CN103765634B - 电池、电池盒以及用于生产电池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的电池，该电池包括分成电池单元（1）的电池盒（2）、设置在电池单元（1）内的电极板（3）、围绕电极板（3）的电解质液体（4）以及用于使电池单元（1）内的电解质液体（4）混合的装置，其中，该装置包括分隔壁，该分隔壁形成流动路径（10），该流动路径与电极板（3）分开并且将电池单元（1）的上部区域与下部区域流体连接，其特征在于，分隔壁（5）在上部区域内具有活门（7），该活门较佳地横跨分隔壁（5）的整个宽度延伸并且与电池盒（2）的邻接的内壁（6）一起限定流动路径（10）的一部分。同样给出用于制造根据本发明的电池的电池盒以及用于生产根据本发明的电池的方法。

Description

电池、电池盒以及用于生产电池的方法

技术领域

本发明涉及一种特别是用于机动车的电池，该电池包括分成电池单元的电池盒、设置在电池单元内的电极板、围绕电极板的电解质液体以及用于使电池单元内的电解质液体混合的装置，其中，该装置包括分隔壁，该分隔壁构成流动路径，该流动路径与电极板分开并且将电池单元的上部区域与下部区域流体连接。此外，本发明还涉及一种用于根据本发明的电池的电池盒以及用于生产这种电池的方法。

背景技术

对于具有液态电解质的电池，在运行过程中会产生酸密度的梯度。在电池放电时会消耗酸。因此，在从电极的铅以及电解质的硫酸输出电能的铅酸电池中会产生硫酸铅和水。由此，酸密度在紧邻电极处下降。在充电过程中，该过程倒过来，即，在使用电能的情况下“产生”酸。由此，酸密度在紧邻电极处上升。在这两种情况下，扩散过程在一定限值内均衡不同的酸密度。然而，仍会存在梯度。

问题还在于，除了电极横向方向上的梯度外还构造出沿着电极的梯度。比水重的硫酸在重力作用下沿电池底部方向下降。由此，在电池的下部区域内浓度升高，这造成所谓的酸层化。酸层化的重要特点在于会造成对电极的不可逆的破坏。

由实践已知各种不同的方法，借助这些方法能避免酸层化或者能消除产生的酸层化。已知利用热循环的方法。在此，提供一种用于电池内的对流运动的热源。例如由WO2008/019674A2或者DE102007021841A1已知这种方法。其它方法利用充电电压的短时过高，通过这种短时过高来产生起泡。由此产生的气泡使电解质产生涡流，这有助于消除酸层化。其它方法利用泵，借助泵使电解质循环。在此，与电解质循环结合来使用各种泵机构。因此，例如DE2912527A1利用了所谓的气压泵(Mammutpumpe)。此外，例如由DE3526939A1已知其它的泵机构。

对于已知的方法和装置来说，问题是用于使电解质循环的措施大多效率低下。此外，必会产生相对较高的能量耗费，以能够良好和顺利地消除酸层化。这大多涉及到电解质消耗量的成本(在借助起泡来进行混合时)、引入附加热的成本(在对流混合时)或者用于搬动电池(在通过使电池倾翻来泵送时)的较昂贵措施的成本。

由DE102009024271A1已知一种构成此种类型的电池，其中，已设有用于限定电解质液体的流动路径的分隔壁，以通过循环来防止不期望的酸层化。设在此处的分隔壁虽然由于在外壳内出现的电解质液体的晃荡运动而限定在机动车的加速/制动或转弯行驶时有效的流动路径，但由此实现的电解质的混合是不充足的。最后，在此出现的泵效应在结构上产生的流体静力学泵方面不足以能够令人满意地消除酸层化。

发明内容

因此，本发明的任务在于设计和改进此类电池，以使得在使用流体静力学泵效应的情况下有效地但以尽可能低的构造性耗费来防止不期望的酸层化。给出一种用于生产根据本发明的电池的相应的电池盒。还应给出一种特别适于生产根据本发明构造的电池的方法。

前述任务参照根据本发明的如下一种电池来解决：该电池包括分成电池单元的电池盒、设置在所述电池单元内的电极板、围绕电极板的电解质液体以及用于使电池单元内的电解质液体混合的装置，其中，所述装置包括分隔壁，分隔壁形成流动路径，该流动路径与电极板分开并且将电池单元的上部区域与下部区域流体连接，该分隔壁在上部区域内具有较佳地在分隔壁的整个宽度上延伸的活门，该活门与电池盒的邻接的内壁一起限定流动路径的一部分。尤其是，活门经由膜铰链与分隔壁相连，并且相对于电池盒的所述内壁构成一种漏斗，以接纳晃荡出的电解质液体。

根据本发明认识到，仅通过构造性措施就能消除不期望的酸层化，即，通过从构造上改进电池盒内部，以形成足够好的流体静力学泵效应。如现有技术中那样利用在加速/制动或在转弯行驶中出现的电解质液体的晃荡运动，以使电池酸从上运送到各个电池单元的下部内，由此有效地防止酸层化具体来说为此通过如下方式来修改位于上部区域内的分隔壁，即，分隔壁在上部区域内、也就是电解质液体的液面高度以上设有活门，该活门与电池盒的邻接的内壁一起限定流动路径的一部分。

最后，活门是分隔壁的延长部或者分隔壁的一体组成部分，该活门例如经由膜铰链与分隔壁相连。在运行状态下，活门向电极板倾斜，以使得在出现晃荡运动时电解质液体首先抵靠于由活门构成的挡板晃荡，并从挡板超出活门到达由活门构成的漏斗内。漏斗为后续的流动路径构成一种具有扩大体积的捕获区域。电解质液体从漏斗分布到分隔壁与电池盒的内壁之间的区域内，并从该区域经由如此构成的流动路径到达下部区域内、更精确地说到达电极板下方，由此使电解质液体有效地混合。

在该位置应注意到，由向电极板倾斜的活门构成的漏斗可接纳大量的电解质液体，因而，从漏斗起(主要由重量决定地)发生大量向下流动，这又使得电解质液体在各个电池单元的下部区域内有效地混合。由此有效地防止不利的酸层化。

与现有技术不同，在此提供一种对于泵效应有利的几何形状，即，通过在上部区域内具有活门的分隔壁，该活门在电解质液体出现晃荡运动时能接纳足够多液体并能向下运送这些液体。

可通过如下方式来进一步有利于根据本发明的方式实现的泵效应，即，分隔壁在下部区域内、靠近底部或紧邻底部处具有作为酸出口的过道或穿孔。该措施在功能上与构造在分隔壁的上部区域内的活门一同起作用，并且用于使活门区域与电池盒的侧壁分隔开，因而，活门较佳地经由膜铰链铰接到分隔壁处，并或多或少自由运动，即，活门构造成可向电极板倾翻或翻转。通过前述构造性措施的组合，具有活门的分隔壁和侧壁以及盒外壁构成与电极板分隔开的流动路径或流动通道，即在出现电池盒内部的有利的晃荡运动时，能通过该流动路径或流动通道运送酸。

分隔壁可以是单独的构件，该构件在制造电池或电池盒时能插入以及还能粘附到电池盒内。

特别是在简单制造的情况下特别有益的是：分隔壁是电池盒的一体组成部分，例如注塑到电池盒内。这对于活门也同样有效，该活门可以是分隔壁的一体组成部分，即经由膜铰链与分隔壁相连。

关于根据本发明的电池的安装特别有益的是，在电池盒的内部侧壁处构造有第一保持凸起部、闭锁件或类似物，第一保持凸起部、闭锁件或类似物将活门保持在垂直的安装位置、较佳地保持在与分隔壁同一平面内。在这种垂直或竖直的位置中，例如通过经注塑的保持凸起部来确保活门位置。如在常规电池中那样，在此，可将电池组或电极板放置于盒内，而不会在运行时干扰到向电极板倾斜的活门。

此外还有利是，在电池盒的内部侧壁处构造有两个另外的第二保持凸起部、闭锁件或类似物，第二保持凸起部、闭锁件或类似物将活门保持在倾斜的工作位置、从分隔壁的平面向电极倾斜或摆动的位置。可手动、但也能自动地在安装之后来实现该工作位置，以使活门位于倾斜的最终位置。活门能闭锁在该位置中，因而，有效地构造在电解质液体的晃荡运动时为了“汲取”所需的漏斗，由此能实现非常好地工作的流体静力学泵。

为了有利于电池盒底部处、即底部区域内的电解质循环，进一步有利的是：电极板较佳地借助肋状间隔保持件与电池盒的底部间隔开，以使得能在电极板下方引导流动。具体来说，间隔保持件可构造成肋状棱柱，以使得从上方运送到分隔壁后面的酸能流到电极板下方，由此有助于使电解质液体混合。

关于根据本发明的电池盒的任务通过如下特征来解决，即，通过用于生产或制造具有与前述实施例对应的特征的电池的电池盒来解决：在电池盒的内壁处构造有第一保持凸起部或者闭锁件，第一保持凸起部或者闭锁件将具有分隔壁的、用于使电解质液体混合的装置的活门保持在垂直的安装位置。

关于用于生产电池的根据本发明的方法，通过如下方式来解决前述任务，即，在安装电极板之前，将活门固定到安装位置、较佳地固定在分隔壁的平面内，并且在安装之后将活门手动或自动地置于从分隔壁的平面向电极板倾斜的工作位置中。关于由该方法生产的电池可参照涉及电池的实施方式以及实施方式中的特征。

附图说明

现在有多种可能性以有利的方式设计和改进本发明的教导。为此，一方面参照上述发明内容，并且另一方面根据附图参照本发明的较佳实施例的下述说明。根据附图与本发明的较佳实施例的说明相结合地来阐释总体上较佳的设计和改型。在附图中示出

图1以示意性侧视图示出具有可动的一体活门的根据本发明的电池的实施例的横截面，由此得出借助集成的流体静力学泵进行电解质循环的工作原理，

图2以示意性侧视图示出不带电极板的根据图1的电池盒的横截面，其中，活门位于垂直的安装位置并且止动于该位置，

图3以示意性侧视图示出不带电极板的根据图1的电池盒的横截面，其中，活门位于倾斜的工作位置并且止动于该位置，

图4以示意性侧向剖视图详细示出图1的实施例，以及

图5以示意性剖视图、横向于图4的视图来详细示出电池盒，其中可看出用于支撑电极板的肋状间隔保持件。

具体实施方式

图1以示意性侧剖图示出根据本发明的电池的基本结构，从该结构可看出借助集成在电池盒内的流体静力学泵进行电解质循环的工作原理。

更精确地说，电池包括分成各电池单元1的电池盒2，其中，在电池单元1内设置有电极板3。电极板3在电池的运行状态下被电解质液体4、更精确地说是被酸包围。

此外，从图1还能看出设有用于使电解质液体4混合的装置，其中，该装置包括分隔壁5，该分隔壁用于形成分隔壁5和电池盒2的内壁6之间的流动路径。

根据本发明，分隔壁5在上部区域内装有在分隔壁5的整个宽度上延伸的活门7，该活门经由膜铰链8与分隔壁5固定相连。最后，活门7是分隔壁5的一体组成部分。

在活门7处于图1中所示的位置时清楚的是，活门7相对于电池盒2的内壁6构成一种漏斗9，该漏斗特别是适于接纳晃荡出的电解质液体4，如在图1中说明的那样。因此，许多液体超出漏斗9经由单独的流动路径10向下到达一区域，其中，在分隔壁5内构造有过道11，流体静力学地运送的电解质液体4通过该过道到达电池盒2或电极板3的下部区域内。

图1中所示的分隔壁5是注塑构件，这种构件由与电池盒2相同的材料制成。

图2以示意图示出具有集成的分隔壁5的电池盒2，其中，活门7止动于垂直或直立的安装位置。为此，将在此单独说明的保持凸起部12集成到电池盒2的内壁6内。在该位置中可以毫无问题地装入在图2中未示出的电极板3。

图3同样以示意图示出具有集成的分隔壁5的电池盒2，其中，在此将活门7摆动到或者斜放到工作位置中。在该位置中构造有以根据本发明的方式所设的漏斗9。活门7也可止动于该位置，即，再次通过设置在内壁6处的保持凸起部13。图3中所示的工作位置对应于根据本发明的电池的常规运行状态，其中，不需要或者不再需要改变活门7的角度位置。

图4以相对于图1来说更详细的示意图示出具有电池盒2和简述的电极板3的根据本发明的电池。

分隔壁5是电池盒2的一体构件，其中，活门7经由膜铰链8与分隔壁5牢固地连接。

在图4中所选择的视图中，活门7位于倾斜的工作位置，并止动于该位置。

根据图4中的视图，由活门7构成漏斗9，晃荡的电解质液体从该漏斗起经由流动路径10向下流动，并且从那里通过图4中未示出的过道11可到达位于电极板3下方的区域内。根据图5中的视图，通过如下方式有利于电解质液体4的这种流动，即，借助肋状间隔保持件14使电极板3与电池盒2的底部区域间隔开，以使得能在每个电池单元1的电极板3下方流动。间隔保持件14较佳地构造成肋状棱柱，与电池盒2的底部间隔开的电极板3能定位在该棱柱上，并且在电池运行时牢固地安置于该棱柱上。

关于在附图中未示出的特征，为了避免重复可参照说明书的总述部分。

最后明确地指出，根据本发明的装置的前述实施例仅用于分析所要求的教导，而不是受限于实施例。

附图标记列表

1电池单元

2电池盒

3电极板

4电解质液体

5分隔壁

6(电池盒的)内壁

7(分隔壁的)活门

8(活门的)膜铰链

9(由活门构成的)漏斗

10(分隔壁后面的)流动路径

11(分隔壁下方的)过道

12保持凸起部(活门的垂直位置)

13保持凸起部(活门的斜放位置)

14(用于使电极板与电池盒底部分隔开的)间隔保持件

Claims (13)

1.一种电池，所述电池包括分成电池单元(1)的电池盒(2)、设置在所述电池单元(1)内的电极板(3)、围绕所述电极板(3)的电解质液体(4)以及用于使所述电池单元(1)内的电解质液体(4)混合的装置，其中，所述装置包括分隔壁(5)，所述分隔壁形成流动路径(10)，所述流动路径与所述电极板(3)分开并且将所述电池单元(1)的上部区域与下部区域流体连接，

其中，所述分隔壁(5)在所述上部区域内具有活门(7)，所述活门与所述电池盒(2)的邻接的内壁(6)一起限定所述流动路径(10)的一部分，

其特征在于，所述活门(7)经由膜铰链(8)与所述分隔壁(5)相连，并且相对于所述电池盒(2)的所述内壁(6)构成一种漏斗(9)，以接纳晃荡出的电解质液体(4)。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池是用于机动车的电池。

3.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述活门(7)横跨所述分隔壁(5)的整个宽度延伸。

4.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述分隔壁(5)在所述下部区域内、靠近底部或者紧邻底部处具有过道(11)。

5.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述分隔壁(5)插入和/或粘附到所述电池盒(2)内。

6.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述分隔壁(5)被注塑到所述电池盒(2)内。

7.如权利要求1-6中任一项所述的电池，其特征在于，在所述电池盒(2)的所述内壁(6)处构造有第一保持凸起部(12)或者闭锁件，所述第一保持凸起部或者闭锁件将所述活门(7)保持在垂直的安装位置、与所述分隔壁(5)保持在同一平面内。

8.如权利要求1-6中任一项所述的电池，其特征在于，在所述电池盒(2)的所述内壁(6)处构造有第二保持凸起部(13)或者闭锁件，所述第二保持凸起部或者闭锁件将所述活门(7)保持在从所述分隔壁(5)的平面向所述电极板(3)倾斜的斜放位置。

9.如权利要求1-6中任一项所述的电池，其特征在于，所述电极板(3)借助肋状间隔保持件(14)与所述电池盒(2)的底部间隔开。

10.如权利要求9所述的电池，其特征在于，所述间隔保持件(14)构造成肋状棱柱。

11.一种用于生产具有根据权利要求1-10中任一项所述的电池的电池盒，其特征在于，在所述电池盒(2)的所述内壁(6)处构造有第一保持凸起部(12)或者闭锁件，所述第一保持凸起部或者闭锁件将具有分隔壁(5)的、用于使电解质液体(4)混合的装置的活门(7)保持在垂直的安装位置。

12.一种用于生产具有权利要求1-10中任一项所述的电池的方法，其特征在于，在安装电极板之前，将活门固定到安装位置，并且在安装之后将所述活门手动地或自动地置于从所述分隔壁的平面向所述电极板倾斜的工作位置。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述安装位置位于所述分隔壁的平面内。