DE2132690A1 - Akkumulatorelektrode - Google Patents

Description

VARTA AKTIENGESELLSCHAFT
6000 Frankfurt / Main

Akkumulatorelektrode

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für Akkumulatoren, insbesondere von Blei-Akkumulatorenzellen großer Bauhöhen.

Bekanntlich bestehen die Gitter von Bleielektroden auch bei sehr hohen Zellen beispielsweise mit einer Bauhöhe von 1000 bis 1400 mm aus einem Stück. Bei Stahlelektroden sehr hoher Bauart dagegen besteht Jede Elektrode aus mehreren, senkrecht übereinander angeordneten Teilplatten, die seitlich beispielsweise durch U-förmige Metallstreifen ohne Zwischenraum hintereinander geschaltet sind.

Beide Elektrodenbauarten besitzen den gleichen nachfolgend beschriebenen Nachteil. Wird eine Zelle hoher Bauart beispielsweise mit einem hohen Strom entladen, so fließen in den Leitern der Platten unterschiedliche Ströme. Der Strom steigt von Plattengrund bis zum obersten Stromableiter linear an, während die Spannungsabfälle auf den Leitern nach einer quadratischen Funktion ansteigen. Bei der Entladung eines Akkumulators subtrahieren sich sowohl die auf den Leitern der negativen Platten als auch die auf den Leitern der positiven Platten entstehenden Spannungsabfälle von der durch die Potentialdifferenz beider Platten erzeugten elektrischen Spannung, wodurch die Klemmenspannung der Zelle gemindert wird. Durch den großen Spannungsabfall entstehen in den Leitern erhebliche elektrische Verluste. Bei Bleiplatten führen diese Verluste wegen der geringen Wärmekapazität des Bleies zu einer schnellen Erwärmung, wo-

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durch sich der Widerstand v/eiter erhöht und sich ebenso die Verluste erhöhen. Bei einem linearen Anstieg des Stromes in den Bleileitem der Platten von unten nach oben ist der Verlauf der Funktion der spezifischen Verlustleistung auf den Bleileitern bei konstantem Querschnitt von unten nach oben quadratisch mit dem Strom, d.h. der obere Teil der Zelle erwärmt sich stark, während der untere Teil kauM seine Temperatur verändert.

Dieses führt zu einem weiteren Nachteil bei den bisherigen Elektrodenbauarten. Es kann sich keine natürliche Elektrolytzirkulation einstellen, d.h. die große Wärmekapazität des Elektrolyten innerhalb der Zelle wird nur zu einem geringen Teil zur Wärmespeicherung ausgenutzt. Als Folge hiervon erreicht die Temperatur im oberen Teil schnell den zulässigen Grenzwert, ohne daß die Zelle schon entladen ist.

Als weiterer Nachteil, hervorgerufen durch den Spannungsabfall in den Leitern,ergeben sich zwischen den einzelnen Elementen der positiven und negativen Platten, die sich in der Zelle gegenüberliegen, unterschiedliche Spannungen. Zwischen einem Elementepaar im oberen Teil der Zelle ist die Spannung klein und zwischen einem Elementepaar im unteren Teil dagegen groß. Die unterschiedliche Spannung zwischen den Plattenelementen führt zu einer unterschiedlichen Stromdichte auf den Plattenoberflächen. Diese ist bei Beginn der Entladung im oberen Teil der Zelle größer und im unteren Teil der Zelle kleiner. Da im allgemeinen die Hochstromentladekapazität von Akkumulatoren sehr stark mit zunehmenden Strömen absinkt, führt die unterschiedliche Stromdichte auf den Plattenoberflächen zu einer Minderung der Kapazität.

Aufgabe der Erfindung war es, obige Nachteile zu vermelden und eine Elektrode zu schaffen, die eine gleichmäßigere Stromdichteverteilung, eine bessere Spannungslage und höhere Masseausnutzung ergibt.

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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede Elektrode aus zvci oder mehreren voneinander getrennten, senkrecht übereinander angeordneten Teilplatten besteht, die durch Stromleiter mechanisch verbunden und elektrisch parallel geschaltet sind.

Die Elektrode gemäß der Erfindung ' sei anhand der Figuren 1 und 2 erklärt. Jede Elektrode besteht aus den Teilplatten 1 und 2. In den Figuren ist eine Anordnung von zwei Teilplatten dargestellt; es könnten aber auch beliebig viele Teilplatten sinngemäß zu einer Platte vereinigt sein. Die Teilplatten 1 und 2 sind räumlich voneinander getrennt und stehen senkrecht übereinander. Die mechanische und elektrische Kopplung erfolgt durch den Ableiter 4. Der Ableiter ist sowohl mit der Stromleiterfahne der unteren Teilplatte 2 als auch mit dem am Kopf der Teilplatte 1 befindlichen Polbolzen 3 verbunden, d.h. die beiden Teilplatten 1 und 2.sind elektrisch parallel geschaltet.

Versuche haben ergeben, daß die oben beschriebene Ubereinanderanordnung und Parallelschaltung der Platten eine deutliche Verbesserung der Spannungslage und eine erhebliche Steigerung der entnehmbaren Energie ergeben.

In weiterer Ausbildung der Elektrode gemäß der Erfindung. '" ; werden zwei oder mehrere gleichgroße Teilplatten zusammengeschaltet. Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung bei der Gitterherstellung sowie der Pastierung der negativen Platten und ein leichteres Masseeinrütteln bei den positiven Röhrchenplatten. Da die Teilplatten grundsätzlich kleiner sind als die bisher bekannten Großplatten, ist deren manuelle Handhabung viel einfacher und die maschinelle Festigung leichter und rationeller.

In weiterer Ausbildung der Erfindung; " werden in den Figuren 3 bis 9 die Teilplatten im Rahmen eingebaut.

Gemäß Figur 3 und 4 werden die oberen Teilplatten 1 an die

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obere Polbrücke 5 angeschweißt und die unteren Teilplatten 2 an die untere Polbrücke 6.

In Figur 5, 6 und 7 sind in einem Doppelrahmen drei Polbrükken angeordnet.

In Figur 5 sind die oberen Teilplatten 1 mit ihren Stromfahnen 8 an die obere Polbrücke 5 und mit ihren Plattenfüßen 9 an die mittlere Polbrücke 10 angeschweißt. Die unteren Teilplatten sind mit ihren Stromfahnen 8 an die mittlere Polbrücke 10 und mit;ihren Plattenfüßen 9 an die untere Polbrücke 6 angeschweißt. Diese Anordnung ist bei Hochstrombelastung der Zelle besonders vorteilhaft.

Die Figuren 6 und 7 zeigen die Anordnung von mehreren übereinander angebrachten Teilplatten in einem Doppelrahmen. Diese Anordnung gestattet eine weitere Steigerung der entnehmbaren Kapazität.

In weiterer Ausbildung der Erfindung. ' :> kann der Rahmen durch Einfügung eines mittleren Ableiters 7 gemäß Figur 8 in bezug auf seine Stromableitung weiterhin wesentlich verbessert werden.

Im einfachsten Falle kann gemäß Figur 9 statt eines Rahmens bzw. eines Doppelrahmens ein einziger mittlerer Ableiter 7 ohne die seitlichen Ableiter benutzt werden. Der gesamte Ableiter ist dann T-fö'rmig oder doppel-T-förmig.

- Patentansprüche -

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Claims (4)

Rr;g.-Nr. HP 360 BT 6233 Kellih.-ir.:, üc-a 28.6 3P-FrI-Ma Patentansprüche

1. Plattenelektrode für Akkumulatoren, insbesondere Bleiakkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei oder mehreren voneinander getrennten, senkrecht übereinander angeordneten Teilplatten (1, 2) besteht, die durch Stromleiter (4) mechanisch verbunden und elektrisch parallel geschaltet sind.

2. Plattenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode aus Teilplatten von gleichen Abmessungen besteht.

3. Plattenelektrode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleiter in Form eines Rahmens (4, 5, 6) ausgebildet sind.

4. Plattenelektrode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromleiter T-fönnig oder doppel-T-förmig ausgebildet ist.

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