DE69801613T2

DE69801613T2 - Zylindrische Speicherbatterie mit spiralförmig gewickelten Elektrodenblock

Info

Publication number: DE69801613T2
Application number: DE69801613T
Authority: DE
Inventors: Toshihide Eguchi; Hisao Nakamaru; Masato Onishi; Norio Suzuki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: EP0878855B1; CN1203459A; US6010801A; TW364224B; JPH1131497A; EP0878855A1; DE69801613D1; CN1176504C

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine zylindrische Speicherbatterie, die mit einer spiralförmig gewundenen Elektrodenplattenbaugruppe versehen ist. Insbesondere betrifft sie eine alkalische Speicherbatterie, welche z. B. als Antriebskraftquelle für Fahrzeuge geeignet ist. Bei der Batterie ist in die Form des an die oberen und unteren Teile der Elektrodenplattenbaugruppe geschweißten Stromabnehmers verbessert, um die Starkstromaufladung und -entladung zu schaffen.

Stand der Technik

Es sind verschiedene Typen von zylindrischen alkalischen Speicherbatterien bekannt, Musterbeispiele von ihnen umfassen Nickel-Cadmium-Speicherbatterien und Nickel-Metallhydrid-Speicherbatterien. Diese Batterien werden wegen ihrer hohen Zuverlässigkeit und leichten Wartung für verschiedene Geräte weitverbreitet verwendet, wie tragbare Telefone und Personalcomputer in Notebook-Größe. In den letzten Jahren wurde die Entwicklung von an die Starkstromentladung angepaßten zylindrischen Speicherbatterien als Energiequelle für motorkraftgestützte Fahrräder, Rasenmäher und ferner Elektrokraftfahrzeuge und dergleichen ungeduldig erwartet.
So eine zylindrische Speicherbatterie für Starkstromentladung hat eine Elektrodenplattenbaugruppe mit einer streifenförmigen positiven Elektrodenplatte und einer streifenförmigen negative Elektrodenplatte, die als Spiralrollen mit einem zwischen ihnen eingefügten Trennstück gewickelt sind, und die Baugruppe ist in einem Batteriegehäuse aus Metall untergebracht. Was den Aufbau eines Stromabnehmers anbetrifft, der geeignet ist, einen hohen Wert von elektrischen Strom aufzunehmen, ist eine Ausführung, bei der jeweils ein rechteckiger oder annähernd kreisförmiger plattenförmiger Stromabnehmer mit einer Vielzahl von Punkten an die vom Endbereich der Elektrodenplattenbaugruppe nach außen vorspringende Anschlußkante geschweißt ist, beispielsweise in den US-Patentschriften Nr. 3 732 124 und Nr. 5 238 757 offenbart und wird im allgemeinen gegenwärtig angewendet (diese Ausführung ist nachstehend als streifenlose Ausführung bezeichnet).
Es wurden verschiedene Ausführungen für solche an das Anschlußstück von der Elektrodenplattenbaugruppe geschweißten Stromabnehmern (wie in US-A-4 009 053 und JP-A-60 105 166) vorgeschlagen, von denen ein Musterbeispiel der in Fig. 8 gezeigte Stromabnehmer 14 ist. Dieser Stromabnehmer ist mit einem rechteckigen flachen Plattenteil 14a und rippenförmigen Vorsprüngen 14b, die durch Biegen der Seitenkanten senkrecht nach unten geformt wurden, wobei sich die beiden Seitenkanten entlang der Längsrichtung von dem Plattenteil 14a erstrecken, und zwei U-förmigen Ausschnitten 14c oder gestanzten Löchern versehen. Das Schweißen von dem Stromabnehmer 14 an die Elektrodenplattenbaugruppe wird ausgeführt, indem der rippenförmige Vorsprung 14b dazu gebracht wird, daß er die Anschlußkante von einer Seite der nach oben vorspringenden Elektrode von der Elektrodenplattenbaugruppe kreuzt, und ein Paar von stangenförmigen Schweißelektroden gegen die obere Seite von den flachen Plattenteilen 14d, die den Ausschnitt 14c dazwischen halten, oder gegen die obere Seite von dem Vorsprung 14b gedrückt wird, und unter Anwendung von Druck Elektrizität zwischen den Elektroden hindurchgeleitet wird.
Jedoch ist in dem obengenannten Stromabnehmer 14 der rippenförmige Vorsprung an den beiden Seitenkanten ausgebildet, die sich entlang der Längsrichtung von dem Plattenstück 14a erstrecken. Folglich ist, sogar wenn das Schweißen an den zwischen dem Ausschnitt 14c befindlichen Stellen durch Pressen eines Paares von Schweißelektroden gegen das Plattenstück 14a ausgeführt wird und Elektrizität unter angewendetem Druck durchfließt, der elektrische Strom, der durch das Plattenstück 14a zwischen dem Paar von Schweißelektroden hindurch fließt (nämlich Stromverluste beim Schweißen) wegen des Strecke des Elektrizitätsflusses und des elektrischen Widerstandes groß, wobei im Gegensatz dazu der elektrische Strom, der durch den kreuzenden Teil von dem Paar von Vorsprüngen 14b und der Anschlußkante der Elektrode fließt, klein ist, so daß es schwierig ist, den kreuzenden Teil von dem Vorsprung 14b und der Anschlußkante zu schmelzen und ein ausreichend gutes Schweißen zu garantieren. Daraus resultierend hat das Schweißteil nämlich das durch den rippenförmigen Vorsprung 14b und die Anschlußkante der Elektrode gebildete einstückige Teil, einen hohen Kontaktwiderstand und wenn die Batterie mit einem hohen elektrischen Strom entladen wird, z. B. 3c (elektrischer Strom vom Dreifachen der Batteriekapazität), ist der Spannungsabfall in dem Schweißteil zu groß, um eine zufriedenstellende Batterieleistung zu liefern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in Überwindung der obengenannten Schwierigkeiten, eine Speicherbatterie bereitzustellen, die das Laden und Entladen von Starkstrom durch eine verbesserte Form des an das Endstück von der spiralförmig gewickelten Elektrodenplattenbaugruppe geschweißten Stromabnehmers erlaubt, um den Schweißstrom an dem kreuzenden Teil von dem rippenförmigen Vorsprung, der mit dem Stromabnehmer und der vorspringenden Anschlußkante von der Elektrode versehen ist, zu konzentrieren und dabei das kreuzende Teil ausreichend zu schmelzen, um eine haltbare Schweißung zu bewirken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine zylindrische Speicherbatterie entsprechend Anspruch 1 bereitgestellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die Form des Stromabnehmers ist sehr wichtig, um ihn sicher an die von dem Elektrodenplattenanschluß nach außen ragende Anschlußecke der Elektrodenplattenbaugruppe zu schweißen.
Wenn z. B. ein Paar von Elektroden für elektrisches Widerstandsschweißen lediglich gegen das flache Teil von einem Stromabnehmer ohne einen Ausschnitt gehalten wird, nimmt der Verlust des Stromes zu, der an der Oberfläche von dem flachen Teil zwischen den Elektroden fließt und nicht zum Schweißen beiträgt, und erschwert es, den rippenförmigen Vorsprung von dem Stromabnehmer an den Anschlußkanten der Elektrode durch eine Vielzahl von Punkten sicher anzuschweißen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Stromabnehmer aus nickelplattiertem Stahl hergestellt, der mit einer Vielzahl von Ausschnitten versehen ist, die sich bis zu der äußeren Randkante von dem Stromabnehmer erstrecken und in radialer Weise dort offen sind, wobei nach unten gerichtete, rippenförmige, scharfe Vorsprünge an den Kantenteilen der jeweiligen Ausschnitte einstückig ausgebildet sind.
Entsprechend kreuzen der rippenförmige Vorsprung und die Anschlußkante von einer Seite der den Elektodenblock überragenden Elektrodenplatte einander; daher nimmt durch Pressen eines Paares von Schweißelektroden gegen den Stromabnehmer in der Weise, daß der rechteckige Ausschnitt dazwischen gehalten wird, der Verlust des von auf der Oberfläche des Stromabnehmers zwischen dem Paar von Schweißelektroden fließenden Stromes ab durch Wirkung von dem Ausschnitt und dem Schweißstrom, der in das sich kreuzende Teil von dem auf der Unterseite des Vorsprunges gelegenen Ausschnitt und der Anschlußkante von der Elektrodenplatte fließt und erhöht ist, wobei das Schweißen an einer Anzahl von sich kreuzenden Teilen sicher ausgeführt wird.
Die Form von Ausschnitten ist nicht eingeschränkt, z. B. werden ein rechteckiger Ausschnitt, ein U-förmiger Ausschnitt und ein trapezförmiger Auschnitt ausgeführt. Für eine leichtere Herstellung der rippenförmigen Vorsprünge ist ein rechtwinkliger Ausschnitt vorzuziehen.
Die Ausschnitte sind vorzugsweise mit gleichen Zwischenräumenausgebildet. Die Anzahl der Ausschnitte ist vorzugsweise 4 bis 8, noch besser 4 bis 6. Die rippenförmigen Vorsprünge können nur an den zwei gegenüberliegenden Kantenteilen von jedem der Ausschnitte ausgebildet sein. Die Höhe (Weite) und die Dicke der rippenförmigen Vorsprünge, die die Anschlußkante von der Elektrodenplatte kreuzen, sind auch wichtig zum Sichern des kreuzenden Teiles und zum Konzentrieren des Schweißstromes. Bei der vorliegenden Erfindung sollte die Länge von dem rippenförmigen Vorsprung von dem Plattenteil kleiner sein als die Länge (Weite) von dem freiliegenden Teil des Lochbleches aus nickelplattiertem Stahl, das die vorstehende Anschlußkante von der Elektrodenplatte bildet; die bevorzugte Länge des Vorsprunges ist 1/5 bis 2/3 der Weite des freiliegenden Teiles von dem Lochblech, so daß der Vorsprung die Anschlußkante der gegenüberliegenden Elektrode sogar beim Abschluß des Schweißens nicht berühren kann. Die Dicke von dem Vorsprung ist vorzugsweise 2 bis 8-mal so groß wie die Dicke von dem Lochblech, so daß die Spitze von dem Vorsprung gegen die Endfläche von dem freiliegenden Teil des Lochbleches der Elektrodenplatte sicher gehalten werden kann, und die kreuzenden Teile durch den Widerstand gleichmäßig Wärme erzeugen können und gleichmäßig geschmolzen und verformt werden können.
Der in Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung beschriebene Aspekt definiert die Form und die Lage des Schweißens der Stromabnehmer für die positive und die negative Elektrode, die an die Anschlußkanten der Elektrodenplatten jeweils nach außen von dem oberen und dem unteren Ende von der spiralförmig gewickelten Elektrodenplattenbaugruppevorstehen. Die Stromabnehmer für die positive und die negative Elektrode sind durch eine Anzahl von Punkten sicher an die Anschlußkanten der Elektrodenplatte geschweißt, wobei die Bauart eines Stromabnehmers so beschaffen ist, daß sie Starkstromaufladung und -entladung erlaubt.
Die Aspekte der vorliegenden Erfindung, die die wesentliche Form und Größe von dem rippenförmigen Vorsprung und die Beziehung zwischen der Größe des Vorsprunges und der Größe von dem Lochblechteil von der außerdem geschweißten Anschlußkante der Elektrodenplatte bestimmen, um für Starkstromentladung geeignete Schweißteile zu erhalten, sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.
Andere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung und des bevorzugten Aufbaus von Batterien, die eine Starkstromaufladung und -entladung erlauben, sind mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen und Beispielen nachstehend beschrieben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teilweise Schnitt-Seitenansicht von einer Nickel-Cadmium Speicherbatterie, die als ein Beispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Stromabnehmer von der obengenannten Batterie.
Fig. 3 ist eine Vorderansicht von dem Stromabnehmer der obengenannten Batterie.
Fig. 4 ist eine Vorderansicht von einem Stromabnehmer von einem anderen Beispiel.
Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung von dem unteren Endteil des Vorsprungs eines Stromabnehmers.
Fig. 6 ist eine Vorderansicht von einem Stromabnehmer von einem weiteren Beispiel.
Fig. 7 ist eine Draufsicht von dem annähernd kreisförmigen und plattenförmigen Stromabnehmer der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die einen herkömmlichen Stromabnehmer zeigt.

Beschreibung der Beispiele

Einige spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend beschrieben.
Fig. 1 ist eine Schnitt-Seitenansicht von einer Nickel-Cadmium-Speicherbatterie mit einem Stromabnehmer von einer streifenlosen Ausführung, die als ein Beispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Die Batterie A hat einen Durchmesser von 33 mm; eine Höhe von 61,5 mm und eine Nennleistung von 5000 mA. Der Aufbau von der Batterie A ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Eine gesinterte Ausführung einer positiven Elektrodenplatte 1 in Nickel mit einer Dicke von 1,0 mm und eine Pasten-Ausführung einer negativen Elektrodenplatte 2 in Cadmium mit einer Dicke von 0,7 mm wurden vorbereitet, die jeweiligen Elektrodenplatten wurden an ihren Längs-Anschlußkanten mit freiliegenden Lochblechteilen 3 und 4 versehen, ein Trennstück 6 wurde zwischen den Elektrodenplatten so eingefügt, daß die freiliegenden Lochblechteile 3 und 4 jeweils um etwa 15 mm über und unter einer Elektrodenplattenbaugruppe 5 vorstehen, und das Ganze wurde spiralförmig gewunden, um eine Elektodenplattenbaugruppe von etwa 30 mm Durchmesser und etwa 50 mm Höhe zu bilden.
Ein rechtwinkliger Stromabnehmer 7, der eine diagonale Länge von etwa 27 mm hat und am Mittelteil mit einem Loch ist, wurde direkt über der oberen Endfläche von der obenerwähnten Elektrodenplattenbaugruppe 5 angeordnet, und während ein rechtwinkliger Stromabnehmer 8 mit der gleichen oder einer etwas größeren diagonale Länge als der Stromabnehmer 7, der an dem Mittelteil mit einer zungenförmigen Verbindungsleitung vorgesehen ist, die zum Schweißen gebraucht wird, in Kontakt mit dem freiliegenden Lochblechteil 4 von der unteren Endfläche von der Elektrodenplattenbaugruppe 5 gehalten wurde, wurden die Stromabnehmer jeweils an die freiliegenden Lochblechteile 3 und 4 bei einer Vielzahl von Punkten durch Verwendung eines Paares von Schweißelektroden geschweißt. Die Einzelheiten des Schweißens werden später beschrieben. Die Elektrodenplattenbaugruppe 5 wurde in ein Metallgehäuse 9 eingesetzt, eine Schweißelektrode wurde durch das Mittelloch von dem Stromabnehmer 7 so geführt, daß die an dem Mittelpunkt von dem Stromabnehmer 8 vorgesehene zungenförmige Leitung gepreßt wurde, und das gepreßte Teil wurde an die Fläche des Innenbodens von dem Batteriegehäuse geschweißt.
Dann wurde eine vorbestimmte Menge von einem alkalischen Elektrolyt in das Batteriegehäuse 9 durch Verwenden des Mittelloches und der Ausschnitte von dem Stromabnehmer 7, gegossen, wurde das Ende von einer an dem Stromabnehmer 7 vorgesehenen Verbindungsleitung an die untere Fläche von einer Dichtungsplatte 11, welche als der positive Elektrodenanschluß doppelt fungiert, geschweißt, und die Öffnung von dem Gehäuse 9 wurde durch die Dichtungsplatte 11 luftdicht abgedichtet. Somit wurde die Batterie A der vorliegenden Erfindung erhalten.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der rechtwinklige Stromabnehmer 7 (wobei die Vorsprünge nicht erfindungsgemäß ausgebildet sind), der an das obere Teil von der Elektrodenplattenbaugruppe geschweißt ist, aus einem flachen Plattenteil 7b mit einer Dicke von 0,4 mm gebildet und in der Mitte mit einem Loch zum Hindurchführen einer Schweißelektrode mit einem Durchmesser von z. B. 6 mm versehen und mit rechteckigen Ausschnitten 7a, welche sich von der Nachbarschaft von dem Loch zu dem äußeren Umfassungsrand in einer Breite von 3 mm an 4 Stellen mit gleichen Abständen dazwischen und in einer radialen Weise erstrecken, und mit rippenförmigen Vorsprüngen 7d versehen, die durch ein nach unten gerichtetes Biegen an den beidengegenüberliegenden Randteilen von jedem der Ausschnitte 7a einstückig vorgesehen und wie dies in Fig. 3 (in der die Vorsprünge 7d nicht entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind) gezeigt ist, an das mit ihnen kreuzende freiliegende Lochblechteil 3 von der positiven Elektrodenplatte 1 geschweißt. Das Schweißen von dem Vorsprung 7d an das freiliegende Lochblechteil von der Anschlußkante der Elektrodenplatte wurde durchgeführt, indem von einem Paar von Schweißelektroden mit einer rechtwinkligen Spitze gegen das flache Plattenteil 7b entlang des Randteiles 7c derart gehalten wurde, daß der Ausschnitt 7a dazwischen gehalten wurde, und während des Pressens der Schweißelektroden gegen Plattenteil 7b ein Wechselstrom von etwa 2000 A etwa 10 u sec langzwischen dem Paar von Elektroden hindurchtrat.
Auf diese Weise nimmt der Schweißstrom, der auf den flachen Flächen von dem Stromabnehmer 7 zwischen dem Paar von Schweißelektroden fließt, als Ergebnis von der Behinderung durch den rechteckigen Ausschnitt 7a und der Zunahme der Strecke, die der Schweißstrom durchfließt, ab. Andererseits nimmt die Entfernung zwischen der Schweißelektrode durch das freiliegende Lochblech relativ ab, so daß sich der in den kreuzenden Teil von dem freiliegenden Lochblechteil von der Elektrodenplatte und dem rippenförmigen Vorsprung 7d fließende Schweißstrom erhöht. In diesem Fall hat, um gleichzeitig eine große Anzahl sich kreuzender Teile von den Vorsprüngen 7d und das freiliegende Lochblechteil von der Elektrodenplatte zu schweißen, die Anschlußform des Paares von Schweißelektroden vorzugsweise die Form eines Rechtecks, was es möglich macht, die Spitze der Schweißelektrode ungefähr entlang der Längsrichtung des Ausschnitts 7a zu halten.
Diese Schweißtechnik wurde nicht nur am Stromabnehmer 7 der positiven Elektrode, sondern auch für das Schweißen von dem kreuzenden Teil des Stromabnehmers 8 der negativen Elektrode und des freiliegenden Lochblechteiles 4 von der negativen Elektrodenplatte angewendet. Die am Mittelpunkt vom Stromabnehmer der negativen Elektrode ausgebildete zungenförmige Verbindungsleitung wurde an den Mittelpunkt des inneren Bodens von dem Batteriegehäuse geschweißt, während sie durch die Schweißelektrode gepreßt wurde, die durch das am Mittelpunkt von dem Stromabnehmer der positiven Elektrode gelegene Loch geführt wurde.
Zum Vergleich mit der oben beschriebenen Batterie wurde eine Batterie B eines Vergleichsbeispiels mit demselben Aufbau wie oben beschrieben mit der Ausnahme vorbereitet, daß der oben erwähnte Stromabnehmer 14 an Stelle von dem an den oberen Teil von der Elektrodenplattenbaugruppe 5 geschweißte Stromabnehmer 7 benutzt wurde. Wie in Fig. 8 gezeigt, besteht der Stromabnehmer 14 aus einem rechteckigen flachen Plattenteil 14a mit einer Dicke von 0,4 mm, rippenförmigen Vorsprüngen 14b von derselben Dicke, die durch senkrechtes Biegen der beiden Seitenkanten von dem Plattenteil 14a ausgebildet sind, und Ausschnitten 14c.
Die zwei Batterien A und B wurden jeweils 1,5 Stunden lang mit einem elektrischen Strom von 5 A aufgeladen und dann mit einem elektrischen Strom von 15 A (das heißt 3c) entladen, bis die Klemmenspannung 1,0 V erreichte. Die in dem Test bestimmte Entladestromstärke und die durchschnittliche Entladespannung sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, war die Entladestromstärke von der Batterie A 300 mAh höher als die von der Batterie B, und die durchschnittliche Entladespannung von der Batterie A war 0,02 V höher als die von der Batterie B.
Im Hinblick auf eine Untersuchung des Unterschiedes in der Leistung wurden die beiden Batterien A und B zerlegt und untersucht. In der Batterie A wurde der an den oberen Teil von der Elektrodenplattenbaugruppe geschweißte Stromabnehmer 7 der positiven Elektrodenseite als fest verschweißt befunden, weil an allen von den kreuzenden Teilen von den rippenförmigen Vorsprüngen 7d und den freiliegenden Lochblechteilen 3 der Vorsprung 7d in das Lochblechteil 3 ragte und als solches geschmolzen wurde, wobei das Schweißteil auch eine ausreichende Zugfestigkeit zeigte. Bei der Batterie B war andererseits der an den oberen Teil der Elektrodenplattenbaugruppe geschweißte Stromabnehmer 14 der positiven Elektrodenseite an der Vielzahl von Punkten zwischen den sich kreuzenden Teilen von den Vorsprüngen 14b und den freiliegenden Lochblechteilen 3 nicht ausreichend verschweißt, wobei solche unzureichend verschweißten Teile sich einzeln bei Dehnung ohne weiteres abzulösen, und die Schweißteile als Ganzes zeigten eine unzureichende Zugfestigkeit.
Die Tatsache, daß die Batterie B eine Vielzahl von Teilen hat, an denen der Vorsprung 14b und das freiliegende Lochblechteil 3 nicht ausreichend geschmolzen und verschweißt sind, bedeutet, daß der Kontaktwiderstand von den geschweißten Teilen von dem Vorsprung 14b zu dem freiliegenden Lochblechteil 3 als Ganzes erhöht ist, und daraus resultierend hat die Batterie B einen höheren inneren Widerstand und folglich zeigt sie eine niedrigere durchschnittliche Entladespannung und niedrigere Entladestromstärke als die Batterie A.
Bei der Batterie A ist der rippenförmige Vorsprung 7d von dem Stromabnehmer einstückig vorgesehen und an den gegenüberliegenden Kantenteilen 7c von dem Ausschnitt 7a nach unten gebogen, wobei folglich, wenn ein Paar von Schweißelektroden gegen den Stromabnehmer gehalten wird, der Schweißstrom, der durch das Plattenteil 7b von der weiter außen als der Vorsprung 7d gelegenen Seite fließt, gering ist und der größte Teil des elektrischen Schweißstromes sich am Vorsprung 7d konzentriert, so daß an jedem der Punkte, an denen die Vorsprünge 7d die freiliegenden Lochblechteile 3 kreuzen, der Vorsprung 7d ein wenig in das freiliegende Lochblechteil 3 ragt und unverändert schmilzt, was zu einem festen Schweißen von dem Teil führt. Folglich hatte die Batterie einen geringeren Widerstand als die Batterie B und erlaubt ein ausreichendes Entladen mit einem hohen elektrischen Strom; wobei folglich der Wert des elektrischen Stromes, mit dem die Batterie A geladen und entladen werden kann, und ihre Ladekapazität jeweils hoch sind.
In dem obigen Beispiel wurde, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ein Stromabnehmer 7 aus einem rippenförmigen Vorsprung 7d und einem Plattenteil 7b aufgebaut, wobei beide Teile mit derselben Dicke verwendet wurden. Jedoch kann auch ein anderer Stromabnehmer 12 verwendet werden, bei dem, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, die rippenförmigen Vorsprünge 12a an den gegenüberliegenden Kantenteilen der Ausschnitte nach unten gebogen sind, während sie gezogen wurden, um ihre Querschnittfläche zu verringern, so daß die Dicke der Vorsprünge 12a kleiner als die Dicke des Plattenteiles 12b geschaffen wurde, wobei z. B. die Dicke von dem Plattenteil 12b 0,4 mm und die Dicke von den Vorsprüngen 12a 0,3 mm betrug. Dieser Aufbau ist vorteilhaft darin, daß beim Schweißen des Vorsprunges 12a an die Elektrodenanschlußkante der Schweißstrom sich schneller an dem Vorsprung 12a konzentriert und das Schweißen sicherer bewerkstelligt wird.
In dem obigen Beispiel hatte, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, der benutzte rippenförmige Vorsprung 7d (der nicht erfindungsgemäß ausgebildet war) über seine ganze Höhe die gleiche Form, d. h. in diesem Fall eine rechteckige Form. Jedoch ist ein anderer Aufbau, bei dem, wie dies in der Schnittdarstellung von Fig. 5 gezeigt ist, das untere Ende von dem Vorsprung 7d geschliffen ist, um ein scharfes Teil 7e in der Form einer Messerschneide vorzusehen, darin vorteilhaft, daß die Spitze von dem Vorsprung leichter in das freiliegende Lochblechteil von der Elektrodenanschlußkante eingreift, wobei der Zustand des Schweißens sicherer wird und daraus resultierend sich die Schweißfestigkeit erhöht.
Außerdem hat ein weiterer Stromabnehmer 13 von oben gesehen dieselbe in Fig. 2 gezeigte Form, wobei jedoch, wie in Fig. 6 gezeigt, das Plattenteil 13a einer Preßbehandlung ausgesetzt ist, um eine kleinere Dicke als die Ausgangsdicke zu erreichen, wobei z. B. die Dicke von 0,5 mm auf 0,4 mm verringert ist, die Dicke des Vorsprunges 13b bei 0,5 mm gewählt ist, so daß sie größer als jene des Plattenteiles 13a ist und die Anschlußkante 13c von dem Vorsprung 13b durch Schleifen in die Form einer Messerschneide geschärft ist, wobei er geeignet ist, einen hohen elektrischen Strom abzunehmen, weil besonders die Fläche von dem elektrischen Stromabnahmeteil erhöht werden kann, während ungefähr die gleiche Schweißwirkung wie in dem obigen Beispiel erreicht wird.
Somit beträgt die Dicke von dem Stromabnehmer vorzugsweise 0,25 bis 0,5 mm, um ein gutes Schweißen und ausreichende Schnittfläche zum Fließen von Elektrizität zu sichern. Obwohl die Höhe von dem Vorsprung auch von der Höhe (d. h. Breite) von dem vorspringenden Teil von dem Lochblech abhängt, das den Vorsprung kreuzt und darin eingreift, beträgt sie vorzugsweise etwa 0,5 bis 0,7 mm, wenn die Länge von dem vorstehenden Teil etwa 0,7 bis 1,8 mm beträgt. Wenn die obenerwähnten jeweiligen Abmessungen innerhalb der obenerwähnten Bereiche sind, kann ein sicheres Schweißen erreicht werden, während der Teil der Elektrodenplatte verkleinert ist, der nicht an der elektromotorischen Reaktion beteiligt ist.
Die von oben gezeigte Form der obenerwähnten Stromabnehmer ist nicht auf die in Fig. 2 gezeigte rechteckige Form beschränkt. Ein Stromabnehmer, bei dem das Plattenteil 7b annähernd kreisförmig ist, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, kann auch in Übereinstimmung mit der Art der zylindrischen Speicherbatterie verwendet werden. Wenn so ein Stromabnehmer an das Endteil von der Elektrodenplattenbaugruppe geschweißt ist, kann ungefähr dieselbe Wirkung erreicht werden wie in dem Beispiel. Wenngleich eine Nickel-Cadmium-Speicherbatterie in dem Beispiel veranschaulicht wurde, kann die vorliegende Erfindung weiterhin auch auf andere alkalische Speicherbatterien angewendet werden, wie z. B. eine Nickel-Metall-Hydrid Speicherbatterie, so lange sie von zylindrischer Ausführung sind.
Somit hat eine zylindrische Speicherbatterie entsprechend der vorliegenden Erfindung eine spiralförmig gewickelte Elektrodenplattenbaugruppe, einen an den oberen Teil von der Elektrodenplattenbaugruppe geschweißten rechteckigen oder annähernd kreisförmigen plattenförmigen Stromabnehmer mit einem flachen Plattenteil, das mit einer Vielzahl von rechteckigen Ausschnitten in sternförmiger Weise und mit gleichen Abständen dazwischen versehen ist, die sich von der Nähe vom Mittelpunkt zu den äußeren Kanten der Platte erstrecken und rippenförmige Vorsprünge, die an den gegenüberliegenden Kantenteilen von den jeweiligen Ausschnitten einstückig nach unten ausgebildet sind und sich mit der einen Seite der Anschlußkante der Elektrode kreuzen und verschweißt werden, so daß die Anschlußkante von der einen Seite der Elektrode und der rippenförmige Vorsprung von dem Stromabnehmer in einer Lage, in der sich beide kreuzen und ineinander greifen, sicher geschmolzen und fest miteinander verschweißt werden können. Folglich kann eine Batterie vorgesehen werden, die einen hervorragenden Aufbau des Stromabnehmers aufweist und eine Hochspannungsentladung erlaubt.
Eine zylindrische Speicherbatterie mit einer spiralförmig gewickelten Elektrodenplattenbaugruppe, bei der die Form des an das Endteil der Elektrodenplattenbaugruppe geschweißten Stromabnehmers verbessert ist und die sich kreuzenden Teile der rippenförmigen Vorsprünge des Stromabnehmers und die Anschlußkanten der Elektrodenplatte mit ausreichender Festigkeit verschweißt sind, erlaubt eine Starkstromladung und -entladung.
Eine Speicherbatterie mit einer spiralförmig gewickelten Elektrodenplattenbaugruppe 5 enthält eine positive Elektrodenplatte 1, eine negative Elektrodenplatte 2 und ein Trennstück 6 und rechteckige Stromabnehmer 7 und 8, von denen jeweils einer an die jeweiligen von den oberen und den unteren Endflächen der Elektrodenplattenbaugruppe nach außen überstehenden Anschlußkanten 3 und 4 der Elektroden 1 und 2 geschweißt ist, der an das Endstück der Elektrodenplattenbaugruppe 5 geschweißte Stromabnehmer hat ein flaches Plattenteil 7b, das an 4 Stellen mit rechteckigen Ausschnitten 7a in einer sternförmigen Weise und mit gleichen Abständen dazwischen versehen ist, die sich von der Nähe der Mitte zu den äußeren Randecken von dem Plattenteil erstrecken und einstückig ausgebildete und nach unten gebogene rippenförmige Vorsprünge 7d, die an den zwei gegenüberliegenden Kantenteilen 7c von den jeweiligen Ausschnitten sind und beschaffen sind, die Anschlußkanten der Elektrodenplatte zu kreuzen und dazu verschweißt werden.

Claims

1. Zylindrische Speicherbatterie (A) mit einer spiralförmig gewickelten Elektrodenplattenbaugruppe (5), der im wesentlichen aus einer positiven Elektrodenplatte (1),

einer negativen Elektrodenplatte (2) und einem Trennstück (6) besteht, von denen jedes die Form eines Streifens hat,

einer Anschlußkante (3) von der einen Elektrodenplatte (1), die nach oben ragt und eine Anschlußkante (4) von der anderen Elektrodenplatte (2), die nach unten ragt,

Stromabnehmern (7, 8; 13), von denen jeder im wesentlichen als eine rechteckige oder eine annähernd kreisförmige Platte ausgebildet ist, die jeweils mit den jeweiligen Anschlußkanten der jeweiligen Elektrodenplatten verschweißt sind, die von dem oberen Teil oder dem unteren Teil der Elektrodenplattenbaugruppe (5) überstehen,

einem Metallgehäuse (9), das die Elektrodenplattenbaugruppe (5) und die Stromabnehmer (7, 8; 13) darin unterbringt und

einer Dichtungsplatte (11), die oben mit einem kappenförmigen Anschluß versehen ist, der das Gehäuse (9) abdichtet, wobei

die jeweiligen an die jeweiligen Anschlußkanten der jeweiligen Elektrodenplatte (1, 2) geschweißten Stromabnehmer (7, 8, 13) mit einer Vielzahl von Ausschnitten (7a) in einer radialen Weise und mit nach unten gerichteten rippenförmigen Vorsprüngen (7d; 13b) versehen sind, die jeweils einstückig an den Kantenteilen (7c) der jeweiligen Ausschnitte ausgebildet sind und wobei sich die jeweiligen Vorsprünge und die Anschlußkanten der Elektrodenplatten einander kreuzen und durch eine Vielzahl von Punkten miteinander verschweißt sind, während die Vorsprünge teilweise in die Anschlußkanten der Elektrodenplatten eingreifen,

dadurch gekennzeichnet, daß

sich die Ausschnitte von der Nähe der Mitte zur äußeren Randkante der Platte (7, 8; 13) erstrecken und die Anschlußkante (7e; 13c) des nach unten gerichteten Vorsprungs (7d, 13b) scharf geschabt ist und sich ihre Dicke in Richtung weg von den Ausschnitten vermindert oder eine verminderte Querschnittsfläche annimmt, um eine Dicke der Vorsprünge (13c) vorzusehen, die kleiner als die des Plattenteils (13b) ist.

2. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 1, wobei der nach unten gerichtete Vorsprung (7d; 13b) von dem Stromabnehmer (7; 13) in der selben Dicke wie das Plattenteil (7b, 13a) ausgebildet ist.

3. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 1, wobei der nach unten gerichtete Vorsprung (13b) von dem Stromabnehmer (13) in einer Dicke ausgebildet ist, die größer als die des Plattenteils (13a) ist.

4. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 1, wobei die von der spiralförmig gewickelten Elektrodenplattenbaugruppe (5) nach oben und nach unten ragenden Teile (3, 4) im wesentlichen aus freiliegenden Teilen von jeweiligen Lochblechen von den positiven und den negativen Elektrodenplatten (1, 2) bestehen und der Vorsprung (7d; 13b) von dem an die Anschlußkante des freiliegenden Teils von dem Lochblech geschweißten Stromabnehmers (7; 13) eine Dicke hat, die zwei- bis achtmal größer als die des Lochbleches ist.

5. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 1, wobei die Vorsprungslänge von dem Stromabnehmer (7; 13) von dem Plattenteil (7b; 13a) innerhalb des Bereiches von 1/5 bis 2/3 der Länge von dem freiliegenden Teil des Lochbleches (3, 4) fällt.

6. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 1, wobei der Stromabnehmer (7; 13), der an die Anschlußkante von einer Seite der Elektrodenplatte (3) geschweißt ist, die von der spiralförmig gewickelten Elektrodenplattenbaugruppe (5) nach oben ragt, mit einem.

Ende eines rechtwinkligen Leitungsstückes (10) verschweißt ist und das andere Ende von dem Anschlußstück an der unteren Fläche von der Dichtungsplatte (11) an mindestens einer Stelle verschweißt ist.

7. Zylindrische Speicherbatterie nach den Ansprüchen 1 bis 6, wobei die positive Elektrode (1) eine gesinterte Ausführung von Nickel-Substrat und eine darauf aufgetragene Füllmasse enthält und die negative Elektrode (2) ein pastenartiges Elektrodenmaterial enthält, womit beide Seiten der Elektrode überzogen sind.

8. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 7, wobei das Metallgehäuse (9) auch als Ausgangs-Eingangs-Anschluß der negativen Elektrode (2) dient und die Dichtungsplatte (11) von dem Gehäuse (9) elektrisch isoliert ist und auch als Eingangs-Ausgangs-Anschluß von der positiven Elektrode (1) dient.

9. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 8, wobei die rippenförmigen Vorsprünge (7d; 13b) durch Biegen an den Kantenteilen von jeweiligen Ausschnitten einstückig ausgebildet sind.

10. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 9, wobei der Stromabnehmer (8) der negativen Elektrode mit einer zungenförmigen Leitung versehen ist, die durch Ausschneiden eines Teils an dem Mittelteil gebildet ist, wobei die Leitung an den Innenboden des Batteriegehäuses (9) geschweißt ist.

11. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 10, wobei die Länge der vorspringenden Teile (3, 4) der Lochbleche, die in den positiven und den negativen Elektrodenplatten (1, 2) ausgebildet sind, etwa 0,7 bis 1,8 mm beträgt und die Länge der rippenförmigen Vorsprünge (7d; 13b) von dem Plattenteil, die an den jeweiligen Ausschnitten von dem Stromabnehmer (7; 13) der positiven Elektrode und dem Stromabnehmer (8) der negativen Elektrode einstückig vorgesehen sind, etwa 0,4 bis 0,7 mm beträgt.

12. Zylindrische Speicherbatterie nach Anspruch 10, wobei sowohl die positiven als auch die negativen Stromabnehmer (7, 8; 13) im wesentlichen aus nickelplattierten Eisenflachblech gebildet sind und das Leitungsstück (10), das an ein Ende von dem Stromabnehmer (7; 13) der positiven Elektrode geschweißt ist, im wesentlichen aus einer Nickelplatte gebildet ist.