DE3019186C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
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Description
Die Erfindung betrifft einen gasdicht verschlossenen Akkumulator mit
Wickelelektroden, bei dem der Rand der Wickelelektroden mit einer Polableiterplatte
elektrisch verbunden ist.
Hauptanwendungsgebiet der Erfindung sind insbesondere alkalische gasdichte
Akkumulatoren mit gewickelten Sinterbandelektroden, sogenannte
Sinterrundzellen, die sich wegen ihrer großen Elektrodenoberflächen für
sehr hohe Strombelastungen eignen.
Die elektrische Funktionsfähigkeit wird aber dann in Frage gestellt,
wenn der Akkumulator, wie es beispielsweise bei Geschoß- oder Raumfahrtbatterien
der Fall ist, vorübergehend starken Schockeinwirkungen
ausgesetzt wird. Dabei sind die Schweißverbindungen zwischen Stromabnehmern
und Elektroden von der Gefahr des Abreißens besonders betroffen.
Dies erklärt sich ohne weiteres aus der relativ großen, trägheitsbehafteten
Masse des Wickels, der im Durchmesser stets etwas
kleiner als der Innendurchmesser der Zelle sein muß, darüber hinaus
wegen der Fertigungstoleranzen aber auch eine gewisse freie Beweglichkeit
in axialer Richtung besitzt.
Beim Elektrodenwickel ist gewöhnlich die Elektrode der einen Polarität
gegen die Elektrode der anderen Polarität axial derart versetzt, daß die
massefreien Ränder der gewickelten Folien beidseitig über den Wickel
herausragen.
Es ist bereits bekannt, zur Stromableitung den massefreien Rand einer
Elektrode mit einer die Stirnfläche des Wickels jeweils überdeckenden
Metallplatte als Polableiter zu kontaktieren. Durch Herstellung möglichst vieler
Schweißverbindungen entlang dem spiraligen Verlauf des Elektrodenrandes hat
man auch versucht, den Übergangswiderstand nicht nur klein zu halten,
sondern auch eine unlösbare, mechanisch feste Verbindung mit dem Stromabnehmer
zu schaffen.
Aus der DE-AS 25 16 530 ist eine Polableiterplatte entnehmbar, die aufgrund
eines Rasters rhombusförmiger Öffnungen und deren richtungsgleichen Stanzgrate
eine anisotrope Stromverteilung besitzt und damit für eine Punktschweißung
besonders günstige Voraussetzungen liefern soll.
Eine andere Polableiterplatte gemäß der DE-OS 24 38 296 besitzt mehrere
radial verlaufende Durchbrüche, deren Stanzgrate in den Elektrodenrand
eingreifen und so die Verschweißung erleichtern.
Eine Polableiterplattekonstruktion ähnlichen Aufbaus ist auch der FR-PS 20 97 301
zu entnehmen. Dabei ist die Polableiterplatte mit einer Fahne versehen, die
umbiegbar ist und mit dem Zellendeckel durch Schweißen elektrisch verbunden
wird.
Es hat sich indessen gezeigt, daß konstruktive Maßnahmen dieser Art den
zerstörenden Kräften unter der erwähnten Schockbeanspruchung nicht gewachsen
waren. Andererseits war von gasdichten Akkumulatorenzellen mit
Plattenzellen bekannt, daß die Forderung nach Schockfestigkeit mit Hilfe
besonderer Einlegeteile wie Federelemente oder Ringe, vorwiegend aus Kunststoff,
erfüllt werden konnte, indem es gelang, durch diese meist zwischen
Gehäusedeckel bzw. Gehäuseboden und Plattenbock montierten Teile den
letzteren im Gehäuseinnern sicher zu fixieren. Wegen der Mehrzahl der
Bauteile standen dem jedoch arbeitstechnische Nachteile gegenüber.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gasdichten Akkumulator
mit einer Vorrichtung zum Niederhalten seiner Wickelelektroden anzugeben,
die auch bei Schockbehandlung eine Stromunterbrechung ausschließt und
sich durch die Art des Einbaues gut in einen rationellen Fertigungsablauf
einfügt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung von
einer Polableiterplatte mit abhängendem Zungenteil gebildet wird,
wobei die Polableiterplatte mit radial verlaufenden Durchbrüchen versehen
ist, die in den massefreien Rand einer der beiden Wickelelektroden
eingreifen, daß das Zungenteil im spitzen Winkel gegen die Polableiterplatte
zurückgebogen und mit der stromableitenden Innenseite des Zellendeckels
fest verbunden ist, und daß der Zunge beiderseits abgeschrägte
und abgewinkelte Stege angeformt sind, mit denen sie auf der Polableiterplatte
federnd aufgestützt ist.
Nachfolgend ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Fig. 1 und 2
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in der Position unmittelbar
vor dem Verschließen einer Sinterrundzelle 2. Der von der
Polableiterplatte 3 gebildete Teil der Vorrichtung aus einem dünnen,
flexiblen Metallblech liegt dabei auf der oberen Stirnseite des Elektrodenwickels
aus positivem Elektrodenband 4, negativem Elektrodenband
5 und Separator 6 auf. Die abwärts gerichteten Stanzgrate 8 der
radial verlaufenden Durchbrüche 7 sichern zu dem massefreien Rand 9
der positiven Elektrode 4 über dessen spiraligen Verlauf einen vielfachen
elektrischen Kontakt.
Mit ihrem Zungenteil 10 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der
Lage, zugleich mit der Stromableitung auch die Niederhaltefunktion zu
übernehmen. Dazu verhelfen ihr die der Zunge unter einem Anstellwinkel
γ angeformten Stege 11, die sich gegen das Ende der Zunge gleichmäßig
verbreitern.
Das Zungenteil ist nun an den Punkten 12, z. B. durch Punktschweißen,
an einer Poldurchführung im Deckel 13, z. B. eine Metalleinlage, so
angebracht, daß beim Zuklappen des Deckels das Zungenteil im spitzen
Winkel gegen die Polableiterplatte zurückgebogen wird, bis es mit den
Fußkanten 14 auf der Polableiterplatte aufsteht. Dabei sind die abgeschrägten
Stege 11 in ihrer Höhe so bemessen, daß sie beim endgültigen
Schließen und Verschweißen des Deckels unter Druck zu den Seiten hin
abgleiten und sich verflachen, was eine dauerhafte elastische Festhaltespannung
gegen den Elektrodenwiderstand bewirkt.
Voraussetzung für das einwandfreie Verschließen und Niederhalten des
Elektrodenwickels ist allerdings, daß der Anstellwinkel γ größer ist
als der Reibungswinkel α, der überschritten werden muß, wenn die
Stege 11 unter dem angewendeten Schließungsdruck zu einem Abgleiten
befähigt werden sollen. Andernfalls wird eine Schließung durch Selbsthemmung
verhindert.
Aus der Fig. 1 ist leicht zu ersehen, daß bei zunehmendem Schließungsdruck
die in Richtung der strichpunktierten Linie, d. h. senkrecht zur
Fläche des Zungenteils 10 wirkende Normalkraft N und der Haftreibungswiderstand
R der Fußkanten 14 auf der Polableiterplatte 3 proportional
miteinander wachsen, daß aber bei einem bestimmten Anstellwinkel der
Stege 11 gegen das Zungenteil 10 die Fußkanten 14 ins Gleiten geraten.
Dieser durch das Coulombsche Reibungsgesetz für die schiefe Ebene
definierte Reibungswinkel α ist eine materialspezifische
Größe und beträgt z. B. für Stahl auf Stahl 9°, für Ni-plattierten
Stahl auf Ni-plattierten Stahl ca. 12°.
Fig. 2 gibt die Niederhalte-Vorrichtung 1 als Fertigungsteil in
seiner ursprünglichen Form wieder.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß ohne zusätzlichen
Einbau von Einlegeteilen die geforderte Schocksicherheit der
Zelle auf einfachem Wege erreicht wird.
Claims (3)
1. Gasdicht verschlossener Akkumulator mit Wickelelektroden, bei dem
der Rand der Wickelelektroden mit einer Polableiterplatte elektrisch
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polableiterplatte (3)
mit einem anhängenden Zungenteil (10) versehen ist, das im spitzen
Winkel gegen die Polableiterplatte zurückgebogen und mit der stromableitenden
Innenseite des Zellendeckels (13) fest verbunden ist,
und daß der Zunge beiderseits abgeschrägte und abgewinkelte Stege (11)
angeformt sind, mit denen sie auf der Polableiterplatte federnd aufgestützt
ist.
2. Gasdicht verschlossener Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anstellwinkel γ der Zungenstege größer als der
Reibungswinkel α auf der Polableiterplatte ist.
3. Gasdicht verschlossener Akkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Polableiterplatte mit radial verlaufenden
Durchbrüchen (7) versehen ist.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19803019186 DE3019186A1 (de) | 1980-05-20 | 1980-05-20 | Gasdicht verschlossener akkumulator |
Publications (2)
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Family
ID=6102841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19803019186 Granted DE3019186A1 (de) | 1980-05-20 | 1980-05-20 | Gasdicht verschlossener akkumulator |
Country Status (1)
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1980
- 1980-05-20 DE DE19803019186 patent/DE3019186A1/de active Granted
Also Published As
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