分離器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電池，尤其是鉛酸電池的板狀電極的電極板的分離器，該分離器包括提供用于所述電極板的接納空間的分離器袋，所述分離器袋具有互相承載的兩個(gè)分離器片，這些分離器片在其各自的縱側(cè)和上部前側(cè)焊接到彼此，焊縫將所述上部前側(cè)互連，給出間斷，該間斷形成用于設(shè)置在所述電極板的上部外邊緣上的電流收集突耳(Iug)穿過(guò)的凹陷。
【背景技術(shù)】
[0002]通常的可再充電電池以及尤其是鉛酸電池本身在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，從而在這點(diǎn)上無(wú)需引用支持文件。
[0003]這種通用類型的電池典型地包括具有布置于其中的電極的電池外殼，所述電極在如所預(yù)期的使用時(shí)被主要是液體的電解質(zhì)包圍。板狀電極的設(shè)計(jì)相當(dāng)流行。盡管負(fù)電極通常包括具有其中網(wǎng)格網(wǎng)眼填充有活性質(zhì)量的網(wǎng)格狀設(shè)計(jì)的電極板，正電極通常具有布置在公共電極橋上的多個(gè)核心，每個(gè)核心設(shè)置在填充有活性質(zhì)量的管袋管內(nèi)側(cè)。
[0004]所述電極彼此鄰近地布置在電池外殼內(nèi)側(cè)，其中負(fù)電極與正電極交替。為了防止短路，將分離器分別布置在負(fù)電極與正電極之間，其將這兩個(gè)電極彼此電去耦。
[0005]不同的分離器配置在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。一種典型類型的構(gòu)造是這樣的分離器，其被設(shè)計(jì)成分離器袋。該分離器袋提供了用于負(fù)電極的電極板的接納空間。在最后安裝狀態(tài)下，所述分離器袋在像包裹那樣接納負(fù)電極的電極板的同時(shí)包圍該電極板。
[0006]所述分離器袋由彼此承載的兩個(gè)單一分離器片組成。沿著其縱側(cè)，所述分離器片優(yōu)選地通過(guò)焊接彼此連接。通常，所述分離器袋沿著其下部外邊緣密封，而上部外邊緣具有用于配備所述電極板的開口配置。
[0007]當(dāng)如所預(yù)期的使用電池時(shí)，不可避免的是，來(lái)源于活性質(zhì)量且存在于電解質(zhì)中的顆粒積聚在負(fù)電極的電極板上。作為分離器袋在上側(cè)開口的結(jié)果，這些顆粒積聚在電極板的上部外邊緣上。即使如所規(guī)定的使用電池，這些積聚在負(fù)電極的電極板的上部外邊緣上的顆粒也可能形成到鄰近正電極的短路橋。這種現(xiàn)象也稱為“青苔化(mossing)”。
[0008]為了防止導(dǎo)電顆粒積聚在負(fù)電極的電極板上導(dǎo)致短路橋的形成，已經(jīng)提出了也在其上部外邊緣上密封負(fù)電極的分離器袋。這種構(gòu)造例如從US 2，570，677和US 4，680，242獲知。
[0009]四處密封的分離器袋是有問(wèn)題的，因?yàn)樽鳛檎Ｊ褂闷陂g釋放的氣體的結(jié)果，分離器袋可能膨脹。這可能影響電池的正常操作。然而，釋放的氣體在所述分離器袋內(nèi)積聚的結(jié)果首先是電極的一種氣體占用，使得電解質(zhì)不再可以或者僅僅部分地到達(dá)電極。這可能甚至導(dǎo)致電極的完全失效。
[0010]為了解決這個(gè)問(wèn)題，US 4, 680, 242中提出了在分離器袋中形成凹陷，其被提供用于使設(shè)置在電極板上部外邊緣上的、比所述電流收集突耳稍微更大的電流收集突耳通過(guò)。操作期間釋放的氣體因此可以經(jīng)由所述分離器袋中形成的、供電流收集突耳穿過(guò)的所述凹陷逃逸。
[0011]從US 4，680，242獲知的構(gòu)造具有以下缺點(diǎn):為了除氣的目的，所述用于電流收集突耳的凹陷必須尺寸被確定為足夠大以便允許浮動(dòng)顆粒從電解質(zhì)流到分離器袋中并且尤其是在電流收集突耳的區(qū)域中沉淀在電極板上。因此，這可能造成電極的不希望的積垢，而不管分離器袋的密封配置。隨著顆粒的進(jìn)一步的積聚，所述用于電流收集突耳的凹陷至少部分地變得堵塞，使得充分的除氣不可能再發(fā)生，并且作為分離器袋的膨脹現(xiàn)象的結(jié)果的電池失效的風(fēng)險(xiǎn)增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]鑒于以上所述，本發(fā)明的目的是提出一種分離器，該分離器允許在避免膨脹效應(yīng)的同時(shí)最小化導(dǎo)電顆粒在電極板上的積聚。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明提出了一種上面所描述類型的分離器，其特征在于，為了形成除氣開口，焊縫在鄰近縱側(cè)的邊沿部分中間斷，其中提供與所述焊縫隔開的第二焊縫，該第二焊縫與第一焊縫的除氣開口直接面對(duì)面地定位。
[0014]在依照本發(fā)明的實(shí)施例中，所述分離器袋包括除氣開口。為此目的，沿著分離器片的上部前側(cè)形成的焊縫這樣配置以便是間斷的，即在鄰近縱側(cè)的邊沿部分中間斷。因此，正常使用期間產(chǎn)生的氣體可以一方面經(jīng)由被提供用于使電流收集突耳通過(guò)的所述凹陷并且另一方面經(jīng)由所述附加的除氣開口逃逸。
[0015]依照本發(fā)明，提供了第二焊縫。該第二焊縫以與第一焊縫隔開的方式形成。因此，它在正常使用期間用作用于分離器袋接納的電極板的間隔器。因此，該第二焊縫確保了電極在分離器袋內(nèi)側(cè)與第一焊縫隔開。第一與第二焊縫之間的距離為例如1.5cm。
[0016]第二焊縫與第一焊縫中形成的除氣開口直接面對(duì)面地定位。因此，它構(gòu)成一種流障礙。
[0017]利用依照本發(fā)明的構(gòu)造，基本上實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)有利的效果。一方面，允許除氣并且其經(jīng)由所述被提供用于電流收集突耳的凹陷和所述附加除氣開口二者發(fā)生。另一方面，安全地防止了由積聚在負(fù)電極的電極板上的顆粒造成的短路橋的形成。除了所述被提供用于電流收集突耳穿過(guò)的凹陷之外，所述分離器袋在頂部密封。因此，與在上側(cè)完全開口的分離器袋相比，阻止了可能的顆粒的積聚。第二焊縫關(guān)于除氣開口的定位形成流障礙。產(chǎn)生了迷宮管道。因此，可能經(jīng)由所述除氣開口迀移到分離器袋中的顆粒不會(huì)直接沉淀在電極板上，而是沉淀在第二焊縫上。從而防止了與電極板的任何電接觸，并且積垢不會(huì)出現(xiàn)。在除氣的情況下，松散地沉積在第二焊縫上的顆粒于是可以至少部分地再次從分離器袋中排出。第二焊縫與第一焊縫隔開的布置得到附加的積極效果。在正常使用下，由于第二焊縫與第一焊縫隔開的布置的原因，所述電極板以與分離器袋的上部外邊緣隔開的方式定位。因此，在一方面電極板的上部外邊緣與另一方面除了用于電流收集突耳的凹陷和除氣開口之外都密封的分離器袋的外邊緣之間產(chǎn)生了空隙。如果顆粒滲透到分離器袋中并且然后不管上面描述的迷宮管道而附著到電極板，那么這樣的沉積可以最初延伸到電極板的隔開的布置所產(chǎn)生的空隙中。因此，可以防止被提供用于電流收集突耳的凹陷和/或除氣開口的不希望的堵塞。相應(yīng)地，即使顆粒和/或來(lái)自電解質(zhì)的顆粒通過(guò)迷宮管道迀移到分離器袋的側(cè)面，也確保了電池的操作可靠性。
[0018]利用依照本發(fā)明的構(gòu)造，最終提出了一種分離器，該分離器幫助盡可能地防止導(dǎo)電顆粒積聚在電極板上并且同時(shí)提供了除氣的可能性。操作安全性通過(guò)以下事實(shí)而提高:即使在顆粒不希望地積聚的情況下，被提供用于除氣的開口也不會(huì)變得堵塞。用作間隔器的第二焊縫與除氣開口直接面對(duì)面地設(shè)置，使得至少在與除氣開口直接面對(duì)面的側(cè)面，沒有顆?？梢苑e聚在電極板上。
[0019]本發(fā)明的另一特征規(guī)定，為了形成附加除氣開口，第一焊縫在鄰近另一縱側(cè)的邊沿部分中間斷。依照本發(fā)明的分離器袋因此具有第一和第二除氣開口。這些開口分別在鄰近各自縱側(cè)的邊沿部分中形成。
[0020]兩個(gè)除氣開口的形成允許最小化在分離器袋的上部外邊緣中提供的、用于電流收集突耳穿過(guò)的凹陷的尺寸。優(yōu)選地，分離器袋的材料盡可能緊緊地靠在電流收集突耳上，并且因此盡可能防止顆粒不希望地滲透到分離器袋的內(nèi)部?？赡艿卦陂_口區(qū)域中積聚在分離器袋上的顆粒在除氣的情況下被拖走，使得直接在電流收集突耳處的不希望的“青苔”效應(yīng)以這樣的程度最小化，從而在電池的整個(gè)服務(wù)壽命中不會(huì)形成到相鄰正電極的短路橋。
[0021]為了形成迷宮管道，在除氣方向上的除氣開口的上游提供流障礙。為此目的，提供第三焊縫，其與所述附加除氣開口直接面對(duì)面地定位。同樣地，該第三焊縫與第一焊縫隔開，并且就像第二焊縫那樣充當(dāng)用于插入到分離器袋中的電極板的間隔器。
[0022]優(yōu)選地，第二和第三焊縫與第一焊縫等距。到分離器片的上部前側(cè)，即到分離器袋的上部外邊緣的距離為0.5cm-2.5cm，優(yōu)選地1.0cm-2.0cm，甚至更優(yōu)選地為1.5cm。在正常使用下，從第一焊縫到第二焊縫的距離決定在一方面電極板的上部外邊緣與另一方面分離器袋的上部外邊緣之間產(chǎn)生的空隙，同時(shí)積聚在電極板上的顆?？赡懿幌Ｍ亍吧L(zhǎng)進(jìn)”所述空隙中。
[0023]第二和第三焊縫具有基本上與各自關(guān)聯(lián)的除氣開口的展度(extent)相應(yīng)的展度。因此，實(shí)現(xiàn)了與對(duì)應(yīng)除氣開口直接相對(duì)的電極板的上部外邊緣的部分未被暴露，該事實(shí)抵消了與對(duì)應(yīng)除氣開口直接相對(duì)的電極板的側(cè)面的顆粒積聚對(duì)除氣開口的堵塞。
[0024]依照第一可替換方案，分離器袋的分離器片可以彼此連接并且優(yōu)選地沿著其與第一焊縫相對(duì)的下部前側(cè)彼此焊接。因此，分離器袋在其下側(cè)密封。這具有以下優(yōu)點(diǎn):可能地與電極板的網(wǎng)格分離的活性質(zhì)量的顆粒保持在分離器袋內(nèi)并且不能迀移到電解質(zhì)中。另一方面，在其下側(cè)密封的分離器袋需要用于在插入電極板之后密封分離器袋的下側(cè)的附加制造步驟。
[0025]如果在一種可替換的配置中，所述分離器袋沿著其與其第一焊縫相對(duì)的下部外邊緣開口，則不需要這樣的附加步驟。在這種情況下，完整的分離器袋可以配備有電極板，并且然后作為完成的電極插入電池中。
[0026]關(guān)于工藝，上面所述的目的通過(guò)提出一種用于制造用于板狀電極的電極板的分離器袋的工藝而實(shí)現(xiàn)，在所述工藝中，彼此承載的兩個(gè)無(wú)末端分離器片沿著其縱側(cè)彼此焊接，在縱側(cè)彼此焊接的分離器片按一定長(zhǎng)度等距切割，并且在形成焊縫的同時(shí)沿著其第一前側(cè)將切割的分離器片彼此焊接，其中所述焊縫上形成有凹陷，該凹陷用于設(shè)置在電極板上的電流收集突耳穿過(guò)。
[0027]該工藝提供了由分離器片形成的分離器袋。在這里，使用了例如從無(wú)末端卷狀物解卷的無(wú)末端分離器片。兩個(gè)無(wú)末端分離器片放置在彼此之上，并且沿著其縱側(cè)，即在無(wú)末端方向上彼此焊接，從而產(chǎn)生無(wú)末端管。
[0028]在下一工藝步驟中，所述無(wú)末端管按一定長(zhǎng)度切割。按照這種方式，在其幾何維度上產(chǎn)生分離器袋。在縱向方向上彼此焊接的分離器片按一定長(zhǎng)度等距切割，從而產(chǎn)生具有相等幾何維度的分離器袋。
[0029]在最終工藝步驟中，所述分離器袋通過(guò)將切割的分離器片的前側(cè)彼此焊接而完成。產(chǎn)生的焊縫不在前側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度上繼續(xù)。相反地，產(chǎn)生這樣的焊縫，其包括用于設(shè)置在電極板上的電流收集突耳穿過(guò)的凹陷。因此，產(chǎn)生間斷的焊縫，焊縫的所述間斷形成所述用于電