DE19810226A1

DE19810226A1 - Lead/acid accumulator

Info

Publication number: DE19810226A1
Application number: DE19810226A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bawart
Original assignee: Banner GmbH
Current assignee: Banner GmbH
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-09-16

Abstract

A lead/acid accumulator has plate blocks of intermeshing positive and negative plate sets installed in neighboring cells of a housing. The plate sets each comprise individual mesh plates connected together via a bridge. The bridges of the neighboring plate blocks running transversely over the mesh plates are wired in series. At one end the bridge of the positive plate set and at the other end the bridge of the negative plate set carry high-standing connecting poles.The mesh plates, as known in the art, consist of expanded metal cut to length. At least in the cell (4) accommodating the plate block (15) with the negative connecting pole, a separate deformation free space is designed above and/or below the side edge region of the mesh plates (6) and/or an electrical insulation is provided in the region between the lower side (11) of the bridge (9) and upper edge (12) of the mesh plates as known in the art

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bleiakkumulator mit in nebeneinander liegenden Zellen eines Gehäuses eingesetzten Plattenblöcken aus ineinandergreifenden positiven und negativen Plattensätzen, die jeweils einzelne, über eine Brücke zusammengeschlossene Gitterplatten um fassen, wobei die oberhalb der Gitterplatten querverlaufenden Brücken der benachbarten Plat tenblöcke in Serie geschaltet sind und einerends die Brücke des positiven Plattensatzes, an dernends die Brücke des negativen Plattensatzes hochragende Anschlußpole tragen.The invention relates to a lead accumulator with cells lying side by side of a housing inserted plate blocks from interlocking positive and negative Plate sets, each around individual grid plates joined together by a bridge grasp, with the bridges of the neighboring plat ten blocks are connected in series and on one end the bridge of the positive plate set in the end carry the terminal poles towering over the bridge of the negative plate set.

Die Gitterplatten der Bleiakkumulatoren bestehen aus Bleilegierungen, wobei sich aus War tungsgründen Calciumzusätze bewährt haben. Allerdings ergeben sich insbesondere bei posi tiven Gitterplatten durch die Verwendung von Blei-Calcium-Legierungen korrosionsbedingte Schwierigkeiten, die zu einer Verkürzung der Batterielebensdauer führen. Tritt nämlich das Git ter mit dem Elektrolyten in Kontakt, entsteht bei der Ladung wegen der Sauerstoffentwicklung an der positiven Gitterplatte eine Korrosionsschicht aus PbO/PbO₂, welche Grenzschicht zu Be ginn eine relativ dichte Struktur aufweist, die aber im Zuge der Sulfatierung durch den Elektro lyten porös wird. Diese poröse Struktur zerfällt und der Elektrolyt kann weiter in das Gitter vor dringen und immer stärkere Zerstörungen verursachen. Es kommt einerseits zur Auflösung des Gitters und anderseits zu einer Gitterausdehnung, da das Bleisulfat ein höheres Volumen als das Bleioxyd bzw. Bleidioxyd besitzt, welches "Gitterwachsen" bei niedrigen Säuredichten ver hältnismäßig rasch abläuft und ein schnelles Sinken der Lebensdauer mit sich bringt. Dieses Gitterwachstum wird vor allem beim Einsatz von Gitterplatten aus Streckmetall unangenehm bemerkbar, da die durch das Ablängen des Streckmetalls zu den Gitterplatteneinheiten seitlich frei mündenden Gitterstäbe der Gitterplatten einem solchen Wachsen kaum einen Verfor mungswiderstand entgegensetzen und sich die Gitterplatten daher stark nach oben und unten aufbiegen, was spätestens im Augenblick des Kontaktes mit einer der Brücken zu einem Kurz schluß und damit zu einem Batterieausfall führt. Im Zuge der Forderung nach einer kompakten, raumsparenden Bauweise und einer möglichst hohen volumenspezifischen Leistung der Bat terien gewinnt demnach das Gitterwachsen hinsichtlich der Batterielebensdauer immer mehr an Gewicht.The grid plates of the lead accumulators consist of lead alloys, with calcium additives having proven themselves for maintenance reasons. However, especially in the case of positive grid plates, the use of lead-calcium alloys gives rise to corrosion-related difficulties which lead to a shortening of the battery life. If the grid comes into contact with the electrolyte, a corrosion layer of PbO / PbO ₂ is formed during charging due to the development of oxygen on the positive grid plate, which boundary layer has a relatively dense structure at the beginning, but which is due to the sulfation by the electrical system lyten becomes porous. This porous structure disintegrates and the electrolyte can penetrate further into the grid and cause ever greater destruction. On the one hand, the lattice dissolves and, on the other hand, there is a lattice expansion, since the lead sulfate has a higher volume than the lead oxide or lead dioxide, which "lattice growth" takes place relatively quickly at low acid densities and brings about a rapid decrease in the service life. This grid growth is particularly noticeable when using expanded metal grid plates, since the grid bars of the grid plates that open out laterally due to the lengthening of the expanded metal to the grid plate units hardly oppose such waxing to such waxing and the grid plates therefore bend strongly up and down, which leads to a short circuit and thus to a battery failure at the moment of contact with one of the bridges. In the course of the demand for a compact, space-saving design and the highest possible volume-specific performance of the batteries, grid growing is becoming more and more important with regard to battery life.

Der bekannte Stand der Technik kennt grundsätzlich durchaus die mit dem Gitterwachstum verbundenen Schwierigkeiten und schlägt auch Maßnahmen zu deren Beschränkung vor, doch werden dabei stets nur übliche, in Rahmen gefaßte Gitterplatten berücksichtigt, die sich im we sentlichen längs und breitenmittig ausbauchen (EP 0 218 800, Fig. 1), so daß diese Maßnah men bei Gitterplatten aus Streckmetall mit ihrem randseitigen Aufbiegen nicht greifen können.The known prior art fundamentally knows the difficulties associated with lattice growth and also suggests measures to limit them, but only the usual lattice plates which are framed and which bulge essentially along the center and width are taken into account (EP 0 218 800 , Fig. 1), so that these measures men with mesh panels made of expanded metal can not reach with their edge bending.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bleiakkumulator der eingangs geschil derten Art zu schaffen, der verhältnismäßig einfach aufgebaut und dessen Lebensdauer unter Berücksichtigung des Gitterwachstums auf rationelle Weise verlängerbar ist.The invention is therefore based on the object, a lead accumulator of the beginning to create the kind that is relatively simple and whose lifespan is below Taking grid growth into account can be extended in a rational manner.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Gitterplatten, wie an sich bekannt, aus ab gelängtem Streckmetall bestehen und daß zumindest in der den Plattenblock mit dem negati ven Anschlußpol aufnehmenden Zelle ober- und/oder unterhalb des Seitenrandbereiches der Gitterplatten des positiven Plattensatzes ein eigener Verformungsfreiraum ausgebildet und/oder im Bereich zwischen Unterseite der Brücke und Oberkante der Gitterplatten in an sich bekann ter Waise eine elektrische Isolierung vorgesehen ist. Mit diesen Maßnahmen wird auch bei randseitig wachsenden Gittern ein elektrischer Kontakt zwischen Gitterplatten und Brücke mög lichst lange verhindert, was einen Kurzschluß vermeidet und die Lebensdauer entsprechend er höht. Dieser Kontakt läßt sich durch ein gezieltes Freihalten eines Verformungsraumes für das Gitterwachsen oder durch ein entsprechendes Isolieren der Berührungsstellen und selbstver ständlich auch durch eine Kombination von Freiraum und Isolierung erreichen.The invention solves this problem in that the grid plates, as known per se, from elongated expanded metal and that at least in the plate block with the negati ven connecting pole receiving cell above and / or below the side edge area of the Grid plates of the positive plate set have their own deformation space and / or in the area between the underside of the bridge and the upper edge of the grid plates in itself ter orphan electrical insulation is provided. With these measures, too Grids growing on the edge allow electrical contact between the grid plates and the bridge prevented as long as possible, which avoids a short circuit and the service life accordingly increases. This contact can be achieved by deliberately keeping a deformation space free for the Grid waxing or by appropriately isolating the contact points and self-ver of course also achieved through a combination of free space and insulation.

Eine wirkungsvolle Möglichkeit dazu ergibt sich, wenn die Brücke zur Ausbildung des Ver formungsfreiraumes eine in Richtung der Plattenoberkanten und zum benachbarten Oberkan tenende hin ansteigende Unterseite aufweist. Da sich die Gitterplatten im Seitenrandbereich aufzubiegen beginnen und auch die Anschlußpole meist in Richtung zu den Seitenrandberei chen hin von den Brücken auskragend versetzt sind, wird dieser kritische Kontaktbereich unter halb des Anschlußpoles durch eine Abschrägung der Unterseite entschärft und mit geringstem Aufwand läßt sich eine spürbare Lebensdauerverlängerung erreichen. Dazu kommt noch, daß die Abschrägung zu einer Materialeinsparung und zu einer Verkürzung des Stromweges führen kann.An effective way to do this is when the bridge to training the Ver one in the direction of the top edge of the slab and to the neighboring top edge tenende has rising bottom. Because the grid plates in the side margin area begin to bend and the connection poles mostly towards the side margin cantilevered from the bridges, this critical contact area is under half of the connection pole defused by a bevel on the underside and with the least Effort can be achieved with a noticeable extension of the service life. Add to that that the beveling leads to material savings and a shortening of the current path can.

Weist das Akkumulatorgehäuse Bodenstege zur Gitterplattenabstützung auf, läßt sich auch im Bodenbereich ein Verformungsfreiraum schaffen, wenn nur zwei im Mittenbereich des Gehäu sebodens angeordnete Bodenstege vorgesehen sind und die Gitterplatten zur Ausbildung eines bodenseitigen Verformungsfreiraumes in an sich bekannter Weise von diesen Bodenstegen zum benachbarten Plattenseitenrand hin frei auskragen. Die Volumensvergrößerung der Gitter platten kann sich hier nach oben und unten frei auswirken, wodurch die Brückenberührung durch die Gitteroberkante im gewünschten Maß verzögert wird.Has the accumulator housing webs for grid plate support, can also in Bottom area create a space for deformation, if only two in the middle of the housing sebodens arranged webs are provided and the grid plates to form a ground-side deformation clearance in a manner known per se from these floor bridges cantilever freely towards the adjacent edge of the panel. The volume increase of the grids slabs can have a free effect up and down here, causing the bridge to touch is delayed by the upper edge of the grid to the desired extent.

Weisen die Unterseite der Brücke und/oder die Oberkante der Gitterplatten eine isolierende Beschichtung auf, kann trotz Berührung von Gitterplatten und Brücke der elektrische Kontakt unterbunden und damit ein Kurzschluß vermieden werden.Assign the bottom of the bridge and / or the top edge of the grid plates an insulating one Coating on, the electrical contact can occur despite contact with the grid plates and bridge prevented and thus a short circuit can be avoided.

Eine weitere zweckmäßige Isolierungsmöglichkeit entsteht dadurch, daß der Gehäusedeckel eine bis in den Bereich der Brückenunterseite abwärtsragende Anschlagrippe od. dgl. für die Gitterplattenoberkanten aufweist. Diese Anschlagrippe, die als durchgehender Steg oder als einzelner, den Gitteroberkanten zugeordneter Anschlag ausgebildet sein kann, verhindert durch die Anschlagwirkung ein Weiterwandern des Gitters nach oben bis zu einem Brückenkontakt. Die Anschlagrippe läßt sich im Endbereich entsprechend biegsam ausgestalten, so daß die sich hochbewegende Gitteroberkante die Anschlagrippe umbiegt und zwischen Brücke und Git terkante als Isolierschicht einklemmt.Another useful insulation option arises from the fact that the housing cover a stop rib or the like projecting down into the area of the underside of the bridge for the Grid plate top edges. This stop rib, which as a continuous web or as single stop assigned to the upper grating edges can be prevented by the impact of an upward movement of the grille up to a bridge contact. The stop rib can be designed correspondingly flexible in the end region, so that the the moving upper edge of the lattice bends the stop rib and between the bridge and the git trapped as an insulating layer.

Zur Behinderung des Gitterwachstums nach oben und zur gleichzeitigen Isolierung der mög lichen Kontaktstelle zwischen Brücke und Gitter kann der Zwischenraum zwischen Brücken unterseite und Gitterplattenoberkante Isoliermaterial aufnehmen, insbesondere mit Isolierma terial ausgeschäumt sein, wobei der Zwischenraum auch nur teilweise ausgefüllt zu sein braucht oder zur Isolierung quer über die Gitterplattenoberkanten verlaufende Klebemittelrau pen aufgebracht werden können.To hinder the lattice growth upwards and to isolate the poss The gap between bridges can serve as a point of contact between the bridge and the lattice Pick up insulation material from underside and top edge of grid plate, especially with insulation material be foamed material, with the space being only partially filled need or for insulation running across the top edge of the grid plate pen can be applied.

Die Gitterplatten des einen Plattensatzes sind zur Isolierung gegenüber den Gitterplatten des anderen Plattensatzes in Kunststofflaschen als Separatoren eingehüllt, so daß diese Separa toren auch zur Vermeidung eines Kurzschlusses auf Grund des Gitterwachstums nutzbar sind, wenn sie im oberen Öffnungsbereich verschweißt sind und dadurch die Gitterplattenoberkanten isolierend überdecken.The grid plates of the one set of plates are for insulation from the grid plates of the other plate set encased in plastic bottles as separators, so that this Separa gates can also be used to avoid a short circuit due to grid growth, if they are welded in the upper opening area and thereby the upper edge of the grid plate cover in an insulating manner.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigenIn the drawing, the subject matter of the invention is illustrated purely schematically, namely demonstrate

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bleiakkumulator im Querschnitt, Fig. 1 shows a lead storage battery according to the invention in cross-section,

Fig. 2 einen Teil eines etwas abgeänderten Ausführungsbeispieles eines solchen Bleiakkumu lators ebenfalls im Querschnitt und Fig. 2 shows a part of a slightly modified embodiment of such a lead accumulator also in cross section and

Fig. 3 einen Teil der Gitterplatten und Brücken eines weiteren Ausführungsbeispieles in teil geschnittener Seitenansicht. Fig. 3 shows a part of the grid plates and bridges of another embodiment in a partially sectioned side view.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht ein Bleiakkumulator 1 aus einem Ge häuse 2 mit Gehäusedeckel 3, das nebeneinanderliegende Zellen 4 zur Aufnahme von Plat tenblöcken 5 aus ineinandergreifenden positiven und negativen Plattensätzen bildet. Die Plat tensätze umfassen jeweils einzelne Gitterplatten 6, 7, wobei die oberhalb der Gitterplatten querverlaufenden Brücken 8, 9 in Serie geschaltet sind und beiderends hochragende An schlußpole 10 tragen.According to the embodiment of FIG. 1, a lead accumulator 1 consists of a Ge housing 2 with housing cover 3 , the adjacent cells 4 for receiving plat tenblöcken 5 forms of interlocking positive and negative plate sets. The plate sets each comprise individual grid plates 6 , 7 , the bridges 8 , 9 running transversely above the grid plates being connected in series and both carrying towering terminal poles 10 .

Um trotz des korrosionsbedingten Gitterwachsens, das sich vor allem durch ein randseitiges Aufbiegen der positiven Gitterplatten 6 (strichpunktierte Darstellung) bemerkbar macht, eine möglichst lange Lebensdauer des Akkumulators zu erreichen, ist die Unterseite 11 der Brücke 9 in Richtung der Plattenoberkante 12 zum benachbarten Oberkantenende 13 hin ansteigend ausgeformt, so daß durch diese Abschrägung ein eigener Verformungsfreiraum 14 für das Git terwachsen geschaffen und ein vorzeitiger Kurzschluß durch den Kontakt der Gitterplattenober kante 12 mit der Brücke 9 verzögert wird. Zusätzlich kann die Unterseite zur Unterbindung eines Kurzschlusses zwischen Brücke 9 und Gitterplattenoberkante 12 mit einer isolierenden Beschichtung 15 versehen sein. Zur Verstärkung der Isolierwirkung läßt sich auch die Gitter plattenoberkante 12 im gefährdeten Bereich mit einer Isolierbeschichtung 16 versehen, wobei diese Isolierbeschichtungen 15, 16 aus einem Schutzlack oder Kleber od. dgl. bestehen kann. Die Abschrägung an der Unterseite 11 läßt sich dabei durch einen entsprechenden Schieber beim Angießen der Brücke erreichen, so daß es kaum einen Mehraufwand bei der Herstellung gibt, und dieser Schieber kann auch mit einer Düse zum Aufbringen der Beschichtung ausge stattet sein.In order to achieve the longest possible service life of the battery despite the corrosion-related grid growth, which is particularly noticeable by bending the positive grid plates 6 (dash-dotted line), the underside 11 of the bridge 9 is in the direction of the plate top edge 12 to the adjacent top edge end 13 formed rising so that this bevel creates its own deformation free space 14 for the terwachsen Git and a premature short circuit is delayed by the contact of the upper grating 12 with the bridge 9 . In addition, the underside can be provided with an insulating coating 15 to prevent a short circuit between the bridge 9 and the top edge 12 of the grid plate. To reinforce the insulating effect, the top edge of the grid 12 can also be provided with an insulating coating 16 in the endangered area, which insulating coatings 15 , 16 can consist of a protective lacquer or adhesive or the like. The bevel on the underside 11 can be achieved by a corresponding slide when casting the bridge, so that there is little additional effort in the manufacture, and this slide can also be equipped with a nozzle for applying the coating.

Die Gitterplatten 6, 7 werden bodenseits durch zwei Bodenstege 17 abgestützt, die nur im Mit tenbereich des Gehäusebodens 18 angeordnet sind, so daß die Gitterplatte 6 von den Boden stegen 17 zum benachbarten Plattenseitenrand 19 hin frei auskragen und im Randbereich zwi schen Bodensteg 17 und Gehäuseseitenwand ein Verformungsfreiraum 20 für die freie Auf dehnung der wachsenden Gitterplatten 6 entsteht. The grids 6 , 7 are supported on the bottom by two base webs 17 , which are arranged only in the middle region of the housing base 18 , so that the grid plate 6 project from the bottom 17 to the adjacent panel side edge 19 freely and in the edge region between the base web 17 and the housing side wall a deformation free space 20 for the free expansion of the growing grid plates 6 arises.

Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 angedeutet, ist der Gehäusedeckel 3 im Bereich der Polbuchsen 21 mit einer bis in den Bereich der Brückenunterseite abwärtsragenden An schlagrippe 22 ausgestattet, welche Anschlagrippe 22 einen mechanischen Anschlag für die sich hochbiegende Gitterplatte 6 bildet und sie vor einem Kontakt mit der Brücke 9 schützt. Die Anschlagrippe 22 kann ein verformbares Ende 23 aufweisen, das sich beim Weiterwachsen der Gitterplattenoberkante 12 umbiegt und als Isolierung zwischen Brücke 9 und Gitterplatte 6 ein legt (strichpunktierte Darstellung), was die Kurzschlußgefahr zusätzlich bannt.As indicated in the embodiment of FIG. 2, the housing cover 3 is in the region of the pole sockets 21 with a down to the region of the bridge underside to stop rib 22 , which stop rib 22 forms a mechanical stop for the bending grid plate 6 and it before contact protects with the bridge 9 . The stop rib 22 can have a deformable end 23 which bends as the top edge 12 of the grid plate grows further and insulates between the bridge 9 and the grid plate 6 (dash-dotted line), which additionally prevents the risk of short-circuiting.

Eine weitere Möglichkeit, die Lebensdauer des Bleiakkumulators 1 zu verlängern, besteht ge mäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 darin, daß der Zwischenraum 24 zwischen Brücken unterseite 11 und Gitterplattenoberkante 12 mit Isoliermaterial 25 ausgeschäumt wird, das die Dehnungsbewegungen der Gitterplatte behindert und einen Kontakt zwischen Gitterplatte und Brücke isoliert. Ähnlich können auch querverlaufende Klebemittelraupen 26 (strichpunktierte Darstellung) wirken, die einfach im Zuge der Akkumulatorenfertigung aufzubringen sind.A further possibility, the lifetime to extend the lead storage battery 1, there accelerator as the embodiment of Fig. 3 in that the intermediate space 24 bottom between bridges 11 and grid plate upper edge is filled with foam 12 with insulating material 25, which hinders the expansion movements of the grid plate and a contact between Grid plate and bridge isolated. Transversely running adhesive beads 26 (dash-dotted representation) can also have a similar effect, which are easy to apply in the course of the accumulator production.

Durch die aufwandsarmen Maßnahmen, den wachsenden positiven Gitterplatten 6 einen Ver formungsfreiraum zu bieten oder einen möglichen elektrischen Kontakt zwischen der Platten oberkante und der Brückenunterseite durch eine Isolierung zu verhindern, läßt sich die Lebens dauer der Bleiakkumulatoren beträchtlich verlängern, wobei die einzelnen Maßnahmen der Ver formungsfreiraumschaffung und der Isolierung jeweils für sich oder beliebig kombiniert einge setzt und auf die jeweiligen Batterieverhältnisse bestens angepaßt werden können.Due to the low-effort measures to provide the growing positive grid plates 6 with a deformation space or to prevent possible electrical contact between the top edge of the plates and the underside of the bridge by insulation, the life of the lead-acid batteries can be extended considerably, the individual measures of creating deformation space and the insulation is used individually or in any combination and can be adapted to the respective battery conditions.

Claims

1.Lead accumulator with plate blocks made of interlocking positive and negative plate sets inserted in adjacent cells of a housing, each comprising a single grid plate connected by a bridge, the bridges of the neighboring plate blocks running transversely above the grid plates being connected in series and the bridge of the positive plate set, on the other hand the bridge of the nega tive plate set carry high connection poles, characterized in that the grid plates, as known per se, consist of cut expanded metal and that at least in the plate block ( 15 ) with the negative connection pole ( 10 ) receiving cell ( 4 ) above and / or below the side edge region of the grid plates ( 6 ) of the positive plate set, a separate deformation space ( 14 , 20 ) is formed and / or in the region between the underside ( 11 ) of the bridge ( 9 ) and the upper edge ( 12 ) of the grid plates ( 6 ) electrical insulation ( 15 , 16 , 22 , 25 ) is provided in a manner known per se.

2. lead accumulator according to claim 1, characterized in that the bridge ( 9 ) from the formation of the deformation clearance ( 14 ) in the direction of the plate upper edges ( 12 ) and the adjacent upper edge end ( 16 ) has rising bottom ( 11 ).

3. lead accumulator according to claim 1 or 2, with base webs of the housing for grid plate support, characterized in that only two in the middle region of the housing bo dens ( 18 ) arranged base webs ( 17 ) are provided and the grid plates ( 6 ) for training a bottom-side deformation free space ( 20 ) cantilever in a manner known per se from these base webs ( 17 ) to the adjacent plate side edge ( 19 ).

4. Lead accumulator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the underside ( 11 ) of the bridge ( 9 ) and / or the upper edge ( 12 ) of the grid plates ( 6 ) have an insulating coating ( 15 , 16 ).

5. Lead accumulator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing cover ( 3 ) has a down to the area of the bridge underside ( 11 ) projecting to impact rib ( 22 ) or the like. For the grid plate top edges ( 12 ).

6. Lead accumulator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the space ( 24 ) between the underside of the bridge ( 11 ) and the top edge of the grid plate ( 12 ) receives insulating material ( 25 ), in particular is foamed with insulating material.

7. lead accumulator according to one of claims 1 to 6, with the grating plates receiving Plastic bags as separators, characterized in that the separators in the upper Opening area are welded.