DE1596068A1 - Elektrische Akkumulatoren-Batterie - Google Patents
Elektrische Akkumulatoren-BatterieInfo
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Description
"Elektrische Akkumulatoren-Batterie"
Für diese Anmeldung wird die Priorität der Anmeldung Ser.No. 381 059 vom 8. Juli 1961 in den Vereinigten
.Staaten von Nordamerika in Anspruch genommen.
Die Erfindung betrifft eine elektrische Akkumulatoren-Batterie, insbesondere eine Batterie mit niedrigem Widerstand und Zellverbindungen
mit niedrigen Verlusten.
Bei Kraftfahrzeugen werden Batterien nach ihrer Fähigkeit ausgewühlt,
eine Maschine bei niedrigen Temperaturen anzulassen. Diese Fähigkeit hängt von einer Anzahl Faktoren ab, wie z.B. der öröase
und der Anzahl der Platten pro Zelle, der Stärke und Porosität der
Separatoren für die Platten, dem spezifischen Gewicht des Elektrolyten, nowle der Länge und dem Querschnitt der Verbindungen der
Zellen, die die Zellen der Batterie in Reihe schalten.
BAD ORIGINAL
1098U/02U
Bei üblichen Batteriekonstruktionen wird jede Zelle durch einen
Deckel verschlossen, der eine öffnung enthält. Eine ventilierte Batteriekappe schliesst diese öffnung und lässt angesammelte Gase
austreten. Sie dient auch zum Wiederauffüllen von Wasser. Jeder Deckel ist mit zwei zusätzlichen öffnungen versehen, durch welche
die Zellenanschlüsse hindurch treten. Diese Anschlüsse sind mit Zellenverbindungsstücken verbunden, um eine Reihenschaltung der
Zellen zu erreichen, so dass die Spannung der einzelnen Zellen sich in der Batterie addiert. Die Konstruktion ergibt einen nachteiligen
langen und mit hohem Widerstand behafteten Kreis zwischen den Zellen, in dem ein wesentlicher Spannungsabfall bei hohen
Batteriebelastungen auftritt.
Versuche, diesen Spannungsverlust zu vermindern, waren teilweise erfolgreich, wenn die Verbindungen der Zellen unterhalb der Deckeloberfläche
gelegen waren. Es wurde ein einstückiger Deckel verwendet, der für jede Zelle eine Gasventilation vorsah und dabei standen
aus dem Deckel lediglich die positiven und negativen Anschlüsse der Batterie hervor.
Es wurden viele Arten verwendet, auf die die Verbindungen der Zellen von Zelle zu Zelle unter einem einstückigen Deckel geführt
wurden In jedem Falle mussten die Trennwände zwischen den Zellen durchbohrt oder genutet werden, um die Verbindung zwischen den Zeller
unter dem Deckel bo herzustellen, dass der Deckel gegen Elektrolyt-Nebenschluss
an den Kanten der Trennwände abgedichtet wurde,
BAD ORIGINAL 1Ö98U/02U
Eine dieser Arten sah eine öffnung durch jede Trennwand vor,
durch welche ein Verbindungsstück hindurch trat. Eine Gummibuchse wurde vorgesehen, um einen flüssigkeitsdichten Sitz in der öffnung
zu erreichen. Diese Konstruktion war indessen nicht besonders erfolgreich, weil die öffnung sich infolge von Vibrationen der
Platten, die an jedem Ende des Verbindungsstückes befestigt waren, vergrösserte.
Eine weitere Ausführung sah eine Nut an der Kante jeder Trennwand f
vor, an der die Verbindung zwischen den Zellen hergestellt ist und zwar in einer Höhe etwas unterhalb der Kante der Trennwände.
Es wurde ein geflanschter einstückiger, mehrere Zellen überdeckender Deckel benutzt, um einen säuredichten Verschluss sämtlicher
Zellen zu bewirken, und um einen elektrolytischen Nebenschluss zwischen den Zellen zu verhindern. Diese Art der Ausführung war
zwar erfolgreich vom Standpunkt der Säuredichtheit aus, machte es indessen erforderlich, dass die Verbindungen zwischen den Zellen
oberhalb der Trennwände in einer Länge lagen, durch die ein wesent- a
licher Spannungsverlust auftrat, wenn die Batterie hoch beansprucht
war.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Konstruktion vor, durch die eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den Zellen mit sehr
geringem Widerstand erreicht wird. Wenn also die Batterie hoch beansprucht ist, so sind die Verluste minimal. Gemäss der Erfindung
ist die Trennwand mit einer tiefen Nut versehen, die eine untere Wand besitzt, welche im wesentlichen in der gleichen Höhe liegt,
wie die oberen Kanten der Batterie-platten in den einzelnen Abtellen.
Eine gerade Stange aus elektrisch leitendem Material dient
1098U/02U BAD ORIGINAL
158RQ68
sowohl als Plattenbügel, der die Batterieplatten in jeder Abteilung
miteinander verbindet, als auch als Verbindungsstück zu den Zellen, welches die Batterieplatten einer Abteilung mit den Batterieplatten
der danebenliegenden Abteilung verbindet. Es sind Dichtungen vorgesehen, um,diese gerade Stange aus elektrisch leitendem Material
gegenüber der Trennwand abzudichten. Die Stange liegt unterhalb des normalen Blektrolyt-Spiegels in den Zellen und die Dichtvorrichtung verhindert einen elektrolytischen Nebenschluss zwischen
den nebeneinander liegenden Zellen, Diese Konstruktion bietet das fc Beste an niedrigem Widerstand und niedrigem Verlust in der Verbindung
zwischen den Zellen.
Die Dichtung, zum Abdichten der Stange aus leitendem Material gegenüber
der Trennwand enthält einen Vorsprung aus dem Batteriedeckel, Dieser Vorsprung greift in die Nut ein und besitzt vorzugsweise
parallele Flanschen an den Seitenwänden, die über die Seitenwände der Nut in der Trennwand greifen. Ein Dichtmittel sitzt in Nuten
an diesen Planschen und rund um die Stange aus elektrisch leitendem Material, um eine Tlüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den Zellen
bzw. zwischen den Batterieplatten in den nebeneinanderliegenden Abteilungen zu erreichen, die die Zellen der Batterie bilden.
Die, Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Schaffung einer
elektrischen Akkumulatoren-Batterie, die einen we sent liehen. Spannung^
gewinn gegenüber bekannten Batterien bei niedrigen Temperaturen und hoher Belastung ergibt.
Eiqe Unteraufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrische
Akkumulatoren-Batterie zu schaffen, welche Verbindungsstücke mit sehr niedrigem Widerstand zwischen den Zellen aufweist. BAD ORIGINAL
1Ö9BU/02U
Eine weitere Unteraufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrische Akkumulatoren-Batterie zu schaffen, die einen niedrigen
Widerstand besitzt, sowie Verbindungsstücke zwischen den Zellen mit niedrigen Verlusten, die eine wirksame ABdichtung zwischen
den Elektrolyten nebeneinanderliegender Zellen der Batterie bilden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der i
Erfindung an Hand der Zeichnungen, auf denen zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Batterie, wobei Teile weggebrochen
sind, um die Verbindungsstücke zwischen den Zellen oder Abteilungen der Batterie zu zeigen,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Batterie nach Fig. 1, bei der ein Teil
im Längsschnitt dargestellt ist.
Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2.
Fig. *» eine Ansicht des Batteriegehäuses in auseinandergenommener
Form, die den Batteriedeckel und die Verbindung zwischen den Zellen darstellt.
Fig. 5 einen vergrösserten Querschnitt dünn das Verbindungsstück
zwischen den Zellen der Batterie,
Fig. 6 eine vergrösserte Darstellung des Zellenverbindungsstückes,
der Trennwand und des Deckels der Batterie in auseinandergenommener Form.
BAD
1Q98U/O2U
In den Pig, der Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Fig. 1 zeigt eine elektrische Akkumulatoren-Batterie 10 für ein Kraftfahrzeug. Die Batterie 10 besitzt ein
Gehäuse 11 aus nicht leitendem Material, vorzugsweise Hartgummi und einen Deckel 12, ebenfalls aus nicht leitendem Material., wie
ζ,B, Hartgummi, Das Gehäuse 11 ist in eine Anzahl Abteilungen
oder Zellen 13 durch eine Anzahl von mit ihm aus einem Stück bestehenden Trennwänden 14 unterteilt. Bei einer normalen Kraftfahrzeugäbatterie sind sechs derartiger Zellen 13 vorhanden.
Der Batteriedeckel 12 besitzt eine Anzahl öffnungen, die durch Batteriekappen 15 verschlossen sind, die die Zellen sowohl ventilieren, als auch zur Wiederauffüllung der Zellen mit Wasser
dienen.
Wie aus Pig, 2 erkennbar, besitzt jede der Zellen 13 eine Anzahl
Batterieplatten und zwar negative Platten 16, die von positiven Platten 17 durch übliche Separatoren 18 getrennt sin-d. In einer
der Zellen 13, der rechten Zelle nach Pig, 2, besitzen die negativen Platten 16 hochstehende Fahnen 21, während in der benachbarten
Zelle die positiven Platten hochstehende Fahnen 21 besitzen. Diese
Fahnen 21 bilden den höchsten Teil der Platten 16 und 17, Es ist dieses eine Standard-Batteriekonstruktion, wie sie für elektrische
Akkumulatoren-Batterien von Kraftfahrzeugen Verwendung findet.
Die positiven Platten 17 In der linken Zelle nach den Fig, I und
sind untereinander verbunden, ebenso wie die negativen Platten 16 der rechten Zelle miteinander verbunden sind und diese beiden
Zellengruppen sind duroh eine einzige Stange aus leitendem Material
22 miteinander verbunden. Diese einzige Stange aus leitendem Material 22 dient als Plattenkombinationsbügel und Verbindungsstück
1098U/02U
zwischen den Zellen. Die Stange 22 aus leitendem Material hat vorzugiweise
rechtwinkeligen Querschnitt und besitzt eine flacheUnterseite, die im wesentlichen die gleiche Breite besitzt, wie die
Oberkanten der Batterieplattenfahnen 21. Die Fahnen 21 sind mit der Stange aus leitendem Material 22 durch in der Technik übliches
Verpuddeln oder Giessen verbunden«
Die Trennwand jeder Zelle 13 ist mit einer tiefen Nut 23 versehen,
die vorzugsweise trapezoidal ausgebildet ist und einen flachen Boden besitzt, der im wesentlichen in der gleichen Höhe (bzw. |
etwas unterhalb) der eberkanten der Fahnen 21 der Batterieplatten 16 und 17 angeordnet ist. Wie im einzelnen aus den Fig. 3 und 4
erkennbar, besitzt der Batteriedeckel 12 zwei Flanschen 2Ά und 25,
am Umfang, die mit den abgestuften äusseren Seitenwänden des Batteri«
gehäuses 11 zusammen wirken, um eine Dichtung zwischen dem Batteriegehäuse 11 und dem Deckel 12 an den Aussenwänden des Batteriegehäuses
zu erzielen.
Der Deckel besitzt ausserdem. eine Anzahl paralleler Flanschen 27
und 28, wie aus den Fig. k und 6 erkennbar. Jeder Satz der Flanschen
bildet eine Nut zur Aufnahme des Endes der Trennwand 14,
Ein Vorsprung 31 mit einer der Nut 23 jeder Trennwand Ik angepassten
Gestalt sitzt an dem Deckel 12 für eine jede Nut, Bieser Vorsprung 31 weist abwärts aus dem Deckel 12 heraus und ist verjüngt,
um einen Keil oder eine« Trapezoid zu bilden, dessen Gestalt
der trapezoidalen flachen Nut 23 angepasst ist. Die Seitenwände 33
und 3A des Vorsprunges 31 passen, wie in gestrichelten Linien angegeben
ist, in die Nut 23 dicht neben den Seitenwänden 36 und 37 der Nut, Sie sind von ih"en etwas abstehend, um die Aufnahme eines
1098U/0244
BAD ORIGINAL
Dichtmittels zu ermöglichen. Die Seitenwände 33 und 34 des Vorsprunges
31 besitzen parallel verlaufendeii Planschen 41 und 42,
die Ansätze an die parallelen Planschen 27 und 28 darstellen* Diese greifen über die Seiten der Trennwand I1I, wenn der Vorsprung
31 exakt in der Nut 23 sitzt,was aus den Pig, 5 und 6 erkennbar
ist.
Wie die Fig. 4 und 6 zeigen, besitzt der Vorsprung 31 einen flachen
Boden 43, der die gleiche Abmessung besitzt, wie die Breite der
Stange 22 aus leitendem Material. Die Planschen 41 und 42 an den Seitenwänden 33 und 34 des Vorsprunges 31 erstrecken sich his
unterhalb dieses Bodenteiles, um eine bessere Ablichtung zu erzielen.
Die Trennwände 14 besitzen jeweils einen verbreiterten Teil, um
44
unterhalb der Nut 23 einen Pfeiler/zu bilden. Dadurch entsteht eine grössere Dichtfläche zwischen der Stange 22 aus leitendem Material, die das Verbindungsstück zwischen den Zellen bildet.
unterhalb der Nut 23 einen Pfeiler/zu bilden. Dadurch entsteht eine grössere Dichtfläche zwischen der Stange 22 aus leitendem Material, die das Verbindungsstück zwischen den Zellen bildet.
Beim Zusammensetzen der Batterie 10 werden zunächst die Batterieplatten
16 und 17 und die Separatoren 18 in die Zelle 13 der Batterie 10 eingesetzt. Der Plattenbügel und das Verbindungsstück
zwischen den Zellen, bestehend aus der geraden Stange aus leiten« dem Material 22 wird alsdann mit dem obersten Teil der Fahnen 21
der positiven Anschlüsse in einer Zelle und der negativen Anschlüsse in der danebenliegenden Zelle durch Verpuddeln oder Giessen elektrisch
verbunden. Das Ganze kann alsdann in die Batterie eingesetzt werden, nebfci das Verbindungsstück zwischen den Zellen bzw,
die Stange 22 aus elektrisch leitendem Material in die Hut 23
109814/0244 bad original
eingesetzt wird. Vorher wird eine Lage aus thixotropischem Harz
auf Epoxy-Basis von butterartiger Konsistenz am Boden der Nut 23 (oben auf dem Pfeiler 44) in der Trennwand 14 aufgetragen·
Wenn die verbundenen Zellen in ihre Ibteilungen 13 abgesenkt werden, so setzt sich das Verbindungsstück zwischen den Zellejn und
zwar die Stange 22 aus elektrisch leitendem Material von selbst auf die Harzlage auf und bettet sich ein.
Die Nuten in den Flanschen 24 und 25 am Umfang des Batteriedeckels
12 und die Nuten, die aus den Planschen 27 und 28 und aus den Planschen 41 und 42 der Seitenwände 33 und 34 des Vorsprunges
31 gebildet sind, werden mit demselben tiixotropischen Harz auf
Epoxy-Basis vor dem Aufsetzen des Deckels auf das Gehäuse 11 gefüllt. Der Keilartige Vorsprung 31 passt in die Nuten 23 und
füllt diese oberhalb der Verbindungsstücke 22 zwischen den Zellen, Das Epoxy-Harz in den Nuten, die durch die Planschen 41 und 42
gebildet sind, dichtet den Raum zwischen dem keilförmigen Vorsprung
31 und der Nut 23 ab und vervollständigt die Umhüllung des Verbindungsstück-es zwischen den Zellen, welches aus der Stange
22 aus leitendem Material besteht, sobald der kellartige Vorsprung in die Nut 23 eingedrückt wird. Das thixotropische Epoxy-Harz
dichtet auf diese Welse das aus der Stange aus leitendem Material 22 bestehende Verbindungsstück zwischen den Zellen gegenüber der
Trennwand 14 und dem keilartigen Vorsprung 31 vollständig ab, wodurch eine flUsaigkeltedichte Verbindung zwischen den Zellen
ist für die Batterieplatten hergestellt sind, die in den Abteilungen
13 der Batterie 10 untergebracht sind, Kb können auch andere Abdichtmateriallen
verwendet werden.
1 0 θ 8 U / 0 2 U U BAD ORIGINAL
Durch die Erfindung wird eine Verbindung zwischen den Batteriezellen geschaffen, die einen seht» geringen elektrischen Widerstand
hat und daher hat die Verbindung zwischen den Zellen nur geringe Verluste, wenn die Batterie stark belastet ist. Gegenüber üblichen
Batterien wurde ein Spannungsgewinn von etwa 1/2 Volt erreicht, wenn eine 12-V-Batterie gemäss der Erfindung mit etwa 300 Ampere
bei -30° C belastet wurde. Es ist dieses ein sehr wesentlicher Gewinn an Batteriespannung bei einem Kaltstart, ' Um dieselben
etwa, müsste die Kapazität der Batterie in Ampere-Stunden Aim den
sehr wesentlichen Betrag von z.B. 15 bis 2055 gesteigert werden.
Eine 6-zellige Batterie, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist,
besitzt 5 Zellenverbindungsstücke, wie sie beshhrieben wurden und diese Zellenverbindungen verbinden die verschiedenen Batterieplatten und Zellen elektrisch in Reihe (Fig, 1). Die Batterie
ist ausserdem mit einem negativen Batterieanschluss 46 und einem
positiven Batterieanschluss 47 versehen, die mit den negativen Batterieplatten 16 in der Zelle unmittelbar unter dem negativen
Batterieanschluss 46 und den positiven Batterieplatten 17 in der
Batteriezelle unmittelbar unter dem positiven Anschluss 47 verbunden sind.
Das Zellenverbindungsstück, bestehend aus der geraden Stange 22
aus elektrisch leitendem Material sitzt unterhalb des normalen Elektrolytepiegels in der Zelle 13» wie aus der gestrichelten
Linie naoh Pig, 3 erkennbar, der am unteren Ende der Hülse 48
verläuft, die die Batteriekappe 15 aufnimmt.
BAD ORIGINAL 109814/0244
Die Erfindung ergibt also eine elektrische Akkumulatoren-Batterie,
bei welcher der elektrische Widerstand der Zellenverbindungsteile auf einen sehr minimalen Wert gesenkt ist, indem Zellenverbindungsstücke
vorgesehen werden, die sehr geringe elektrische Verluste haben. Dadurch ergibt sich eine Steigerung der Batteriespannung,
die bei einer Brennkraftmaschine bei sehr niedrigen Temperaturen zum Anlassen zur Verfügung steht.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die genaue Konstruktion, wie sie beschrieben ist, es sind vielmehr Abänderungen möglich,
ohne aus dem Rahmen des Erfindungsgedankens herauszutreten.
1088U/02U
Claims (3)
1. Elektrolytdichte Durchführung in einer Zellentrennwand eines trogariLgen Akkumulatorgehäuses zur Aufnahme einer Strombrücke,
welche zur Verbindung einer Plattengruppe bestimmter Polung auf einer Seite der Zellentrennwand mit einer Plattengruppe
entgegengesetzter Polung auf der anderen Seite der Zellentrennwand bestimmt ist, mit einem die Strombrücke aufnehmenden, sich
trapezförmig nach unten verjüngenden EinschAitt an der Trennwandoberkante
und einer in einem aufgesetzten Gehäusedeckel gegenüber der Trennwandoberkante verlaufenden Deekeltrennwand,
deren Unterkante eine der Stärke der Zellentrennwand entsprechende Nut aufweist und die Trennwandoberkante beidseitig dicht
umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombrücke (22), welche in an sich bekannter Weise geradlinig verlaufend ausgebildet
1st, mit jeder einzelnen Platte beider Plattengruppen unmittelbar sowie unterhalb des Pegelstandes des Elektrolyten
verbunden ist, dass die Deckeltrennwand (27,28) gegenüber dem Einschnitt (23) der Zellentrennwand (14) einen hierzu komplementären,
einstückig ausgebildeten Vorsprung (31) mit einer der Stärke der Zellentrennwand (14) entsprechenden Nut aufweist,
welche die beiden Seitonkanten (36,37) des Einschnittes (23) beidseitig dicht umgreift, unl dass die untere Kante des Vornpt'urifea
(H) einen dorn Oiuu'aohnLtt der ^Strombrücke (22) ent-
1098U/0?44 BAD ORIGINAL
159RQ68
sprechenden Profileinschnitt aufweist, welche bei aufgesetztem Gehäusedeckel (10) zumindest der Oberseite der Strombrücke (22)
in geringem Abstand gegenübersteht.
2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Breite des Einschnittes (23) derjenigen der
Strombrücke (22) entspricht, welche in an sich bekannter Weise Rechteckquerschnitt aufweist. |
3. Durchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Profileinschnitt sich trapezförmig nach unten erweitert und bezüglich der Länge seiner oberen Kante der Profilbreite der
Strombrücke (22) entspricht.
Jl. Durchführung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strombrücke (22) zwischen dem Einschnitt (23) an der Trennwandoberkante und dem Profileinschnitt des Vor- ,
Sprungs (31) in ein hochviskoses elektrolytbeständiges Dichtmittel eingebettet ist, welches auch einen gegebenenfalls vorhandenen
Zwischenraum zwischen den Seitenkanten (36,37) des Einschnitts (23) und dem Boden (33) der umgreifenden Nut des
Vorsprungs (31) ausfüllt.
BAD OBlGiNAL 1098U/0244
Applications Claiming Priority (1)
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US381059A US3309232A (en) | 1964-07-08 | 1964-07-08 | Electrical storage battery |
Publications (1)
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BE (1) | BE666608A (de) |
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GB (1) | GB1051088A (de) |
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