgt werden. Durch den Batteriekasten ist somit ein ausreichender Anpressdruck innerhalb eines in einer Zellkammer aufgenommenen Elektrodenplattenstapels sicherzustellen.
DE 197 38 087 A1 offenbart einen gattungsgemäßen Batteriekasten, bei dem das Mittelteil an den Stirnseiten mit einer Verrippung zur mechanischen Verstärkung versehen ist. Die Verrippung ist an der Außenseite der Stirnseiten aufgebracht. Die Seitenwände der Kammern sind elastisch verformbar ausgebildet, so dass der Abstand zwischen den Trennwänden variabel ist. Nach dem Einbringen der Elektrodenplattenblöcke wird die Rückstellkraft der elastischen Gehäuseverformung zur Fixierung der Elektrodenplattenblöcke genutzt.
Zur Versteifung ist es weiterhin bekannt, dem Kunststoffmaterial, insbesondere Polypropylen, mineralische Füllstoffe hinzuzufügen, wie insbesondere Talkum, Kreide oder Glasfasern. Hierdurch kann einem Ausbauchen des Batteriekastens und damit zusammenhängend einer Verringerung des Anpressdrucks entgegengewirkt werden. Das Problem bei der Verwendung derartiger Kunststoffmaterialien mit Zusatz besteht jedoch in dem höheren Werkzeugverschleiß und den längeren Spritzzykluszeiten. Die Zusätze erhöhen zudem das Gewicht des Batteriekastens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verbesserten Batteriekasten für mehrzellige elektrische Akkumulatoren zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit dem Batteriekasten der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens die parallel zu den Trennwänden ausgerichteten Stirnwände Verstärkungseinlagen haben, die integral mit den Stirnwänden gefertigt und vom Kunststoffmaterial umschlossen sind.
Durch die Einarbeitung von Verstärkungseinlagen in die Stirnwände gelingt es ohne eine wesentliche Volumenvergrößerung des Batteriekastens, diesen zu versteifen. Im Vergleich zu der Herstellung von Batteriekästen aus Kunststoff mit Zusätzen können der Verschleiß der Spritzgussform und die Spritzgusszykluszeiten reduziert werden. Durch die Integration der Verstärkungseinlagen, die von dem Kunststoffmaterial umschlossen sind, wird eine verbesserte Steifigkeit erreicht. Der integrale Fertigungsprozess ist zudem gut handhabbar.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stirnwände als Zwei-Komponenten- Kunststoffteil unter Verwendung eines zweiten Kunststoffmaterials für die Bildung der Verstärkungseinlagen gebildet wird, das härter und steifer ist als das für den Batteriekasten genutzte erste Kunststoffmaterial, das das zweite Kunststoffmaterial umschließt. Auf diese Weise ist es möglich, in einem Schritt während des Spritzgussvorgangs die Verstärkungseinlagen zusammen mit den diese umschließenden Stirnwänden zu formen. Ohne wesentliche Verbreiterung der Stirnwände sorgt das härtere und steifere zweite Kunststoffmaterial der Verstärkungseinlagen für die notwendige Versteifung.
Die Verstärkungseinlagen können aber auch separat gefertigt und beim Spritzgussvorgang in die Spritzgussform eingelegt werden, um von dem eingespritzten ersten Kunststoffmaterial des Batteriekastens umschlossen zu werden. Als Struktur für die Verstärkungseinlagen hat sich eine gelochte Platte oder ein Gitterrahmen als vorteilhaft für die Versteifung erwiesen.
Die Dicke der Verstärkungseinlagen ist vorzugsweise geringer als die Dicke einer Stirnwand, d.h. geringer als die Dicke der Stirnwände ohne Verstärkungseinlage bzw. der Dicke der zugeordneten Stirnwand abzüglich der Materialstärke der Verstärkungseinlage. Die Dicke der Stirnwand beträgt vorzugsweise etwa die Hälfte (0,4 - 0,6fache) der Dicke einer Stirnwand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist weiterhin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines solchen Batteriekastens zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, bei dem Verstärkungseinlagen in die Spritzgussform im Bereich mindestens der parallel zu den Trennwänden ausgerichteten Stirnwänden des Batteriekastens eingelegt und diese Verstärkungseinlagen durch das zur Bildung des Batteriekastens in die Spritzgussformen eingespritzten Kunststoffmaterials umschlossen werden.
Denkbar ist aber auch die Zwei-Komponenten-Fertigung mindestens der parallel zu den Trennwänden ausgerichteten Stirnwände des Batteriekastens durch Einspritzen eines zweiten, härteren und steiferen Kunststoffmaterials als das für den Batteriekasten verwendete erste Kunststoffmaterial zur Bildung von Verstärkungseinlagen und Einspritzen des ersten Kunststoffmaterials in die Spritzgussform.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 - eine perspektivische Teilschnittansicht eines Batteriekastens für mehrzellige elektrische Akkumulatoren.
Figur 1 lässt eine perspektivische Teilschnittansicht eines Batteriekastens 1 für mehrzellige elektrische Akkumulatoren erkennen. Der Batteriekasten 1 hat ein Bodenteil 2, das rechteckig mit zwei parallel gegenüberliegenden Schmalseiten und zwei sich parallel gegenüberliegenden, gegenüber den Schmalseiten längeren Langseiten ist.
Von dem Bodenteil 2 gehen senkrecht Stirnwände 3 ab, um einen umseitig geschlossenen Behälter zu bilden. Die Enden von jeweils zwei Stirnwänden 3 stehen senkrecht zueinander. Zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Stirnwänden 3 an der Langseite erstrecken sich Trennwände 4, durch die in dem durch die Stirnwände 3 geschaffenen, umseitig geschlossenen Behälter voneinander separierte Zellkammern 5 in an sich bekannter Weise gebildet werden. Die Zellkammern 5 dienen zur Aufnahme von Elektrodenplattenstapeln, die eine Vielzahl von durch Separatoren voneinander getrennte Elektrodenplatten, sowie in den Separatoren festgelegtes Elektrolyt haben.
Mindestens an den sich gegenüberliegenden Stirnwänden 3 an der Schmalseite des Batteriekastens 1 sind Verstärkungseinlagen 6 eingebaut, die integral mit den Stirnwänden 3 gefertigt und von dem Kunststoffmaterial 7 der zugeordneten Stirnwand 3 umschlossen sind.
Es ist erkennbar, dass die Verstärkungseinlagen 6 mittig in der jeweiligen Stirnwand 3 platziert sind. Durch die Verstärkungseinlagen 6 wird eine höhere Steifigkeit des Batteriekastens 1 sichergestellt, ohne dass das Volumen des Batteriekastens 1 wesentlich vergrößert wird.
Der Batteriekasten 1 kann aus einem Standard-Polypropylen-Kunststoffmaterial im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dabei können die Verstärkungseinlagen 6 in die Spritzgussform eingelegt und während des Spritzgussvorgangs von dem Kunststoffmaterial 7 umschlossen werden.
Es ist aber auch denkbar, dass die Verstärkungseinlagen im Zwei-Komponenten- Spritzgussverfahren während der Spritzgussfertigung aus einem härteren, steiferen Kunststoff gebildet wird als das für die Herstellung der Stirnwände 3 genutzte Kunststoffmaterial.
Die Form der Verstärkungseinlagen 6 kann beispielsweise, wie dargestellt, ein Gitterrahme.n sein. Denkbar ist aber auch, die Verstärkungseiniagen 6 als gelochte Platte o.a. auszuführen. Entscheidend ist, dass die Verstärkungseinlage Materialausnehmungen hat, um von dem Kunststoffmaterial 7 der Stirnwände 3 eingeschlossen zu werden, so dass die Verstärkungseinlage 6 vollständig von dem Kunststoffmaterial 7 der Stirnwände 3 umhüllt ist und die Dichtigkeit des Batteriekastens dadurch gewährleistet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Batteriekasten (1) für mehrzellige elektrische Akkumulatoren mit einem Bodenteil (2), mit vom Bodenteil (2) senkrecht abgehenden Stirnwänden (3) zur Bildung eines umseitig geschlossenen Behälters, mit einem die Stirnwände (3) gegenüberliegend zum Bodenteil (2) abschließenden Deckelteil und mit sich zwischen gegenüberliegenden Stirnwänden (3) erstreckenden Trennwänden (4) zur Unterteilung des Behälters in Zellkammern, wobei der Batteriekasten (1) aus Kunststoffmaterial (7) gebildet ist und Stirnwände (3) eine mechanische Verstärkung haben, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die parallel zu den Trennwänden (4) ausgerichteten Stirnwände (3) Verstärkungseinlagen (6) haben, die integral mit den Stirnwänden (3) gefertigt und vom Kunststoffmaterial (7) umschlossen sind.
2. Batteriekasten (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwände (3) als Zwei-Komponenten-Kunststoffteil mit den aus einem zweiten, härteren und steiferen Kunststoffmaterial gebildeten Verstärkungseinlagen (6), als das die Verstärkungseinlagen (6) umschließende erste Kunststoffmaterial (7) des Batteriekastens (1) gebildet sind.
3. Batteriekasten (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinlagen (6) zusammen mit den Stirnwänden (3) spritzgussgefertigt sind.
4. Batteriekasten (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinlagen (6) separat gefertigt und beim Spritzgussvorgang als Einlagen in der Spritzgussform von dem eingespritzten ersten Kunststoffmaterial (7) des Batteriekasten (1) umschlossen werden.
5. Batteriekasten (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungseinlagen (6) als gelochte Platte oder als Gitterrahmen ausgeführt sind.
6. Batteriekasten (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Verstärkungseinlagen (6) geringer als die Dicke der Stirnwände (3) ohne Verstärkungseinlagen (6) ist.
7. Batteriekasten (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Verstärkungseinlagen (6) etwa die Hälfte der Dicke der Stirnwände (3) beträgt.
8. Verfahren zur Herstellung eines Batteriekastens (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einlegen von Verstärkungseiniagen (6) in die Spritzgussform im Bereich mindestens der parallel zu den Trennwänden (4) ausgerichteten Stirnwände (3) des Batteriekastens (1) und Umschließen der Verstärkungseinlagen (6) durch das zur Bildung des Batteriekastens (1) in die Spritzgussform eingespritzten ersten Kunststoffmaterials (7).
9. Verfahren zur Herstellung eines Batteriekastens (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Zwei-Komponenten-Fertigung mindestens der parallel zu den Trennwänden (4) ausgerichteten Stirnwände (3) des Batteriekastens (1) durch Einspritzen eines zweiten, härteren und steiferen Kunststoffmaterials als das für den Batteriekasten (1) verwendete erste Kunststoffmaterial (7) zur Bildung von Verstärkungseinlagen (6) und Einspritzen des ersten Kunststoffmaterials (7) in die Spritzgussform derart, dass das erste Kunststoffmaterial (7) die aus dem zweiten Kunststoffmaterial gebildeten Verstärkungseinlagen (6) umschließt.
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