DE2646711A1

DE2646711A1 - Verfahren zum ausrichten und fixieren eines elektrodensatzes fuer elektrische akkumulatoren und vorrichtung zu seiner durchfuehrung

Info

Publication number: DE2646711A1
Application number: DE19762646711
Authority: DE
Inventors: Anders Boerjesson
Original assignee: Tudor AB
Current assignee: Tudor AB
Priority date: 1975-10-16
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1977-04-28
Also published as: GB1502585A; SE390679B; JPS5253234A; FR2328301A1; CA1067145A; FR2328301B1; IT1073881B; US4054990A

Description

Verfahren zum Ausrichten und Fixieren eines Elektrodensatzes für elektrische Akkumulatoren und Vorrichtung zu seiner Durchführung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausrichten und Fixieren eines Elektrodensatzes für elektrische Akkumulatoren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.

Die bei der Herstellung elektrischer Akkumulatoren erforderlichen Zellen besitzen wenigstens eine positive und wenigstens eine negative Elektrode; in aller Regel weist jedoch jede Zelle einen Elektrodensatz von drei bis sieben negativen und positiven Elektroden auf, und bei Bleiakkumulatoren ist in dem Elektroden-

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satz jeder Zelle die Zahl der negativen Elektroden um eine höher als die der positiven Elektroden. Jede positive Elektrode ist beiderseits durch je einen Separator abgedeckt, der die positive Elektrode von der jeweils benachbarten Elektrode trennt. Die zwischen den einzelnen Elektroden angeordneten Separatoren haben den Zweck, den elektrischen Widerstand im Elektrolyten für den zwischen den Elektroden fließenden Strom zu erhöhen. Um hohe Stromdichten und Kurzschlüsse an den Außenkanten der Elektroden zu vermeiden, werden Separatoren benutzt, die eine größere Oberfläche als die Elektroden besitzen. Für einwandfreie Betriebsverhältnisse des Akkumulators ist es wichtig, daß in der fertigen Akkumulatorenzelle einmal die positiven und negativen Elektroden fluchtend zueinander ausgerichtet sind, das heißt, daß sie sich in senkrechter Richtung auf die Elektrodenoberfläche gesehen miteinander decken; zum anderen müssen die Elektroden gegenüber den Separatoren so angeordnet sein, daß sich um die Elektroden herum ein überstehender Rand der Separatoren er-

überall
gibt, der/die gleiche Breite besitzt. Daher müssen im Zuge der Herstellung des Akkumulators die zu einem Stapel gesammelten Elektroden und Separatoren so zueinander ausgerichtet werden, daß die Elektroden miteinander zur Deckung gelangen, und der durch die Separatoren gebildete gegenüber den Elektroden vorstehende Rand auf den gesamten Umfang gleiche Breite aufweist, bevor die einander gleichartigen Elektroden

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durch Polbrücken miteinander verbunden werden. Die Verbindung von elektroden gleicher Art durch Polbrücken in einer Zelle wird durch unterschiedliche Methoden erreicht und auch der Zusammenbau des Elektrodensatzes im Zellengefäß ist auf unterschiedliche Weise möglich. In jedem Falle müssen aber die Elektrodensätze vor dem Zusammenbau des Akkumulators im Zuge der Herstellung so zueinander ausgerichtet werden, daß die Elektroden und die Separatoren die erforderlichen richtigen Positionen zueinander erhalten.

Eine bekannte Methode einer solchen Ausrichtung der Elektroden zueinander und zu den Separatoren besteht darin, daß Haltevorrichtungen benutzt werden, die mit Leisten ausgestattet sind, in denen Einkerbungen zur Aufnahme der Separatoren vorgesehen sind, wobei sich die Elektroden mit ihren

j Rändern auf den zwischen den Einkerbungen befindlichen Er-

j höhungen der Leisten abstützen. Um eine Ausrichtung des

Elektrodensatzes in waagerechter und in senkrechter Richtung

j zu erhalten, ist es erforderlich, am Boden und an den beiden

j Seitenwänden der Haltevorrichtung derartige mit Einkerbungen

versehene Leisten anzuordnen, damit einerseits die Separatoren zueinander und andererseits die Elektroden ebenfalls zueinander fluchten, wobei die Separatoren einen umlaufenden gegenüber den Rändern der Elektroden vorstehenden Rand gleichbleibender Breite bilden. Da sich jedoch bei der Herstellung

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der Elektroden und Separatoren immer gewisse unvermeidliche Änderungen in der Dicke ergeben, ist die Verwendung der bebekannten, mit Einkerbungen versehenen Leisten zum Zwecke der Ausrichtung der Elektrodensätze sehr proKfematisch.

Um diese Problematik zu vermeiden, hat man sich einer anderen, der Ausrichtung der Elektrode bei ihrem Zusammenbau dienenden Vorrichtung bedient. Diese bekannte Vorrichtung ist in der DT-PS 21 56 252 der Anmelderin im einzelnen beschrieben. Bei dieser bekannten Methode erfolgt die Ausrichtung und Lagefixierung der Elektroden mit Hilfe vorspringender Füßchen, die an den Unterkanten der Elektroden vorgesehen sind, wobei die Separatoren mit Hilfe von Führungsleisten ausgerichtet werden. Diese bekannte Methode ist verhältnismäßig aufwendig in ihrem Aufbau und bedarf zusätzlicher die Ausrichtung der Elektroden und der Separatoren unterstützender Rüttelvorrichtungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den bekannten der Ausrichtung der Elektrodensätze dienenden Methoden anhaftenden Nachteile zu beseitigen, und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die unter geringstmöglichem Aufwand eine sichere und einfache Ausrichtung der Elektroden und der Separatoren in einem Elektrodensatz gewährleistet.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Elektroden zunächst durch Einschneiden in die senkrechten gegenüberliegenden Ränder der Separatoren bis
zum Kontakt mit den Rändern der Elektroden in waagerechter Richtung ausgerichtet werden, und daß der so
ausgerichtete Elektrodensatz in ein seiner Halterung
dienendes Gefäß, beispielsweise das Gehäuse des Akkumulators, eingesetzt wird, und die Elektroden durch Einschneiden wenigstens eines waagerechten Randes der Separatoren zusätzlich in senkrechter Richtung ausgerichtet
werden. Der aus den Elektroden und den Separatoren zusammengestapelte Elektrodensatz wird zunächst auf einfache Weise
in waagerechter Richtung dadurch ausgerichtet, daß Einschneidungen in den senkrechten Rändern der Separatoren I vorgenommen werden bis zum Kontakt mit den Rändern der
Elektroden. Zum Zwecke der Ausrichtung der Elektroden in j senkrechter Richtung wird der Elektrodensatz in ein seiner j

Halterung dienendes Gefäß gegeben, und es werden entsprechen- ! de Einschnexdungen in wenigstens einem waagerechten Rand,

vorzugsweise dem oberen waagerechten Rand, der Separatoren

ι vorgenommen. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Ausrich- j

tung der Elektroden sowohl in waagerechter als auch in senk- ' rechter Richtung gewährleistet, so daß sich die Elektroden

I in dem Elektrodensatz decken und gleichzeitig ein gleich- \ mäßiger umlaufender, gegenüber den Elektroden vorstehender | Rand der Separatoren erreicht wird.

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Die der Ausrichtung der Elektroden in waagerechter Richtung dienende Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß eine Abstützplatte für die unteren Ränder der Elektrode und der Separatoren vorgesehen ist, und daß rasiermesserartige Klingen aufweisende, in waagerechter Richtung bewegliche, an den senkrechten Rändern der Separatoren angreifende Halter angeordnet sind.

Die der Ausrichtung der Elektroden in senkrechter Richtung dienende Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß auf dem Boden des den Elektrodensatz aufnehmenden Gefäßes vorstehende Stützrippen für die unteren Ränder der Separatoren und für die Füßchen der Elektroden vorgesehen sind und daß mit rasiermesserartigen Klingen ausgestattete, in senkrechter Richtung bewegbare, an den oberen waagerechten Rändern der Separatoren angreifende Halter angeordnet sind. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die beiliegende Zeichnung zeigt beispielsweise Ausführungs-

! formen der der Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrich-

tung, und es bedeutet:

Figur 1: schematische Darstellung der Vorrichtung zur Ausrichtung der Elektroden und der Separatoren in waagerechter Richtung;

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Figur 2: Vorrichtung zur Ausrichtung der Elektroden in senkrechter Richtung

Figur 3: abgewandelte Ausführungsform gem. Figur 2

Wie Figur 1 zeigt, wird der zu einem Stoß gesammelte, aus Elektroden und Separatoren bestehende Elektrodensatz auf einen plattenförmigen Halter 5 aufgesetzt. Zwischen je zwei benachbarten Elektroden 1, 2 unterschiedlicher Polarität ist ein Separator 3 angeordnet, Die Elektroden 1, 2 sind mit Füßchen 4 versehen, die in ihrer Höhe der Breite des gegenüber dem unteren Elektrodenrand vorstehenden Randes des Separators 3 entsprechen. Die Füßchen an den positiven und negativen Elektroden 1,2 sind gegeneinander versetzt und ruhen auf der Bodenplatte 5 aus. Nachdem der Elektrodensatz 1, 2, 3 auf die Bodenplatte 5 aufgesetzt ist, wrden in Haltern 7 angeordnete rasiermesserartige Schneiden 6 von beiden Seiten an die senkrechten Ränder der Separatoren 3 herangeführt. Die sehr dünnen Schneiden 6 treten in die Separatoren 3 ein und werden so lange in waagerechter Richtung durch die Halter 7 bewegt bis sie in Kontakt mit den senkrechten Rändern der Elektroden 1, 2 treten und diese in waagerechter Richtung zu-einander ausgerichtet haben. Vorteilhaft ist es, Schneiden 6 solcher Länge zu verwenden,

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die der Breite des zu erzielenden freien Randes der Separatoren 3 entspricht, so daß falsch liegende Separatoren durch die Halter 7 in die richtige Lage gebracht werden. Nachdem der Elektrodensatz auf diese Weise in waagerechter Richtung ausgerichtet ist, kann er fixiert werden entweder dadurch, daß die Schneiden 6 und ihre Halter in ihrer Endstellung verbleiben; die Fixierung kann auch auf andere beliebige Weise erfolgen.

Die Abbildung 2 zeigt, wie ein Elektrodensatz 1, 2, 3 in einem Zellengefäß in vertikaler Richtung angeordnet und ausgerichtet wird. Auch hier sind die Elektroden 1,2 mit Füßchen 4 versehen. Auf dem Boden des Gefäßes 8 sind Stützleisten 9a für die Elektroden 1 und Stützleisten 9 b ' für die Elektroden 2 vorgesehen, und auch die unteren Ränder der Separatoren 3 liegen auf den Stützleisten 9 a, 9 b auf. Der Elektrodensatz wird in vertikaler Richtung ausgerichtet und mit Hilfe der Schneiden 6 fixiert, die durch den waagerechten oberen Rand der Separatoren 3 hindurchdringen bis zur Anlage an den Elektroden 1, 2. Die Schneiden 6 können - ebenso wie gemäß Figur 1 - in Haltern 7 befestigt sein. Wenn als Gefäß 8 das Gehäuse des Akkumuläors verwendet wird, können die Schneiden 6 an der Innenseite des Zellendeckels angeordnet sein, Die Kraft, mit der die Schneiden 6 auf die Separatoren einwirken, reicht aus, diese in vertikaler

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Richtung zu halten und die Elektroden 1, 2 auszurichten.

Die Figur 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform gemäß der Figur 2. Auch hier sind Elektrodensätze 1, 2, 3 in einem Zellengefäß 8 aufgenommen. Am Boden des Zellengefäßes befinden sich Stützleisten 10 zur Abstützung der unteren Ränder der Separatoren 3. Zwischen den Stüzleisten 10 sind Schneiden 11 angeordnet, die in ihrer Länge über die Stützleisten 10 vorragen und beim Einsetzen des Elektrodensatzes 1, 2, 3 in das Gefäß 8 in die Separatoren 3 einschneiden, um eine Stütze für die Elektroden 1, 2 zu bilden. Bei dieser Ausführungsform sind die Füßchen 4 an der Unterseite der Elektroden überflüssig. Der Fortfall der Füßchen 4 bedingt einen besonderen Vorteil, einmal hinsichtlich des geringeren Bleibedarfes für die Elektroden-gitter und zum anderen wird ein Kurzschluß der Elektroden über die Füßchen 4 vermieden, der eintreten würde, wenn die Schlammansammlung am Boden des Gefäßes die Füßchen 4 erreicht. Auch hier können wie in Figur 2 Schneiden 6 vorgesehen sein, die in den oberen waagerechten Rand der Separatoren einschneiden, um eine Ausrichtung der Elektroden in senkrechter Richtung vorzunehmen.

Die Funktion der Separatoren, einen Kurzschluß durch direkten Kontakt zwischen den Elektroden zu verhindern, darf durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht gefährdet werden. Es ist deshalb wichtig, daß die Form der Schneiden 6,

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11 den jeweils verwendeten Separatoren angepaßt wird. Es hat sich gezeigt, daß scharfe Schneiden aus dünnem Stahl oder anderem Material ausreichender Härte bei den meisten vorkommenden Separatorentypen zufriedenstellende Ergebnisse bringen. Die dünnen Einschnitte, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren an den Kanten der Separatoren entstehen, haben keine bleibende Beschädigung am Separator zur Folge. Das für die Separatoren übliche Material besitzt solche Eigenschaften, daß die entstandenen Einschnitte in dem Separator sich wieder schließen, wenn die Schneiden entfernt sind. Bei Anwendung der Erfindung in Haltern für Elektrodensätze, die nicht einen Teil der fertigen Zelle ausmachen, werden im allgemeinen Schneiden aus Stahl bevorzugt, Bei anderen Anwendungen, bei denen die Schneiden am Zellengefäß oder am Zellendeckel befestigt sind, sind Schneiden aus einem gegenüber der Umgebung beständigen Material, beispielsweise Kunststoff, zu verwenden, die nichtleitend sind. Da in stets wachsendem Maße Gefäß-e und Deckel von Akkumulatoren aus Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, verwendet werden, können die Schneiden ebenfalls aus diesem Material bestehen und einen Teil des Gefäßes und/oder des Deckels bilden.

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Claims

- vT - ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Ausrichten und Fixieren der Elektroden eines aus wenigstens einer negativen und einer positiven Elektrode bestehenden, eine Zelle eines elektrischen Akkumulators bildenden Elektrodensatzes, bei dem die der Trennung benachbarter Elektroden dienenden Separatoren mit ihrem umlaufenden Rand gegenüber den Umfangsrändern der Elektroden vorstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden zunächst durch Einschneiden in die senkrechten gegenüberliegenden Ränder der Separatoren bis zum Ifentakt mit den Rändern der Elektroden in waagerechter Richtung ausgerichtet werden, und daß der so ausgerichtete Elektrodensatz in ein seiner Halterung dienendes Gefäß, beispielsweise das GEhäuse des Akkumulators, eingesetzt wird, und die Elektroden durch Einschneiden wenigstens eines waagerechten Randes der Separatoren zusätzlich in senkrechter Richtung ausgerichtet werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausrichtung der Elektroden in waagerechter Richtung eine Abs-ützplatte für die unteren Ränder der Elektroden und der Separatoren vorgesehen ist, und daß mit rasiermesserartigen Klingen

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ausgestattete, in waagerechter Richtung bewegliche, an den gegenüberliegenden senkrechten Rändern der Separatoren angreifende Halter angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der von den Haltern vorspringenden rasiermesserartigen Klingen der Breite des gegenüber den Elektroden vorstehenden Randes der Separatoren entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Ränder der Elektroden mit vorstehenden, an sich bekannten Füßchen versehen sind, deren Höhe der Breite des gegenüber den Elektroden vorstehenden Randes der Separatoren entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausrichtung der Elektroden in senkrechter Richtung auf dem Boden des den Elektrodensatz aufnehmenden Gefäßee vorstehende Stützrippen für die unteren Ränder der Separatoren und für die vorstehenden Füßchen der Elektroden vorgesehen sind, und daß mit rasiermesserartigen Klingen ausgestattete, in senkrechter Richtung bewegbare, an dem oberen waagerechten Rand der Separatoren angreifende Halter angeordnet sind.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausrichtung der Elektroden in senkrechter Richtung auf dem Boden des den Elektrodensatz aufnehmenden Behälters Stützrippen für die unteren Ränder der Separatoren und zwischen diesen rasiermesserartige Klingen angeordnet sind, die gegenüber den Stüzrippen um eine der Breite der gegenüber den Elektroden vorstehenden Rändern der Separatoren ent- . sprechende Höhe vorstehen, und daß mit rasiermesserartigen Klingen ausgestattete, in senkrechter Richtung bewegbare, an dem oberen waagerechten Rand der Separatoren angreifende Halter angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das den in waagerechter Richtung ausgerichteten Elektrodensatz aufnehmende Gefäß das GEhäuse des Akkumulators ist, und daß die am Boden und/oder am Deckel des Gehäuses angeordneten Schneiden aus einem nichtleitenden Material, beispielsweise einem Kunststoff, bestehen.

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