DE2914779A1

DE2914779A1 - Abstandselement

Info

Publication number: DE2914779A1
Application number: DE19792914779
Authority: DE
Inventors: Per Enar Lennart Frode; Karl Birger Roland Olsson
Original assignee: Nife Jungner AB
Current assignee: Sab Nife AB
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1979-04-11
Publication date: 1979-10-31
Also published as: YU40559B; SE7804906L; FR2424638A1; GB2020090B; BR7902447A; YU101979A; US4200687A; ES479781A1; SE411275B; PL116634B1; JPS5945179B2; AT368322B; FR2424638B1; DE2914779C2; GB2020090A; PL215100A1; JPS54143828A; CA1111909A; ATA307179A; AR216983A1

Description

25 Die Erfindung bezieht sich auf ein Abstandselement für eine flache, in einem Akkumulator im wesentlichen vertikal angeordnete Plattenelektrode gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Abstandselemente werden bei einer Elektrodenanordnung, die aus abwechselnd angeordneten positiven und nega-

30 tiven, flachen, im wesentlichen vertikalen Plattenelektroden besteht, verwendet.

Es ist lange besonders bei alkalischen Akkumulatoren mit flachen Elektroden üblich gewesen, mehrere lose Isolierstege als Abstandselemente zwischen den Plattenelektroden verschie-

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dener Polarität einzuordnen, wobei die Stege in vertikalen Aussparungen der Seitenflächen der Platten angeordnet waren. Isolierstege wurden nach dem Einsetzen der Plattenelektroden zur Anordnung einer Elektrodenreihe mit abwechselnden positiven und negativen Elektroden in ihre Aussparungen eingesetzt. Dies geschah in sehr kosten- und zeitaufwendiger Weise von Hand.

Es wurde weiter vorgeschlagen, statt der losen Isolierstege Rahmen mit Stegen zu verwenden und diese zwischen jede Plattenelektrode einzusetzen, wenn die Elektroden zur Ausbildung einer Elektrodenanordnung zusammengesetzt wurden. Dieses Ver-' fahren ist ebenfalls zeitaufwendig, wobei die Isolierrahmen

teuer und vergleichsweise schwer sind. 15

Weiter wurden Isolatoren für Platteneletroden in Form einer Hülle oder eines Behälters verwendet, den man über die Elektrode zog. Es stellte sich jedoch heraus, daß diese Isolatoren für alkalische Akkumulatoren nicht geeignet waren, da · sie ein zu großes Hindernis für die Zirkulation des Elektrolyten in dem Akkumulator darstellen.

Ebenfalls wurden netzartige, flexible Umhüllungen aus Isoliermaterial für jede Elektrode gleicher Polarität in einer Elektrodenanordnung vorgeschlagen. Die Umhüllung besteht aus zwei Gruppen einander kreuzender Stege, wobei eine Gruppe vertikale Stege aufweist, die mittels winklig zu den ersten Stegen angeordneten zweitenStegender anderen Gruppe zusammengehalten werden. Diese Isolierumhüllung weist jedoch infolge der großen Anzahl geneigter Stege unnötig viel Material auf. Der möglicherweise von den Elektrodenplatten herabfallende Schlamm kann dabei nicht frei herabfallen, auch dann nicht, wenn die geneigten Stege eine geringere Stärke als die vertikalen aufweisen; es kann eine Ansammlung des Schlamms an den Schnittpunkten der Stege auftreten.

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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Abstandselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das billig herzustellen ist, das geringstmögliche Gewicht aufweist, eine freie Zirkulation des Elektrolyten um die Plattenelektroden ermöglicht, an den Platten gut befestigbar ist, einen freien Abzug der während des Betriebs eines Akkumulators auftretenden Gase ermöglicht, ein freies Herabfallen des Schlamms von den Platten ohne Ausbildung von Schlammbrücken ermöglicht und leicht einzubauen ist.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Mit der Erfindung wird ein geeignetes Abstandselement aus elektrisch isolierendem Material geschaffen, das im wesentlichen zwei vertikale, ü-förmige Isolierelemente oder Stege an den Kanten aufweist. Die Isolierelemente werden mittels eines im wesentlichen horizontalen unteren Streifens an ihren unteren Abschnitten und mittels zweier im wesentlichen horizontaler oberer Streifen an ihren oberen Abschnitten zusammengehalten, wobei parallel zu den Isolierelementen an den Kanten zwischen jedem oberen Streifen und dem unteren Streifen mindestens ein Isoliersteg vorgesehen ist. Auf diese Weise wird zwischen den Iso-

lierelementen an den Kanten,dem unteren Streifen, den oberen Streifen und den Isolierstegen ein Raum für die Plattenelektrode ausgebildet.

Der untere Streifen ist vorzugsweise in der Mitte unterhalb des Raums für die Plattenelektrode angeordnet und hat eine Dicke, die geringer als die des von der Plattenelektrode eingenommenen Raums sein soll, damit möglicherweise von der Plattenelektrode herabfallender Schlamm sich nicht festsetzen und eine Brückenbildung zwischen den Elektroden bewirken kann. 35

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Die Dicke der zwei oberen Streifen ist vorzugsweise geringer als die Dicke der Isolierstege, damit ein freies Entweichen der möglicherweise während des Betriebs des Akkumulators auftretenden Gase insbesondere beim Laden desselben gewährleistet ist.

Die Isolierstege auf jeder Seite des Raums für die Plattenelektrode können entweder direkt einander gegenüberliegend in Paaren oder seitlich voneinander versetzt angeordnet sein.

Im ersten Fall erhält man eine größte Sicherheit gegen einen Kurzschluß im Akkumulator, wenn sich die positiven Plattenelektroden, wie es häufig der Fall ist, nach der Inbetriebnahme ausbauchen. Im zweiten Fall besteht der Vorteil darin, daß keine Gefahr besteht, daß irgendein Teil der Plattenelektroden vollständig mittels der Isolierstege abgedeckt ist, da der Elektrolyt immer von einer Seite oder der anderen Seite,unabhängig von den Stegen,frei Zutritt zu der Plattenelektrode hat.

Eine weitere Sicherheit gegen das vollständige Anliegen der Isolierstege gegen die Plattenelektrode und gegen ein teilweises Abdecken derselben wird dadurch erreicht, daß die Schenkel der U-förmigen Isolierstreifen an den Kanten mit Vorsprüngen oder Rippen an ihren Außenseiten versehen sind, wobei diese Vorsprünge den Abstand zu einer parallel benachbarten Plattenelektrode bestimmen, wenn sie in einem elektrischen Akkumulator angeordnet werden. Die Isolierstege dienen in diesem Fall nicht als Abstandselemente, sondern nur als Schutz gegen Kurzschluß, wenn die positive Plattenelektrode ausbaucht.

Ein Abstandselement gemäß der Erfindung kann in vorteilhafter Weise aus Kunststoff als einstückige Einheit im Spritzgußverfahren hergestellt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Isolierstege einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Grundseite dem Raum für die Plattenelek-

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trode zugewandt ist. Während des Nachschrumpfens des Kunststoffs bewegen sich die Stege in dem Abstandselement beginnend von der Mitte voneinander weg, so daß das Abstandselement leichter nach dem Spritzgießen aus der Form herausgenommen werden kann. Das Abstandseiernent kann dabei auch leichter beim Anordnen in einer Elektrodenreihe in einem Akkumulator über die Plattenelektrode gezogen werden.

Die Elektrodenanordnung besteht aus abwechselnd angeordneten positiven und negativen, im wesentlichen vertikalen Plattenelektroden, wobei die Anordnung mittels eines horizontalen, rundum die Elektrodenanordnung vorgesehenen Bandes zusammengehalten wird. Um jede zweite Plattenelektrode in der Elektrodenanordnung herum ist das beschriebene Ab-Standselement angebracht.

Das Anpassen des Abstandselements ist, da das Abstandselement über die jevveilige Plattenelektrode gleicher Polarität von unten gezogen wird, bis der untere Streifen des Abstandselements an der ünterkante der Plattenelektrode anliegt, ausgesprochen einfach. Wenn auf diese Weise die gesamte Elektrodenreihe isoliert ist, werden die Abstandselemente durch ein um die Reihe gezogenes Band befestigt. Das Abstandselement besteht vorzugsweise aus Kunststoff, wie z.B. Propylen, Äthylen oder Kunststoffen auf Azetatbasis. Normalerweise schwimmen diese Materialien in einem gewöhnlich in einem alkalischen Akkumulator verwendeten Elektrolyten. Im vorliegenden Fall schwimmen die Abstandselemente, auch wenn sie nicht geeignet von dem Band zurückgehalten werden _; jedoch nicht nach oben,da sie durch den unteren Streifen des Abstandselements, das mit der ünterkante der Plattenelektrode in Eingriff kommt, zurückgehalten werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht eines Abstandselements; Fig·. 2 eine Schnittansicht von oben längs der Linie 2-2

in Fig. 1 ;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1 und 2?

Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 4-4 in

Fig.. 1;
Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 1;
Fig. 6 eine andere Ausführungsform des im Schnitt gemäß

Fig. 5 gezeigten Einzelteils; und Fig. 7 ein Schnitt eines Beispiels mehrerer in einer Reihe

angeordneter Plattenelektroden.

Das in der Zeichnung dargestellte Abstandselement 10 hat zwei im wesentlichen vertikal angeordnete, U-förmige Isolierstreifen 12,14 an den Kanten, die die Seitenkanten einer flachen, im wesentlichen vertikalen Plattenelektrode einschließen. Diese Isolierstreifen 12,14 werden an ihren unteren Abschnitten 16,18 mittels eines im wesentlichen horizontalen,unteren Streifens 20 und an ihren oberen Abschnitten 22,24 mittels zweier im wesentlichen horizontaler, oberer Streifen 26,28 zusammengehalten. Parallel zu den Isolierstreifen 12,14 an den Kanten sind verschiedene Isolierstege 30 angeordnet, die den unteren Streifen 20 mit dem oberen Streifen 26 bzw. 28 verbinden. Auf diese Weise wird ein Raum für eine flache, im wesentlichen vertikale Plattenelektrode zwischen den Isolierstreifen 12,14, dem unteren Streifen 20, dem oberen Streifen 26,28 und den Iso- · lierstegen 30 ausgebildet. Die Anzahl der Isolierstege 30 kann sich von Fall zu Fäll ändern, je nach Größe des Akkumulators, in dem das Abstandselement verwendet wird.

Der untere Steg 20 ist vorzugsweise in der Mitte unterhalb des Raums für die Plattenelektrode angeordnet. Aus Fig. 3

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ist ersichtlich, daß die Dicke a des unteren Streifens 20 geringer als die Abmessung b ist, die der Dicke der Plattenelektrode entspricht. Zur Ausbildung dieses Unterschieds sind die Isolierstege 30 vorzugsweise in Richtung des Boden-Streifens 20 nahe an der Verbindungsstelle der Stege mit dem Streifen mit einer Krümmung 32 versehen.

Die Dicke c der zwei oberen Streifen 26,28 (siehe Fig. 4) ist vorzugsweise geringer als die Dicke d der Isolierstege

Die Isolierstege sind in Fig. 5 paarweise exakt einander gegenüberliegend auf jeder Seite des Raums für die Plattenelektrode angeordnet. Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der die Isolierstege (30) auf der einen Seite des Raums seitlieh in Beziehung zu den auf der anderen Seite angeordneten Stege versetzt angeordnet sind.

Die Schenkel der ü-förmigen Isolierstreifen 12,14 sind mit ein oder mehreren Vorsprüngen versehen, die in Fig. 1 und 2 als Rippen 34 gezeigt sind. Statt der Rippen können die Vorsprünge als mehr oder weniger regelmäßig angeordnete Warzen oder ähnliches ausgebildet sein. Wie man aus der Zeichnung sieht, sind die Vorsprünge 3 4 vorzugsweise spitz zulaufend, Das Material des Abstandselements ist unter Druck bis zu einem gewissen Maß elastisch, so daß die Spitzen der Vorsprünge bis zu einem gewissen Maß verformt werden können.

Wenn das Abstandselement mittels Spritzgießen, das ein geeignetes Herstellungsverfahren ist, als einstückiges Teil hergestellt wird, ist es besonders, vorteilhaft, wenn die Isolierstege 30 einen trapezförmigen Querschnitt haben, wie man in den Fig. 5 und 6 am deutlichsten sieht. Durch die Ausbildung der Stege mit einer leichten Krümmung in ihrer Längsrichtung von der Mitte des Abstandselements her können sie einfacher aus der Gießform herausgenommen werden, was zur

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Herstellung des Abstandselements in einem einzigen Teil erforderlich ist.

Das beschriebene Abstandselement ist für die Verwendung bei der Isolierung von Elektrodenreihen in elektrischen Akkumulatoren geeignet. Ein Querschnitt eines Teils einer derartigen Elektrodenreihe ist in Fig. 7 gezeigt. In dieser Darstellung sieht man negative Plattenelektroden 36 und zwischen diesen angeordnete positive Plattenelektroden 38. Ein Abstandselement 10 ist über jede positive Plattenelektrode gezogen, wobei die Anordnung mittels eines Metall- oder Plastikbandes 40 zusammengehalten wird. Wenn die Elektrodenanordnung zusammengefaßt ist, wird das Band 40 so angespannt, daß der richtige Abstand e für die Anordnung erhalten wird. Die spitz zulaufenden Vorsprünge 34 geben so nach, daß irgendwelche Toleranzdifferenzen in den Plattenelektroden oder den Abstandselementen ausgeglichen werden. Andererseits sind die Isolierstege 30 frei und werden nicht gegen die Plattenelektroden gepreßt, wodurch ausreichender Raum für die Zirkula-

2Q tion des Elektrolyten zwischen den Plattenelektroden gegeben ist. Die Isolierstege stellen jedoch einen sicheren Schutz gegen einen Kurzschluß zwischen den Plattenelektroden dar für den Fall, daß die Elektroden möglicherweise ausbauchen.

Es wird ein Abstandselement für eine flache, im wesentlichen in einem elektrischen Akkumulator vertikal angeordnete Plattenelektrode beschrieben, wobei ebenfalls eine Elektrodenanordnung beschrieben wird, die aus abwechselnd angeordneten positiven und negativen, flachen,Im wesentlichen vertikai angeordneten Plattenelektroden unä den Abstandselementen besteht. Das Abstandselement hat zwei im wesentlichen vertikale U-förmige Isolierelemente an den Kanten. Gemäß der Erfindung werden diese mittels eines unteren Streifens und zweier paralleler oberer Streifen zusammengehalten, wobei alle Streifen im wesentlichen horizontal verlaufen und zwischen

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jedem oberen Streifen und dem unteren Streifen zumindest ein vertikal angeordneter Isoliersteg vorgesehen ist, wodurch in dem Abstandselement ein Raum für die Plattenelektrode ausgebildet wird.

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Leerser-te

Claims

Patentansprüche

,1. Abstandselement für eine flache, in einem Akkumulator im wesentlichen vertikal angeordnete Plattenelektrode _/ aus elektrisch-isolierendem Material mit zwei vertikalen U-förmigen Isolierelementen an den Kanten, dadurch g e k e η η

zeichnet

daß die Isolierelemente (12,14) mit

nem im wesentlichen horizontalen unteren Streifen (20) an ihren unteren Abschnitten (16,18) und mit zwei im wesentlichen horizontalen oberen Streifen (26,28) an ihren oberen Abschnitten (22,24) zusammengehalten werden, und daß mindestens ein zwischen jedem oberen Streifen (26,28) und dem unteren Streifen (20) parallel zu den Isolierele'menten (12, 14) an den Kanten vorgesehener Isoliersteg (30) so angeordnet ist, daß ein Raum für die Plattenelektrode zwischen den Isolierelementen (12,14) an den Kanten, dem unteren Streifen (20), den oberen Streifen (26,28) und den Isolierstegen (30) ausgebildet ist.

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2. Abstandselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Streifen (20) im wesentlichen in der Mitte unterhalb des Raums für die Plattenelektrode angeordnet
ist und daß seine Dicke (a) kleiner als die Breite des Raums ist.
3. Abstandselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (c) der oberen Streifen (26,28) geringer als die Dicke (d) der Isolierstege (30) ist.
4. Abstandselement nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstege (30) auf jeder
Seite des Raums für die Plattenelektrode paarweise.direkt
einander gegenüberliegend angeordnet sind.
5. Abstandselement nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstege (30) auf jeder
Seite des Raums für die Plattenelektrode seitlich voneinander versetzt angeordnet sind.
6. Abstandselement nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel der U-förmigen Isolierelemente (12,14) an den Kanten an ihren Außenseiten Vorsprünge zur Festlegung des Abstandes zu einer parallel be-

nachbart in einem elektrischen Akkumulator angeordneten
Plattenelektrode aufweisen.
7. Abstandselement nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß es im Spritzgußverfahren einstükkig aus Kunststoff hergestellt ist.
8. Abstandselement nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstege (30).im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sind, und die Grundfläche dem Raum für die Plattenelektrode zugewandt ist.

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9. Abstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es jeweils über jede zweite Plattenelektrode (38) einer Elektrodenanordnung aus abwechselnd positiven und negativen, flachen, im wesentlichen vertikalen Plattenelektroden (36, 38) angebracht ist, die mittels eines um die Anordnung herumführenden horizontalen Bands (40) zusanunengehalten sind.

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