CN101904032B - 可再充电电池 - Google Patents

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Abstract

具有蓄电池壳体的蓄电池，其具有至少一个电池腔室，每个电池腔室中具有几个电极与液体电解质，电池腔室中具有至少一个壁元件，以将电池腔室划分为至少两个相互连通的容积腔室(8，9)。在容积腔室(8，9)的下部区域中为用于容积腔室(8，9)之间的液体电解质的连通连接部，并且容积腔室(8，9)之间的压力平衡连接部布置于容积腔室的上部区域，以确保相互连通的容积腔室(8，9)中的相等的气压。壁元件(6)向上延伸至少一定距离，以使得在蓄电池(1)的运动上，首先，至少一个容积腔室(8，9)中的电解质流过下部区域中的相互连通的连接部，其次，电解质再次流过下部区域中的相互连通的连接部，流出所述至少一个容积腔室(8，9)，没有液体电解质越过壁元件(6)的上边缘从一个容积腔室(8，9)溢出至邻近的容积腔室(9，8)。

Description

可再充电电池
技术领域
本发明涉及一种可再充电电池，该可再充电电池壳体具有包括至少一个单元电池区域(cell area)的可再充电电池壳体，具有多个电极，以及在每个单元电池区域中具有液体电解质，并且在每种情况下在单元电池区域中具有至少一个壁元件，以将单元电池区域在每种情况下再分为至少两个彼此连通的容积区域，其中，在用于液体电解质的容积区域之间在容积区域的下部区域中有连通连接部，并且在容积区域之间在容积区域的上部区域中有压力平衡连接部，以确保彼此连通的容积区域中的气压相同。
背景技术
US 4,963,444A与US 5,096,787A公开了具有壳体的铅酸电池，该壳体被再分为多个单元电池区域。包含铅的电极板堆被固定在单元电池区域中，并且通过分隔器彼此分开。而且，单元电池区域填充了液体电解质，该液体电解质尤其包含硫酸。
在操作过程中，酸浓度可以在可再充电电池的高度上被不均匀地分布，因此导致了可再充电电池的存储容量降低。因此期望在操作过程中混合液体电解质。为了该目的，通过与可再充电电池壳体的侧壁相邻的壁元件而产生静液力泵。当可再充电电池移动时，电解质越过壁的上边缘飞溅进入由壁限定出的容积区域内，其结果是该容积区域中的电解质水平高于相邻容积区域中的电解质水平。在移动过程中，电解质另外通过下部区域中的开口流入由壁元件限定出的容积区域。在该容积区域中目前较高的电解质水平导致容积区域中的静压过压，其结果是电解质再次流出装得溢出的容积区域，进入相邻的容积区域。因此静液力泵确保了产生循环电解质运动。
然而，循环电解质运动具有如下缺点：会收集沉淀在下部区域中的淤渣与颗粒，并且将其移动至分隔器上方的区域内。这增加了短路的风险。
US 529,199公开了一种可再充电电池系统，其中，通过泵设备使得流体循环。在一个实施例中，为了使用出口元件与凹槽，以确保电解质循环，将可再充电电池安装在摇杆上。
发明内容
与该背景技术相反，本发明的目标在于提供一种改进的具有最初提及类型的可再充电电池壳体的可再充电电池，其中，有效地抵制了操作过程中的酸分层的形成，同时，已经沉淀的淤渣不再移动至上部单元电池区域。
该目标通过最初提及类型的可再充电电池来实现，其中，壁元件至少向上延伸，在第一步骤中，当将运动载荷作用于可再充电电池时，电解质经由下部区域中的连通连接部流入至少一个容积区域中，并且在第二步骤中，电解质再次经由下部区域中的连通连接部流出该至少一个容积区域，不会有液体电解质从一个容积区域越过壁元件的上边缘溢出到相邻的容积区域。
与已知的实施例相比，连通管的原理被用于确保电解质经由容积区域的下部区域中的连通连接部前后运动，并且电解质不能循环。这样的优点在于因为电解质不循环，聚集在底部的淤渣保留于此。例如这样的必须利用连通管发生的电解质运动足以克服酸分层。
对此而言的重要因素在于壁元件沿盖的方向向上延伸，其封闭单元电池区域，在正常操作中在可再充电电池的运动期间，也就是说，在可再充电电池被倾斜、加速或减速的情况下，没有明显量的电解质溢出越过壁元件进入相邻的容积区域中。
而且，只要在容积区域之间的上部区域中压力被平衡，就能够确保连通管的功能，以使得位于容积区域中的电解质上的气压大约相同。为了该目的，压力平衡连接部被设置在容积区域之间。
在正常操作过程中，在由每个壁元件限定出的平面与静止位置中的电解质水平之间的角度大约为90°。当在电解质水平与由壁元件限定出的平面之间的角度减少至83°，优选至80°，尤其优选至70°时，仍然发生正常操作。目标在于为了在这种正常加载过程中实现连通管的效果，应防止电解质溢出越过壁元件的上边缘，例如直至这样的倾斜位置的电解质水平。
相应地，壁元件因此应向上延伸，当将电解质填充至由制造商规定的标称填充高度时，使得电解质不会在当前电解质水平与在可再充电电池壳体中限定的正常电解质水平之间溢出，直至至少7°的角度。在一个优选实施例中，该角度为至少10°，并且在特别优选的实施例中，其为至少20°。
有利地是，壁元件被紧邻竖直的单元电池区域壁来布置，从而竖直壁区段延伸超过电极的高度，电极处于板的形式并且被保持于单元电池区域中，以及水平壁区段在电极板上方从竖直壁区段起始。在例如这样的实施例中，又一竖直壁区段可以从水平壁区段，与电极相反地，沿单元电池区域的盖部分的方向延伸。这就形成了在电极板上方的存储区域，在该存储区域中，电解质可以聚集，该电解质在可再充电电池的向前运动过程中，从下部区域流入容积区域。在可再充电电池的向后运动过程中，或当其随后静止时，已经聚集在收集区域中的电解质经由彼此连通的容积区域的下部区域再次向下流动，进入相邻的容积区域中。这使得电解质向前与向后流动，其导致通过湍流而混合。
在一个有利的实施例中，尤其当电极板彼此邻近，并且仅允许可忽略量的酸经过时，容积区域由堆叠电极板的彼此相邻的侧边缘而部分地划分。因此，由分隔器彼此分开的电极板的侧边缘，与这些分隔器一起形成壁元件的一部分。
壁元件可以在单元电池区域的两个彼此相对的侧壁之间延伸，并且能够以密封方式被连接至这些侧壁。这使得容积区域沿限定的倾斜方向被限制。壁元件优选地在矩形单元电池区域的紧邻的侧壁之间延伸。
为了产生与相对的侧壁相邻的单元电池区域部分中的容积区域，单元电池区域可以每个均具有两个彼此相对的壁元件。连通管因此在两个相对的单元电池区域部分上在向前与向后运动的过程中起作用，在向前运动过程中一个单元电池区域部分中的存储区域被填充，而在相对的容积区域中的存储区域同时被放空。在向后运动过程中，该过程相应地相反。
壁元件可以以密封的方式被连接至可再充电电池壳体的相邻盖部分，在每种情况中，其在顶部处封闭单元电池区域。这就完全防止了电解质溢出越过壁元件的上边缘。然而，在例如这样的实施例中，必须设置压力平衡连接部，例如，通过孔来制成，该孔从容积区域经过盖部分。
附图说明
参照一个示范实施例与附图，在以下文字中将以更多细节解释本发明，其中：
图1示出了穿过具有由壁元件分隔开的两个容积区域的可再充电电池的剖面图；
图2a与b示出了图1中示出的可再充电电池处于在两个相反的倾斜位置；
图3示出了可再充电电池壳体中的壁元件的略图，其向上成角度；以及
图4示出了布置于电极板堆上方的壁元件的略图。
具体实施方式
图1示出了可再充电电池1的剖视图，该可再充电电池1以本身已知的方式具有可再充电电池壳体2，其由盖(未示出)以本身已知的方式封闭。排气通道能够以本身已知的方式形成于该盖中，例如，该盖处于具有上下盖部分、且在上下盖部分之间具有网状物(webs)的双盖形式。
可再充电电池壳体2被再分为单元电池区域，图1中的剖面示出了一个这样的单元电池区域3。处于板形式的电极4被堆叠在单元电池区域3中，彼此相邻，但由分隔器彼此分隔开。在该情况中，电极板4可以被插入到分隔器凹口内。例如这样的电极板堆具有交替的正极板与负极板。
为了与电极4一起形成电化学元件，单元电池区域3填充有液体电解质，尤其填充有硫酸。区域5表示具有更高的浓度的电解质。
至少一个壁元件6被安装在单元电池区域3中，并且向上延伸超过电解质水平7，当该水平处于由制造者规定的标称填充高度时。作为示例，壁元件6具有第一区段、水平区段和竖直端区段，该第一区段平行于电极板4的一个侧边缘延伸，该水平区段例如在电极板4上方横向地以一角度起始，该竖直端区段邻近电解质水平7并且经过电解质水平7，当该电解质水平7处于标称填充高度时。其结果是，在单元电池区域3的左手侧限制出第一容积区域8，所述容积区域具有上部区域中的存储区域。第二容积区域9由单元电池区域3的右手侧的壁元件从第一容积区域8限制出来。
第一容积区域8与第二容积区域9被彼此连接，以在下部区域中提供连通。为此，在一个优选示范实施例中，对于壁元件6可以不在下部区域中完全延伸至可再充电电池壳体2的边缘处，该边缘向内倾斜延伸。然而，还可行的是在下部区域中壁元件6被成形为与可再充电电池壳体2形成整体，并且在壁元件6的下部区域中设置开口，电解质可以通过该开口从第一容积区域8流入第二容积区域9，反之亦然。
重要因素在于壁元件6至少向上延伸超过电解质水平7，使得在正常操作过程中，没有明显量的电解质流过壁元件6的上边缘。
而且，容积区域8，9的上部区域中的开口10确保了在容积区域8，9之间的压力平衡连接，其结果是容积区域8，9的上部区域中的气压相同。
这样就产生了连通管的系统。连通管与连通容器是这样的容器，其在上部开口，但其在底部彼此连接，并且其中液体水平与平衡状态中预先确定的比密度一样高，不管彼此连通的容器的容积。
图2示出了图1的可再充电电池1处于两个相反的倾斜位置。在图2a)中，可再充电电池向左倾斜，这导致第一容积区域8与第二容积区域9中的不同电解质水平7a，7b。两个电解质水平7a，7b之间的差d导致容积区域中的平衡，从而电解质从底部经由在第一与第二容积区域8，9之间的连通连接部在第二容积区域9的下部区域中流入第一容积区域8。因此，更高度浓缩的电解质(区域5)被向上供应，其与较低程度浓缩的电解质相混合。
当向后倾斜至图2b)中示出的相反的倾斜位置时，第一容积区域8中的电解质水平7a高于第二容积区域9中的电解质水平7b。这导致存储于第一容积区域8中的电解质经由容积区域8，9的下部区域中的连通连接部部分地再次流回到第二容积区域9内。该流动产生了涡旋，其导致了高度浓缩的电解质(区域5)以及其余的电解质被完全混合。
容积区域8，9的下部区域中的流动方向由箭头指示。
重要因素在于壁元件6防止了电解质在电解质水平的上部区域中向后和向前流动，如由虚线箭头所指示的。
对于所使用的起作用的原理而言更重要的因素在于将壁元件6拔出足够高，没有明显量的电解质可以从一个容积区域流过壁元件的上边缘进入相邻的容积区域。这确保了电解质可以仅经由容积区域8，9的下部区域中的连通连接部流动。这具有优点，出现在下部区域中的任何淤渣与颗粒残留物不会被循环，而该循环增加了短路的风险。
图3示出了壁元件的略图，该壁元件在电解质板4上方成角度，并且在成角度的端部处具有竖直向上延伸的区段。壁元件6沿着电极板的侧边缘延伸超过电极板4的高度的相当大的部分。为了从中央容积区域9限制出两个侧容积区域，除了图示的壁元件之外，相应的壁元件还可以被布置在相反的侧面上。
有利地是，壁元件在单元电池区域3的那些侧壁之间延伸，该侧壁彼此靠近，也就是说不平行于电极板4。
图4示出了壁元件6的另一实施例，其中，壁元件的一部分由电极板4的侧边缘形成。因此壁元件具有仅一个布置于电极板4上方的水平区段以及竖直区段，该竖直区段从其开始并且沿可再充电电池壳体2的盖(未示出)的方向向上延伸。

Claims (10)

1.一种可再充电电池(1)，具有包括至少一个单元电池区域的可再充电电池壳体(2)，具有多个电极(4)，以及在每个单元电池区域(3)中具有液体电解质，并且在每种情况下在所述单元电池区域(3)中具有至少一个壁元件(6)，以将所述单元电池区域(3)在每种情况下再分为至少两个彼此连通的容积区域(8，9)，其中，在用于所述液体电解质的所述容积区域(8，9)之间在所述容积区域(8，9)的下部区域中有连通连接部，并且在所述容积区域(8，9)之间在所述容积区域(8，9)的上部区域中有压力平衡连接部，以确保彼此连通的所述容积区域(8，9)中的气压相同，其特征在于，所述壁元件(6)至少向上延伸，使得在第一步骤中，当将运动载荷作用于所述可再充电电池(1)时，电解质经由所述下部区域中的连通连接部流入至少一个容积区域(8，9)中，并且在第二步骤中，电解质再次经由所述下部区域中的所述连通连接部流出所述至少一个容积区域(8，9)，而不会有液体电解质从一个容积区域越过所述壁元件(6)的上边缘溢出到相邻的容积区域(8，9)。
2.根据权利要求1所述的可再充电电池(1)，其特征在于，所述壁元件(6)向上延伸，使得电解质不会在当前电解质水平(7)与在水平状态中的限定的正常电解质水平之间溢出，直至至少7°的角度。
3.根据权利要求2所述的可再充电电池(1)，其特征在于，所述壁元件(6)向上延伸，使得电解质不会在当前电解质水平(7)与在水平状态中的限定的正常电解质水平之间溢出，直至至少10°的角度。
4.根据权利要求2所述的可再充电电池(1)，其特征在于，所述壁元件(6)向上延伸，使得电解质不会在当前电解质水平(7)与在水平状态中的限定的正常电解质水平之间溢出，直至至少20°的角度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的可再充电电池(1)，其特征在于，所述壁元件(6)被布置成由一间隙而与竖直单元电池区域壁分开，使得竖直壁区段延伸超过所述电极(4)的高度且水平壁区段在所述电极(4)上方从所述竖直壁区段起始，所述电极处于板状形式并且被保持在所述单元电池区域中。
6.根据权利要求5所述的可再充电电池(1)，其特征在于，又一竖直壁区段从面向所述电极(4)的所述水平壁区段沿所述单元电池区域(3)的盖闭合的方向延伸至邻近所述盖的位置处。
7.根据权利要求1—4中任一项所述的可再充电电池(1)，其特征在于，所述容积区域(8，9)被所述电极(4)的彼此相邻的侧边缘部分地隔开，所述电极(4)是堆叠的，所述电极(4)的侧边缘形成部分的所述壁元件(6)。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的可再充电电池(1)，其特征在于，壁元件(6)在所述单元电池区域(3)的两个彼此相对的侧壁之间延伸，并且以密封的方式被连接至这些侧壁。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的可再充电电池(1)，其特征在于，为了产生与侧壁相邻的单元电池区域部分中的容积区域(8，9)，每个所述单元电池区域(3)具有两个壁元件(6)。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的可再充电电池(1)，其特征在于，所述壁元件(6)以密封的方式被连接至所述可再充电电池壳体(2)的邻近盖部分，在每种情况下，所述盖部分在顶部处封闭所述单元电池区域(3)，并且所述压力平衡连接部通过孔来制成，所述孔从所述容积区域(8，9)穿过所述盖部分。
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