DE2127823C3

DE2127823C3 - Galvanisches Element

Info

Publication number: DE2127823C3
Application number: DE2127823A
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Ambares Cailley (Frankreich)
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1970-06-23
Filing date: 1971-06-04
Publication date: 1981-01-22
Also published as: US3761314A; FR2094491A5; DE2127823B2; DE2127823A1; NL7108611A; BE768376A; LU63363A1; GB1332944A

Description

Die Erfindung betrifft eine galvanisches Element, Insbesondere für Hochleistungs-Entladebetrieb, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bekanntlich können elektrochemische Elemente, "insbesondere alkalische Akkumulatoren mit dünnen, nur durch einen kleinen Zwischenraum getrennten Sinter^ elektroden, im Hochleistungs-Entladebetrieb arbeiten, so daß sie als raumsparende Stromquelle hoher Leistung eingesetzt werden. Bei zylindrischen Elementen kömmt dem Aufbau der Stromabnehmer besondere Bedeutung zu, Es müssen nämlich Anschlüsse: zur Ableitung der hohen, vom Elektroden- und Scheiderblock angegebenen Ströme vorhanden sein. Zu diesem Zweck müssen die Stromabnehmer einer möglichst langen Elektrodenstrecke zugeordnet sein, damit eine ϊ sehr große Homogenität der Betriebsspannungen sämtlicher Elektrodenflächen gewährleistet ist.

Aus der FR-PS 14 15 519 ist es bekannt, Stromabnehmerplatten auf die Kanten von entweder übi reinander oder gewickelt angeordneten Elektrodenträgern zu

in schweißen, wobei die Elektroden entgegengesetzter Polarität derart versetzt sind, daß die Kanten der Elektrodenträger einer Polarität an dem einen Ende und die der Träger der Elektroden anderer Polarität am anderen Ende überstehen.

H Nachteilig ist bei diesem Aufbau des Stromabnehmers, daß sich die Schweißstellen, in Höhe des Kontaktes der Elektrodenträgerkante von einigen hundertstel mm oder höchstens einigen zehntel mm Dicke mit einer im wesentlichen lotrechten Metallfläche

>o sehr leicht lösen. Außerdem ist das Schweißen selbst im aligemeinen mit großen konstruktiven Schwierigkeiten verbunden, und schließlich lösen sich die Schweißstellen im Laufe der Zeit immer wieder.

Aus der DE-AS 12 48 770 ist ein mit hohen Strömen

2> beladbarer Akkumulator mit Wickelelektroden bekannt, bei dem ^n den Stromabnehmern eine Auflagefläche angeschweißt ist.

Schließlich ist aus dem DE-GM 19 32 690 ein galvanisches Element der angegebenen Gattung be-

JO kannt, bei dein die Stirnseiten der Elektroden mit Ableiterfahn-'n versehen sind, die etwa um 90° nach innen gebogen sind. Dabei sollen die Ableiterfahnen vorzugsweise so lang gehalten sein, daß sie sich nach dem Einbiegen nach innen noch überlappen, die

j"> Überlappung also nur in radialer Richtung erfolgen kann. Hierbei entsteht also kein ausreichend guter Kontakt zwischen den umgebogenen Ableiterfahnen und dem Stromabnehmer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

•to galvanisches Element der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem auf beiden Seiten des Blocks eine im wesentlichen ebene, elastisch verformbare Auflagefläche für den Stromabnehmer gebildet wird, die einen guten elektrischen Kontakt mit dem Stromabnehmer gewährleistet und die Herstellung haltbarer Schweißstellenermöglicht.

Diese Aufgabe wird erf'ndungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den IJnteransprüchen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf.daß die so ausgebildete Auflagefläche für den Stromabnehmer auch bei einer starken

">■; Verformung noch sehr elastisch bleibt, also immer wieder in ihre Ausgangslage zurückkehrt. Diese hohe Elastizität der Auflagefläche gewährleistet einen ausgezeichneten elektrischen Kontakt zwischen dem Strom abnehmer und den Auflageflächen, da die Stromabnehmer mit ausreichend hohem Druck in Anlage an den Auflageflächen gehalten werden, und zwar auch ohne zusätzliche Verschweißung,

Zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes können jedoch auch die Stromabnehmer auf die Auflagefläche geschweißt Werden, was keinerlei konstruktive Schwie^ rigkeiten bietet, da es sich hierbei um ebene Flächen handelt, Diese Schweißstellen sind also auch bei sehr höher Beanspruchung sehr lange haltbar.

Bei herkömmlichen galvanischen Elementen mußte am oberen Teil des Gehäuses eine sickenartige Hohlkehle vorgesehen sein, die den Gehäusedeckel trägt, da die Enden des Elektroden- und Scheiderblokkes bei eingesetztem Deckel keinen ausreichenden Widerstand bieten. Bei dem erfindungsgemäßen galvanischen Element kann auf eine solche Hohlkehle verzichtet werden, da die Enden des Elektroden- und Scheiderblockes einen hohen mechanischen Widerstand liefern. Daraus ergibt sich eine Verringerung des iu Raumbedarfs für den Block, so daß ein solches galvanisches Element insgesamt eine erhöhte volumetrische Kapazität hat.

Durch Parallelschaltung mehrerer Elektroden- und Scheiderblöcke in einem Gehäuse lassen sich galvani- π sehe Elemente mit größeren Abmessungen und höherer Kapazität herstellen.

Diese Blöcke können übereinander angeordnet und mit ihren einander gegenüberliegenden Auflageflächen verschweißt werden, wobei die äußeren Auflageflächen 2» der übereinander angeordneten Blöcke mit den Stromabnehmern verbunden werden.

Die Blöcke können gleichfalls parallel geschaltet werden, wobei alle einer Polarität entsprechenden Auflageflächen mit dem gleichen Stromabnehmer y, verbunden und ggf. mit ihm verschweißt sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläuter·.. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil-Querschnitt eines Elektroden- und Scheiderblocks für ein galvanisches Element nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Elektrode des Blocks nach F i g. 1.

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Endes des Blocks js nach Fig. hund

Fig.4 einen Aufriß eines erfindungsgemäßen galvanischen Elementes.

In Fig. 1 ist schematisch ein Elektroden- und Scheiderolock dargestellt, der durch Aufwickeln einer positiven und einer negativen Elektrode und von zwei Scheiderstreifen erhalten wird. Die Elektroden bestehen aus einem Metallband, das auf beiden Seiten mit aktiver Masse versehen ist. Bei jeder Elektrode ist ein Randstreifen des Metallbandes freigelassen. Die Elek- !roden und Scheider werden dann so miteinander verbunden, daß der freiliegende Randstreifen der einen Elektrode auf der einen Seite und der freiliegende Randstreifen der anderen Elektrode auf der anderen Seite des nach dem Aufwickeln erhaltenenen Blocks übersteht.

In dieser Figur sind die negative Elektrode 1, die positive Elektrode 2 und die Scheider 3 und 4 zu erkennen.

Das als Träger der negativen Elektrode dienende Metallband ist mit dem Bezugszeichen 5 und das als Träger der positiven Elektrode dienende Metallband ist mit dem Bezugszeichen 6 versehen. Die Randsireifen der nicht mit aktiver Masse beschichteten Träger weisen Schlitze auf und sind im wesentlichen im rechten &o Winkel umgebogen, wobei der umgebogene Abschnitt !anger, Vorzugsweise doppelt so lang, als der Abstand zwischen zwei benachbarten Windungen einer Elektrode ist. Auf diese Weise überdeckt der einer Windung entsprechend Umgebogene Abschnitt zumindest dsn b5 umgebogenen Abschnitt der benachbarten Windung. Ebenso überdecken sich teilweise die Seiten der benachbarten Abschnitte der durch die Schlitze begrenzten Randstreifen. Damit bilden die umgebogenen Abschnitte im wesentlichen ebene, elastisch verformbare Auflageflächen, wobei die von den umgebogenen Abschnitten des Trägers der negativen Elektrode gebildete Auflagefläche mit 5' und die von den umgebogenen Abschnitten des Trägers de^r positiven Elektrode gebildete Auflagefläche mit 6' bezeichnet sind.

Das Umbiegen der Randstreifen des Trägers erfolgt in einem geringen Abstand von der aktiven Masse, beispielsweise im Abstand von ca. 1 mm.

Fig.2 stellt eine Vorderansicht eines Teils einer positiven und negativen Elektrode dar, die zu dem in Fig. 1 gezeigten Block gehört Das mit aktiver Masse versehene Metallband ist mit 7, die aktive Masse mit 8 bezeichnet.

In dem dargestellten Beispiel beträgt die Breite des Randstreifens des nicht mit aktiver Masse versehenen Trägers ungefähr 2,5 rnrn. Der Träger weist Schlitze 3 auf, die das Umbiegendes Rands .ifens erleichtern; die Schütze können beispielsweise jewei'. 4 mm voneinander entfernt sein. Sie erstrecken sich bis zu einem Abstand von ungefähr 1 mm von der gesinterten aktiven Masse 8.

P'.t Stärke der Elektrode in Höhe der aktiven Masse beträgt ungefähr 0,6 bis 0,7 mm. Die Steigung der Wicklung beträgt ungefähr 1,7 mm.

Wahrend des Wickeins der Elektroden wird jedes von zwei benachbarten Schlitzen begrer.zte schuppenartige Teil über das vorangehende schuppenartige Teil gebogen. So entsteht eine Spule, deren Enden wie Fischschuppen ausgebildet sind: diese bedecken die ganze Oberfläche der Spulenenden außer den von der mittleren Öffnung begrenzten Teilen.

Diese Anordnung geht klar aus F i g. 3 hervor, die eine Vorderansicht eines Spulenendes, beispielsweise des der Auflagefläche 6' entsprechenden Endes, darstellt.

Da die schuppenartigen Teile übereinaneergreifen und in einigen Fällen drei oder vier solcher Teile übereinanderliegen. hat die so gebildete Auflagefläche eine bestimmte Elastizität und gleichzeitig einen sehr großen Widerstand. Die Elastizität wird noch dadurch verbessert, daß die überstehender. Scheiderenden beim Umbiegen der schuppenartigen Teile ebenfalls umgebogen werden und so jeweils mehr oder weniger zwischen zwei aufeinanderfolgende schuppenartige Teile eingreifen. Es kann beispielsweise ein Druck von ungefähr 294 bis 392 N/cm² angewandt werden, ohne daß dadurch eine dauernde Verformung bewirkt wird.

Die den einzelnen Elektroden zugeordneten Stromabnehmer können unmittelbar auf die Auflageflächen 5' und 6' geschweißt we^rden.

Zur Verbesserung des elektrischen Kontakts können die schuppenartigen Teile miteinander verschweißt werden. bevor At Stromabnehmer angebracht wird. Im übrigen können auf der Stromabnehmer-Oberfläche, die an die betreffende Auflagefläche zu schweißen ist, Vorsprünge vorgesehen werden, so daß die Schweißung auf den schuppenartigen Teilen durch Kondensatorentladung wrfolgen kann=

Wenn der Stromabnehmer durch Dru^k an der Auflagefläche gehalten werden soli, so kann dies dadurch geschehen, daß sein Rand von dem Rand des den Elektroden- und Scheiderblock enthaltenden Gehäuses umgeben wird, Wie oben ausgeführt wurde, können die Stromabnehmer vom Deckel oder vom Boden des die Elektroden Und Scheider enthaltenden Gehäuses gebildet werden.

Die Fig.4 stellt einen schematisclten Querschnitt eines erfindungsgemäDen galvanischen Elementes dar. Hierbei bildet der Deckel des Gehäuses eitlen Stromabnehmer.

Mit 10 ist das Metallgehäuse des galvanischen· Elementes bezeichnet. Der in Fig. 1 gezeigten Elektroden- und Scheiderblock ist hier schematisch angedeutet und mit 11 bezeichnet. 12 bezeichnet den Mctalldeckel des Gehäuses, der beispielsweise aus vernickeltem Stahl besteht. Dieser Deckel 12, der den Stromabnehmer mit negativer Polarität bildet, wird dadurch an der Auflagefläche 5' gehalten, daß sein Rand von dem Gehäuse 10 eingefaßt wird, wobei eine Dichtung 1.3 ails Isolierstoff zwischen den Rändern vorgesehen ist. Um einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Deckel 12 und der Auflagefläche 5' herzustellen, wird während

der Zusammenfügung der Ränder ein Druck von ungefähr 294 bis 392 N/cm² auf der! Deckel ausgeübt. 15 bezeichnet schematisch ein Ventil; der Ventilkörper ist mit 14 bezeichnet. Der Stromabnehmer positiver Polarität besteht aus einer [eicht gewölbten Platte 16, die sich anderseits auf der Auflagefläche 6' und andererseits auf dem Boden 17 des Gehäuses 10 absiüizf.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Ausführungsbeispiels, bei dem der Stromabnehmer negativer Polarität aus dem Gehäüsedeckel des galvanischen Elementes besteht; liegt darin, daß es den Raumbedarf des Elektroden- und Scheidcrblöcks im Gehäuse insofern verringert, als eiri einziges Teil die Aufgaben erfüllt, die sonst zwei gel rennteι Teile wahrnehmen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen'

Claims

Patentansprüche:

1. Galvanisches Element, insbesondere für Hochleistungs-Entladebetrieb, mit einem Block von gewickelten Elektroden und Scheidern, bei dem die Elektrode einer Polarität und die Elektrode entgegengesetzter Polarität auf der einen bzw. anderen Seite des Blocks mit leitenden Teilen überstehen, die jeweils in Kontakt mit einem Stromabnehmer stehen, wobei die Enden der leitenden Teile leitende Abschnitte aufweisen, die im wesentlichen im rechten Winkel über eine Länge umgebogen sind, die größer als der Abstand zwischen zwei benachbarten Wickeln derselben Elektrode ist, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Abschnitte der leitenden Teile (7) durch Schlitze (9) getrennt sind und sich seitlich teilweise so überdekken. daß auf beiden Seiten des Blocks eine im wesentlichen ebene, elastische verformbare Auflagefläche {5', 6') für den Stromabnehmer gebildet wird.

2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer auf die Auflagefläche (5', 6') geschweißt ist.

3. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d^ß der Stromabnehmer durch Druck auf der Auflagefläche (5', 6') gehalten ist.

4. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Stromabnehme, ο (12) von dem Rand des den Elektroden- und Scheiderblock ,'1I) en;'"altenden Gehäuses (10) umgeben ist.

5. Galvanisches Element π ch einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer (12) vom Deckel des Gehäuses (10) gebildet wird.

6. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer vom Boden (17) des den Elektrodenund Scheiderblock (11) enthaltenden Gehäuses (10) gebildet ist.

7. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer aus einer leicht gewölbten Platte (16) besteht, die sich einerseits auf einer Auflagefläche (6') und andererseits auf dem Boden (17) des Gehäuses (10) abstützt.

8. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Scheider (3, 4) gleichfalls umgebogen und zwischen den umgebogenen Teilen der Elektroden (1,2) angebracht sind.