DE2953155C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zelle für einen Bleiakkumulator, die in einem mit Elektrolyt gefüllten Gehäuse angeordnet ist und wenigstens eine positive und wenigstens eine negative Platte aufweist, zwischen denen mehrere Trennteile angeordnet sind, wobei jede positive Platte in enger Berührung mit zwei ebenen mikroporösen Platten steht, deren Abmessungen wenigstens gleich denjenigen der Platten sind und wobei die gesamten Schmalseiten jeder positiven Platte mit einer für das aktive Material dieser Platte undurchdringlichen Schutzschicht bedeckt sind.

Derartige Zellen eignen sich insbesondere für Bleiakkumulatoren mit sehr kurzen Ladezeiten in der Größenordnung von 1/2 h und Entladezeiten in einer Größenordnung von 2 h, wie sie zum Antrieb von Kraftfahrzeugen erforderlich sind. In der US-PS 36 25 772 ist ein Bleiakkumulator beschrieben, dessen positive Elektrodenplatten in hermetisch abgedichteten Separatortaschen angeordnet sind, die aus porösen, beidseitig der Elektrodenplatten angeordneten, anorganischen Materialien bestehen, während die Schmalseiten der positiven Elektrodenplatten von einem Kunstharz bedeckt sind. Diese Separatortaschen, die das Material der positiven Elektrode allseitig umgeben, verhindern, daß im Laufe der Zeit die Zersetzungsprodukte des aktiven Materials der positiven Elektroden auf den Boden des die Zelle enthaltenden Gehäuses fallen und so einen Kurzschluß herbeiführen.

Aus der US-PS 32 01 280 ist ferner ein Bleiakkumulator mit besonders kleinen Abmessungen bekannt, bei dem ebenfalls Kurzschlüsse durch die Ablagerung von Zersetzungsprodukten der positiven Elektrode auf den Grund des Batteriegehäuses dadurch verhindert werden, daß beidseitig der positiven Elektrode Separatorplatten angelegt werden, deren Schmalseiten durch eine Hülle miteinander verbunden werden. Auch hierbei soll das Ziel erreicht werden, die sich ausbildenden Zersetzungsprodukte zurückzuhalten. Die vollständigen Zellen werden dabei unter Druck in das Batteriegehäuse eingesetzt, der dabei auf die Schmalseiten der Zellen wirkt, um diese an Ort und Stelle zu halten und ein Verrutschen zu verhindern. Nach Eingeben des flüssigen Elektrolyten verschwindet dieser ursprünglich vorhandene Druck, so daß während der Lebensdauer der Batterie auch weiterhin Zersetzungsprodukte auftreten, die in den Separatortaschen zurückgehalten werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zelle für einen Bleiakkumulator zu schaffen, bei der das Entstehen der Zersetzungsprodukte im aktiven Material der positiven Elektrode verhindert wird, so daß die Lebensdauer eines derartigen Akkumulators beträchtlich erhöht wird.

Ausgehend von einer Zelle der eingangs näher genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß sie eine Vorrichtung aufweist, die auf sie einen Preßdruck von wenigstens 0,4 bar ausübt.

Die erfindungsgemäße Zelle für einen Bleiakkumulator ist also nicht nur von einer hermetisch verschlossenen anliegenden Separatortasche umgeben, sondern sie wird während ihres Einsatzes, d. h. während der Lebensdauer des damit versehenen Bleiakkumulators ständig mit einem gewissen Preßdruck beaufschlagt, so daß keine Zersetzungsprodukte mehr ausgebildet werden. Ein derartiger Bleiakkumulator weist den Vorteil auf, mehr als 1000 Lade-Entlade-Zyklen auszuhalten, mit einer Ladezeit in der Größenordnung von 1/2 h und einer Entladezeit in der Größenordnung von 2 h.

Die den Druck ausübende Vorrichtung kann vorteilhafterweise mehrere gewellte und/oder gelochte PVC-Blätter aufweisen, während die Schutzschicht vorzugsweise ein Epoxydharz ist.

Besonders günstig ist es, wenn die über den Rand der positiven Platte hinausstehenden Teile der mikroporösen Trennteile zueinander konvergieren.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigt

Fig. 1 Einzelteile eines Bleiakkumulators;

Fig. 2 eine Darstellung des Abnutzungsbereiches einer positiven Platte eines Bleiakkumulators und

Fig. 3A bis 3C, 4 Einzelheiten der erfindungsgemäßen Zelle.

Bei den in Fig. 1 dargestellten Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Zelle ist mit 1 eine mittig angeordnete positive Platte bezeichnet und mit 2 und 3 zwei beidseitig angeordnete negative Platten. Zwischen der positiven und jeder negativen Platte ist eine Anzahl von Trennteilen angeordnet, die z. B. eine ebene mikroporöse Platte 4 aufweisen, die aus Papierbrei, Glaswolle und Phenolharz bestehen kann, sowie daran anschließend ein gewelltes und gelochtes Trennteil 5 aufweist, z. B. aus PVC, sowie ein Teil 6 aufweist, das z. B. ein Faservlies sein kann. Wie die Pfeile F andeuten, wird auf die Gesamtanordnung der Zelle des Bleiakkumulators ein Druck ausgeübt. Es sei bemerkt, daß zahlreiche Zellen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, parallel oder in Reihe zusammengeschaltet sein können, wobei der ausgeübte Druck auf die Gesamtheit der Zellen wirkt.

Es wurde festgestellt, daß mit Aufbauten gemäß denen von Fig. 1, auf welche relativ große Drucke ausgeübt wurden, z. B. in der Größenordnung von 0,4 bar oder 1 bar oder mehr, Zellen für Bleiakkumulatoren großer Lebensdauer geschaffen werden konnten, die 1000 Lade-Entlade-Zyklen oder mehr aushielten, wobei die Ladezeit in der Größenordnung von 1/2 h und die Entladezeit in der Größenordnung von 2 h lagen. Vergleichsweise sei bemerkt, daß herkömmliche Batteriezellen nicht mehr als 100 Lade-Entlade-Zyklen bei diesen Ladegeschwindigkeiten aushalten.

Bei der Untersuchung der in Fig. 1 dargestellten Zellen wurde festgestellt, daß am Ende der Lebensdauer des Bleiakkumulators, d. h. wenn die Ladekapazität nicht mehr ausreicht, im wesentlichen die positive Platte Abnutzungserscheinungen aufwies. Diese Erscheinungen, die einer Zersetzung des aktiven Materials entsprechen, treten im wesentlichen in dem in Fig. 2 dargestellten Bereich auf: Der dort mit 10 bezeichnete mittlere Teil der Platte ist im wesentlichen unverändert, während eine erhebliche Abnutzung in den mit 11 bezeichneten Seitenbereichen auftrat.

Diese Abnutzungserscheinungen in den Seitenbereichen können nun dadurch verringert werden, daß die positive Platte mit einem Material umgeben wird, welches undurchdringlich für das in der positiven Platte enthaltene aktive Material ist. Dadurch kann die Lebensdauer des Bleiakkumulators erhöht werden.

Fig. 3A zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, bei dem die positive Platte 1 zwischen zwei ebenen mikroporösen Platten 4 angeordnet ist, wobei diese mikroporösen Platten eine Oberfläche aufweisen, die größer als diejenige der Platte ist und diese auf allen Seiten überragt, wie es die Draufsicht von Fig. 4 erkennen läßt. Der zwischen den hervorstehenden Enden der mikroporösen Platten 4 entstehende Kanal wird nun mit einem Gewebe oder Band aus Epoxydharz 20 ausgefüllt, der nicht von der Schwefelsäure angegriffen wird und der die Ränder der Platte vollständig bedeckt und so das aktive Material abdichtet.

Es ist wichtig, daß dieses Epoxydharz gut an den Rändern der Platte 1 haftet und daß in dem Kanal keine Blasen entstehen. Zu diesem Zweck werden, wie Fig. 3B zeigt, die Enden 4 a der mikroporösen Platte 4 zueinander konvergent geformt; wenn diese Enden nämlich divergent auseinanderlaufen würden, wie es in Fig. 3C dargestellt ist, so könnten sich Lufteinschlüsse zwischen dem Harzband und dem Rand der Platte ausbilden. Diese Einschlüsse sind in Fig. 3C mit 21 bezeichnet.

Das genannte Harzband ist nur eine mögliche Ausführungsform gemaß der Erfindung, wobei es für den Fachmann klar ist, daß auch andere Schutzanordnungen für die Kanten der positiven Platten verwendet werden können, z. B. indem bandförmige Teile vorgesehen werden, die unter Druck über die Ränder der Platte verlaufen.

Es können auch andere Aufbauten für die Trennteile gemäß Fig. 1 verwendet werden, wobei auch solche mit vier Teilen denkbar sind.

Claims (5)

1. Zelle für einen Bleiakkumulator, die in einem mit Elek­ trolyt gefüllten Gehäuse angeordnet ist und wenigstens eine positive und wenigstens eine negative Platte auf­ weist, zwischen denen mehrere Trennteile angeordnet sind, wobei jede positive Platte in enger Berührung mit zwei ebenen, mikroporösen Platten steht, deren Abmessun­ gen wenigstens gleich denjenigen der Platten sind und wobei die gesamten Schmalseiten jeder positiven Platte mit einer für das aktive Material dieser Platte undurch­ dringlichen Schutzschicht bedeckt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zelle eine Vorrichtung aufweist, die auf sie einen Preßdruck von wenigstens 0,4 bar ausübt.

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druck ausübende Vorrichtung mehrere gewellte und/ oder gelochte Blätter aus PVC aufweist.

3. Zelle nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht ein Epoxydharz ist.

4. Zelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Rand der positiven Platte hinausstehenden Tei­ le der mikroporösen Trennteile zueinander konvergieren.

5. Verwendung einer Vielzahl von Zellen nach einem der An­ sprüche 1 bis 4 in einem Bleiakkumulator, insbesondere für Kraftfahrzeuge.