DE1596129B1

DE1596129B1 - Zellenverbinder fuer Akkumulatoren

Info

Publication number: DE1596129B1
Application number: DE19661596129D
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Gould National Batteries Inc
Current assignee: Gould National Batteries Inc
Priority date: 1965-02-23
Filing date: 1966-10-27
Publication date: 1970-09-24
Also published as: GB1093707A; BE674507A; US3336164A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Zellenverbinder für F i g. 1 einen Zellenverbinder, dessen Polflächen

Akkumulatoren, mit dem die Zellen des Akkumu- und Verbindungselemente sich noch unverformt in

lators durch die Zwischenwand des Blockkastens der Einbaulage befinden, im Schnitt,

hindurch miteinander verbunden werden. F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der beiden

Es sind Zellenverbinder bekannt, bei denen man 5 Verbinderglieder mit ihren Polflächen und dem Verversucht hat, durch Verwendung von elastischen binderzapfen vor dem Zusammenstecken,
Durchführungen oder Kunstharzen als Abdichtmittel F i g. 3 den gleichen Zellenverbinder nach der einen flüssigkeitsdichten Abschluß an der Zwischen- Verformung im Schnitt,

wand zu bilden und bei denen Verbinderteile auf Fig. 4 und 5 eine abgewandelte Ausführungsform

die Polflächen aufgeschmolzen werden, um einen io eines Zellenverbinders vor und nach seiner Verfor-

guten elektrischen Kontakt zu erhalten. Diese Ver- mung, jeweils im Schnitt,

bindungen erfordern beim Zusammenbau der Einzel- F i g. 6 und 7 eine weitere Ausbildung des Zellenteile zahlreiche Arbeitsschritte und versagen häufig verbinders vor und nach der Verformung im Schnitt, während der sonst normalen Lebensdauer des Akku- F i g. 8 und 9 eine weitere Ausbildung des Zellenmulators. 15 verbinders vor und nach der Verformung, jeweils

Es sind ferner Zellenverbinder mit weichen ver- im Schnitt,

formbaren Metallstiften bekannt, welche an den Fig. 10 und 11 eine weitere Ausbildung des ZeI-

miteinander zu verbindenden Polen durch Verfor- lenverbinders vor und nach der Verformung, jeweils

mung an beiden Enden festgehalten werden. Diese im Schnitt.

Zellenverbinder besitzen den Nachteil, daß an der 20 Zur Verwendung in Verbindung mit den erfin-

Verbindungsstelle der positiven Polfläche häufig dungsgemäßen Zellenverbindern werden die Zwi-

schädliche Korrosionen auftreten. schenwände an einer vorbestimmten Stelle mit einem

Es sind ferner Zellenverbinder bekannt, bei denen Durchbruch geeigneter Form und Größe versehen, beide Polflächen mit Ansätzen ausgerüstet sind, Die Herstellung des Durchbruches kann durch welche Zur Kontaktgabe miteinander verschweißt 25 Bohren, Stanzen oder auf andere Art erfolgen. Für werden. Diese Zellenverbinder gewährleisten keine den Zusammenbau sind von den Durchbrüchen der gute Abdichtung, und die elektrische Schweißung Zellwände vorzugsweise der Grat oder andere Teilerfordert zusätzliche Apparaturen und ist nur um- chen zu entfernen, die unter Umständen eine einständlich durchzuführen. wandfreie flüssigkeitsdichte Abdichtung der ZeIl-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Zellen- 30 wände beeinträchtigen oder verhindern können,
verbinder der genannten Art hinsichtlich Kontakt- Die erfindungsgemäßen Zellenverbinder zwischen gäbe und Abdichtung zu verbessern. Diese Aufgabe den Zellen können beispielsweise so ausgebildet sein, wird dadurch gelöst, daß bei einem Zellenverbinder wie in den Zeichnungen dargestellt ist. Die Zellenmit einem Polflächen entgegengesetzter Polarität be- verbinder bestehen aus einem weichen, geschmeidinachbarter Zellen eines Akkumulators verbindenden, 35 gen Metall, wie sie beispielsweise allgemein bei Bleidie Zwischenwand zwischen den Zellen eines Block- akkumulatoren benutzt werden,
kastens durchdringenden Verbinderzapf en, dessen Wie F i g. 1 bis 3 zeigen, gehören zu einem ersten Polflächen mit der ihnen zugeordneten Zwischen- Verbinderglied 20 eine Polfläche 22 sowie ein Verwand zusammengepreßt werden, gemäß der Erfin- binderzapfen 24 mit einer sich nach außen erweiterndung der Verbinderzapfen einstückig mit der posi- 4° den Ausnehmung 26, die zusammen das Steckglied tiven Polfläche geformt ist, in einer Durchbrechung bilden. Zu einem zweiten Verbinderglied 21 gehören der negativen Polfläche aufgenommen und durch eine Polfläche 23 mit einem Aufnahmeloch 27 mit Druck in axialer Richtung nach dem Zusammen- einem sich nach außen erweiternden Lochbereich 28, pressen der Polflächen zur Vergrößerung seines die zusammen das Aufnahmeglied bilden. Beide Querschnittes gestaucht ist. Die Stauchung durch 45 Brückenglieder bilden nach dem Zusammenbau eine Druck auf beide Enden des Verbinderzapfens ver- aus zwei Teilen bestehende Metallbrücke. Alle angrößert den Querschnitt des Verbinderzapfens derart, deren hier dargestellten Ausbildungen sind Weiterdaß die Durchbrechung in der Zwischenwand der bildungen der Grundform des Zellenverbinders nach beiden Akkumulatorzellen flüssigkeitsdicht abge- Fig. 1 bis 3. Die Querschnittsgröße des Verbinderschlossen und die aufnehmende Polfläche dicht und 50 Zapfens 24 ist etwas größer bemessen als die Größe elektrisch einwandfrei verbunden wird. Der Zellen- des Aufnahmeloches 27 in der Polfläche 23 und etwas verbinder nach der Erfindung verringert weitgehend kleiner als der erweiterte Lochbereich 28.
durch Korrosion verursachte Verschlechterungen des F i g. 2 zeigt die Relativstellung der Bauelemente Akkumulators und vermindert die Gefahr eines Aus- beim Zusammenbau. Fi g. 3 zeigt die zusammengefalles der elektrischen Verbindungen zwischen den 55 baute, aus zwei Hälften bestehende Polbrücke in Zellen. Der Zellenverbinder besteht aus nur wenigen flüssigkeitsdichter Verbindung mit der Zwischenwand Teilen, läßt sich leicht zusammenbauen und braucht 25, wobei die Polflächen 22,23 flüssigkeitsdicht gegen mit der benachbarten Zelle nur an einer Stelle der die Zwischenwand 25 gepreßt sind. Wie zu erkennen negativen Polfläche verbunden zu werden. Mit dem ist, ist der Verbindungszapfen 24 in F i g. 3 unter Zellenverbinder wird an den Zwischenwänden des 60 Druck verformt worden, so daß das Metall in der Blockkastens ein zuverlässiger flüssigkeitsdichter Ab- konischen Ausdehnung 26 den sich erweiternden Schluß erzielt. Da das in der aufnehmenden Polfläche Lochbereich 28 des Aufnahmeloches 27 in der Polliegende Ende des Verbinderzapfens von außen zu- fläche 23 im wesentlichen ausfüllt. Hierdurch wird gänglich ist, können mit besonderem Vorteil Ver- eine flüssigkeitsdichte und elektrisch leitende Verbinderzapfen und Polfläche durch Wärmeeinwirkung 65 bindung zwischen beiden Hälften der Metallbrücke miteinander verschweißt werden. gewährleistet. Bei der unter Druck erfolgenden Ver-

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in formung der sich erweiternden Ausnehmung 26 wird

den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt der Verbindungszapfen 24 axial zusammengepreßt,

wodurch er sich radial verbreitert und den Durchbruch 29 in der Zwischenwand 25 ausfüllt. Hierdurch wird die Zwischenwand gegen den Zapfen gepreßt, so daß sich ein flüssigkeitsdichter Abschluß ergibt.

Als Beispiel für die Abmessungen der Elemente von F i g. 1 bis 3 sei erwähnt, daß der Durchmesser des Zapfens 0,08 mm größer sein kann als der Durchbruch in der Zwischenwand und das Aufnahmeloch 27. Die Flächen, welche den sich erweiternden Lochbereich 28 bilden, können unter einem Winkel von etwa 10° zur Lochachse verlaufen. Hierdurch wird nach dem Zusammenbau der Teile ein Preßsitz und ein flüssigkeitsdichter Abschluß zwischen benachbarten Zellen infolge der Verformung der aus Weichraetall bestehenden Polbrücke sowie infolge der Ver-Schiebung des Zwischenwandmaterials erreicht.

Eine weitere Ausführungsform zeigt F i g. 4. Hier ist der Verbindungszapfen 24 α leicht konisch ausgebildet, um einen Preßsitz in einer an der Polfläche

23 a vorgesehenen Ringschulter 31a zu bilden. Wie Fig. 4 zeigt, ragt die Ringschulter 31a nicht ganz durch den Durchbruch 39 a in der Zwischenwand

25 hindurch, so daß sich ein Zwischenraum 32 a ergibt, der beim Zusammenpressen der gegenüberliegenden Außenseiten der Polfiächen 23 a, 22 a durch die Verformung des Metalls und der Zwischenwand geschlossen wird. F i g. 5 zeigt diese Ausführungsform nach ihrem Zusammenbau. Der letzte Arbeitsschritt besteht darin, auf von den konischen Ausnehmungen 26 a, 30 a gebildeten Bereichen einen ausreichend starken Druck auszuüben, um die Verformung zu bewirken.

Eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels von F i g. 4 und 5 zeigen F i g. 6 und 7. Der Verbinderzapfen 24 b ist hier kürzer als der Verbinderzapfen

24 a, und das Aufnahmeloch 27 & hat eine Aufweitung 350, die allgemein dem verkürzten Verbinderzapfen 24 & entspricht. Fig.7 zeigt diese Ausführungsform nach ihrem Zusammenbau.

Weitere Varianten zeigen F i g. 8 und 10. F i g. 9 und 11 zeigen diese Varianten nach dem fertigen Zusammenbau.

Zum Zusammenbau der Batterie werden in den Zwischenwänden 25 Durchbrüche 29 der erforderlichen Größe vorgesehen. Die Verbinderglieder 20 und 21 werden an den Plattenfahnen angeschweißt und die Plattenblöcke in benachbarten Zellen in herkömmlicher Weise eingesetzt. Anschließend werden die Verbinderzapfen 24, 24 a, 24 b, 24 c und 24 d der Zellenverbinder durch die Durchbrüche 29,29 a, 29 b, 29 c bzw. 29 d der Zwischenwände und durch das Aufnahmeloch 27, 27 a, 27 b, 27 c bzw. 27 a* der Polfläche 23 gesteckt. An die Polflächen 22,23 der verschiedenen Ausführungsformen werden dann Druckplatten angelegt. Für diesen Arbeitsschritt kann die gegen die Polfläche 23 anliegende Druckplatte ein Loch aufweisen, um zu verhindern, daß von dieser Druckplatte ein Druck auf den Verbinderzapfen 24 der verschiedenen Ausführungsformen augeübt wird.

Anschließend wird im Bereich der Ausnehmung

26 beidseitig Druck ausgeübt, so daß sich die Polfiächen in den Durchbrüchen der Zwischenwände in radialer Richtung ausdehnen. Zur Erzielung der gewünschten Abdichtung und Verformung können Drücke bis zu 140 kg/cm² angewandt werden. Der konische Verbinderzapfen 24 der verschiedenen Ausführungsformen wird dabei im Durchbruch der Zwischenwand und in dem Aufnahmeloch 27 der PoI-fläche23 festgeklemmt, wobei der Zwischenwanddurchbruch und das Aufnahmeloch leicht verformt werden und eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen den benachbarten Zellen entsteht. Dabei werden auch die beiden Polflächen in einen dicht abschließenden Kontakt mit der Zwischenwand 25 gebracht. Der Verbinderzapfen 24 der Polfläche 22 kann den gleichen Querschnitt oder Durchmesser haben wie der Durchbruch 29 in der Zwischenwand oder das Aufnahmeloch 27 der Polfläche 23 oder beide. Der flüssigkeitsdichte Abschluß entsteht durch den dicht abschließenden Kontakt der Polflächen 22,

23 mit den gegenüberliegenden Flächen der Zwischenwand 25 und durch die Ausweitung des Zapfens

24 und des Durchbruches 29 innerhalb der elastischen Grenzen des Zwischenwandmaterials. Diese Art Abdichtwirkung tritt in gewissem Umfang bei allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen auf. Vorzugsweise haben die keilförmigen Verbinderzapfen 24, 24 a, 24 b, 24 c und 24 d jedoch einen Querschnitt, der unwesentlich größer ist als die betreffenden Durchbrüche der Zwischenwände und Aufnahmelöcher und dadurch gewissermaßen eine Vorabdichtung bewirkt.

Nachdem auf die Polflächen 22,23 Druck ausgeübt worden ist, um diese in eine dicht abschließende Verbindung mit der Zwischenwand 25 zu bringen und den Verbinderzapfen 24 fest in den Durchbruch 29 und das Aufnahmeloch 27 zu pressen, wird unter Aufrechterhaltung des Druckes ein Preßdorn durch ein Loch in der auf der Polfläche 23 aufliegenden Druckplatte in eine stirnseitige Ausnehmung des Verbinderzapfens gesteckt, um den Zapfen an seinem Ende in dem erweiterten Lochbereich 28 der Polfläche 23 auszuweiten. Hierdurch wird eine ausgezeichnete elektrische Verbindung zwischen den beiden Polflächen 22 und 23 erzielt, wobei durch die radiale Ausweitung des Verbinderzapfens 24 gleichzeitig ein korrosionsbeständiger, flüssigkeitsdichter Abschluß zwischen benachbarten Zellen gewährleistet wird.

Der Preßdorn und die Andruckplatten werden dann entfernt und der gleiche Vorgang bei der anderen Polbrücke oder Polbrücken des Akkumulators wiederholt. Durch den Akkudeckel werden dann geeignete Polklemmen hindurchgeführt. Das Aufsetzen des Blockdeckels und seine Befestigung erfolgen in herkömmlicher Weise, nachdem alle Zellen in Reihe miteinander verbunden und die Zellenpole angeschlossen oder hergestellt worden sind. Eine zusätzliche Versteifung erhält man, wenn man die äußeren Enden der Verbinderzapfen 24 an die benachbarten Polflächen 23 anschweißt. Für diesen Warmschweißvorgang kann man den Akkumulator so zur Seite drehen, daß eine geeignete Brennerflamme auf die Flächen einwirkt, an denen die Verbinderzapfen 24,24 α, 24 b, 24 c und 24 d von den Polflächen 23 umgeben sind. Man kann aber auch die anzuschweißenden Flächen mit Hilfe eines erhitzten, wärmeleitenden Werkzeuges anschweißen. Auf diese Weise wirkt genügend Wärme ein, um die gewünschte Warmverschmelzung ohne Beschädigung des Kunststoffmaterials, aus welchem die Zwischenwände bestehen, durchführen zu können. Dieses Material kann eine Schmelztemperatur von etwa 160° C haben. Um eine Korrosion durch die Säure weitgehend zu verhindern, die sich im Bereich der

Plusplatten überaus unangenehm bemerkbar macht, sind die vorgeformten Verbinderzapfen der Polbrücken auf derjenigen Seite der Zwischenwand angeordnet, an der die Verbinderglieder 20 an den Plusplatten angeschmolzen werden. Die Polflächen bilden also jeweils den Anschluß der negativen Verbinderglieder 21.

IO

Claims

Patentansprüche:

1. Zellenverbinder mit einem Polflächen entgegengesetzter Polarität benachbarter Zellen eines Akkumulators verbindenden, die Zwischenwand zwischen den Zellen eines Blockkastens durchdringenden Verbinderzapfen, dessen Polflächen mit der ihnen zugeordneten Zwischenwand zusammengepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinderzapfen (24) einstückig mit der positiven Polfläche (22) geformt ist, in einer Durchbrechung der negativen Polfläche (23) aufgenommen, und durch Druck in axialer Richtung nach dem Zusammenpressen der Polflächen zur Vergrößerung seines Durchmessers gestaucht ist.

2. Zellenverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinderzapfen (24) nach der Stauchung mit der aufnehmenden Polfläche (23) mittels Wärmeeinwirkung verschweißt ist.

3. Zellenverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Polfläche (23 ä) eine Ringschulter (31 α) aufweist, die in den Durchbruch der Zwischenwand (25) hineinpaßt und durch Stauchen des Verbinderzapfens (24) ausgeweitet und der Verbinder am Durchbruch der Zwischenwand abgedichtet ist.

4. Zellenverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinderzapfen (24) der positiven Polfläche (22) im wesentlichen zylindrisch geformt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen