Elektrischer Akkumulator. In den bisher bekannten Bleiakkumula toren bestehen die Elektrodenplatten aus einem Rahmen aus Blei und aus einem in diesem Rahmen befindlichen Gitter aus dem selben Material, wobei in die Öffnungen die ses Gitters die aus Bleioxyd oder andern Bleiverbindungen bestehende aktive Masse, eingepresst ist.
In jeder Akkumulatorzelle werden die Platten durch Zwischenlagen aus porösem Holz, Ebonit, Glaswolle oder der gleichen voneinander getrennt. Platten der selben Polarität sind dabei an der Oberkante durch Verbindungsstücke aus Blei zusam mengehalten, welche ihrerseits mit den Pol klemmen verbunden sind.
Es ist klar, dass bei derartigen Akkumula toren der Wert des Verhältnisses zwischen dem Gewicht des Akkumulators zu dessen Kapazität ,gross isst, weil ein grosser Teil des Gewichtes der Platten aus nicht wirksamem Blei besteht. Es ist deshalb früher vorge schlagen worden, Platten aus Bleiblechen her zustellen, die an beiden Seiten mit Gittern aus einem geeigneten Isolationsmaterial be legt sind. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Akkumulatorplatten aus mit aktiver Masse umgebenen Bleistäben herzustellen, wobei die aktive. Masse mittels einer per- forierten Hülse aus Isolationsmaterial fest gehalten wird.
In beiden Fällen russ das Bleigerüst der Platten mit Rücksicht auf die mechanische Festigkeit derselben verhältnis mässig :dick und schwer ausgeführt werden.
Um die Verbindung zwischen den Ober- kanten der Akkumulatorplatten zu vermeiden, wurde auch vorgeschlagen, die Platten bipolar auszuführen, wobei die Platten mit Rahmen versehen wurden, welche dicht aneinander mit Zwischenlagen aus einer .dichtenden Pak- kung gepresst wurden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf solche Akkumulatoren mit bipolaren Platten.
Nach .der Erfindung sind der Rahmen und dass Gitter der Platten aus einem Iso- latäonsmaterial hergestellt, :das ja im Ver hältnis zu Metall ein niedriges spezifisches Gewicht hat, und die bipolaren Elektroden platten enthalten ein leitendes Bleiblech, wel ches Blech, dessen Dicke höchstens den zehn ten Teil der Dicke des die aktiven Massen enthaltenden Teils der Platte beträgt, an bei den Seiten von Gittern aus Isolationsmaterial umgeben wird,
welche Gitter von einem mit diesen gemeinsamen Rahmen aus demselben Material in der Weisse umgeben werden, dass die Kanten des Bleibleches im Rahmen ein gebettet sind. Die positiven und negativen Massen sind in die Öffnungen der Gitter ein gepresst. Da die aktiven Massen dadurch ganz von, den Gittern ,getragen werden, kann die leitende Zwischenwand aus Bleiblech ganz dünn gehalten werden.
Die Massen können an :den bipolaren Platten, das heisst an den Platten, deren eine Seite die aktive positive Masse und die an dere Seite die aktive negative Masse ent hält, mittels ausserhalb der Maschen ange- brachter poröser Separatoren festgehalten sein.
Die beiden aktiven Seiten einer Elektro- denplatte werden voneinander durch die dünne Zwischenwand aus Bleiblech getrennt, und der die aktiven Massen enthaltende Teil der Platte wird zweckmässigerweise in einen äussern Rahmen ,eingelegt und festgeklebt oder festgeschweisst.
Diese äussern Rahmen können, wie es bei aus bipolaren Platten zu sammengesetzten Batterien üblich ist, so dick und so ausgebildet sein, dass wenn mehrere solcher Platten aneinander .gereiht werden, ein abgeschlossener Raum für den Elektrolyt zwischen je zwei benachbarten Platten ent steht. Man erhält in dieser Weise eine Rei henschaltung.der Zellen des Akkumulators ohne andere Verbindungen zwischen den ein zelnen Zellen alsi die oben erwähnte leitende Zwischenwand.
Der Rahmen und die Gitter werden zweckmässigerweise in einem Stück um die Trennwand gegossen oder gepresst und bil den deshalb für letztere eine kräftige mecha nische Stütze.
Diese Stütze kann noch da durch verstärkt werden, dass die Gitter zu beiden Seiten der Trennwand miteinander verbunden werden, und zwar dadurch, class die Trennwand mit kleinen Löchern versehen wird, welche beim Pressen mit der Press- masse ausgeführt werden.
Durch das Einfügen der :Trennwand beim Giessen oder Pressen des von dem Isolations- material :gebildeten Gitters mit Rahmen ge winnt man den Vorteil, dass die Trennwand vollkommen dicht an dem Gitter anliegt und von diesem versteift wird, sä dass kein Ri siko besteht, dass der Elektrolyt aus. einem Zellraum in den-andern übertreten kann.
Zweekmässigerweise wird dem äussern Rahmen um,die Elektrodenplatten ein U-för- miger Querschnitt in der Weise gegeben, dass beim Aneinanderreilien der Platten um jede Elektrodenplatte ein geschlossener Kanal gebildet wird, wobei in den obern und.
untern innern. Flanschen Durchbrechungen zu dem zwischen den Platten befindlichen Elektrolyt raum vorhanden sind, so dass der Kanal oben und unten mit dem Elektrolytraum zwischen den Platten in Verbindung steht, wodurch eine Zirkulation des Elektrolytes ermöglicht wird.
Wenn der Akkumulator arbeitet, wird der zwischen den Platten befindliche Elek trolyt erwärmt und steigt hierdurch in den obern Teil des Kanals und fliesst durch die Seitenteile des Kanals; nach unten und wird dabei durch Berührung mit den Aussenwän den des Kanals gekühlt. Durch am Rahmen unmittelbar an Aussenwänden des Kanals zweckmässigerweise angebrachte Kühlrippen kann die Kühlung weiter verbessert werden.
Diese wirkungsvolle Kühlung des Eleh-tro- lytsdurch Abführung d er in dem Akkumu lator entwickelten Wärme hat für die Le bensdauer des Akkumulators eine sehr grosse Bedeutung.
Der obere horizontale Teil des Kanals kann zweckmässigerweise in Richtung der Plattenebene breiter sein als der untere und die vertikalen Kanalteile und dabei gegen über den Räumen zwischen den Platten und den andern Kanalteilen ausser als Behälter für den Elektrolyt noch als Gasraum die nen; das Einfüllen von Elektrolyt in den Akkumulator erfolgt zweckmässigerweise durch ein oben in der Kanalwand angebrach tes Loch 14.
Ein grösserer Akkumulator kann nun aus solchen Platten dadurch zusammengebaut werden, dass, wie oben erwähnt, eine Mehr zahl von Platten in Richtung senkrecht zur Plattenebene aneinandergereiht und an den Kanten der Rahmen z. B. mit Hilfe von einem besonderen Bindemittel oder durch Sehweissung gegenseitig verbunden werden, so dass die Rahmen zusammen eine Reihe von geschlossenen Behältern für den Elektrolyt bilden mit den Akkumulatorplatten als Scheidewände.
Eine andere Ausführungsform, in welcher derselbe Elektrolytraum und dieselbe Zir- kulationsmögIichkeit erhalten werden kann, besteht darin, dass der äussere Rahmen einen L-förmigen Querschnitt erhält und so mit dem aktiven Teil der Elektrodenplatte in Verbindung steht, da.ss er zusammen mit die sem einen Trog bildet, in welchem der aktive Teil der Platte und der in derselben Ebene liegende Teile des äussern Rahmens den Boden bilden, während die senkrecht zur Plattenebene stehenden Flanschen des;
Rah mens die Seitenwände des Troges bilden, welche eine Höhe haben, die grösser ist als die Dicke des aktiven Teils der Platten. An den vertikalen Kanten des aktiven Teils der Platten werden zweckmässigerweise vertikale Rippen angebracht, welche ungefähr dieselbe Höhe haben wie die Dicke des, zwischen zwei Platten befindlichen Elektrolytraumes, zum Zwecke, senkrechte Kanäle:, für den Elektrolyt zwischen dem aktiven Teil der Platte und der vertikalen Seitenwände ab zugrenzen, um die Zirkulation des Elektro lyts innerhalb des, Troges zu erzielen.
Zwei Ausführungsbeispiele von bipolaren Platten eines Akkumulators gemäss der Er findung sind auf der beigefügten Zeichnung gezeigt. Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch zwei aneinandergereihte Platten. Dabei i zeigt die rechte Seite die eine Ausführungs form und die linke Seite eine andere Aus führungsform. Fig. 2 ist ein Schnitt durch die eine Akkumulatorenplatte längs der Linie A-A und zeigt dabei die erstgenannte Aus führungsform.
In der Fig. 1 bezeichnet 1 die leitende Zwischenwand der bipolaren Platte, welche Zwischenwand aus einem verhältnismässig dünnen Bleiblech besteht, .dessen Dicke etwa den zehnten Teil der Dicke des die aktiven Massen enthaltenden Teils der Platte beträgt.
An beiden Seiten von dieser liegt ein Gitter 2 an, das bei der auf der rechten Seite der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform an seinem Umfang mit einem Rahmen 11 aus Isolier material verbunden ist, und zwar dadurch, dass es in denselben eingegossen oder ein- (V ist, während bei der auf der linken Seite der Fig. 1 veranschaulichten Ausfüh- rungs.foim das Blech in einen Rahmen 10 aus Isoliermaterial eingegossen oder eingepresst ist,
der seinerseits in einen Rahmen 11 ein gelegt und in, diesen eingeklebt ist. 3 und 3' bezeichnen die in die Öffnungen an beiden Seiten der leitenden Zwischenwand 1 ein gelegten positiven und negativen Massen. Diese Massen werden, wenn erforderlich, in bekannter Weise durch Sepa:ratoren festge halten. Die Rahmen 11 weisen ringsum senk recht zur Rahmenebene stehende Rippen 4 und 5 auf, derart, dass die Rahmenseiten einen U-förmigen Querschnitt besitzen und untereinander in Verbindung stehende Rin nen 6, 12, 13 vorhanden sind.
Die obere Rinne 12 und in gewissen Fällen auch die untere Rinne 13 der Platte isst breiter als die Rinnen 6. Die Rinnen: 12 und 13 stehen durch Öffnungen 7 mit .dem von den Rippen 5 an vier Seiten umschlossenen Elektrolyt raum 8 zwischen den Platten in Verbindung. Die Rahmen 11 sind mit Kühlflanschen 9 versehen, welche zweckmässigerweise nur an den senkrechten Seiten der Rahmen ange bracht sind.
Die leitende Zwischenwand 1 kann ent weder direkt in den äussern Rahmen 11, wie an .dem rechten Teil der F'ig. 1 gezeigt ist, eingegossen oder eingepresst werden, oder kann, wie an. dem linken Teil der Fig. 1 ge zeigt ist, in einen getrennten, mit den Git tern 2 verbundenen Rahmen 10 eingegossen werden, welcher Rahmen seinerseits in den Rahmen 11 eingelegt wird.
In derselben Weise kann man in dem Falle, in welchem die Akkumulatorplatten gross sind, den aktiven Teil derselben in mehrere Teilplatten aufteilen, von welchen jede eine leitende Zwischenwand aufweist, die in einen Rah men 10, mit welchem die Gitter 2 verbunden sind, eingepresst ist, und nachher kann eine Mehrzahl von derartigen Teilplatten in einen grösseren Rahmen 11 eingelegt werden, wel cher Rahmen derart mit Leisten versehen ist,
dass die Rahmenöffnung in eine Mehrzahl von Öffnungen unterteilt wird, wobei diese Öff nungen je mit einer Teilplatte ausgefüllt werden.
Statt, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, die Rahmen 11 mit Rinnen 6, 12, 13 zu ver sehen, welche, wenn die Platten aneinander gereiht werden, geschlossene Kanäle bilden, kann man die mit 5 bezeichneten innern Rip pen bezw. Wände der Kanäle weglassen, und man .erhält hierdurch einen Trog,
in welchem die Elektrodenplatten selbst- mit den in der Plattenebene liegenden Rahmenteilenden Bo den und die Rippen 4 die Seitenwände des Troges bilden. Hierbei sollen an die verti- kalen ganten des aktiven Teils. der Elek- trodenplatte Steuerschienen oder Leisten an gebracht werden, welche eine Höhe haben, die gleich der Dicke des zwischen den Plat ten vorhandenen Elektrodenraumes ist und die Strömung des:
Elektrolyts steuern., so da.ss eine für die Kühlung günstige Zirkulation des Elektrolyts entlang der Aussenwände des Rahmens erhalten wird.
Electric accumulator. In the previously known Bleiakkumula gates, the electrode plates consist of a frame made of lead and a grid in this frame made of the same material, with the active material consisting of lead oxide or other lead compounds being pressed into the openings of this grid.
In each accumulator cell, the plates are separated from one another by intermediate layers made of porous wood, ebonite, glass wool or the like. Plates of the same polarity are held together at the upper edge by connecting pieces made of lead, which in turn are connected to the pole clamps.
It is clear that in such accumulators the value of the ratio between the weight of the accumulator to its capacity, eats large, because a large part of the weight of the plates consists of ineffective lead. It has therefore been proposed earlier to make plates from lead sheets that are placed on both sides with grids made of a suitable insulation material. It has also been proposed to manufacture the accumulator plates from lead rods surrounded by active material, the active. Mass is held firmly by means of a perforated sleeve made of insulation material.
In both cases, the lead framework of the plates is relatively moderate in view of their mechanical strength: they are made thick and heavy.
In order to avoid the connection between the upper edges of the accumulator plates, it was also proposed to design the plates bipolar, the plates being provided with frames which were pressed tightly against one another with intermediate layers made of a sealing package.
The present invention relates to such bipolar plate batteries.
According to the invention, the frame and the grid of the plates are made of an insulating material: which has a low specific weight in relation to metal, and the bipolar electrode plates contain a conductive lead sheet, wel ches sheet, whose thickness is at most the tenth part of the thickness of the part of the plate containing the active masses is surrounded by grids of insulating material on the sides,
which grids are surrounded by a frame made of the same material in the same white color that the edges of the lead sheet are embedded in the frame. The positive and negative masses are pressed into the openings in the grid. Since the active masses are carried entirely by the grids, the conductive partition made of lead sheet can be kept very thin.
The masses can be held on: the bipolar plates, that is to say on the plates, one side of which contains the active positive mass and the other side the active negative mass, by means of porous separators attached outside the mesh.
The two active sides of an electrode plate are separated from one another by the thin partition made of lead sheet, and the part of the plate containing the active masses is expediently placed in an outer frame and glued or welded.
As is customary with batteries composed of bipolar plates, these outer frames can be so thick and designed in such a way that if several such plates are lined up together, a closed space for the electrolyte is created between two adjacent plates. In this way, a series connection of the cells of the accumulator is obtained without any other connection between the individual cells than the above-mentioned conductive partition.
The frame and the grid are expediently cast or pressed in one piece around the partition wall and therefore form a strong mechanical support for the latter.
This support can be reinforced by connecting the grids on both sides of the partition wall to one another, namely by providing the partition wall with small holes which are made with the molding compound during pressing.
By inserting the dividing wall when casting or pressing the grille with frame formed by the insulation material, one gains the advantage that the dividing wall lies completely close to the grille and is stiffened by it, so there is no risk of that the electrolyte out. can pass from one cell space to the other.
As a practical matter, the outer frame around the electrode plates is given a U-shaped cross-section in such a way that when the plates rub against each other, a closed channel is formed around each electrode plate.
below inside. Flanges, openings to the electrolyte space located between the plates are present, so that the channel is connected above and below with the electrolyte space between the plates, whereby a circulation of the electrolyte is made possible.
When the battery is working, the electrolyte located between the plates is heated and thereby rises into the upper part of the channel and flows through the side parts of the channel; down and is cooled by touching the outer walls of the channel. The cooling can be further improved by means of cooling fins expediently attached to the frame directly on the outer walls of the channel.
This effective cooling of the electrolyte by dissipating the heat developed in the accumulator is very important for the service life of the accumulator.
The upper horizontal part of the channel can expediently be wider in the direction of the plate plane than the lower and the vertical channel parts and in this case as a gas space opposite the spaces between the plates and the other channel parts except as a container for the electrolyte; electrolyte is expediently filled into the accumulator through a hole 14 made in the top of the duct wall.
A larger accumulator can now be assembled from such plates that, as mentioned above, a plurality of plates lined up in the direction perpendicular to the plate plane and on the edges of the frame z. B. be mutually connected with the help of a special binding agent or by Sehweissung, so that the frames together form a series of closed containers for the electrolyte with the battery plates as partitions.
Another embodiment, in which the same electrolyte space and the same circulation facility can be obtained, is that the outer frame is given an L-shaped cross section and is connected to the active part of the electrode plate so that it is connected to it forms a trough in which the active part of the plate and the part of the outer frame lying in the same plane form the bottom, while the flanges of the which are perpendicular to the plane of the plate;
Frame mens form the side walls of the trough, which have a height that is greater than the thickness of the active part of the plates. On the vertical edges of the active part of the plates, vertical ribs are expediently attached, which have approximately the same height as the thickness of the electrolyte space located between two plates, for the purpose of vertical channels: for the electrolyte between the active part of the plate and the vertical one To delimit side walls in order to achieve the circulation of the electrolyte within the trough.
Two embodiments of bipolar plates of a battery according to the invention He are shown in the accompanying drawing. Fig. 1 shows a horizontal section through two panels lined up next to one another. The right side shows one embodiment and the left side shows another embodiment. Fig. 2 is a section through a battery plate along the line A-A and shows the first-mentioned imple mentation.
In Fig. 1, 1 denotes the conductive partition of the bipolar plate, which partition consists of a relatively thin lead sheet, whose thickness is approximately one tenth of the thickness of the part of the plate containing the active masses.
On both sides of this there is a grid 2 which, in the embodiment shown on the right-hand side of FIG. V is, while in the embodiment illustrated on the left in FIG. 1, the sheet metal is cast or pressed into a frame 10 made of insulating material,
which in turn is placed in a frame 11 and glued into it. 3 and 3 'denote the positive and negative masses placed in the openings on both sides of the conductive intermediate wall 1. If necessary, these masses are held in a known manner by separators. The frames 11 have all around perpendicular to the frame plane ribs 4 and 5, such that the frame sides have a U-shaped cross-section and interconnected grooves 6, 12, 13 are available.
The upper channel 12 and in certain cases also the lower channel 13 of the plate eats wider than the channels 6. The channels: 12 and 13 stand through openings 7 with the electrolyte space 8 between the plates, which is enclosed by the ribs 5 on four sides Connection. The frame 11 are provided with cooling flanges 9, which are expediently only placed on the vertical sides of the frame.
The conductive partition 1 can ent neither directly in the outer frame 11, as on .dem right part of the Fig. 1, can be cast or pressed in, or as shown at. the left part of Fig. 1 ge shows, are cast in a separate frame 10 connected to the git tern 2, which frame in turn is inserted into the frame 11.
In the same way, in the case where the accumulator plates are large, the active part of the same can be divided into several sub-plates, each of which has a conductive partition which is pressed into a frame 10 to which the grids 2 are connected , and afterwards a plurality of such sub-panels can be inserted into a larger frame 11, which frame is provided with strips in this way,
that the frame opening is divided into a plurality of openings, these openings each being filled with a partial plate.
Instead of, as FIGS. 1 and 2 show, the frame 11 with grooves 6, 12, 13 to see ver, which, when the plates are strung together, form closed channels, one can bezw the inner ribs denoted by 5. Leave out the walls of the canals, and you get a trough
in which the electrode plates themselves with the frame part ends lying in the plane of the plate and the ribs 4 form the side walls of the trough. The vertical gantries of the active part should be used here. Control rails or strips are attached to the electrode plate, which have a height that is equal to the thickness of the electrode space between the plates and the flow of the:
Control the electrolyte. So that a favorable circulation of the electrolyte for cooling is obtained along the outer walls of the frame.