DE102006021576B3 - Liquid electrolyte battery for use in e.g. airplane, has plate shaped electrodes arranged in housing with side walls, liquid electrolyte covering electrodes, and flow channel plates arranged parallel to perpendicular edges of electrodes - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit flüssigem Elektrolyt, nachfolgend Flüssigelektrolytbatterie genannt, die vorzugsweise in bewegten Fahrzeugen, wie z. B. in PKW, Booten oder Flugzeugen zum Einsatz kommt und eine Vorrichtung zur Elektrolytdurchmischung aufweist.The The invention relates to a battery with liquid electrolyte, below Called liquid electrolyte battery, preferably in moving vehicles, such. B. in cars, boats or aircraft is used and a device for electrolyte mixing having.
Das Bestreben der Fahrzeugindustrie nach Leichtbauweise betrifft auch die Einsparung von Batteriegewicht. Gleichzeitig steigt jedoch die Anforderung nach höherer Batterieleistung, da neben der herkömmlichen Energie zum Starten z. B. eines PKW auch Energie für zusätzliche Aggregate wie elektrische Fensterheber, Stellmotore zum Verstellen der Sitze oder auch zum elektrischen Beheizen der Sitze benötigt wird. Ferner ist es wünschenswert, die Batterieleistung über die Lebensdauer der Batterie möglichst auf einem konstanten hohen Niveau zu halten, da zunehmend auch sicherheitsrelevante Funktionseinheiten wie Lenkung und Bremsen elektrisch gesteuert und betätigt werden. Unter Batterieleistung wird nachfolgend die Kapazität der Batterie sowie die Fähigkeit der Batterie zur Stromabgabe bzw. zur Stromaufnahme verstanden. Die Batterieleistung wird von verschiedenen, dem Fachmann bekannten Faktoren beeinflußt.The The endeavor of the vehicle industry for lightweight construction also applies the saving of battery weight. At the same time, however, the Request for higher Battery power, in addition to the conventional energy to start z. B. a car and energy for additional Units such as electric windows, servo motors for adjustment the seats or also for electrically heating the seats is needed. Furthermore, it is desirable the battery power over the life of the battery as possible to maintain a constant high level, as increasingly safety-relevant Function units such as steering and brakes controlled electrically and pressed become. Below battery power is the capacity of the battery below as well as the ability the battery for current output or power consumption understood. The battery performance is determined by various factors known to those skilled in the art affected.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen bekannt, um die Leistung einer Batterie mit einem flüssigen Elektrolyten, wie z. B. einer Blei-Säure-Batterie, zu erhöhen. Ein besonderes Problem bei Blei-Säure-Batterien ist die sogenannte Stratifikation der Säure, d. h. die Säurekonzentration ist bezüglich der Elektrodenfläche nicht gleichmäßig. Das bewirkt, daß die Elektroden an Stellen, an denen die Säurekonzentration zu hoch ist, korrodieren, so daß sich die Le bensdauer der Batterie vermindert, und an den Elektrodenstellen, an denen die Säurekonzentration zu gering ist, erreicht die Batterie nicht ihre volle Leistung.Out In the prior art, various measures are known to improve performance a battery with a liquid Electrolytes, such as. As a lead-acid battery to increase. A special problem with lead-acid batteries is the so-called stratification of the acid, d. H. the acid concentration is in terms of the electrode surface not even. The causes the Electrodes in places where the acid concentration is too high, corrode, so that reduces the life of the battery, and at the electrode sites, where the acid concentration is too low, the battery does not reach its full capacity.
Daher
sind unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren entwickelt worden,
um den Elektrolyten umzuwälzen,
damit die Säurekonzentration
in allen Volumenabschnitten der Batterie gleich groß ist. Bei
stationären
Batterien wird z. B. Luft in den Elektrolyten eingeblasen. Für Fahrzeugbatterien
sind Elektrolytdurchmischungsvorrichtungen bekannt, die als hydrostatische
Pumpen bezeichnet werden. Diese Vorrichtungen sind nur bei sich
bewegenden Fahrzeugen wirksam, da sie Brems- und Beschleunigungsvorgänge in Verbindung
mit der Massenträgheitskraft
des flüssigen
Elektrolyten nutzen. Diese Technik ist dem Fachmann bekannt, so
daß lediglich beispielhaft
auf die Dokumente
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch ermittelt, daß mit diesen aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen noch keine optimale Elektrolytdurchmischung erreichbar ist.The However, inventors of the present invention have determined that with these From the prior art devices are still not optimal Electrolyte Durchmischung is achievable.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Flüssigelektrolytbatterie mit Elektrolytdurchmischung durch beschleunigte Bewegungen der Batterie, wobei die Elektrolytdurchmischung gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden soll.The The object of the invention is to provide a liquid electrolyte battery with electrolyte mixing by accelerated movements of the battery, wherein the electrolyte mixing improves over the prior art shall be.
Die
Aufgabe wird mittels einer Batterie nach Anspruch 1 und 4 gelöst, wobei
die Batterie nach Anspruch 1 aufweist:
Ein Gehäuse mit
Seitenwänden,
einem Gehäuseboden
und einer Abdeckung. Dieses Gehäuse
bildet eine Batteriezelle. Meist sind mehrere solcher Batteriezellen
zu einer Batterie mit einem Mehrfachgehäuse zusammengefaßt. In dem
vorzugsweise rechteckigen Gehäuse
sind die plattenförmigen
Elektroden angeordnet, die von dem Flüssigelektrolyt bedeckt sind.The object is achieved by means of a battery according to claim 1 and 4, wherein the battery according to claim 1 comprises:
A housing with side walls, a caseback and a cover. This housing forms a battery cell. Usually several such battery cells are combined to form a battery with a multiple housing. In the preferably rectangular housing, the plate-shaped electrodes are covered, which are covered by the liquid electrolyte.
Zum
Umwälzen
des Elektrolyts bei einer positiven oder negativen Beschleunigung
der Batterie in einer Vorzugsrichtung ist eine Flüssigelektrolyt-Umwälzvorrichtung
vorgesehen, die nachfolgende Merkmale aufweist:
Parallel zu
den senkrechten Kanten der Elektroden ist je eine Strömungskanalplatte
beabstandet angeordnet, so daß zwischen
der jeweiligen Batteriegehäusewand
und der Strömungskanalplatte
je ein Strömungskanal
ausbildet ist. In dem Batteriegehäuse ist ein Flüssigelektrolyt,
dessen Pegelstand bis über
die Oberkante der Elektroden reicht. Am oberen Ende der Strömungskanalplatte
ist eine Elektrolyteinfangöffnung
vorgesehen, deren Rand etwas höher liegt
als der Elektrolytpegel, so daß bei
einem Brems- oder Beschleunigungsvorgang der Elektrolyt über den
Rand der Elektrolyteinfangöffnung
schwappt. Da nun der Flüssigkeitspegel
in dem Strömungskanal
etwas höher
ist als der Pegel außerhalb
des Strömungskanals,
strömt
der Elektrolyt in dem Strömungskanal
abwärts
wodurch sich beide Pegelstände
wieder angleichen.For circulating the electrolyte in a positive or negative acceleration of the battery in a preferred direction, a liquid electrolyte circulating device is provided which has the following features:
Parallel to the vertical edges of the electrodes, one flow channel plate is arranged at a distance, so that a respective flow channel is formed between the respective battery housing wall and the flow channel plate. In the battery housing is a liquid electrolyte whose level reaches beyond the top of the electrodes. At the upper end of the flow channel plate an electrolyte inlet opening is provided, the edge of which is slightly higher than the electrolyte level, so that sloshes in a braking or acceleration process, the electrolyte over the edge of the electrolyte inlet opening. Since the liquid level in the flow channel is now somewhat higher than the level outside the flow channel, the electrolyte flows downwards in the flow channel, causing both levels to equalize again.
Am unteren der Ende Strömungskanalplatten sind diese rechtwinklig abgebogen, so daß die abgebogenen Abschnitte parallel zu der Unterkante der Elektroden verlaufen. Beide Abschnitte sind gleich lang, wobei zwischen den Enden dieser Abschnitte ein Freiraum bleibt, der als Durchströmöffnung dient, durch die hindurch der Elektrolyt zwischen die Elektroden einströmt. Die Durchströmöffnung ist so dimensioniert ist, daß das über die Elektrolyteinfangöffnung einströmende Elektrolytvolumen zügig die Durchströmöffnung passieren kann, d. h. das ein Rückstau vermieden wird.At the lower of the end flow channel plates these are bent at right angles, so that the bent sections parallel to the bottom edge of the electrodes. Both sections are the same length, with a between the ends of these sections Free space remains, which serves as a flow-through, through which the electrolyte flows between the electrodes. The flow-through is is dimensioned so that over the Elektrolyteinfangöffnung incoming Electrolyte volume fast pass through the flow opening can, d. H. a backwater is avoided.
Nach Anspruch 2 ist der Querschnitt der Durchströmöffnung wenigstens so groß wie der Querschnitt eines Strömungskanals. So wird sicher gewährleistet, daß der Elektrolyt ausreichend schnell abließen kann.To Claim 2, the cross section of the flow opening is at least as large as the cross section a flow channel. This ensures that that the Electrolyte can drain sufficiently fast.
Nach Anspruch 3 sind in den waagerechten Abschnitten Löcher vorgesehen, deren Verteilung und Größe so ausgebildet sind, daß das abwärtsströmende Elektrolytvolumen weitgehend gleichmäßig über die gesamte Unterseite der Elektrodenplatten verteilt wird. Diese nahezu gleichmäßige Verteilung des Elektrolyten verhindert weitgehend undurchmischte Zonen zwischen den Elektrodenplatten.To Claim 3 holes are provided in the horizontal sections, whose distribution and size are so formed are that that downflowing electrolyte volume largely evenly over the entire bottom of the electrode plates is distributed. This almost even distribution of Electrolytes largely prevent intermixed zones between the electrode plates.
Die Batterie nach Anspruch 4 weist ebenfalls ein Gehäuse mit Seitenwänden, einem Gehäuseboden und einer Abdeckung auf. In dem vorzugsweise rechteckigen Gehäuse sind die plattenförmigen Elektroden angeordnet, die von dem Flüssigelektrolyt bedeckt sind.The Battery according to claim 4 also has a housing with side walls, a caseback and a cover. In the preferably rectangular housing the plate-shaped Arranged electrodes covered by the liquid electrolyte.
Zum
Umwälzen
des Elektrolyts bei einer positiven oder negativen Beschleunigung
der Batterie in einer Vorzugsrichtung ist eine Flüssigelektrolyt-Umwälzvorrichtung
vorgesehen, die nachfolgende Merkmale aufweist:
Parallel zu
den senkrechten Kanten der Elektroden ist je eine Strömungskanalplatte
beabstandet angeordnet, so daß zwischen
der jeweiligen Batteriegehäusewand
und der Strömungskanalplatte
je ein Strömungskanal
ausbildet ist. In dem Batteriegehäuse ist ein Flüssigelektrolyt,
dessen Pegelstand bis über
die Oberkante der Elektroden reicht. Am oberen Ende der Strömungskanalplatte
ist eine Elektrolyteinfangöffnung
vorgesehen, deren Rand etwas höher liegt
als der Elektrolytpegel, so daß bei
einem Brems- oder Beschleunigungsvorgang der Elektrolyt über den
Rand der Elektrolyteinfangöffnung
schwappt. Da nun der Flüssigkeitspegel
in dem Strömungskanal
etwas höher
ist als der Pegel außerhalb
des Strömungskanals,
strömt
der Elektrolyt in dem Strömungskanal
abwärts,
so daß sich
dadurch beide Pegelstände
wieder angleichen.For circulating the electrolyte in a positive or negative acceleration of the battery in a preferred direction, a liquid electrolyte circulating device is provided which has the following features:
Parallel to the vertical edges of the electrodes, one flow channel plate is arranged at a distance, so that a respective flow channel is formed between the respective battery housing wall and the flow channel plate. In the battery housing is a liquid electrolyte whose level reaches beyond the top of the electrodes. At the upper end of the flow channel plate an electrolyte inlet opening is provided, the edge of which is slightly higher than the electrolyte level, so that sloshes in a braking or acceleration process, the electrolyte over the edge of the electrolyte inlet opening. Since now the liquid level in the flow channel is slightly higher than the level outside the flow channel, the electrolyte flows in the flow channel downwards, so that thereby equalize both water levels again.
Die unteren Enden der Strömungskanalplatten sind mit einer Platte verbunden, die parallel zu der Unterkante der Elektroden verläuft. In dieser Platte sind Löcher vorgesehen, deren Verteilung und Größe so ausgebildet sind, daß das abwärtsströmende Elektrolytvolumen ohne Zeitverzug gleichmäßig über die Unterseite der Batterie verteilt wird.The lower ends of the flow channel plates are connected to a plate that is parallel to the lower edge the electrodes runs. There are holes in this plate provided, whose distribution and size are designed so that the downwardly flowing electrolyte volume without delay evenly over the Bottom of the battery is distributed.
Es ist dem Fachmann klar, daß eine Batterie, welche die technische Lehre nach den Ansprüchen 1 oder 4 nutzt, vorzugsweise rechteckig ausgebildet sein wird. Die technische Lehre kann jedoch auch an andere Batterieformen angepaßt werden, ohne das dazu eine erfinderische Tätigkeit notwendig ist. Es ist weiterhin klar, daß die Löcher nicht rund sein müssen oder auch Schlitze und andere Durchbrüche sein können.It It is clear to the person skilled in the art that a Battery, which is the technical teaching of claims 1 or 4 uses, preferably will be rectangular. The technical However, teaching can also be adapted to other forms of battery, without the need for an inventive step. It is still clear that the holes do not have to be round or also slots and other breakthroughs could be.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten schematischen Zeichnungen.Further activities and advantages of the invention will become apparent from the following description the embodiments in conjunction with the attached schematic drawings.
Die
nachfolgende Erläuterung
der Erfindung beginnt mit dem Stand der Technik nach
Die
Die
Ein
Gehäuse
mit Seitenwänden
Parallel
zu den senkrechten Kanten der Elektroden ist je eine Strömungskanalplatte
Am
unteren der Ende Strömungskanalplatten
sind diese rechtwinklig abgebogen, so daß die abgebogenen Abschnitte
Die
In
Die
An Hand der beschriebenen Ausführungsformen kann der Fachmann die technische Lehre der vorliegenden Erfindung vollständig entnehmen. Es ist klar, daß diese Ausführungsformen durch einen Fachmann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lehre weiterentwickelt und modifiziert oder kombiniert werden können. Daher fallen auch diese, nicht explizit genannten oder gezeigten weiteren Ausführungsformen in den Schutzbereich der nachfolgenden Patentansprüche.At Hand of the described embodiments the person skilled in the technical teaching of the present invention Completely remove. It is clear that these embodiments further developed by a person skilled in the art with the aid of the teaching according to the invention and can be modified or combined. Therefore, these also fall not explicitly mentioned or shown further embodiments in the scope of the following claims.
Claims (4)
Priority Applications (2)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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US11233286B2 (en) | 2010-10-15 | 2022-01-25 | Clarios Germany Gmbh & Co. Kg | Rechargeable battery having a wall element and wall element therefor |
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