DE1921616A1

DE1921616A1 - Batterie mit einem aus zwei Teilen bestehenden Behaelter und Verfahren zur Herstellung der Batterie

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Publication number: DE1921616A1
Application number: DE19691921616
Authority: DE
Inventors: Port Frederick James
Original assignee: ESB Inc
Current assignee: ESB Inc
Priority date: 1968-05-02
Filing date: 1969-04-28
Publication date: 1969-11-13
Also published as: GB1256645A; FR2007686A1; US3746579A; US3519489A

Description

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Batterie mit einem aus zwei.Teilen bestehenden Behälter und Verfahren zur Herstellung der Batterie.

In der Industrie zur Herstellung von Batterien für selbstbeweglich^ Fahrzeuge wird das Wort "Stapel" zur Bezeichnung einer Ansammlung von abwechselnd im Abstand voneinander angeordneten positiven und negativen Elektroden verwandt. Der "Stapel" kann lediglich eine positive und eine negative Elektrode umfassen, jedoch sind normalerweise mehrere Elektroden jeder Polarität vorhanden und im allgemeinen wird bei der Herstellung von Batterien für selbstbewegliche Fahrzeuge eine negative Elektrode mehr als positive Elektroden vorgesehen. Diese Elektroden werden häufig als "Platten" bezeichnet, was vielleicht darauf beruht, daß sie dünn, flach und plattenförmig ausgebildet sind. Wenn die Elektroden eng nebeneinander angeordnet werden, so werden zwischen aneinandergrenzenden.Elektroden gewöhnlich isolierende Abstandshalter bzw. Trennstücke in dem Stapel vorgesehen, um zu verhindern, daß sich aneinandergrenzende Elektroden gegenseitig entladen, jedoch sind diese Abstandshalter keine wesentlichen Bestandteile des Stapels, wenn die Elektroden weit voneinander entfernt angeordnet werden oder wenn andere Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Selbstentladung zu verhindern. Bei dem in Kraftfahrzeugbatterien verwandten Stapel bilden die Trennstücke bzw. Abstandshalter allgemein übliche Bestandteile. Mit dem Ausdruck "Stapel" werden nicht die Streifen mit umfaßt, die anschließend eingebaut werden, um die Elektroden gleicher Polarität mechanisch und elektrisch miteinander zu verbinden. Nachdem die

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positiven Elektroden elektrisch durch einen die positiven Elektroden verbindenden Streifen miteinander verbunden worden sind und die negativen Elektroden durch einen die negativen Elektroden verbindenden Streifen elektrisch miteinander verbunden worden sind, wird das zusammengesetzte Teil aus Stapel und Verbindungsstreifen als "Element" bezeichnet. Bei Batterien mit mehreren Zellen werden diese Elemente elektrisch miteinander in Reihe geschaltet. Hierbei treten deshalb im wesentlichen zwei Schwierigkeiten auf: Als erstes müssen die Streifenverbindungsteile an den Stapeln eingebaut werden, um Elemente zu bilden, und zweitens müssen die Elemente elektrisch in Reihe geschaltet werden.

Bei der vorliegenden Erfindung ist der Behälter bzw. das Gehäuse der Batterie aus zwei Teilen aufgebaut, einem oberen Teil und einem unteren Teil, und die die Zellen miteinander verbindenden Verbindungsstreifen erstrecken sich durch die Trennwände des oberen Teiles des Behälters. Es ist äußerst erwünscht, daß die die Zellen miteinander verbindenden Verbindungsstreifen aus Einsätzen bestehen, um die die Trennwände des oberen Teiles des Behälters herum ausgeformt bzw. gegossen werden.

Dadurch, daß der Behälter in zwei Teilen ausgebildet ist und daß sich die die Zellen miteinander verbindenden Verbindungsstreifen durch die Trennwände des oberen Teiles des Behälters hindurch erstrecken, erhält man mehrere Vorteile. Als erstes werden die beiden früher getrennt ausgeführten Schritte - die Anbringung der Streifen an den in Stapeln vorliegenden Platten und die darauf folgende Anbringung eines die Zellen miteinander verbindenden Verbindungsgliedes, durch das die Streifen ungleicher Polarität in aneinandergrenzenden Zellen miteinander verbunden werden - zu einem einzigen Schritt zusammengefaßt, wodurch die Vorrichtung, die früher zur Ausbildung der getrennten die Zellen miteinander verbindenden Verbindungsglieder benötigt wurde, entbehrlich wird. Zweitens kann einer der beiden Teile des Behälters als eine Einspannvorrichtung für den Stapel dienen, während und bis die Streifenverbindungsglieder mit den Platten in dem Stapel verbunden werden bzw. verbunden sind, so daß man

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nickt mehr die kostspieligen Maschinen für die Ausrichtung der Elementanordnung benötigt} üie bei früheren Konstruktionen für diese Punktion vorgesehen waren. Drittens entfallen die beiden früheren Schritte, bei äenen die Stapel in eine Maschine zur Ausbildung einer Elementanoränung eingebracht und darauffolgend wieder herausgenommen wurden, die beide durchgeführt wurden,"bevor die Elementθ Ist den Behälter eingesetzt wurden, vollständig« Yierteas ν&τ-ΰ. der Schritt für die Befestigung einer Trennwand cder die Abdeckung eines Schlitzes, der früher äaim erforderlich war, wenn sieh die die Seilen miteinander vsrbindenäen StreifenverMndungsgließer d-orsh. Sehlitze in den trennwänden des Eeliälters oder der Abdeckung erstreckten, vollständig überflüssig, wesm öas die Seilen miteinander verblauende Streifenverbinäimgsglied als Einsatz in der !Trennwand des oberen feiles des Beiiälters ausgeformt bzw. eingegossen wird, und es entfällt damit gleichzeitig die damit verbundene Gefahr, daß durch das Füllmittel teeine fltissigkeitsdichte Abdichtung in dem Schlitz erzeugt wird, !fünftens können die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder sich in gerader Linie durch die Trennwände in den oberen Teilen des Behälters hindurch erstrecken, anstatt daß sie in der Form eines umgekehrten U nach oben eingeknickt sind, wodurch sich ein minimaler innerer elektrischer Widerstand ergibt und die Nenge des erforderlichen Materials auf ein Minimum verringert wird. Schließlich kann bei der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu einem aus einem einzigen Stück bestehenden Behälter, bei dem der Stapel von oben Über das geformte, die Zellen verbindende Streifeneinsatzverbindungsglied in den Behälter eingesetzt werden muß, der Stapel in den oberen Teil des Behälters von unten gegen das ausgeformte, die Zellen miteinander verbindende Streifeneinsatzverbindungsglied eingesetzt werden; bei der vorliegenden Erfindung brauchen die ausgeformten, die Zellen verbindenden Streifeneinsatzverbindungsglieder nicht an den Enden der Zellenunterteilungen angeordnet zu werden, und die Elektroden können nahezu so breit sein, daß sie über die Länge der Zellenkammer reichen.

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Wenn die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder aus Einsätzen bestehen, um deren Mitten die !Trennwände auegeformt bzw. vergossen werden, können die Enden der die Ze.llen miteinander verbindenden Streifenverbindungeglieder gleichfalls in andere Trennwände eingegossen werden, so daß die Enclea' der die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder durch den Behälter verankert werden» Wenn, die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder auf diese Weise befestigt bzw. verankert werden, wird der Yibrationswiderstand des abschließenden Produktes vergrößert.

Die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder dienen gleichzeitig als Versteifungen über die Länge der Batterie, wodurch die Festigkeit der Batterie vergrößert wird. Dieses Merkmal ist insbesondere dann sehr nützlich, wenn die Zellkammern unter Vakuum mit Elektrolyt gefüllt werden, da das Vakuum dazu neigt, den Behälter zusammenzuziehen und eine Füllung zu verhindern. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Behälter aus flexiblen Materialien, wie etwa Polypropylen hergestellt ist, aus denen wirtschaftliche und dünne Abschnitte mit einer solchen genügenden Festigkeit hergestellt werden, daß sie eine normale Verwendung der Batterie aushalten, die jedoch leicht dazu neigen, sich zusammenzuziehen oder in sich zusammenzufallen, wenn in ihnen ein Vakuum erzeugt wird.

Die Abdeckung kann getrennt von oder zusammenhängend mit dem oberen Teil des Behälters ausgebildet sein. Wenn die Abdeckung zusammenhängend mit dem oberen Teil des Behälters ausgebildet wird, muß ein Zugang vorgesehen werden, so daß die Streifenverbindungsglieder mit den Elektroden in den Stapeln verbunden werden können.

Die Streifenverbindungsglieder der Endzellen können durch die Außenwand des Behälters geführt und in dieser eingegossen werden, so daß sie als Klemmen für die Batterie dienen können. Bei früheren Herstellungsverfahren wurden die Polbolzen entweder zusammenhängend mit einem Streifenverbindungsglied aus-

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gebildet, oder sie wurden anschließend an dem Streifenverbindungsglied angebracht, jedoch mußte in jedem Pall die Klemme sodann bis zu der Außenseite der Abdeckung oder des Behälters geführt werdenj dieser Schritt wird gemäß der Erfindung erläßlich," ebenso wie die Einrichtung, um diesen Schritt durchzuführen. Der innere elektrische Widerstand und die Menge an erforderlichen Materialien werden gleichfalls auf ein Minimum verringert. Wenn die Abdeckung zusammenhängend bzw. aus einem Stück mit dem oberen Teil des Behälters ausgebildet ist, kann sich eine Klemme, die zusammenhängend mit einem Streifenverbindungsglied in jeder Zelle ausgebildet ist, nach aufwärts erstrecken und in die Abdeckung eingegossen sein, wodurch wiederum der früher getrennt ausgeführte Schritt entfällt, die Klemme zu der Außenseite der Abdeckung hinzuführen.

Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Verhältnis der Höhe zur Breite, das in der 3?ormensprache als "Ziehtiefe" bezeichnet wird, der Zellkammern in den beiden Teilen des Behälters im Vergleich mit einem aus einem Stück bestehenden Behälter verringert wird. Dieses Verhältnis der Höhe zur Tiefe ist eines der Kriterien, die die Schwierigkeit bei der Formgebung bzw. beim Guß bestimmen; die Kosten der Formen, der prozentuale Ausschuß und andere wichtige, wirtschaftlich ungünstige Einflüsse wachsen schnell zunehmend,- wenn die Ziehtiefe vergrößert wird.

Obgleich sich die obige Erörterung auf Batterien mit mehreren Zellen bezieht, treffen die meisten Aussagen gleichfalls auf Batterien mit einer einzigen Zelle zu mit der Ausnahme, daß die verwandten Streifenverbindungsglieder nicht die Zellen verbinden, sondern wie die Streifenverbindungsglieder der Endzellen ausgebildet sind, wie sie bei Mehrzellenbatterien verwandt werden. Obgleich sich die bisher geführte Erörterung mit Kraftfahrzeugbatterien befaßte, die wieder aufgeladen werden können (Sekundärelemente oder Akkumulatoren), ist die Erfindung gleichfalls auf nicht wieder aufladbare (Primär-) Elemente bzw. Batterien anwendbar.

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Gewisse Merkmale der Erfindung sind anwendbar unabhängig davon ₉ ob das erfindungsgemäße Verfahren auf Mehrzellen- oder Einzellenbatterien angewandt wird. Obgleich der obere und der untere Seil des Behälters am Ende miteinander verbunden werden müssen, ist die Erfindung im wesentlichen von besonderen Verbundverfahren₉ besonderen Materialien für den Behälter und die Abdeckung und von der Lage der Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren feil des Behälters unabhängig. Es kann eine beliebige (Technik, mit der eine ausreichende Abdichtung zwischen den beiden Teilen des Behälters und zwischen dem Behälter und der Abdeckung, wenn die Abdeckung getrennt ausgebildet ist, erreicht werden kann, verwandt werden. Als besondere Arbeitstechniken können ein Verschweißen durch Wärme, ein Verkleben mit Harz und die Anwendung von Ultraschall angewandt werden, um nur einige zu nennen. Ebenso ist das erfindungegemäße Verfahren unabhängig von besonderen Materialien, die dazu verwandt werden, den Behälter und die Abdeckung herzustellen. Die Materialien können unter dem Gesichtspunkt der niedrigsten Kosten für die Rohmaterialien, der Leichtigkeit der Verformung, der Leichtigkeit der Ausbildung eines Verschlusses und anderer Faktoren ausgewählt werden, und die beiden Teile des Behälters können, wenn dies vorteilhaft ist, aus verschiedenen Materialien bestehen. Sowohl thermoplastische als auch wärmehärtbare Materialien können verwandt werden. (Es wird nicht übersehen, daß die Abdiehtungs- bzw. Verschlußarbeitsverfahren nicht vollständig unabhängig von den miteinander zu verbindenden bzw. abzudichtenden Stoffen sind, und daß, wenn eine dieser Variablen festgelegt ist, die anderen verbleibenden Möglichkeiten eingeschränkt werden. Wenn zum Beispiel Polyäthylene oder Polypropylene verwandt werden, so würde wahrscheinlich ein bevorzugtes Verachließarbeitsverfahren in der Anwendung von Wärme zur Ausbildung einer Verbindung bzw. eines Verschlusses bestehen. Bei Polystyren oder Styren-Acrylnitril Copolymeren würde man wahrscheinlich einen Verschluß durch Anwendung von Ultraschall herstellen, während man Polyvinylchlorid oder Acrylnitril-butadien-styren polymere Materialien am besten unter Verwendung von Klebemitteln miteinander verbinden würde. Was jedoch lediglich klargemacht werden sollte, ist, daß die Erfindung, obgleich die Wahl der miteinander zu verbindenden

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Stoffe mit der Wahl der Verbindungsteehniken zusammenhängt, weder auf besondere Stoffe noch auf besondere Verbindungstechniken oder Kombinationen hieraus beschränkt ist.) Obgleich es wünschenswert sein kann» den oberen und den unteren Teil des Behälters so miteinander zu verschließen, daß die zwischen ihnen ausgebildete Verbindung in der Nähe des oberen oder unteren Endes der Stapel liegt» ist das Verfahren im wesentlichen von der lage der Verbindung unabhängig. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein flüssigkeitsdichter Verschluß zwischen den beiden Seilen des Behälters erforderlich. Bas Verfahren ist ebenfalls im wesentlichen unabhängig von der Technik, die verwandt wird, um die Elektroden mit den Verbindungsstreifen su verbinden; neben einem Brennverfahren, wie es gegenwärtig in der Industrie zur Herstellung von Kraftfahrzeugbatterien üblich ist, können auch andere Techniken, wie zum Beispiel eine Verschraubung, eine Bördelung oder eine ■ Induktionsschweißung angewandt werden, um nur einige zu nennen. Sofern Wärme angewandt wird, muß darauf geachtet werden, daß das geschmolzene Metall, das die Streifenverbindungsglieder und die Elektroden miteinander verbindet, nicht versehentlich auf die Elektroden oder die Abstandshalter fließt. Gleichfalls muß dafür Sorge getragen werden, daß der Behälter nicht beschädigt wird, wenn die Elektroden in den Stapeln mit den Streifenverbindungsgliedern verbunden werden» jedoch kann dieses Problem dadurch gelöst werden, daß geschlitzte Wärmeschutzeinrichtungen verwandt werden, die über den Elektrodenansätzen angeordnet werden, oder daß andere Verfahren Verwendung finden.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Verfahrensschritte in einem gewissen Ausmaß in vielen verschiedenen Reihenfolgen durchgeführt werden können. Zum Beispiel können die Schritte, bei denen die beiden Teile des Behälters mit einander verbunden werden müssen, bei denen die Elektroden mit den Streifenverbindungsgliedern verbunden werden müssen, eine Abdeckung auf den Behälter aufgebracht wird und Klemmen angebracht werden, in vielen verschiedenen Reihenfolgen durchgeführt werden, wobei einige günstiger sein können als andere- . Eine derartige Auswahlfreiheit ist für die Auslegung von Her-

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Stellungsanlagen wichtig.

Die Batterie kann, obgleich dies nicht zu einem wesentlichen Teil der Erfindung gehört, dadurch verbessert werden, daß Schlitze in den Streifenverbindungsgliedern vorgesehen werden, in die die Ansätze der Elektroden eingeführt werden können. Da es bei der Herstellung von Kraftfahrzeugbatterien üblich ist, in jedem Stapel eine negative Elektrode mehr als positive Elektroden vorzusehen, könnte jedes, Zellen miteinander verbindendes Streifenverbindungsglied zum Beispiel sechs Schlitze an seinem positiven Ende und sieben Schlitze an seinem negativen Ende aufweisen, wodurch eine Vorkehrung gegen ein Verdrehen einer Zelle getroffen würde, durch die verhindert würde, daß ein Stapel rückwärts bzw. verkehrt in eine Zellenkammer eingesetzt würde. Bei früheren Konstruktionen war zusätzliches Metall und/oder zusätzliches Behältermaterial erforderlich, um zu erreichen, daß die Zellen bzw. Stapel nicht verkehrt in die einzelnen Zellenkammern eingesetzt wurden. Bei der vorliegenden Erfindung wird dieser Vorteil jedoch lediglich dadurch erreicht, daß verschieden viele Schlitze in den beiden Enden der Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder angebracht werden.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsbeispielen erläutert werden. In der Zeichnung zeigt;

Fig. 1 eine auseinandergezogene Ansicht einer sechs Zellen aufweisenden Batterie, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Der Behälter besteht aus einem oberen Teil und einem unteren Teil. Die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder erstrecken sich durch die Unterteilungswände, wobei die Unterteilungswände um die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungeglieder herum ausgeformt worden sind. Es ist eine Abdeckung dargestellt, die von dem oberen Teil des Behälters getrennt ausgebildet ist. An den Streifenverbindungsgliedern in den Endzellen sind Klemmen vorgesehen, die nach aufwärts ragen,und sich bis auf die Außen-

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selte der Abdeckung erstrecken. Es ist gleichfalls ein Stapel dargestellt, der in eine der Zellenkammern des Behälters eingesetzt werden kann.

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Behälter ohne Abdeckung, in der fünf die Zellen miteinander verbindende Streifenverbindungsglieder und zwei Streifenverbindungsglieder in Endzeilen einer sechs Zellen umfassenden Batterie gezeigt sind,

Fig. 3 eine schräge Ansicht, in der die Abdeckung aus einem Stück mit dem oberen Teil des Behälters ausgebildet ist. Ein Teil der Abdeckung ist entfernt worden, um das die Zellen miteinander verbindende Streifenverbindungsglied zu zeigen, das sich durch die Trennwand hindurch erstreckt,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil des oberen Teiles des Behälters. Es ist eine Möglichkeit gezeigt, in der die Enden der die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder an dem Behälter befestigt werden können,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, in der jedoch eine andere Möglichkeit dargestellt ist, wie die Enden der die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder mit dem Behälter verbunden werden können,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil des oberen Teiles des Behälters, in der ein Endzellenstreifenverbindungsglied dargestellt ist, das sich durch das Ende des Behälters hindurch erstreckt, so daß es als Klemme dienen kann,

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Teil des oberen Teiles des Behälters. Die Enden der die Zellen verbindenden Streifenverbindungsglieder sind wie in Fig. 4 befestigt, und

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 6. Fig. 8 zeigt eine: Rinne, die um das Streifenverbindungsglied herum ausgeformt ist.

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Ss sollen zunächst bevorzugte Ausführungsformen einer Mehrζeilenbatterie und sodann einer Einzellenbatterie beschrieben werden.

In den Fig. 1 und 2 und den nachfolgenden Figuren sind verschiedene Ausführungsformen einer Mehrzellenbatterie dargestellt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Behälter in einen oberen Teil 10 und einen unteren Teil 12 unterteilt, wobei jeder Teil Trennwände 14 aufweist, durch die sein Innenraum in Zellkammern 16 unterteilt wird. In jeder Zellkammer 16 ist ein Stapel 18 angeordnet, der abwechselnd im Abstand voneinander angeordnete positive Elektroden 20 und negative Elektroden 22 aufweist. Der in Fig. 1 gezeigte Stapel enthält gleichfalls Trenn- bzw. Abstandsstücke 24 zwischen aneinandergrenzenden Elektroden. Der Stapel 18, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, ist für viele Stapel typisch, wie sie gegenwärtig bei Kraftfahrzeugbatterien verwandt werden, da er Siebes, negative Elektroden und sechs positive Elektroden aufweist. Jede Elektrode ist zweckmäßig mit zwei Füßen 25 ausgestattet, die auf Unterlagen 26 in dem unteren Teil des Behälters aufsitzen. Die Stapel können zu Beginn in jeden der beiden Teile des Behälters eingesetzt werden. In Fig. 1 ist gleichfalls eine getrennt von dem Behälter ausgebildete Abdeckung 27 gezeigt. Die in der Zeichnung dargestellten Elektroden sind für solche Elektroden typisch, wie sie zur Zeit in Kraftfahrzeugbatterien verwandt werden, und somit erscheinen die Elektroden als flache, dünne, rechteckige, plattenförmige Gegenstände; diese Kennzeichen stellen jedoch weder für die Elektroden in Kraftfahrzeugbatterien noch für die Elektroden in solchen Batterien, die zu anderen Zwecken verwandt werden, wesentliche Erfordernisse dar, und die bei der vorliegenden Erfindung verwandten Elektroden könnten ebenso gut eine runde, dicke oder röhrenförmige Gestalt aufweisen. Für die Elektroden sind gleichfalls keine Füße 25 erforderlich, und diese sind lediglich deshaXö gezeigt, weil sie in Kraftfahrzeugbatterien üblich sind.

Wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, weist die Batterie gleichfalls zwei Arten von Streifenverbindungsgliedern auf, mit denen die Elektroden in den Stapeln verbunden sind. Die erste

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Art besteht aus einem Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglied 28, das sich durch die Trennwände 14 des oberen Teiles 10 des Behälters erstreckt und das ein in einer Zellkammer 16 liegendes positives Ende 30 und ein in der angrenzenden Zellkammer liegendes negatives Ende 32 aufweist. Vorzugsweise bestehen die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder 28 aus Einsätzen, um die die Trennwände 14 herum ausgeformt bzw. gegossen sind; andererseits könnten die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder in Schlitze in den Trennwänden eingesetzt und die Schlitze sodann dicht verschlossen werden, jedoch wären hierzu zusätzliche Schritte erforderlich und es würden möglicherweise weniger zuverlässige Ergebnisse erhalten. Die andere Art eines Streifenverbindungsgliedes, die im folgenden als ein Endzellenstreifenverbindungsglied 34 bezeichnet wird, tritt lediglich in den beiden Endzellenkammern auf; in einer Endzellenkammer ist das Streifenverbindungsglied 34 mit den positiven Elektroden in dem Stapel verbunden, während das andere Streifenverbindungsglied 34 in der anderen Sndzellenkammer mit den negativen Elektroden verbunden ist.

In den Pig. 1 und 2 sind gleichfalls positive und negative Anschlußklemmen 36 und 38 dargestellt, die jeweils von einem Streifenverbindungsglied in jeder Endzelle aus nach aufwärts ragen. Die Klemmenanschlüsse, die aus einem Stück mit den Streifenverbindungsgliedern gegossen oder später an diesen angebracht sein können, erstrecken sich bis zu der Außenseite der Abdeckung, und sie können durch geeignete Einsätze oder Durchführungen 40 in der Abdeckung geführt und möglicherweise hiermit verbunden sein. Die Abdeckung weist gleichfalls Entlüftungsstöpselöffnungen 41 auf. Die Klemmen 36 und 38 sind in der Zeichnung als runde, zylindrische, stangenartige Gegenstände dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf besondere Größen oder Formen der Klemmen beschränkt.

Aus der bisherigen Beschreibung sind die Schritte zum Zusammenbau der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Batterie leicht verständlich. Es treten kurz gesagt folgende Schritte auf:

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Es werden Stapel, die abwechselnd im Abstand voneinander angeordnete positive und negative Elektroden aufweisen, in jede Zellkammer eines Teiles des Behälters eingesetzt; die beiden Teile des Behälters werden gegeneinander abgedichtet; die positiven Elektroden des Stapels in einer Zellkammer werden mit einem Ende eines Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsgliedes verbunden; die negativen Elektroden des Stapels in der angrenzenden Zellkammer werden mit dem anderen Ende des die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsgliedes verbunden; diese beiden letzten Schritte werden wiederholt, bis beide Enden aller die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder mit den Elektroden verbunden sind; ) die positiven Elektroden des in einer Endzellenkammer liegenden Stapels werden mit einem Endzellenstreifenverbindungsglied in dieser Kammer verbunden; die negativen Elektroden des in der anderen Endzellenkammer liegenden Stapels werden mit einem Endzellenstreifenverbindungsglied in dieser Kammer verbunden; auf den Behälter wird eine Abdeckung aufgesetzt und mit diesem dicht verbunden; eine Klemme von dem positiven Endzellenstreifenverbindungsglied in einer Endzellenkammer wird zu der Außenseite der Abdeckung herausgeführt; und eine zweite Klemme von dem negativen Endzellenstreifenverbindungsglied in der anderen Endzellenkammer wird zu der Außenseite der Abdeckung herausgeführt. Die Schritte brauchen nicht genau in der eben aufgeführten Reihenfolge durchgeführt zu werden.

Das eben beschriebene Verfahren kann auch dahin abgewandelt werden, daß die Klemmen zu der Außenseite des Behälters anstatt zu der Außenseite der Abdeckung herausgeführt werden. Man kann auch diese beiden innerhalb des Rahmens der Erfindung liegenden Möglichkeiten so miteinander kombinieren, daß eine Klemme zu der Außenseite der Abdeckung und die andere Klemme zu der Außenseite des Behälters herausgeführt wird.

Eine andere Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in Pig. 3 dargestellt, bei der die Abdeckung aus einem Stück mit dem oberen Teil des Behälters ausgebildet ist.(In einem solchen Pail wird die Bestimmungs- oder Unterteilungslinie zwischen der Ab-

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deokung und dem oberen Teil des Behälters schwer zu definieren. Aus Zweckmäßigkeitsgründen soll der Gegenstand einfach als der obere Teil des Behälters bezeichnet werden. Unabhängig von der zur Beschreibung dieses Gegenstandes verwandten Terminologie weist dieser Teil eine ausreichende Tiefe auf, so daß er Abschnitte der Trennwände aufnehmen kann, und die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder erstrecken sich durch diese Trennwände hindurch, was aus Fig. 3 zu ersehen ist, wo ein Teil dieses Gegenstandes weggebrochen ist.) Da die Elektroden nicht mit den Streifenverbindungsgliedern verbunden werden können, bevor nicht der obere Teil des Behälters aufgesetzt worden ist, müssen Mittel vorgesehen werden, um einen Zugang zu den Elektroden und den Streifen nachträglich zu gestatten. Zu diesem Zweck weist die Oberfläche des oberen Teiles des Behälters zwei Zugänge bzw. Klappen 42 auf, die verschlossen oder abgedichtet werden können, nachdem die Elektroden und die Verbindungsstreifen miteinander verbunden worden sind. Die beim Zusammenbau auftretenden Schritte sind bei dieser anderen Ausführungsform im wesentlichen dieselben wie bei dem früheren Verfahren mit der Ausnahme, daß der Behälter nicht mit einer getrennten Abdeckung verschlossen wird und daß eine sprachliche Änderung insofern eintritt, als die Klemmen sich nunmehr einfach zu der Außenseite des Behälters hin erstrecken und keine Unterscheidung mehr zwischen der Außenseite des oberen Teiles des Behälters und der Außenseite der Abdeckung gemacht wird.-

Bei einer anderen Ausführungsform kann der obere Teil 10 des in Fig. 1 gezeigten Behälters so abgewandelt werden, daß die Endzellenstreifenverbindungsglieder sich von den Endzellenkammern zu der Außenseite des Behälters hin erstrecken. Dies könnte leicht dadurch ausgeführt werden, daß das Streifenverbindungsglied verlängert wird und die Außenseitenwand des Behälters um dieses herum vergossen wird. Gemäß einer ähnlichen, jedoch verschiedenen Ausführungsform kann, wenn eine mit dem oberen Teil des Behälters vereinigte Abdeckung, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, verwandt wird, ein Streifenverbindungsglied zu einem beliebigen gewünschten Punkt auf der Außenseite des oberen Teiles des

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Behälters geführt werden, indem der Behälter wieder um das verlängerte Streifenverbindungsglied herum ausgeformt oder vergossen wird. Der Vorteil dieser beiden Ausführungsformen besteht darin, daß die Verlängerungen der Streifenverbindungsglieder als Klemmen dienen, wodurch alle folgenden Herstellungsschritte entfallen, die notwendig sind, um Klemmen auszubilden, und auf diese Weise ist es gleichfalls möglich, den elektrischen Innenwiderstand zu verringern und Material zu sparen, indem die Länge der Klemmen verkürzt wird.

Im folgenden sollen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung angeführt werden, soweit sie sich auf Mehrzellenbatterien erstrecken. Der Vibrationwiderstand der Batterie kann dadurch verbessert werden, daß die Enden jedes Streifenverbindungsgliedes in dem oberen Teil des Behälters verankert sind. Dies kann insbesondere leicht dann erreicht werden, wenn die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder als Einsätze in den Trennwänden eingegossen sind, da die Trennwände auch so geformt werden können, daß die Enden der die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder an diesen verankert sind, was zum Beispiel durch die Ansätze 44, wie sie in Pig. 4 gezeigt sind, oder durch die Aussparungen 46, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind, erreicht werden kann. Das oder die Enden der Endzellenstreifenverbindungsglieder können in ähnlicher Weise an dem Behälter befestigt sein; in Fig. 6 ist zum Beispiel das Endzellenstreifenverbindungsglied gezeigt, das sich zu der Außenseite des Behälters hin erstreckt und als Klemme dient.

Weiterhin können bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung leicht und in vorteilhafter Weise Schlitze in den Streifenverbindungsgliedern für die Aufnahme der an den Elektroden angebrachten Ansätze ausgebildet werden. Da es üblich ist, in jedem Stapel eine negative Elektrode mehr als positive Elektroden zu verwenden, kann eine Sicherung gegen ein verkehrtes Einsetzen einer Zelle in den Behälter dadurch erreicht werden, daß in jedem Streifen lediglich die genaue Zahl der benötigten Schlitze vorgesehen wird. Zum Beispiel kann ein

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Stapel, der aus sieben negativen und sechs positiven Elektroden besteht, nicht verkehrt eingesetzt werden, wenn jeder negative Verbindungsstreifen genau sieben Schlitze aufweist, während jeder positive Streifen genau sechs Schlitze besitzt. Dies ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Wenn solche Streifen« in herkömmlichen Elementanordnungsmaschinen mit den Stapeln verbunden werden, ist es noch möglich, das Element umgekehrt in eine Zellenkammer einzusetzen, wenn nicht andere Sicherungen verwandt werden, um ein verkehrtes Einsetzen zu verhindern. Bei früheren Ausbildungen einer Sicherung gegen ein verkehrtes Einsetzen einer Zelle war in den einzelnen Zellkammern zusätzliches Metall an einem oder beiden Streifenverbindungsgliedern und/oder zusätzliches Behältermaterial erforderlich; diese zusätzlichen Materialkosten entfallen bei einem erfindungsgemäßen Aufbau.

Wenn eine Wärme anwendende Arbeitstechnik verwandt wird, um die Elektroden und die Verbindungsstreifen miteinander zu verbinden, so muß dafür Vorsorge getroffen werden, daß verhindert wird, daß das geschmolzene Metall versehentlich auf die Platten oder die Abstandshalter fließt. Eine Möglichkeit, um dieses Problem zu lösen, besteht in der Verwendung von Streifenverbindungsgliedern, die hohe Seiten aufweisen, so daß die Streifenverbindungsglieder selbst als Dämme oder Auffangbehälter für das geschmolzene Metall wirken, jedoch ist eine derartige Ausführungsform wegen der hohen Kosten für das Metall verhältnismäßig teuer. Eine weitere Lösung ist in Fig. 8 dargestellt, bei der ein Kanal gezeigt ist, der unter und um die Seiten des Streifenverbindungsgliedes herum ausgeformt ist, so daß er als Auffangbehälter für das geschmolzene Metall dient. Wenn irgendein Schutz über der Oberseite des Stapels angebracht wird, um zu verhindern, daß eine Zerstörung durch Wärme (zum Beispiel geschlitzte Wärmeschutzschilde) oder durch äußere Gegenstände auftritt, die später in die zusammengebaute. Batterie eingebracht werden, kann der Schutz eine Einbauchung aufweisen, die dazu dient, das geschmolzene Metall zurückzuhalten.

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Aus Einfachheitsgründen sind die miteinander abschließenden Flächen des oberen und des unteren !Teiles des Behälters in Pig. 1 als ebene Flächen ausgebildet. Diese Flächen können jedoch andere Profile aufweisen und bei bestimmten Stoffen und Abdichtungsteqhniken können Plansche zweckmäßig sein, die sich außen oder innen von dem oberen und/oder unteren Teil des Behälters aus erstrecken. Serartige Ausbildungen fallen alle in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Aus der obigen Beschreibung ist leicht zu entnehmen, wie die vorliegende Erfindung auf Batterien mit einer einzigen Zelle angewandt werden kann. Als Streifenverbindungsglieder werden natürlich nicht die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder, sondern solche Verbindungsglieder verwandt, wie sie bei den Mehrzellenbatterien für die Endzellenstreifenverbindungsglieder verwandt werden. Die beiden Streifenverbindungsglieder können wahlweise durch die Wände des oberen Teiles des Behälters geführt sein, um als Außenklemmen zu dienen. Die Abdeckung kann zusammenhängend mit oder getrennt von dem oberen Teil des Behälters ausgebildet sein.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzellenbatterie, bei der der Behälter wenigstens eine Trennwand besitzt, durch die der Raum in dem Behälter in mehrere Zellkammern unterteilt wird, und der Behälter aus einem oberen Teil und einem unteren Teil besteht, wobei der obere Teil wenigstens ein Zellen miteinander verbindendes Streifenverbindungsglied besitzt, das sich jeweils durch eine Trennwand hindurch erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Zellkammer eines Teiles des Behälters ein Stapel aus abwechselnd im Abstand voneinander angeordneten positiven und negativen Elektroden eingebracht wird? daß der obere und der untere Teil des Behälters dicht miteinander verbunden werden; daß die positiven Elektroden des Stapels in einer Zellkammer mit einem Ende eines Zellen verbindenden Streifenverbindungsgliedes verbunden werden; daß die negativen Elektroden des Stapels in der angrenzenden Zellkammer mit dem anderen Ende dieses Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsgliedes verbunden werden; daß die beiden letzten Schritte solange wiederholt werden, bis beide Enden aller die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder mit den Elektroden verbunden sind; daß die positiven Elektroden des Stapels in einer Endzellenkammer mit einem Endzellenstreifenverbinduhgsglied in dieser Kammer verbunden werden; daß die negativen Elektroden des Stapels in der anderen Endzellenkammer mit einem Endzellenstreifenverbindungsglied in dieser Kammer verbunden werden; daß eine Abdeckung dichtend auf dem Behälter befestigt wird; daß eine Anschlußklemme von dem positiven Endzellenstreifenverbindungsglied in einer Endzellenkammer zu der Außenseite der Abdeckung herausgeführt wird; und daß eine zweite Anschlußklemme von dem negativen Endzellenstreifenverbindungsglied in der anderen Endzellenkammer zu der Außenseite der Abdeckung herausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen von dem positiven und dem negativen End-

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zellenstreifenverbindungsglied in den Endzellenkammern zu der Außenseite des Behälters anstatt zu der Außenseite der Abdeckung herausgeführt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Behälters und die Abdeckung aus einem Stück hergestellt sind, so daß der Arbeitsschritt, mit dem der obere Teil des Behälters und die Abdeckung dichtend miteinander verbunden werden, entfällt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der mit dem positiven bzw. dem negativen Endzellenstreifenverbindungsglied verbundenen Anschlußklemmen die Endzellenstreifenverbindungsglieder selbst als Anschlußklemmen auf die Außenseite des Behälters oder der Abdeckung herausgeführt werden.

5. Mehrzellenbatterie, gekennzeichnet durch einen Behälter, der wenigstens eine Trennwand (14) aufweist, die den Innenraum des Behälters in mehrere Zellkammern unterteilt, wobei der Behälter aus einem oberen Teil (10) und ©inem unteren Teil (12) besteht und die beiden Teile dichtend miteinander verbunden sind und der obere Teil wenigstens ein jeweils zwei Zellen miteinander verbindendes Streifenverbindungsglied (23) aufweist, von denen sich jeweils eines durch eine Trennwand erstreckt; durch einen abwechselnd im Abstand voneinander angeordnete positive (20) und negative (22) Elektroden enthaltenden Stapel (15) in jeder Zellkammer (16), wobei ein Ende jedes Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsgliedes mit den positiven Elektroden (30) in dem Stapel in einer Zellenkammer und das andere Ende jedes Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsgliedes mit den negativer Elektroden (32) einer angrenzenden Zellkammer verbunden ist; durch einen Endzeilenverbindungsstreifen (34) in jeder Endzellenkammer, wobei ein Endzeilenverbindungsstreifen mit den positiven Elektroden des Stapels in seiner Endzellenkammer verbunden ist und der andere Endzeilenverbindungsstreifen mit den negativen Elek-

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troden des Stapels in seiner Endzellenkammer verbunden ist; durch eine Abdeckung (27), die dichtend auf dem Behälter befestigt ist und durch zwei Anschlußklemmen (36, 38), von denen sich eine von dem positiven Endzellenstreifenverbindungsglied in der einen Endzelle zu der Außenseite der Abdeckung und die andere Anschlußklemme von dem negativen Endzellenstreifenverbindungsglied in der anderen Endzeile zu der Außenseite der Abdeckung hin erstreckt.

6. Mehrzellenbatterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Anschlußklemmen (36, 38) anstatt zu der Außenseite der Abdeckung hin zu der Außenseite des Behälters hin erstrecken.

7. Mehrzellenbatterie nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere !Teil des Gehäuses aus einem Stück mit einer Abdeckung ausgebildet ist.

8. Mehrzellenbatterie nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endzellenstreifenverbindungsglieder (34) anstelle von besonderen Anschlußklemmen (36, 38) direkt als Anschlußklemmen zu der Außenseite des Gehäuses oder der Abdeckung herausgeführt sind.

9. Mehrzellenbatterie nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zellen miteinander verbindenden Streifenverbindungsglieder (28) als Einsätze in den Trennwänden (14) eingegossen sind.

10. Mehrzellenbatterie nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden jedes Streifenverbindungsgliedes (28) an dem Behälter befestigt sind.

11. Mehrzellenbatterie nach einem der Ansprüche 5 bis .10, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Streifenverbindungsglieder (28) an den Trennwänden (14) gehalten werden.

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12. Mehrzellenbatterie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Streifenverbindungsglieder in Aussparungen (46) in den Trennwänden (14) gehalten werden.

13. Mehrzellenbatterie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenverbindungsglieder (28) in Ansätzen (44) gehalten werden, die an den Trennwänden (14) ausgebildet sind.

14. Verfahren zur Herstellung einer Einzellenbatterie, bei der der Behälter aus einem oberen Teil und einem unteren Teil besteht, wobei der obere Teil zwei im Inneren des oberen Teiles angeordnete Streifenverbindungsglieder besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß ein abwechselnd im Abstand angeordnete positive (20) und negative (22) Elektroden aufweisender Stapel (18) in einen Teil des Behälters eingesetzt wird; daß der obere und der untere Teil des Behälters dichtend miteinander verbunden werden; daß die positiven Elektroden in dem Stapel mit einem Streifenverbindungeglied verbunden werden; daß die negativen Elektroden in dem Stapel mit dem anderen Streifenverbindungsglied verbunden werden; daß eine Abdeckung (27) dichtend auf dem Behälter befestigt wird; daß eine Anschlußklemme (40) von dem positiven Streifenverbindungsglied zu der Außenseite der Abdeckung herausgeführt wird; und daß eine zweite Anschlußklemme (40) von dem negativen Streifenanschlußglied zu der Außenseite der Abdeckung herausgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußklemmen (40) anstatt zu der Außenseite der Abdeckung zu der Außenseite des Behälters herausgeführt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15t dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Behälters aus einem Stück mit einer Abdeckung ausgebildet ist, so daß der Verfahrensschritt, mit dem der obere Teil des Behälters und die Abdeckung dichtend miteinander verbunden werden, ent-

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fällt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von besonderen, mit den Streifenverbindungsgliedern verbundenen Anschlußklemmen die Streifenverbindungsglieder direkt selbst zu der Außenseite des Behälters oder der Abdeckung als Anschlußklemmen herausgeführt werden.

18. Einzellenbatterie, gekennzeichnet durch einen Behälter, der aus einem oberen Teil (10) und einem unteren Teil (12) besteht, wobei die beiden Teile dichtend miteinander verbunden sind und der obere Teil in seinem Inneren zwei Streifenverbindungsglieder (34) aufweist; durch einen in dem Behälter angeordneten, abwechselnd im Abstand voneinander angeordnete positive (20) und negative (22) Elektroden aufweisender Stapel (18), wobei die positiven Elektroden in dem Stapel mit einem Streifenverbindungsglied und die negativen Elektroden in dem Stapel mit dem anderen Streifenverbindungsglied verbunden sind; durch eine Abdeckung (27), die dichtend auf dem Behälter befestigt ist; und durch zwei Anschlußklemmen (40), von denen sich eine von dem positiven Streifenverbindungsglied zu der Außenseite der Abdeckung und die andere Anschlußklemme sich von dem negativen Streifenverbindungsglied zu der Außenseite der Abdeckung hin erstreckt.

19. Einzellenbatterie, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anschlußklemmen (40) anstatt zu der Außenseite der Abdeckung zu der Außenseite des Behälters hin erstrecken.

20. Einzellenbatterie, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Behälters aus einem Stück mit der Abdeckung aus-.gebildet ist.

21. Einzellenbatterie, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der besonderen Anschlußklemmen (40) die beiden Streifenverbindungsglieder (34) direkt zu der Außenseite des Behälters

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oder der Abdeckung als Anschlußklemmen herausgeführt sind.

22. Einzellenbatterie nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Streifenverbindungsglieder an dem Behälter befestigt sind.

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