BRPI0715782B1 - Processo para produção de uma bateria de eletrólito líquido - Google Patents
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Abstract
processo para produção de uma bateria de eletrólito líquido. a presente invenção refere-se a um processo para produção de uma bateria de eletrólito líquido, que, de preferência, é usada em mecanismos móveis, tais como, por exemplo, em automóveis, barcos ou aviões. o processo apresenta as seguintes etapas; inserção de, em cada caso, uma placa de mistura (5a') na caixa de bateria (1), em dois lados opostos da caixa, inserção do pacote de placas de elétrodos (2) entre as duas placas de mistura (5a') dispostas na caixa de bateria e união das duas placas de mistura (5a'), alinhadas verticalmente, em ângulo reto, com uma placa de ponte de mistura horizontal (5b'), que compreende, aproximadamente no centro da mesma, um recesso para a passagem de eletrólito e uma superfície ligeiramente inclinada para baixo, em direção ao centro da mesma, para escoamento do eletrólito.
Description
(54) Título: PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UMA BATERIA DE ELETRÓLITO LÍQUIDO (51) Int.CI.: H01M 10/12; H01M 2/38 (30) Prioridade Unionista: 16/08/2006 DE 10 2006 038 047.9 (73) Titular(es): IQ POWER LICENSING AG (72) Inventor(es): C. GÜNTHER BAUER
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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UMA BATERIA DE ELETRÓLITO LÍQUIDO.
[001] A presente invenção refere-se a um processo para produção de uma bateria de eletrólito líquido, que, de preferência, é usada em mecanismos móveis, tais como, por exemplo, em automóveis, barcos ou aviões.
[002] O esforço, particularmente da indústria automobilística, no sentido de um modo de construção leve também se refere à economia de peso da bateria. Mas, simultaneamente cresce a exigência por potência de bateria mais alta, uma vez que, além da energia para dar partida ao automóvel, também é necessária energia para agregados adicionais, tais como elevadores de janela elétricos, motores de regulagem para ajuste dos bancos ou também para o aquecimento elétrico dos bancos. Além disso, é desejável manter a potência da bateria, o mais possível, em um nível elevado constante, ao longo da vida útil da bateria.
[003] Do estado da técnica são conhecidas diversas medidas para aumentar a potência de uma bateria de chumbo-ácido convencional. Por potência é entendida, doravante, a capacidade da bateria de fornecer corrente ou receber corrente.
[004] Um problema especial em baterias de chumbo-ácido é o uso o mais completo possível da superfície do elétrodo. Se em uma região da superfície do elétrodo a concentração de ácido for alta demais, isso leva à corrosão e, finalmente, à decomposição das placas de elétrodo. Se a concentração de ácido for baixa demais, faltam as propriedades eletrolíticas, necessárias para um trabalho confiável da bateria. Devido a diversos efeitos, conhecidos do estado da técnica, a densidade do ácido dentro de uma bateria não é uniforme. Para corrigir essa deficiência, foram desenvolvidos dispositivos para a mistura
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2/8 de eletrólito.
[005] Desse modo, simultaneamente também é impedido que se formem depósitos, que também prejudicam a função e a vida útil da bateria.
[006] No documento DE U1 9114909 é descrita uma bateria de acumulador, na qual é forçado um revolvimento do eletrólito por introdução de gás de uma fonte de gás comprimido. Esse processo de revolvimento só é limitadamente apropriado para baterias de automóvel, devido à construção complicada do dispositivo de revolvimento, uma vez que, adicionalmente, ainda é necessária uma fonte de gás comprimido. Do estado da técnica são conhecidos, ainda, dispositivos de mistura de eletrólito, que são designados como bombas hidrostáticas e cuja função é descrita a segue: quando um veículo se move com uma velocidade uniforme, isto é, não é nem freado nem acelerado, a superfície do eletrólito líquido na bateria usada no veículo é plana e horizontal. Em um processo de frenagem ou aceleração, devido à inércia de massa, o eletrólito oscila para lá e para cá. As correntes de eletrólito formadas nesse caso, são guiadas por barreiras e canais, de tal modo que seja obtida a melhor mistura possível.
[007] Esse princípio está descrito, entre outros, nos documentos US 4,963,444; US 5,096,787, US 5,032,476 e da patente alemã 297 18 004.5, que forma o estado da técnica mais recentes. O objeto do estão da técnica mais recente é um dispositivo de mistura anular, disposto entre os elétrodos na caixa de bateria, tal como é mostrado na figura 1.
[008] Até agora, na produção de uma bateria convencional, sem dispositivo de mistura, ou uma bateria com dispositivo de mistura, primeiramente o pacote de placas de elétrodos 2 é inserido na caixa de bateria vazia. Quando deve ser construída uma bateria com dispositivo de mistura, o pacote de placas de elétrodos precisa ser posicionado
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3/8 exatamente no centro na caixa de bateria, para que a fenda entre a borda vertical do pacote de placas de elétrodos e a parede da caixa de bateria tenha a mesma largura nos dois lados. Mas isso é difícil de ser garantido, uma vez que a inserção do pacote de placas de elétrodos pesado dá-se manualmente, porque o uso de robôs e técnica de manuseio similar seria caro demais.
[009] As placas de elétrodos estão envolvidas com um filme de matéria sintética, doravante chamado de bolsas de eletrodos. As bolsas de elétrodos são muito sensíveis mecanicamente. A subseqüente inserção das placas de mistura angulares, à esquerda e à direita na respectiva fenda precisa dar-se de modo muito cuidadoso, para evitar uma danificação das bolsas de elétrodos. Bolsas de elétrodos danificadas levam a uma falha prematura da célula de bateria correspondente e, desse modo, a uma deficiência de potência.
[0010] No caso representado na figura 2, o pacote de placas de elétrodos está posicionado demais à esquerda na caixa de bateria, de modo que a fenda entre a borda vertical do pacote de placas de elétrodos e a parede da caixa de bateria é mais estreita no lado esquerdo do que no lado direito.
[0011] O processo de produção convencional ainda tem uma outra desvantagem, que está representada esquematicamente na figura 3. Quando o pacote de placas de elétrodos não se encontra na posição prevista construtivamente, tal como está mostrado na figura 3a, o canal de corrente formado entre a parede da bateria e o lado vertical da placa de mistura é mais estreito no lado esquerdo do que o no lado direito. Mas, esses canais de corrente estão otimizados no que se refere à sua largura, de modo que a modificação da largura reduz a eficiência da mistura. No caso representado na figura 3b, os canais de corrente têm a mesma largura nos dois lados, de modo que se dá uma boa mistura, tal como está indicado pelas setas de corrente.
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4/8 [0012] Uma desvantagem especial dessa tecnologia de produção consiste no fato de que danificações das bolsas de elétrodos não podem mais ser verificadas no controle final da bateria. Por esse motivo, uma danificação das bolsas de elétrodos deve ser evitada sem falta. Ao mesmo tempo, os custos para esse passo de processo não devem subir. Portanto, deve ser procurada uma solução simples e, apesar disso, segura. Existe, portanto, a tarefa da invenção na eliminação da deficiência encontrada no estado da técnica. Particularmente, deve ser evitada uma danificação das bolsas de elétrodos.
[0013] Essa tarefa é solucionada por um processo de produção para produção de baterias de eletrólito líquido com um dispositivo de mistura de acordo com invenção.
[0014] O processo apresenta os seguintes passos:
- inserção de, em cada caso, uma placa de mistura, manualmente, nas duas paredes previstas, opostas uma à outra, da carcaça de bateria, sendo que as placas de mistura estão ligeiramente oblíquas, isto é, o ângulo de mistura usado no estado da técnica, nesse processo está dividido em uma parte vertical e uma parte horizontal. A parte vertical é designada doravante como placa de mistura. As placas de mistura estão ligeiramente oblíquas na caixa de bateria, isto é, elas apresentam uma inclinação entre cerca de 10 e 25 graus, dependendo da forma de construção da bateria.
- Inserção do pacote de placas de elétrodos entre as duas placas de mistura posicionadas na caixa de bateria, que, nesse caso, são empurradas para uma posição vertical, isto é, quando o pacote de placas de elétrodos é inserido manualmente na caixa de bateria, as placas de mistura são movidas ou empurradas para a posição vertical prevista. Como as placas de mistura são leves e lisas, não existe o risco de danificar as bolsas de elétrodos nesse procedimento. Além disso, pelas placas de misturas, que serve como ajuda de centralizaPetição 870170099384, de 19/12/2017, pág. 8/17
5/8 ção, o pacote de placas de elétrodos é deslocado para a posição correta na inserção manual.
- Inserção de uma placa de ponte de mistura, horizontalmente sobre as duas placas de misturas posicionadas verticalmente. [0015] Por essas etapas tecnológicas na produção da bateria, são obtidas as vantagens descritas abaixo.
[0016] Como primeiramente são inseridas as placas de mistura verticais do dispositivo de mistura dividido na carcaça de bateria, depois se dá a inserção do pacote de placas de elétrodos entre as placas de mistura, uma danificação das bordas laterais sensíveis das placas de elétrodos é extensivamente evitada. Trata-se, nesse caso, de um processo autocentralizador. Essa autocentralização ainda pode ser reforçada quando a caixa de bateria se encontra sobre uma via de rolos.
[0017] Além disso, no processo de produção de acordo com a invenção as placas de elétrodos são dispostas exatamente na posição predeterminada na caixa de bateria pelas placas de mistura já inserida nos dois lados. Isso tem a vantagem adicional que as ligações elétricas de cada placa de elétrodos encontram em uma posição espacial predeterminada exatamente. A seguir, as ligações são soldadas umas nas outras por meio de um robô de solda e, desse modo, as células da bateria individuais são ligadas em série. Até agora, as ligações precisam ser realizadas de modo relativamente largo, para que as placas de elétrodos pudessem ser soldas uma na outra, mesmo se as mesmas não tivessem sido posicionadas de modo ótimo umas às outras. Como, de acordo com a invenção, as placas de elétrodos são alinhadas exatamente umas às outras e, com isso, não precisam mais ser compensadas tolerâncias grandes, é possível uma diminuição das ligações e, apesar disso, uma solda precisa das ligações umas às outras. Pelas ligações menores, podem ser economizados, por bateria,
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6/8 cerca de 200 gramas ou mais de chumbo.
[0018] Depois da inserção das placas de mistura e do pacote de placas de elétrodos, a placa de ponte de mistura é colocada sobre as placas de mistura alinhadas verticalmente e unida em ângulo reto com as mesmas, de modo que resulta uma unidade de mistura compacta. Essa placa de ponte de mistura, na inserção sobre as placas de mistura dispostas verticalmente, também contribui para igualar deformações da caixa de bateria, que se formaram na fundição injetada, e para reforçar, no total, a caixa de bateria. Uma outra vantagem em relação ao estado da técnica também consiste no fato de que o lado superior da placa de ponte de mistura, que serve como superfície de escoamento de eletrólito, apresenta, a partir dos dois lados frontais, em direção ao centro, uma inclinação predeterminada, que não se modifica mais na montagem da placa de ponte de mistura e na inserção da tampa da caixa de bateria e que é substancialmente independente de tolerâncias de produção da caixa de bateria, de modo que é obtido um efeito de mistura ótimo. O processo de produção de acordo com a invenção é explicado mais detalhadamente por meio de desenhos.
[0019] A figura 1 mostra a vista lateral de uma bateria de chumboácido, com um ângulo de mistura do estado da técnica.
[0020] A figura 2 (2a-2c) mostra uma parte de processo do processo de produção de acordo com o estado da técnica.
[0021] A figura 3 (3a-3b) mostra uma comparação de funcionamento entre o estado da técnica e a invenção.
[0022] A figura 4 (4a-4d) mostra os passos de montagem de acordo com a invenção.
[0023] A figura 5 (5a-5b) mostra uma ponte de mistura em representação em perspectiva.
[0024] A invenção é explicada por meio das figuras 4 e 5, sendo que as figuras 1 a 3, que mostram o estado da técnica, estão incluíPetição 870170099384, de 19/12/2017, pág. 10/17
7/8 das.
[0025] A figura 1 mostra uma caixa de bateria 1, com uma placa de elétrodos de chumbo 2 e um enchimento de ácido 3, cujo nível no estado de repouso mecânico está designado com 4. Com 5a e 5b estão designados lados verticais ou o lado horizontal do dispositivo de mistura anular. Se a bateria estiver instalada, por exemplo, em um veículo, que se move na direção caracterizada com a seta A, em um processo de frenagem, o ácido é comprimido para cima entre o lado vertical 5a e a parede de carcaça e escoa através do lado horizontal 5b. Esse processo que ocorre regularmente leva à mistura de ácido desejada. O dispositivo de mistura está representado na figura 1 apenas em um lado da caixa de bateria 1.
[0026] Na figura 2 são mostrados os passos de processo importantes para produção dessa bateria convencional. Na caixa de bateria 1 vazia é inserido, primeiramente, o pacote de placas de elétrodos de chumbo 2. Nesse caso, pode acontecer que o pacote de placas de elétrodos de chumbo 2 não esteja disposto totalmente no centro, tal como representado na figura 2b. Em uma etapa de processo seguinte, são inseridos nos dois lados os ângulos de mistura 5a, 5b. Nesse caso, pode acontecer que o envoltório de matéria sintética das placas de elétrodos de chumbo 2 no lado esquerdo sejam danificadas, porque o pacote de placas de elétrodos de chumbo 2, tal como mostrado na figura 2c, se encontra próximo demais da parede da caixa de bateria 1. Uma danificação do envoltório de matéria sintética de uma placa de elétrodo leva a uma falha prematura dessa célula e, desse modo, de toda a bateria.
[0027] A figura 3 ainda mostra uma outra desvantagem do processo de produção convencional: quando o pacote de placas de elétrodos não se encontra na posição prevista construtivamente, tal como representado na figura 3a, dois canais de corrente, formados pela respectiPetição 870170099384, de 19/12/2017, pág. 11/17
8/8 va parede de bateria e pelo lado vertical do respectivo ângulo de mistura, são de largura diferente. Esses canais de corrente, porém, estão otimizados no que se refere à sua largura, de modo que a modificação da largura diminui a eficiência da mistura. Na figura 3b, os canais de corrente têm a mesma largura nos dois lados, de modo que se dá uma boa mistura, indicada por setas.
[0028] Na figura 4 é descrito o processo de acordo com a invenção. É usado um dispositivo de mistura novo, que consiste em três partes, em duas placas de mistura 5a' e uma placa de ponte de mistura 5b'. Primeiramente, as placas de mistura 5a' são inseridas de modo ligeiramente oblíquo na caixa de bateria 1 (figura 4b) e só depois dáse a inserção do pacote de placas de elétrodos 2 (figura 4b]c). Por essa medida é obtido que o pacote de placas de elétrodos 2 se encontre exatamente no centro na caixa de bateria 1. Na última etapa de trabalho de acordo com a invenção, representada na figura 4d, a placa de ponte de mistura é colocada sobre as placas de mistura alinhadas verticalmente e unida em ângulo reto com as mesmas.
[0029] As figuras 5a e 5b mostram o dispositivo de mistura, composto pelas duas placas de mistura 5a' e a placa de ponte de mistura 5b', em representação em perspectiva, sendo que a figura 5a mostra o dispositivo de mistura em representação em explosão, a figura 5b, o mesmo, em estado montado. Deve ser acentuado que o processo de acordo com a invenção também é apropriado para produção de baterias de eletrólito líquido, que apresenta um dispositivo de mistura com uma forma divergente da descrição das figuras, tal como é o caso, por exemplo, em baterias de caminhões.
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Claims (3)
- REIVINDICAÇÕES1. Processo para produção de uma bateria de chumboácido, com um dispositivo de mistura, caracterizado pelo fato de que apresenta as seguintes etapas:- inserção de placas de mistura (5a') na caixa de bateria (1), em cada caso em dois lados opostos um ao outro da caixa, sendo que as placas de mistura estão dispostas de modo ligeiramente oblíquo,- inserção do pacote de placas de elétrodos (2) entre as duas placas de mistura (5a') posicionadas na caixa de bateria (1), que, nesse caso, são empurradas para a posição vertical, sendo que as medidas geométricas da caixa de bateria (1), do pacote de placas de elétrodos (2) e das placas de mistura (5a') estão planejadas de tal modo que na inserção do pacote de placas de elétrodos o mesmo é disposto em uma posição predeterminada construtivamente na caixa de bateria e, nesse caso, são obtidas as secções transversais previstas dos canais de corrente,- união das duas placas de mistura (5a') alinhadas verticalmente, em ângulo reto, com uma placa de ponte de mistura (5b'), que apresenta no centro, uma reentrância para a passagem de eletrólito, e uma superfície de escoamento, ligeiramente inclinada para baixo, em direção ao centro, para o eletrólito.
- 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a placa de ponte de mistura (5b') é inserida ou presa por grampos sobre as duas placas de mistura (5a'), alinhadas verticalmente.
- 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a caixa de bateria, na inserção do pacote de placas de elétrodos (2) se encontra sobre uma via de rolos.Petição 870170099384, de 19/12/2017, pág. 13/171/52/5
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