DE2619865A1 - Mehrzellige elektrische batterie - Google Patents

Description

9866-76/Kö/Ro.
GB-Pat.Appln.No. 18986/75
Filed: 6th May, 1975

CHLORIDE GROUP LIMITED 52, Grosvenor Gardens, London / England

Mehrzellige elektrische Batterie.

Die Erfindung betrifft eine elektrische Batterie.

Die Batterie ist dadurch gekennzeichnet, daß in jeder ihrer Zellen mindestens zwei Elektrodenplatten jeder Polarität angeordnet sind und daß bei der bzw. jeder Zwischenzellenwand eine Zellenverbindung mit zwei im parallelen Abstand angeordneten Leiterblechen, die gegenüberliegende, gegen die betreffenden Zellen exponierte Flächen der Zwischenzellenwand bilden und die durch mindestens eine, die Zwischenzellenwand an von den Blechrändern entfernter Stelle durchsetzende Leiterbrücke elektrisch verbunden sind, vorgesehen ist, wobei jedes Leiterblech direkt oder indirekt durch Druckkontakt mit der benachbarten Elektrodenplatte an über einen wesentlichen Teil ihrer Fläche verteilten Stellen verbunden ist, während diese Elektrodenplatte ihrerseits mit mindestens einer weiteren Elektrodenplatte der gleichen Polarität in der Zelle verbunden ist.

Das Leiterblech kann mit der benachbarten Elektrodenplatte an über mindestens ihre halbe Fläche verteilten Stellen verbunden sein.

Zweckmäßigerweise kann das Leiterblech einer Zellenverbindung mit der benachbarten Elektrodenplatte über eine federnde

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Leitereinlage verbunden sein, wobei die Teile so ausgebildet sind, daß die Leitereinlage zusammengedrückt wird und dadurch Kontaktdruck auf das Leiterblech und die Elektrodenplatte ausübt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Zusammenbauen einer elektrischen Batterie, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Platten jeder Zelle als Einheit mit Kontakten zusammengefügt und in ein Gehäuse mit eingebauten Kontakten eingeschoben werden, wobei die Zwischenzellenverbindungen und/oder die Klemmenverbindungen durch Kontaktgabe zwischen den Kontakten des Gehäuses und den Kontakten der Platteneinheit beim Einschieben der letzteren hergestellt werden.

Nachstehend wird eine spezielle Ausführungsform der Erfindung mit einer Reihe von Abwandlungen anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene schematische Seitenansicht zweier Zellen einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Batterie;

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführung der Batterie;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines der Leiterbleche der Anordnungen nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Leiterbleches nach Fig. 3 in der dortigen Schnittebene 4-4, wobei das Blech mit einem zusammengehörigen Teil verbunden ist;

Fig. 5 und 6 zwei den Fig. 3 bzw. 4 entsprechende Darstellungen einer abgewandelten Ausführungsform des Leiterbleches; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung mit Veranschaulichung des Kriechstromweges zwischen zwei Zellen.

Wie in Fig. 1 in Teilansicht gezeigt, ist die Batterie in einem einstückigen geformten Kunststoffgehäuse 1 unterge-

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bracht, das zwischen Zellenwände 14 zwischen den benachbarten Zellen sowie einen Deckel 2 mit einer Anzahl von Einfüllöffnungen 13 aufweist, wobei für jede Zelle eine solche öffnung vorgesehen ist, durch welche Flüssigkeit eingefüllt werden und innerhalb der Zelle erzeugtes Gas austreten kann. Jede Zelle ist mit zwei positiven Elektrodenplatten 3 und zwei negativen Elektrodenplatten 4 versehen, zwischen denen geeignete Scheider (nicht gezeigt) von herkömmlicher Form angeordnet sind. Da jede Zelle die gleiche Anzahl von Platten jeder Polarität aufweist, ist, wenn die Platten einer Zelle zusammengebaut sind, eine positive Platte auf der einen Seite und eine negative Platte auf der entgegengesetzten Seite exponiert. Die Platten jeder Polarität sind durch Plattenbänder 5 und 6 von herkömmlicher Form untereinander verbunden.

Beim Formen des Gehäuses wird in oder an jede Zwischenzellenwand eine Zellenverbindung angeformt. Sie besteht aus zwei Blechstücken 8 und 9, von denen das eine mit vier gegen das andere Blechstück vorstehenden Warzen 21 versehen sind, so daß die Blechstücke als Platten im parallelen Abstand gehalten werden, indem die Warzen mit dem anderen Blechstück punktverschwelet sind, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt. Die Wareen sind symmetrisch auf dem Blechstück angeordnet, und zwar jeweils mit einem Abstand gleich 1/4 der Breite der Platte vom Plattenrand und 1/4 der Länge der Platte vom Plattenende. Die Anordnung der beiden Blechstücke wird zwischen den Kernblöcken des Behälterformwerkzeuges angeordnet, so daß beim Einspritzen des Kunststoffaaterlals in die Form diese Blechstücke in die Zwischenlellenwand eingebettet werden, und zwar unter Ausbildung einer Auftenschicht, die sich über den Hauptteil der Fläche auf beiden Selten der Zwischenzellenwand erstreckt. Die Blechetücke dieser lellenverblnduttg bestehen aus Nickel» sie können aber auch aus vernickeltem Stahl bestehen· Die Länge und Breite der Blechetücke entsprechen denen der Elektrodenplatten.

Die positiven und negativen Platten 3 und 4 für jede Kelle' werden in der üblichen Weise mit den Scheldern (nicht gezeigt)

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zusammengefügt, ein Streckmetallstück 7 wird auf einer Seite der Gruppe als federnde Leitereinlage oder Polstereinlage angeordnet, und die Anordnung wird dann in den Behälter oder das Gehäuse 1 eingesetzt. Die Länge und Breite jeder Streckmetalleinlage entspricht annähernd der Länge und Breite der Elektrodenplatten. Die Dicke des Paketes im Verhältnis zur Zelle ist so bemessen, daß das Streckmetall etwas zusammengedrückt wird, so daß es einen Festsitz in der Zelle bildet und Kontakt zwischen dem Streckmetall und den Leiterblechen der Zellenverbindungen einerseits und den äußersten Elektrodenplatten andererseits hergestellt wird.

Das Streckmetall ist ausreichend elastisch, um einen Festsitz zu bilden, während die Vorsprünge auf ihm einen etwaigen dünnen Oxydationsfilm oder möglicherweise sogar eine dünne Schicht aus Kunststoffmaterial, die sich unbeabsichtigterweise auf den Metallblechen ausgebildet haben kann, durchdringen.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1, bei welcher die Gesamtdicke der Platten 3 und 4, der Scheider und des Streckmetalls 7 nicht ausreicht, um die Zelle auszufüllen, da beispielsweise ein und dasselbe Gehäuse für Batterien unterschiedlicher Kapazitäten verwendet werden soll. Die Streckmetall-Leitereinlage 7 erfaßt statt der äußersten Elektrodenplatte ein einfaches Blechstück 15 aus Nickel oder vernickeltem Stahl, das über ein Plattenband 16 oder 17 mit den Elektrodenplatten verbunden und von der äußersten Elektrodenplatte durch eine Einlage 12 au» federndem bzw. «lastischem Material wie z.B. Gummi, Kunststoff oder einem Metall- oder Künstetoffederteil, das auf mindesten· der gegen die Elektrodenplatte liegenden Seite porös ist, beabstandet ist. Die Abmessungen dieser Einlage sind so gewählt, daß die Einlage bei« Einschieben der gesamten Anordnung in das Gehäuseinnere etwas
zusammengedrückt wird, so da· ein fester Sitz sichergestellt 1st.

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Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausbildung des Blechstückes, bei welcher nur eine Warze oder Ausbeulung im geometrischen Mittelpunkt des Blechstückes vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, daß, wie nachstehend näher beschrieben, der für einen etwaigen Kriechstrom verfügbare Weg möglichst lang ist, während andererseits nachteilig ist, daß die beiden zusammengeschweißten Blechteile u.U. etwas unstabil sind, da sie nur eine Berührungs- oder Verbindungsstelle haben.

Fig. 7 veranschaulicht den einzig möglichen Kriechstromweg, angedeutet durch die gestrichelte Linie C-C. Der Kriechstrom muß auf der einen Seite eines Blechstückes nach unten, dann über eine Warze oder einen Vorsprung und anschließend auf dem anderen Blechstück nach oben fließen. Am vorteilhaftesten ist es daher, wenn die oder jede Warze möglichst weit von einem Rand jedes Blechstückes entfernt ist.

Die Endzellen der Batterie sind gleichartig ausgebildet wie die mittleren Zellen, außer daß die Stirnplatten oder Endplatten mit Klemmenbolzen versehen sind, die durch den oberen Deckel, der in herkömmlicher Weise an der Batterie befestigt ist, vorstehen.

Verschiedene Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. Beispielsweise können die Vorsprünge oder Warzen an einem oder auch an beiden zusammengehörigen Blechstücken oder Leiterblechen ausgebildet sein.

Jede Zellenverbindung kann nur eine Warze am einen Blechstück oder aber eine Anzahl von Warzen entweder sämtlich am einen Blechstück oder teilweise am einen und teilweise am anderen Blechstück aufweisen. So können beispielsweise sämtliche Blechstücke anfangs identisch mit z.B. zwei Warzen auf einer Diagonale ausgebildet sein, so daß, wenn das eine Blechstück umgekehrt wird, die vier Warzen an den Ecken eines Rechtecks liegen. Auf jedem Fall sind die Warzen oder Vorsprünge sämtlich von den Rändern der Blechstücke entfernt, so daß ein

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langer Kriechstromweg, der ein Vielfaches der Dicke der Zwischenzellenwand ausmacht, zwischen einer Zelle und der anderen besteht.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Blechstücke zwischen 1/4 und 1 mm, bei einer Gesamtdicke der Zwischenzellenwand von 2 bis 6,5 mm. Die vier Warzen oder Vorsprünge können von den vertikalen Rändern um 1/4 bis 1/3 der Breite und von den horizontalen Rändern um 1/4 bis 1/3 der Höhe der Platte entfernt sein.

Jede Zelle kann eine beliebige gewünschte Anzahl von Elektrodenplatten aufweisen, und die Stücke aus Streckmetall können größer sein als die Elektrodenplatten und bis zu den Rändern des Behälters oder Gehäuses reichen und durch sie gehaltert und angeordnet werden. Statt, wie beschrieben, auf alkalische Nickel-Kadmium-ZeIlen ist die Erfindung ebenso auch auf Zellen anderer Art anwendbar.

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Claims (10)

1. - 7 -Patentansprüche

   Ij) Elektrische Batterie, dadurch gekennzeichnet , daß in jeder ihrer Zellen mindestens zwei Elektrodenplatten (3, 4) jeder Polarität angeordnet sind und daß bei der bzw. jeder Zwischenzellenwand eine Zellenverbindung mit zwei im parallelen Abstand angeordneten Leiterblechen (8, 9), die gegenüberliegende, gegen die betreffenden Zellen exponierte Flächen der Zwischenzellenwand bilden und die durch mindestens eine, die Zwischenzellenwand an von den Blechrändern entfernter Stelle durchsetzende Leiterbrücke (21) elektrisch verbunden sind, vorgesehen ist, wobei jedes Leiterblech direkt oder indirekt durch Druckkontakt mit der benachbarten Elektrodenplatte an über einen wesentlichen Teil ihrer Fläche verteilten Stellen verbunden ist, während diese Elektrodenplatte ihrerseits mit mindestens einer weiteren Elektrodenplatte der gleichen Polarität in der Zelle verbunden ist.
2. 2.) Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbleche.(8, 9) mit der benachbarten Elektrodenplatte (3, 4) an über mindestens die halbe Fläche der Elektrodenplatte verteilten Stellen verbunden sind.
3. 3.) Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Leiterblech einer Zellenverbindung mit einer benachbarten Platte über eine leitende Einlage (7) verbunden ist, wobei die Teile so ausgebildet sind, daß die Einlage zusansaengepreßt wird, so daß sie Kontaktdruck auf da· Leiterblech und die Platte ausübt.
4. 4·) Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die den Leiterblech benachbarte Platte eine Elektrodenplatte 1st.
5. 5.) Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , da« die den Leiterblech benachbarte Platte . elektrisch alt einet tlektrodenplatte verbunden und von dieser

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   durch eine elastische Einlage getrennt ist, bei der mindestens die in Kontakt mit der Elektrodenplatte befindliche Oberflächenschicht porös ist.
6. 6.) Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Leiterbrücke (21) durch eine am einen Leiterblech ausgebildete und mit dem anderen Leiterblech verschweißte Ausbeulung gebildet wird.
7. 7.) Batterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Leiterblech zwei Ausbeulungen aufweist, derart, daß vier Leiterbrücken pro Zwischenzellenwand gebildet werden.
8. 8.) Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die vier Ausbeulungen von den vertikalen Rändern um 1/4 bis 1/3 der Breite und von den horizontalen Rändern um 1/4 bis 1/3 der Höhe der Platte entfernt sind.
9. 9.) Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Leiterbleche 1/4 bis 1 mm beträgt und daß die Gesamtdicke der oder jeder Zwischenzellenwand 2 bis 6,5 mm beträgt.
10. 10.) Verfahren zum Zusammenbauen einer elektrischen Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten jeder Zelle als Einheit mit Kontakten zusammengefügt und in ein Gehäuse mit eingebauten Kontakten eingeschoben werden, wobei die Zwischenzellenverbindungen und/oder die Klemmenverbindungen durch Kontaktgabe zwischen den Kontakten des Gehäuses und den Kontakten der Platteneinheit beim Einschieben der letzteren hergestellt werden.

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