DE2411228A1

DE2411228A1 - Verfahren und vorrichtung zum einbau eines zellenverbinders in eine zellentrennwand

Info

Publication number: DE2411228A1
Application number: DE2411228A
Authority: DE
Inventors: Edward Adderley; John Stuart Throw
Original assignee: Electric Power Storage Ltd
Current assignee: Electric Power Storage Ltd
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1974-03-08
Publication date: 1974-09-12
Also published as: BR7401782D0; GB1427366A; IT1004359B; FR2220880A1; ZA741528B; AU6645474A; JPS5047140A

Description

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ELECTRIC POWER STORAGE LIMITED

Verfahren und Vorrichtung zum Einbau eines Zellenverbinders in

eine Zellentrennwand

Die Erfindung bezieht sich auf Zellenverbinder in mehrzelligen elektrischen Akkumulatorbatterien der Art, bei der eine Verbindungsschiene durch einen Ausschnitt im oberen Rand jeder Zellentrennwand hindurchgelegt ist, und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbau des Zellenverbinders in die Zellentrennwand.

Im Vergleich zu Zellenverbinder^ die über die Oberseiten der Zelltrennwände hinweg verlegt sind, erbrinp;en die Verbinder der genannten Art den Vorteil, daß die Verbindung sehr viel direkter erfolgt, wodurch Material und Raum gespart werden und außerdem der innere Widerstand der Zellen erniedrigt wird. Gleichzeitig muß jedoch Sorge für die Abdichtung der Verbindung zwischen der Trennwand und der Schiene getragen werden, da der Verbinder in der Nähe oder unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen kann. Im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die Zellenverbinder-Schiene durch ein Loch in der Trennwand tritt, hat die Anordnung der eingangs genannten Art den Vorteil, daß die Platten und Separatoren für die ganze Batterie montiert und miteinander verbunden werden können, bevor sie in

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- 2 das Gehäuse eingesetzt werden.

Es sind vielfältige Anordnungen zum Abdichten der Zellenverbinder der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden oder bekannt geworden. Durch die Erfindung soll eine einfache und praktische Anordnung geschaffen werden_s die insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zur Verwendung mit Gehäusen geeignet ist, die aus Kunststoff wie Polypropylen gebildet sind.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einbau eines Zellenverbinders in eine Zellentrennwand einer mehrzelligen elektrischen Akkumulatorbatterie umfaßt die Verfahrensschritte, daß man die zusammengestellten und bereits durch ihre Zellenverbinder miteinander verbundenen Platten in den Behälter einsetzt, wobei der Verbinder eine gerade Schiene von rechteckigem Querschnitt umfaßt, die zwei querverlaufende Plansche aufweist, die von der Unterseite und den Seitenflächen der Schiene vorstehen und zwischen sich eine Wut mit parallelen Seitenflächen ergeben, deren Breite im wesentlichen gleich der Dicke der Trennwand ist; daß man die Schiene in den unteren Teil eines oben offenen, in der Trennwand befindlichen Ausschnitts von solcher Größe, daß rund um die Schiene ein Zwischenraum freibleibt, während die Plansche die seitlichen Ränder und den unteren Rand des unteren Teils des Ausschnitts überdecken, einsetzt; daß man über den oberen Teil des Ausschnitts eine Form legt, die einen Hohlraum ergibt, dessen Dicke über einem sich über die Seiten des Ausschnitts erstreckenden Bereich diejenige der Trennwand übersteigt, während er in seinen Randteilen gegen die Flächen der Trennwand anliegt, um den Hohlraum zu umschließen; und daß man in die Form einen Kunststoff einspritzt, der mit demjenigen der Trennwand kompatibel ist und so den U-förmigen Zwischenraum, der durch die Schiene und die Flansche und die Ränder des unteren Teils des Ausschnitts begrenzt ist, sowie den oberen Teil des Ausschnitts mit einer Füllung ausfüllt, die über die Seitenteile der Flächen der Trennwände vorsteht, so daß eine Nut-und-Feder-Verbindung

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zwischen den Rändern des Ausschnitts und dem eingespritzten Material entsteht.

Dieses Material kann mit einem Druck zwischen 63,3 und 98,4 kp/cm2 (900 und lHOO p.s.i.) eingespritzt werden.

Die auf verschiedene Weise zu verwirklichende Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und Durchführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert« Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht der Zellenverbindung, entlang der Länge der Verbinder gesehen;

Figuren 2 und 3 Querschnitte in Ebenen II-II bzw. HI-III in Fig. 1;

Fig. Hk₃ 4b und 4C eine schematische auseinandergezogene perspektivische Ansicht unter Darstellung eines Ausschnitts in einer Zellentrennwand, einer in den Ausschnitt einsetzbaren Verbinder-Schiene und eines Form-Schließ- und Abdichtglieds, wie es aussehen würde, wenn es von der fertigen Zellenverbindung abgenommen werden könnte;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des in den Ausschnitt in der Trennwand eingesetzten Verbinders;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer Hälfte der Form;

Fig. 7 eine Unteransicht der Form; und

Fig. 8 einen Schnittaufriß in einer Linie VIII-VIII in Fig. 7;

Die Erfindung wird im Rahmen ihrer Verwendung bei einem Zellenverbinder für eine mehrzellige elektrische Akkumulatorbatterie mit einem aus Polypropylen bestehenden Gehäuse beschrieben.

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Gemäß Figur 4A weist jede Zellentrennwand 10 an ihrem oberen Rand an einer Stelle, an der der Zellenverbinder hindurchtreten soll, einen allgemein rechteckigen Ausschnitt 11 auf. .

Der Zellenverbinder besteht aus einer geraden Schiene 15 von rechteckigem Querschnitt mit zwei Flanschen 16 und 17 von ebenfalls rechteckigem Querschnitt, die an der Stelle, wo die Schiene durch die Trennwand hindurchtritt, von der Schiene in Ebenen senkrecht zu deren Längserstreckung abstehen und um deren Seitenflächen und Bodenfläche verlaufen (Figuren 4B, 5). Der Abstand zwischen den Flanschen 16 und 17 ist so, daß die Trennwand 10 in engem Sitz zwischen den Flanschen zu liegen kommt (Figuren 3,5). Die Größe und Tiefe des Ausschnitts 11 in Beziehung zur Lage des Zellenverbinders ist so, daß die Flansche 16 und 17 über die Ränder der Seiten der Trennwand überstehen, während die Schiene 15 zwischen den Flanschen 16 und 17 von den Seiten und der unteren Begrenzung des Ausschnitts 11 beabstandet ist, so daß ein ü-förmiger tunellartiger Gang 20 entsteht, der von der Schiene 15, den Flanschen 16 und 17 und den Seiten und der unteren Begrenzungsfläche des Ausschnitts 11 begrenzt ist.

Die Platten und Separatoren für sämtliche Zellen der Batterie werden zusammen in einem Setzkasten angeordnet und durch ihre Zellenverbinder verbunden und dann in das Gehäuse heruntergelassen, so daß die Zellenverbinder gemäß Figur 5 in die Ausschnitte der Trennwände eintreten.

Sodann wird über jedem Ausschnitt eine Form angebracht, die gemäß Figuren 6 bis 8 sattelförmig ist und als Block 25 angesehen werden kann, in dessen Unterseite sich ein flacher breiter Schlitz 26 in einer Richtung senkrecht zur Zellentrennwand 10 erstreckt, um die Verbindungsschiene 15 aufzunehmen. Die Seiten des Schlitzes sind im Bereich ihrer Mitte mit L-förmigen Nuten 27 versehen, die die Flansche 16 und 17 des Zellenverbinders aufnehmen. Die Form weist außerdem einen

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tieferen schmalen Schlitz 28 auf, der sich in der Sbene der Trennwand 10 erstreckt und diese aufnimmt. Der flache breite Schlitz 26 verläuft von der Unterseite der Form, die etwa auf der Höhe der Unterseite der Plansche 16 und 17 lieo't, zur Höhe der Oberseite de'r Schiene 15, mit der, wie in Figur 5 dargestellt ist, auch die Oberseiten der Flansche abschließen. Der tiefe schmale Schlitz 28 verläuft von der Unterseite der Form bis zur Oberseite der Trennwand 10. An seinem, unteren Rand ist der schmale Schlitz 28 bei 29 abgeschrägt, ur. ihn über die Trennwand zu führen, und in gleicher Weise ist auch der breite Schlitz 26 bei 30 abgeschrägt 3 um ihn über den Zellenverbinder zu führen.

Die Weite des schmalen Schlitzes 28 ist im Bereich einer Fläche 31 erhöht, die sich rerin^fürip, bis jenseits der Seitenflächen des oberen Teils des Ausschnitts 11 in der Trennwand 10 erstrecken, so daß ein Gießhohlraum von in Draufsicht etwa H-Forip. entsteht (Fi.r. 2). Der obere Rand des Hohlraums kommuniziert mit einer geeigneten Einspritzdüse 35, durch die ein Plastikmaterial, das mit der Trennwand kompatibel ist, also vorzugsweise Polypropylen, eingespritzt werden kann. Die Düse ist mit einer nicht dargestellten Heizung versehen, um das Material weich zu halten, sowie mit einer Einrichtung zu dessen Einspritzen unter einem geeigneten Druck, der beispielsweise zwischen 63.-3 und 98,4 kp/cm² (900 und 1400 p.s.i.) liegt.

Die Form hat keine relativ zueinander beweglichen Teile, sondern kann nach dem Einsetzen des Zellenverbinders in den Ausschnitt gemäß Figur 5 einfach über diesen hinuntergeschoben werden. Die so zusammengesetzten Teile ergeben einen Forrnhohlraurc, der zwei Teile umfaßt.

Der obere Teil stellt den Raum im Ausschnitt 11 der Trennwand 10 oberhalb der Höhe der Oberseite des Zellenverbinders dar, wie er durch den verdickten Teil bei der Fläche 31 des schmalen Schlitzes 28 in der Form dargestellt ist. Er ist dicker als die Trennwand und steht über die Ränder des Ausschnitts vor,

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so daß p^eraäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ein in den Hohlraum eingespritzter Block 40 aus Material in der in Fig. 2 r;e ζ eisten V/eise scheinbar eine mechanische Nut-und-Feder-Verbindunp; 42 mit den Kanten und Seiten des Ausschnitts bildet, zusätzlich dazu, daß er zu diesen durch ein klebendes Bindemittel oder durch Verschmelzen oder Verschweißen des eingespritzten '"•'laterieIs mit dem Material der Trennwand 10 verbunden ist.

Die Form spielt nur eine üilfsrolle bei der Herstellung des unteren Teils des Formhohlraums, der durch den bereits erwähnten U-förmigen tunellartigen Gang 20 gebildet wird, dem ein unterer U-föririger Teil 41 (Figur 4C) des Formkörpers entspricht und der den Raum zwischen dem unteren Teil des Ausschnitts 11, der von den Seiten und der Eodenflache des Ausschnitts begrenzt wird, und den einander gegenüberliegenden Flächen der Flansche 16 und 17 sowie den Seitenflächen und der Unterfläche der Schiene 15 z^r-ri55chen den Flanschen begrenzt wird, darstellt. Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, sind die oberen Enden dieses U-förmigen Gangs zum oberen Teil des Hohlraums zu offen, aus dem her der Gans ^r'it dem eingespritzten Kunststoff gefüllt wird.

Während es die Primärfunktion der im Querschnitt L-förmi~en imt 27 darstellt, die Seitenteile der Flansche 16 und 17 aufzunehmen und an Ort und Stelle zu halten, dienen sie außerdem dazu, Kunststoff aufzunehmen, der durch Zwischenräume zwischen den Flanschen 16,17 und der Trennwand 10 durchsickert, wie in Figur 3 angedeutet ist.' Solche Zwischenräume erweisen sich in der Tat als vorteilhaft, da das nach außen sickernde und sich mit den Stirnflächen der Trennwand entlang den Rändern des Ausschnitts verschweißende Material die Stärke und Wirksamkeit des dichten Abschlusses verbessert.

Die Zellenverbinder sämtlicher Zellen können gleichzeitig mit Hilfe einer Gießanordnung eingebaut werden, die eine Anzahl von Formen, nämlich eine für jede Trennwand, umfaßt, die an die Zellenverbinder angeschlossen und gleichzeitig zum Füllen der

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Hohlräume betätigt werden.

Die beschriebene Anordnung verwendet einfache Formen mit keinen relativ beweglichen Teilen, die einfach in ihre Stellung aufgesteckt oder heruntergelassen werden können. Zusätzlich sind die Zellenverbinder-Schienen direkt und verhältnismäßig einfach und ergibt die Anordnung eine vergleichsweise starke Verbindung, da der Teil der Trennwand um den unteren Teil des Ausschnitts durch die Flansche des Verbinders verstärkt wird, die mit ihr durch eingespritztes und durch Zwischenräume zwischen den gegenüberliegenden Flächen ausgesickertes Kunststoffmaterial dicht verbunden werden können. Gleichzeitig wird der obere Teil des Ausschnitts nicht nur mit dem eingespritzten Kunststoff gefüllt, sondern durch einen Materialblock verstärkt, der von erhöhter Dicke und darüber hinaus durch eine Nut-und-Feder-Verbindung mit den Rändern des Ausschnitts mechanisch verbunden ist, zusätzlich zur Verbindung oder Verschmelzung des eingespritzten Kunststoffs mit dem Material der Trennwand. Dies alles ergibt einen möglichen Leckweg, der wesentlich länger ist, als die Dicke der Trennwand mißt.

Zweckmäßigerweise wird der Querschnitt der Zellenverbinder-Schienen von den an die Trennwände angrenzenden Flanschen bis zu ihren äußeren Enden progressiv verjüngt. Dies ergibt nicht nur eine leitende Querschnittsfläche, die sich mit dem von aufeinanderfolgenden Platten gesammelten Strom vergrößert, sondern schafft außerdem mechanische Festigkeit, um der Tendenz einer Aufwärtsbewegung zu widerstehen, die sich auf Grund des Wachstums der Platten ergeben kann.

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Claims

EATE Tf TA N SPRÜCHE

Verfahren zum Einbau eines Zellenverbinders in eine Zellentrennwand einer mehrzelligen elektrischen Äkkumulatorbatterie, dadurch gekennzeichnet, daß man die bereits durch ihren Zellenverbinder, der eine gerade Schiene (15) von rechteckigem Querschnitt und zwei querverlaufende Plansche (i6₃17), die von der ßodenflache und den Seltenflächen der Schiene (15) abstehen und zwischen sich eine parallele Selten aufweisende Nut ergeben, deren Breite Im wesentlichen gleich der Dicke der Zellentrennwand (.10) ist, verbundenen zusammengestellten Platten in einen Behälter einführt und dabei die Schiene (15"") in den unteren Teil eines In der Trennwand (10) befindlichen, oben offenen Ausschnitts (11) von solcher Größe einführt, daß: ein freier Zwischenraum um die Schiene (15) verbleibt, jedoch die Plansche (16,17) über den seitlichen Rändern und dem unteren Rand des unteren Teils des Ausschnitts (11) liegen; daß man auf den oberen Teil des Ausschnitts (11) eine Form (25) aufsetzt, die einen Hohlraum schafft, dessen Dicke über den Bereich einer sich über die Seiten des Ausschnitts (11) erstreckenden Fläche (31) die Dicke der Trennwand (10) übertrifft, während ihre seitlichen Teile gegen die Flächen der Trennwand (10) zum Abschließen des Hohlraums anliegen; und daß man in die Form (25) einen mit dem Material der Trennwand

(10) kompatiblen Kunststoff zum Füllen des U-förrrigen freien Zwischenraums (20), der von der Schiene (15), den Flanschen (16,17) und den Rändern des unteren Teils des Ausschnitts

(11) begrenzt ist, und zum Füllen des oberen Teils des Ausschnitts (11) mit einer Füllung, die sich über die. Randteile der Stirnflächen der Trennwand (10) erstreckt, einspritzt und so eine Nut-und-Federverbindung (42) zwischen den Rändern des Ausschnitts (11) und dem eingespritzten Material erzeugt.

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2. Verfahren na-eh Anspruch 1_; dadurch gekennzeichnet, daß man als mit dem Material der Zellentrennwand (10) ₃ die aus Polypropylen besteht., kompatiblen Kunststoff ebenfalls Polypropylen einspritzt»
j5. Vorrichtung zur Durchführung des Yerfahrens nach Anspruch 1 ■oder 2₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Form (25) keine relativ beweglichen Teile hat.
4. Vorrichtung nach. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet ₃ daß sich in der Form {25) ein flacher breiter Schlitz (26) von rechteckigem Querschnitt zum Aufnehmen der Zellenverbinder-Schiene (15) und ein tiefer schmaler Schlitz (28) zum Aufnehmen der Zellentrennvrand (10) befinden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des tiefen schmalen Schlitzes (28) oberhalb des flachen breiten Schlitzes (26)" dicker ist als die Trennwand

(10) und sich nach außen bis über die Seiten des Ausschnitts

(11) in der Trennwand (10) erstreckt, um so die Nut-und-Feder-Verbindung (42) herzustellen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Eckkanten am übergang des unteren Teils des breiten Schlitzes (26) zum schmalen Schlitz (28) Nuten (27) zum Aufnehmen der Seitenteile der Flansche (16,17),,die-auf der Zellenverbinder-Schiene (15) sitzen, aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Kanten des breiten Schlitzes (26) zum Führen der Form (25) über die Zellenverbinder-Schiene (15) abgeschrägt sind (bei 30).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Kanten des tiefen Schlitzes (28) zum Führen der Form (25) über die Trennwand (10) abgeschrägt sind (bei 29).

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