DE10252674A1

DE10252674A1 - Separator for lead-acid battery has first rib in center facing adjacent electrode, second ribs in edge regions separated from each other in height direction with rising profile forming linear contact

Info

Publication number: DE10252674A1
Application number: DE10252674A
Authority: DE
Inventors: Peter Porscha; Martin Dr. Reuter
Original assignee: VB Autobatterie GmbH and Co KGaA
Current assignee: Clarios Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: DE20221427U1; DE10252674B4

Abstract

The separator device is of a width and height greater than those of an adjacent electrode and has a first rib in its center and facing an adjacent electrode and second ribs in the edge regions and separated from each other in the height direction. The second ribs have a rising profile for forming a linear contact. Two separators are joined together to form an upward opening pocket into which an electrode can be inserted. AN Independent claim is also included for the following: (a) a lead-acid battery.

Description

Die Erfindung betrifft einen Separator zur Trennung gegenpoliger Elektroden eines Bleiakkumulators, mit einer die Breite einer benachbarten Elektrode übersteigenden Breite und einer die Höhe der benachbarten Elektroden übersteigenden Höhe, wobei der Separator bezüglich seiner Breite in einem mittleren Bereich mit zu einer benachbarten Elektrode zeigenden ersten Rippen versehen ist und in den Randbereichen zweite Rippen angeordnet sind, die in Richtung der Höhe voneinander beabstandet sind.The invention relates to a separator for the separation of opposite polar electrodes of a lead accumulator, with a width exceeding the width of an adjacent electrode and one the high of neighboring electrodes Height, where the separator regarding its width in a central area with an adjacent one Electrode-pointing first ribs is provided and in the edge areas second ribs are arranged in the direction of height from each other are spaced.

Die Erfinder betrifft ferner einen mit derartigen Separatoren aufgebauten Bleiakkumulator.The inventor further relates to one lead accumulator constructed with such separators.

Separatoren dienen in Akkumulatoren bekanntlich dazu, Elektrodenplatten entgegengesetzter Polarität voneinander zu trennen, sodass sich ein elektrisch leitfähiger Weg zwischen jeweils zwei Elektroden nur über den Elektrolyten bildet. In Blei-Säure-Akkumulatoren ist der typische Separator ein poröses Diaphragma mit parallel verlaufenden Rippen auf einer Oberfläche. Regelmäßig werden die Rippen an der positiven Platte anliegend montiert, sodass der negativen Platte eine glatte Seite zugewandt ist. Es ist jedoch auch möglich, auch die der negativen Platte zugewandte Seite mit Rippen zu versehen oder die Montage umgekehrt vorzunehmen.Separators are used in accumulators as is known, electrode plates of opposite polarity from one another to separate, so that there is an electrically conductive path between each two electrodes just over forms the electrolyte. In lead-acid accumulators is the typical one Separator a porous Diaphragm with parallel ribs on one surface. Become regular the ribs are attached to the positive plate so that the a smooth side faces the negative plate. However, it is also possible, also to provide the side facing the negative plate with ribs or assemble the other way round.

Es ist bekannt, Separatoren in Form einer oben offenen Tasche auszubilden, indem ein Separatorenblatt gefertigt wird, das eine die Höhe von zwei Separatoren etwas übersteigende Länge aufweist. Das Blatt wird auf halber Länge gegeneinander gefaltet und die Seitenbereiche werden beispielsweise miteinander verschweißt, sodass sich die oben offene Tasche ausbildet.It is known to form separators to form an open top pocket by using a separator sheet is manufactured, the one the height of two separators somewhat exceeding Has length. The Leaf will be half length folded against each other and the side areas are for example together welded, so that the open top pocket forms.

Aus EP 0 541 124 B1 ist ein Separator der eingangs erwähnten Art bekannt, der in der genannten Weise taschenartig mit nach innen gerichteten Rippen ausgebildet ist, um eine positive Elektrodenplatte aufzunehmen. Die Rippen im mittleren Bereich des Separators verlaufen vertikal und parallel zueinander. Die Rippen im Seitenrandbereich bestehen aus kurzen, parallel zueinander laufenden Rippenabschnitten, die horizontal oder schräg zu den vertikalen Rippen im mittleren Bereich verlaufen. Die im Randbereich angeordneten zweiten Rippen weisen eine geringere Rippenhöhe als die im mittleren Bereich angeordneten ersten Rippen auf und dienen zur Anlage an den Kanten der in die Tasche eingesteckten positiven Elektrodenplatte.Out EP 0 541 124 B1 a separator of the type mentioned at the outset is known which is designed in the manner mentioned in a pocket-like manner with inwardly directed ribs in order to receive a positive electrode plate. The ribs in the middle area of the separator run vertically and parallel to each other. The ribs in the side margin area consist of short, parallel rib sections that run horizontally or obliquely to the vertical ribs in the middle area. The second ribs arranged in the edge region have a lower rib height than the first ribs arranged in the central region and serve to abut the edges of the positive electrode plate inserted into the pocket.

Durch EP 0 994 518 B1 ist ein ebenfalls taschenförmig ausgebildeter Separator bekannt, dessen Rippen zur Taschenaußenseite zeigen, wobei wiederum im mittleren Bereich vertikale Rippen ausgebildet sind, während die Seitenrandbereiche eine Vielzahl kleinerer Rippen aufweisen. Die mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt ausgebildeten Rippen dienen zur Verringerung der Auflagefläche des Separators, insbesondere an der positiven Elektrodenplatte, da dort Sauerstoff gebildet werden kann, der ein flächig anliegendes Separatormaterial korrodieren lassen würde. Die Rippen im mittleren Bereich und im Seiten randbereich sind daher so ausgebildet, dass entstehende Gase zur oben offenen Seite des Akkumulators entweichen können.By EP 0 994 518 B1 A separator, which is also pocket-shaped, is known, the ribs of which point to the outside of the pocket, vertical ribs again being formed in the central region, while the side edge regions have a large number of smaller ribs. The ribs, which have a square or rectangular cross section, serve to reduce the contact area of the separator, in particular on the positive electrode plate, since oxygen can be formed there, which would corrode a separator material that is in contact with the surface. The ribs in the middle area and in the side edge area are therefore designed in such a way that emerging gases can escape to the open top side of the battery.

Die Rippen müssen eine gewisse Stabilität aufweisen, woraus sich eine gewisse Mindestbreite ergibt. Die Separatoren sollten ferner so ausgebildet sein, dass die Elektrodenplatten relativ zu den Separatoren, insbesondere zu taschenförmig ausgebildeten Separatoren, seitlich verschiebbar sind, um die Ausrichtung der Elektrodenplatten zu ermöglichen.The ribs must have a certain stability, which results in a certain minimum width. The separators should further be designed such that the electrode plates are relative to the separators, especially pocket-shaped separators, are laterally displaceable in order to align the electrode plates to enable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mittels eines geeigneten Separators eine ausreichende Stabilität und eine leichte Verschiebbarkeit der Elektrodenplatten relativ zum Separator zu ermöglichen.The invention is therefore the object based on an adequate separator stability and easy displacement of the electrode plates relative to enable the separator.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Separator der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Rippen ein zur Ausbildung eines linienförmigen Kontakts ansteigendes Rippenprofil aufweisen.According to the invention, a separator is used to achieve this object the one mentioned at the beginning Kind characterized in that the second ribs one for training a linear one Have contact-increasing rib profile.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der zweiten Rippen des Separators gelingt es in einfacher Weise, die Anlagefläche zu der Elektrodenplatte noch weiter zu verringern, wodurch nicht nur die Oxidationsgefahr für das Separatormaterial weiter verringert wird, sondern auch eine leichtere Verschiebbarkeit der Elektrodenplatten gegenüber dem Separator sichergestellt wird. Darüber hinaus können die Rippen mit einer großen Basisfläche ausgebildet sein und somit eine hohe Stabilität aufweisen, obwohl die Anlagefläche bis auf eine linienartige Anlage reduziert ist.Due to the configuration of the second ribs of the separator can be easily contact surface to reduce the electrode plate even further, thereby not only the risk of oxidation for the separator material is further reduced, but also one easier displacement of the electrode plates compared to the separator is ensured. About that beyond that Ribs with a big one footprint be formed and thus have a high stability, although the contact surface to is reduced to a line-like system.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Separators lässt sich bevorzugt bei einem taschenartig ausgebildeten Separator verwenden.The design of the separator according to the invention let yourself preferably use with a pocket-shaped separator.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform steigt das Rippenprofil zum Rand des Separators hin an. Da dies auf beiden Rändern des Separators der Fall ist, unterstützt das Rippenprofil auf beiden Randbereichen die Zentrierung der Elektrodenplatte relativ zum Separator, wenn auf eine Kante der Elektrodenplatte zum Zwecke der Zentrierung eingewirkt wird.In a particularly preferred embodiment the rib profile rises towards the edge of the separator. As this on both edges the separator is the case, supports the rib profile on both Edge areas the centering of the electrode plate relative to the separator, when acted on an edge of the electrode plate for the purpose of centering becomes.

Durch eine Ausrichtung der zweiten Rippen parallel zueinander und schräg zur Richtung der Höhe, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 30 und 75°, weiter bevorzugt zwischen 45 und 75°, erlaubt den Ausgleich von Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Plattenelektroden.By aligning the second Ribs parallel to each other and at an angle to the direction of height, preferably at an angle between 30 and 75 °, more preferably between 45 and 75 °, allows the balancing of manufacturing tolerances during production the plate electrodes.

Insbesondere für die Ausrichtung der Plattenelektroden relativ zum Separator kann es vorteilhaft sein, wenn die zweiten Rippen in den beiden Seitenbereichen spiegelsymmetrisch zu einer sich über die Höhe erstreckenden Mittenlinie angeordnet sind.Especially for the alignment of the plate electrodes relative to the separator, it can be advantageous if the second Ribs in the two side areas mirror-symmetrical to one yourself about the Height extending Center line are arranged.

Eine herstellungstechnische Vereinfachung ergibt sich, wenn alternativ die zweiten Rippen des einen Randbereichs durch Parallelverschiebung in der Breite in die zweiten Rippen des anderen Randbereichs übergehen.A simplification in terms of production results if, alternatively, the second ribs of one edge region are displaced in width by parallel displacement into the second ribs of the other edge pass over area.

Durch eine Anordnung der zweiten Rippen in Zickzack-Form mit abwechselnden Winkeln symmetrisch zu einer jeweiligen horizontalen Richtung (Breitenrichtung) kann eine Tendenz zur Verschiebung der Plattenelektrode in Höhenrichtung während ihrer Ausrichtung in Breitenrichtung vermieden werden.By arranging the second Ribs in a zigzag shape with symmetrical alternating angles a respective horizontal direction (width direction) can be one Tendency of the plate electrode to shift in the vertical direction while their orientation in the width direction can be avoided.

Ein erfindungsgemäßer Bleiakkumulator ist mit den beschriebenen Separatoren zwischen positiven und negativen flächigen Elektroden ausgebildet. Dabei zeigen die ersten und zweiten Rippen bevorzugt zu einer positiven Elektrode. Bevorzugt ist ferner, wenn die Separatoren eine Tasche ausbilden, in die jeweils eine positive Elektrode eingesteckt ist.A lead accumulator according to the invention is included the described separators between positive and negative flat electrodes educated. The first and second ribs preferably show to a positive electrode. It is also preferred if the separators form a pocket into which a positive electrode is inserted is.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention is intended to be explained below of embodiments shown in the drawing are explained in more detail. Show it:

1a – eine Ansicht eines Separators und einer zugehörigen Elektrode in unjustierter Stellung; 1a - A view of a separator and an associated electrode in the unadjusted position;

1b – die Ansicht gemäß 1a in einer gegenüber dem Separator justierten Position der Elektrode; 1b - the view according to 1a in a position of the electrode adjusted with respect to the separator;

2 – Darstellungen der Profilform einer ersten Ausführungsform der zweiten Rippen; 2 - Representations of the profile shape of a first embodiment of the second ribs;

3 – Darstellungen der Profilform einer zweiten Ausführungsform der zweiten Rippen. 3 - Representations of the profile shape of a second embodiment of the second ribs.

Die beiden Darstellungen der 1 lassen einen Separator 1 in Form eines Separatorblatts erkennen, dessen Länge etwas größer als die doppelte Höhe des Separatorblatts ist und um eine Mittenlinie bezüglich der Länge nach oben gefaltet wird, um nach einer Verbindung der Ränder miteinander eine oben offene Tasche auszubilden. Der Separator 1 wird jeweils zwischen zwei Elektroden 2 unterschiedlicher Polarität eingelegt und bildet somit einen Bestandteil eines Elektrodenstapels.The two representations of 1 leave a separator 1 recognize in the form of a separator sheet, the length of which is somewhat greater than twice the height of the separator sheet and is folded upward by a center line with respect to the length in order to form an open pocket after the edges have been connected to one another. The separator 1 is between two electrodes 2 different polarity inserted and thus forms part of an electrode stack.

Eine in 1 dargestellte positive Elektrode 2 besteht aus einer im Wesentlichen rechteckigen Platte mit einer Breite B und einer Höhe N. An der oberen Kante der Elektrode 2 ist eine nach oben ragende Anschlussfahne 3 ausgebildet, über die die Elektroden 2 gleicher Polarität miteinander und mit einem Anschlusspol des Akkumulators verbunden werden.One in 1 shown positive electrode 2 consists of a substantially rectangular plate with a width B and a height N. At the upper edge of the electrode 2 is a connection lug projecting upwards 3 trained over which the electrodes 2 the same polarity with each other and with a terminal pole of the battery.

Der Separator überdeckt die Fläche der Elektrode 2 vollständig, weist somit eine größere Breite als die Breite B und eine größere Höhe als die Höhe N der Elektrode 2 auf.The separator covers the surface of the electrode 2 completely, thus has a greater width than the width B and a greater height than the height N of the electrode 2.

In einem über die Breite gesehen mittleren Bereich weist der Separator parallel und äquidistant zueinander verlaufende vertikale erste Rippen 4 auf, mit denen der Separator 1 an der Fläche der Elektrode 2 anliegt. An den sich an den mittleren Bereich anschließenden beiden Randbereichen ist der Separator mit jeweils zweiten Rippen 5 versehen, die als parallel und äquidistant zueinander verlaufende kurze Rippenabschnitte ausgebildet sind. Die zweiten Rippen 5 enden mit deutlichem Abstand von dem seitlichen Rand des Separators 1.In a central region seen across the width, the separator has vertical first ribs running parallel and equidistant from one another 4 with which the separator 1 on the surface of the electrode 2 is applied. The separator, each with second ribs, is located on the two edge areas adjoining the central area 5 provided, which are designed as parallel and equidistant to each other short rib sections. The second ribs 5 end at a clear distance from the side edge of the separator 1 ,

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zweiten Rippen 5 schräg zur Richtung der Höhe H der Elektrode 2 ausgerichtet und bilden einen Winkel von 45° mit der Richtung der Breite B, also mit der Horizontalen.In the in 1 illustrated embodiment are the second ribs 5 obliquely to the direction of the height H of the electrode 2 aligned and form an angle of 45 ° with the direction of the width B, ie with the horizontal.

1a verdeutlicht, dass die relativ zum Separator 1 positionierte Elektrode 2 möglicherweise in Richtung der Breite B justiert werden muss, um eine symmetrische Stellung, wie sie in 1b dargestellt ist, einzunehmen. 1a clarifies that the relative to the separator 1 positioned electrode 2 may need to be adjusted in the width B direction to have a symmetrical position as in 1b is shown to take.

2 zeigt zweite Rippen 5, deren in 2c dargestellte Profilform über die Länge der zweiten Rippe 5 ansteigend ausgebildet ist und eine Art Sägezahnform einnimmt. Der Querschnitt B-B, der in 2b dargestellt ist, kann dabei im Wesentlichen rechteckig sein. 2 shows second ribs 5 whose in 2c shown profile shape over the length of the second rib 5 is rising and takes on a kind of sawtooth shape. The cross section BB, which in 2 B can be essentially rectangular.

Wenn die in 2 dargestellten zweiten Rippen 5 so angeordnet sind, dass ihre Profilform zum Rand des Separators 1 hin ansteigt, bilden die zweiten Rippen 5 in den beiden Randbereichen mit den jeweils nach innen abfallenden Oberflächen eine Gleitschräge, die die Ausrichtung der Elektroden 2 unterstützt, wenn deren Seitenkanten auf den Schrägen der zweiten Rippen 5 zu liegen kommen und eine Zentrierungskraft auf die Elektrode 2 ausgeübt wird. Dabei bilden die Seitenkanten auf den Schrägen einen linienförmigen Kontakt. Ragt hingegen die Elektrode 2 mit ihrer Platte seitlich über die Länge der zweiten Rippen 5 hinaus, entsteht der linienförmige Kontakt am Ende der Schräge der Profilform der zweiten Rippen 5, also an der höchsten Stelle.If the in 2 illustrated second ribs 5 are arranged so that their profile shape to the edge of the separator 1 the second ribs form 5 in the two edge areas with the inwardly sloping surfaces, a slide bevel, which aligns the electrodes 2 supports if their side edges on the slopes of the second ribs 5 come to rest and a centering force on the electrode 2 is exercised. The side edges on the bevels form a linear contact. However, the electrode protrudes 2 with its plate laterally along the length of the second ribs 5 In addition, the linear contact occurs at the end of the slope of the profile shape of the second ribs 5 at the highest point.

Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen zweiten Rippen 5' ist in 3 dargestellt. Die zweiten Rippen 5' bilden in Richtung der Breite B verlaufende Profilabschnitte, verlaufen also horizontal und sind vertikal untereinander angeordnet. Diese zweiten Rippen 5' weisen einen über ihre Dicke D ansteigenden, sägezahnförmigen Profilverlauf auf, wie er in 3b dargestellt ist. Die Dicke D des Profils steigt daher parallel zur Länge L der zweiten Rippen 5' an. Diese Ausbildung sorgt für stabile zweite Rippen 5', die dennoch einen linienförmigen Kontakt mit der Elektrode 2 ausbilden, nämlich an der Endkante K der ansteigenden Profilform der zweiten Rippen 5'. Die Kante K ist auch in der Seitenansicht der 3c erkennbar.A second embodiment of the second ribs according to the invention 5 ' is in 3 shown. The second ribs 5 ' form profile sections running in the direction of the width B, ie they run horizontally and are arranged vertically one below the other. These second ribs 5 ' have a sawtooth profile profile that rises over their thickness D, as shown in 3b is shown. The thickness D of the profile therefore increases parallel to the length L of the second ribs 5 ' on. This training ensures stable second ribs 5 ' , which nevertheless has a linear contact with the electrode 2 form, namely at the end edge K of the rising profile shape of the second ribs 5 ' , The edge K is also in the side view of the 3c recognizable.

Es ist ersichtlich, dass durch Variationen der Ausrichtung der zweiten Rippen 5' sowie durch die Variationen der Profilform zur Ausbildung eines linienförmigen Kontakts im Rahmen der Erfindung zahlreiche Ausführungsvarianten realisierbar sind.It can be seen that by variations in the orientation of the second ribs 5 ' and due to the variations in the profile shape to form a linear contact in the context of the invention, numerous design variants can be realized.

Claims

Separator for the separation of opposite polar electrodes ( 2 ) a lead accumulator, with a width (B) of an adjacent electrode ( 2 ) width and a height (N) of the neighboring electrode ( 2 ) exceeding the height, whereby the separator ( 1 ) with regard to its width in a central area with an adjacent electrode ( 2 ) pointing first ribs ( 4 ) and second ribs in the edge areas ( 5 . 5 ' ) which are spaced apart in the direction of height (H), characterized in that the second ribs ( 5 . 5 ' ) have a rising rib profile to form a linear contact.

Separator according to claim 1, characterized in that two separators ( 1 ) are connected to an open pocket into which an electrode ( 2 ) can be inserted.

Separator according to claim 1 or 2, characterized in that the rib profile to the edge of the separator ( 1 ) increases.

Separator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second ribs ( 5 ) are arranged parallel to each other and at an angle to the direction of the width (B).

Separator according to claim 4, characterized in that the second ribs ( 5 ) form an angle between 30 and 75 ° with the direction of the width (B).

Separator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second ribs ( 5 ) are arranged mirror-symmetrically to a center line extending over the height (N).

Separator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second ribs ( 5 ) of one edge area by parallel displacement in the direction of the width (B) into the second ribs ( 5 ) of the other border area.

Separator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rib profile transverse to the longitudinal extension (L) of the second rib ( 5 ' ) is increasing.

Separator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rib profile in the longitudinal direction (L) of the second rib ( 5 ) is increasing.

Lead accumulator with an electrode set consisting of alternating flat positive and negative electrodes ( 2 ), between which separators ( 1 ) are arranged according to one of claims 1 to 9. 1 1. lead accumulator according to claim 10, characterized in that the first and second ribs ( 4 ; 5 . 5 ' ) to a positive electrode ( 2 ) are directed towards.

Lead accumulator according to claim 10 or 1 1, in which two separators ( 1 ) form a pocket, characterized in that a positive electrode ( 2 ) is inserted.