DE19738087A1 - Blockkasten für mehrzellige elektrische Akkumulatoren und Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Blockkasten für mehrzellige elektrische Akkumulatoren, be­ stehend aus einem Mittelteil, welches durch parallel zu den äußeren Stirnwänden angeord­ nete Trennwände in Kammern unterteilt ist sowie einem Bodenteil und einem Deckelteil, ein Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators und einen Akkumulator mit einem solchen Blockkasten.

Insbesondere ist Gegenstand der Erfindung ein mehrzelliger Bleiakkumulator, der dicht ver­ schlossen ist. Derartige dicht verschlossene Bleiakkumulatoren arbeiten nach dem Prinzip der Rekombination des bei Überladung entwickelten Sauestoffs. Ihr wesentliches Merkmal ist die Festlegung des Elektrolyten im Separator, welcher aus einem dünnen Glasvlies be­ steht. Diese Glasvliese sind in hohem Maße saugfähig und kompressibel, füllen den Raum zwischen benachbarten Elektrodenplatten vollständig aus und nehmen den überwiegenden Teil des vorhandenen Säureelektrolyten auf; nur ein geringer Rest wird vom aktiven Elektrodenmaterial absorbiert. Für eine einwandfreie Funktion des Akkumulators ist es wich­ tig, daß das Separatorvlies vollflächig und in innigem Kontakt an den Platten anliegt, damit die Elektrodenplatten mit ihrer gesamten Oberfläche für die elektrochemischen Vorgänge ausreichend mit Elektrolyt versorgt werden. Insbesondere müssen stets elektrolytfreie Porenkanäle in der Separation für den Gastransport vorhanden sein.

Im Idealfall übt das Glasvliesmaterial nach der Montage im Akkumulator einen relativ kon­ stanten Druck auf das aktive Material der Elektroden aus. Die leichte Pressung, insbeson­ dere der positiven aktiven Masse, führt zu einer Verbesserung der Gebrauchseigenschaften eines derartigen Akkumulators. Um einen konstanten Druck innerhalb des Plattenpaketes, bestehend aus positiven und negativen Elektroden mit zwischenliegenden Glasvliessepara­ toren zu erreichen, sind verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise ist aus der EP-PS 240915 ein Verfahren zu entnehmen, bei dem die Plattenblöcke durch Spannbänder aus schwefelsäurefestem Material verspannt werden und danach in die Einzelzellen des Block­ kastens eingesetzt werden.

Aus der EP-PS 334091 ist ein Bleiakkumulator zu entnehmen, bei dem der Glas­ faservliesseparator mit einem Bindemittel imprägniert wird und in einem vorgepreßten Zu­ stand unter Vorspannung steht. Dieser Separator wird mit den Elektrodenplatten zu einem Plattenblock gestapelt, nach dem Einbau löst sich das wasserlösliche Bindemittel, so daß sich der Separator nach Benetzung mit dem Elektrolyten eng an die angrenzenden Elektro­ den anlegt.

Diese bekannten Verfahren sind entweder aufwendig in der Fertigung oder es wird durch die Verwendung eines Bindemittels ein zusätzliches Fremdmaterial in den Akkumulator einge­ bracht, welches sich im Betrieb nachteilig auswirken kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Blockkasten anzugeben, in welchen der aus positiven und negativen Elektroden mit zwischenliegenden Glasvliesseparatoren beste­ hende Plattenblock leicht einschiebbar ist, ohne daß der empfindliche Glasvliesseparator dabei beschädigt wird und bei dem es möglich ist, in allen Zellen des fertigen Akkumulators einen nahezu gleichen Preßdruck auf die Elektroden auszuüben.

Diese Aufgabe wird bei einem Blockkasten der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators und ein Akkumulator mit einem solchen Blockkasten sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß besteht der neue Blockkasten aus drei Teilen, wobei das Mittelteil, wel­ ches als mehrzelliges Gebilde ausgeformt ist, die Plattenblöcke aufnimmt und so ausgebildet ist, daß der Abstand der Zellentrennwände variabel ist bzw. vergrößert werden kann, so daß die Plattenblöcke ohne Beschädigung der Separatoren leicht eingeführt werden können. Dazu ist es gegebenenfalls notwendig, die Plattenblöcke vorher schon einem Preßdruck zu unterziehen. Nach dem Einbringen der Plattenblöcke wird die Rückstellkraft der elastischen Gehäuseverformung zur Fixierung der Plattenblöcke genutzt, es können dann die notwendi­ gen Zwischenzellenverbindungen, beispielsweise durch bekannte Widerstands­ verschweißung, durch die Zellentrennwände ausgeführt werden. Daran anschließend kann dieses Blockkastenmittelteil zusammengepreßt werden, so daß in sämtlichen Zellen ein gleichmäßiger Anpreßdruck des Vlieses auf die Elektroden hervorgerufen wird. Dabei wer­ den fertigungsbedingte Toleranzen der Plattendicken weitestgehend ausgeschaltet. Danach wird dann Boden und Deckel mit den üblichen Spiegelschweißverfahren auf das Mittelteil aufgebracht.

Nach dem Aushärten dieser Kunststoffverschweißungen kann der Kompressionsdruck auf das Mittelteil des Blockkastens zurückgenommen werden. Es ergibt sich dann eine durch Glasfaservlies separierte mehrzellige Batterie in Plattenbauweise, bei der ein konstanter Vliespreßdruck in allen Zellen erreicht ist, und bei der die Plattensatzmontage keinen we­ sentlich höheren Aufwand erfordert als bei herkömmlichen Starterbatterien.

Aus drei Teilen bestehende Blockkästen, bei denen die Plattenblöcke in einem mit mehreren Zellen versehenen Mittelteil angeordnet sind und auf das Mittelteil ein Bodenteil und ein Deckelteil aufgebracht werden, sind an sich bekannt. Ein solcher Blockkasten ist beispiels­ weise der US-PS 3791874 zu entnehmen. Dieser bekannte Blockkasten ist allerdings für Bleiakkumulatoren mit flüssigem Elektrolyten bestimmt. Er besitzt insbesondere keine Mög­ lichkeit, den Abstand zwischen benachbarten Zellentrennwänden zu verändern.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Gemäß Fig. 1 besteht der Blockkasten aus einem Mittelteil 1, einem Deckelteil 2 und einem Bodenteil 3. Das Mittelteil 1 besitzt Stirnwände 4 und ist durch Zellentrennwände 5 in meh­ rere Kammern 6 unterteilt. Die Seitenwände 7 dieser Kammern 6 sind erfindungsgemäß mit ziehharmonikaförmigen Falten versehen. Diese Falten sind gemäß der Fig. 1 durch rohr­ förmige Ausbuchtungen 8 gebildet, die in den Blockkasten hineinragen. Das Mittelteil 1 ist somit elastisch verformbar und der Abstand zwischen benachbarten Zellentrennwänden 5 kann durch Auseinanderziehen des Mittelteils 1 vergrößert werden, was ein bequemes Ein­ setzen der nicht dargestellten Plattenblöcke ermöglicht, ohne mit Beschädigungen der empfindlichen Glasvliesseparatoren rechnen zu müssen. Durch die Rückstellkraft der elasti­ schen Gehäuseverformung wird eine Fixierung der Plattenblöcke ermöglicht.

Es können dann die üblichen Zellenverbindungen, beispielsweise durch Widerstands­ schweißung, durch die Zelltrennwände hindurch nach den verschiedenen bekannten Verfah­ ren hergestellt werden. Zweckmäßig ist es, anschließend auf das Mittelteil mit den einge­ brachten Plattenblöcken einen vorbestimmten Preßdruck aufzubringen, der den vorgesehe­ nen Vliespreßdruck auf die Glasfaservliese einstellt. Dadurch werden gleichzeitig fertigungs­ bedingte Toleranzen der Plattendicken weitgehend ausgeglichen. Daran anschließend wer­ den Deckelteil 2 und Bodenteil 3 aufgebracht. Auch dazu kann man sich der üblichen Ver­ fahrensweisen, wie beispielsweise Spiegelschweißverfahren, bedienen. Der Deckel enthält in üblicher Weise ein internes Gasableitungssystem mit Gasabfuhröffnungen 14 und Einfüll­ öffnungen 15 sowie die bekannten Endpole 13. An den Stirnseiten kann das Mittelteil 1 in an sich bekannter Weise mit einer Verrippung 9 zur mechanischen Verstärkung versehen sein. Das Bodenteil 3 besitzt Auflageleisten 10 mit denen die Ränder der Zellentrennwände 5 ver­ schweißt werden. Diese besitzen eine genügende Breite um die geringfügigen Verschiebun­ gen der Zellentrennwände 5 durch Toleranzen der Elektrodenplatten in den Plattenblöcken auszugleichen. Daneben sind im Bodenteil Auflageflächen 11 für die rohrförmigen Einbuch­ tungen in das Zellengehäuse vorgesehen, damit eine Abdichtung der Zellen auch an diesen Stellen erfolgt. In entsprechender Weise ist das Deckelteil 2 auf seiner Unterseite ausgebil­ det. Der Rand 12 des Bodenteiles 3 und des Deckelteiles 2 ist so ausgebildet, daß er das Mittelteil 1 umfaßt.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Blockkastens dargestellt, bei der die rohrförmigen Ausbuchtungen 8 nicht in das Zelleninnere, sondern nach außen weisen. Im übrigen ist je­ doch der Aufbau und das Herstellungsverfahren in beiden Fällen identisch. Über diese rohr­ förmigen Verrippungen kann insbesondere auch die Füllung des Akkumulators mit der vor­ gesehenen Elektrolytmenge erfolgen.

Claims (7)

1. Blockkasten für mehrzellige elektrische Akkumulatoren, bestehend aus einem Mittelteil, welches durch parallel zu den äußeren Stirnwänden angeordnete Trennwände in Kam­ mern unterteilt ist, sowie einem Bodenteil und einem Deckelteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Kammern derart elastisch verformbar ausgebildet sind, daß der Abstand zwischen den Trennwänden variabel ist.

2. Blockkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Kam­ mern mit ziehharmonikaartigen Falten versehen sind.

3. Blockkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Kam­ mern mit im wesentlichen rohrförmigen Ausbuchtungen versehen sind.

4. Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators unter Verwendung eines Blockkastens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus positiven und ne­ gativen Elektrodenplatten sowie Glasvliesseparatoren Plattenblöcke gebildet werden, daß die Abstände zwischen den Trennwänden des Mittelteils des Blockkastens durch Aus­ einanderziehen vergrößert werden, die Plattenblöcke eingesetzt werden und das Mittelteil entspannt wird und daß anschließend Deckelteil und Bodenteil dicht mit dem Mittelteil verbunden werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entspannen des Mittelteils ein definierter Druck auf das Mittelteil ausgeübt wird und daß unter Beibehal­ tung dieses Druckes Deckelteil und Bodenteil mit dem Mittelteil dicht verbunden werden.

6. Elektrischer Akkumulator hergestellt nach dem Verfahren des Anspruches 4 oder 5.

7. Elektrischer Akkumulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Blei- Säureakkumulator mit in Glasvliesseparatoren festgelegtem Elektrolyt ist, der gasdicht verschlossen ist.