NO855172L - Blyakkumulator. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en blyakkumulator med positiv og negativ elektrode og en elektrolytt fastlagt i forhold til separator og elektrode.

Ved blyakkumulator fremstilling er man interessert i å kunne spare på dyre råstoff og spesielt å kunne anvende materialene som er aktive ved strømleveringen med en størst mulig utnyttelsesgrad. I motsetning til alkaliske akkumulatorer vil ved blyakkumulatorer også svovelsyreelektro-lytten gå med i bruttoomsetningen, hvorfor det er mulig å avstemme de aktive cellebestanddelene i forhold til hverandre slik at svovelsyren begrenser kapasiteten.

Akkumulatorer ved hvilke i samsvar med ovenfornevnte svovelsyremeng-den er redusert slik at den ikke er tilstrekkelig for metting av poresys-temet til elektroden og separasjonen, og slik at ingen fri elektrolytt er tilstede i cellekarene fyller dessuten kravene for hydrogenforbruksreak-sjonen i løpet av ladingen eller overladingen og det er mulig å drive den i det minste vedlikeholdsfritt. Som separator har vist seg spesielt egnet i denne sammenheng glassfibermatter med spesielle absorpsjonsegenskap-er.

Fra DE-OS 3.106.203 er kjent en flercellet blyakkumulator, som ikke bare arbeider på den ovenfornevnte måte i samsvar med prinsippene til en fastlagt elektrolytt, idet elektrodeplatene imidlertid har en tilstrekkelig elektrolyttmengde til rådighet for dens elektrokjemiske krav, men som takket være dens konstruktive utforming også gjennom et lavt blybehov egner seg for de rammedelene som er kun for strømledning i forhold til konvensjonelle blybatterier. Denne bly innsparingen er blitt mulig ved hjelp av en elektrodeanordning, ved hvilken dobbeltplater er i serie lagvis anbrakt på hverandre slik at bipolare dobbeltplater er forskjøvet med en enkelplatebredde i forhold til respektive neste sjikt og således alltid ligger ovenfor en ovenforliggende motsatt polet plate, idet denne siderettede forbi hverandre forskyvningen med en "halv" dobbeltelektrode blir elektrisk kompensert for ved hjelp av enkelelektroder som har strømavledere. Periferte anordnede flate steg forbinder de respektive halvdelen til en dobbeltplate med hverandre og utgjør samtidig en mellomcelleforbindelse, men som imidlertid ikke er ført tettende gjennom celleskilleveggene henholdsvis over nevnte vegger. Disse stegene tilsvarer konvensjonell e c elle f o rbind eiser.

En lignende batterikonstruksjon med lag av kopiane dobbeltplater vekselvis anordnet, som inneholder en dobbeltplate mindre og derfor to endestående enspolede enkeltplater fremgår av EP-OS 107976. Dobbelt - platen er imidlertid således anordnet at alle de positive halvdelene står i en rekke og dens negative halvdeler ligger i en dertil parallell rekke, idet polariteten snuses i rekken fra sjikt til sjikt og at det i skilleplanet må være tilstede en gjennomgående luftspalte mellom rekkene foruten smale stegbroer, som forbinder positive og negative platehalvdeler parvis til dobbeltplatene.

Oppfinnelsen har til oppgave å tilveiebringe en blyakkumulator med fastlagt elektrolytt, som muliggjør utover det som er beskrevet i teknikkens stilling å gi en rasjonalisering med hensyn til oppbygningen og anvendelsen av bly uten at dette går ut over den elektriske effekten. Ved siden av den komponentmessige forenklingen skal det samtidig bli tilveiebrakt en lav fremstillingskompleksitet og størrelsen på akkumulatoren skal bli betydelig redusert.

Dette blir ifølge oppfinnelsen løst slik som angitt i karakteristikken til krav 1.

Utgangspunkt for oppfinnelsen er at det anvendes en ekstremt absorp-sjonssterk separator spesielt i florform, i hvilken elektrolytten kan bli fullstendig begrenset til geometrien i separatoren som følge av kapillar-kreftene. Dermed er det mulig å bringe elektrolytten kvasi skivevis mellom elektrodene. Som materiale for slike separatorer er egnet glassflor, polypropylflor, polyesterflor, så vel som polykarbonatflor. Med anvendelse av kunststoff lor kan fuktbarheten ved hjelp av fuktmidlene bli forbedret på i og for seg kjent måte. Ytterligere elektrolytt blir lagret i den positive og negative elektroden uten at dens porevolum fylles fullstendig opp.

Ved begrensning av den totale celleelektrolytten til geometrien av flo r separatorne og elektroden er det ifølge oppfinnelsen mulig å bygge opp en akkumulator fullstendig uten isolerende skillevegger mellom to tilliggende elektrokjemiske celler. Overgangen fra en celle til den andre, som alene må være elektronledende, danner en metallisk forbindelsesstrimmel mellom to motsatt polede halvdeler til en kvasibipolar dobbeltplate, hvis ene plate er tilordnet alltid den ene cellen og hvis andre plate alltid er tilordnet den andre cellen.

Ifølge oppfinnelsen er de nevnte forbindelsesstrimler ikke utformet steglingende, men strekker seg over sidelengden til platekantene som skal forbindes. Derved er de kopiane dobbeltplatehalvdelene med hensyn til deres sideavstand fast ikke-forskyvbart bestemt i forhold til hverandre og elektrodestrømmen mellom de to motsatt polede platene blir jevnt ledet over den korteste avstanden.

De elektriske og mekaniske forbindelsene strekker seg over 60 til 95% fortrinnsvis 70 til 90%og spesielt foretrukket ca. 80% av sidelengden til platen. Utsparingene hhv. innskjæringen, som oppstår ved begge sidene av forbindelsesstrimmelen 7, kan bli benyttet for stillingsbestemmelse i huset 10. For dette kan f.eks. det være anordnet en ribbe i den indre husveggen, som griper inn i utsparingene.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor:

Figuren viser i et riss anordningen av elektrodene.

Ifølge figuren ligger to enkeltelektroder 1, 2 med motsatt polaritet ved siden av hverandre, idet de er forsynt med flikavledere 3, 4. Elektrodene har imidlertid ingen elektrisk og elektrolytisk kontakt i et første plan. I et dertil parallelt andre plan er en ytterligere positiv elektrode 5 og en ytterligere negativ elektrode 6 forbundet til en dobbeltplate ved hjelp av forbindelsesstrimler 7 og orientert slik at respektive positive elektroder i det ene planet og negative elektroder i det andre planet ligger ovenfor hverandre.

Som separasjon er f.eks. anordnet to glassflor 8 av minste like flatestør-relse som de respektive enkeltelektroder. Deres gjensidige avstand blir bestemt i hovedsaken av forbindelsesstrimmlens 7 bredde. Dette betinger imidlertid en tilpasning av begge enkeltelektrodene 1, 2 i det første planet til samme avstand slik at et mellomrom 9 med bredde på ca. 5 til 10 mm skiller så vel enkeltelektrodene som også florseparatorne fra hverandre i sideretningen.

Oppbygningen av akkumulatoren ifølge oppfinnelsen kan bli utført med en ikke-formert eller formert plate.

Blir oppbygningen gjennomført med en ikke-formert plate, så blir de kvasi bipolare elektrodene fremstilt slik at en halvdel av dobbeltgitteret blir pastapåført en positiv aktive masse og den andre halvdelen med en negativ aktiv masse. For aktivering av batteriet blir dette utført på i og for seg kjent måte, dvs. formasjonen foregår i ferdige cellebeholdere.

Ved oppbygning av akkumulatoren med tørre lagerbestandige ladede plater blir dobbeltplatene formert ved vanlig tank formasjon.

For å tilveiebringe kvasi bipolare dobbeltplater blir først alle platene av begge polariteter adskilt fra fotlisten og i samme arbeidsforløp blir avledningsflikene avskåret. Ved et ytterligere arbeidsforløp blir så de respektive positivt formerte og negativt formerte dobbeltplatehalvdeler sammensveiset ved elektrodekantene. Denne sammensveisingen utgjør forbindelsesbroene 7. Det har vist seg fordelaktig å utføre denne sammensveisingen til kvasi bipolare dobbeltplater med en laserstråle. Sveising med loddeflamme har imidlertid også vist seg å gi et tilfredsstil-lende resultat. Fylling av den tørt ladede dobbeltplateakkumulatoren med svovelsyre må imidlertid foregå slik at ikke noe mellomrom blir fylt med syre da en elektrolyttkortslutning kan føre til en hurtig utlading av batteriet.

Oppbygningen av akkumulatoren kan foregå ved horisontale eller verti-kale sjiktbelegging av elektrodene. Platene 1, 4, 5 og 6 vist på figuren må imidlertid i ethvert tilfelle etter denne oppbygningen bli impregnert med svovelsyre, f.eks. med tetthet 1,28 g/cm^ og svovelsyreoverskuddet som ikke er bundet ved kapillærkrefter må bli fjernet slik at det ikke forefinnes dråper av fri elektrolytt i nevnte mellomrom 9 og det er således da tilveiebrakt en grunnmodul for et 4 volts batteri.

Ved tilføying hhv. påføring av ytterligere grunnmoduler med identiske platerekker og parallellkopling av disse tilveiebringes et 4 volts batteri ifølge oppfinnelsen hvis kapasitet kan varieres vilkårlig i samsvar med antall moduler.

På figuren er vist en skilleveggløs kunststoffbeholder 10 med to grunnmoduler ifølge oppfinnelsen. Etter fylling med plater til den første grunnmodulen og den elektriske forbindelsen av positive og negative flikavledere (vist med stiplet linje) er det tilveiebrakt et 4 volts batteri med tre ganger så stor kapasitet som grunnmodulen.

Som følge av kortslutningssikkerheten er det fordelaktig å foreta parallellkopling i det ytre området av batteribeholderen. Polavledningen til samtlige enkeltplater er der ført adskilt gjennom husveggen og forbundet sammen utenfor cellebeholderen. Som følge av mangelen på fri syreelektrolytt i beholderen er dessuten korrosjons- og lekkasjefaren ved et slikt modulbatteri, spesielt ved avl edningsgjennomføringen gjennom beholderveggen, redusert til et minimum. For å øke tilforlateligheten til batteriet ifølge oppfinnelsen kan det fortrinnsvis være gunstig å forsyne forbindelsesstrimmelen 7 med et hydrofobt sjikt. F.eks. kan strimmelen være forsynt med en PTFE-dispersjon.

De 4 volts modulbatteriene kan ifølge oppfinnelsen bli koplet sammen i serie til 12 volts aggregat. Et slikt batteri er spesielt egnet for startfor-mål som følge av dens flate oppbygning med ubetydelig volum og lav vekt.

Claims (6)

1. Blyakkumulator med positiv og negativ elektrode og en elektrolytt fastlagt i separator og elektroder, karakterisert ved at en positiv enkeltelektrode (1) og en negativ enk elt el ekt rode (2) er elektrisk og elektrolytisk adskilt fra hverandre anordnet i det minste i et første plan i en i hovedsaken tett lukket cellebeholder (10), og idet elektrodene er forsynt med strømavledere (3, 4) og at i det minste i et dertil paralleltliggende andre plan er anordnet en ytterligere positiv elektrode (5) og en ytterligere negativ elektrode (6) i motsattpolet anordning i forhold til de første elektrodene, idet de er elektrisk forbundet med hverandre og at mellom respektive to elektroder er anordnet en elektrolyttabsorberende separator (8).

2. Akkumulator ifølge krav 1, karakterisert ved at den elektrisk ledende forbindelsen mellom elektrodene til det andre planet er en forbindelsesstrimmel (7) som strekker seg over sidelengden til elektrodene og at elektroden til det første planet så vel som separatoren er adskilt fra hverandre ved hjelp av et mellomrom (9).

3. Akkumulator ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at forbindelsesstrimmelen er av bly.

4. Akkumulator ifølge krav 1 til 3, karakterisert ved at forbindelsesstrimmelen (7) er lasersveiseforbindelsen mellom elektrodene (5, 6).

5. Akkumulator ifølge krav 1 til 4, karakterisert ved at strømavlederne (3, 4) til samtlige enkeltelektroder (1, 2) er adskilt ført gjennom veggen til cellebeholderen (10) og elektrisk forbundet utenfor cellebeholderen (10).

6. Akkumulator ifølge krav 1 til 5, karakterisert ved at tre i cellebeholderen (10) anordnede celler er anordnet stablet i forhold til hverandre og elektrisk forbundet til et 12 volts batteri.