DE102015002319A1

DE102015002319A1 - accumulator

Info

Publication number: DE102015002319A1
Application number: DE102015002319.5A
Authority: DE
Inventors: Jochen Stöbich; Stefan Siller; David Scheuvens
Original assignee: Stobich Tech GmbH; Stobich Technology GmbH
Current assignee: Stobich Tech GmbH; Stobich Technology GmbH
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2016-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit (a) zumindest einer galvanischen Zelle (14), (b) einer Umhüllung (16) um die zumindest eine galvanischen Zelle (14) und (c) einem Filterstoff (18), der so angeordnet ist, dass aus der galvanischen Zelle (14) austretende Gase (20) den Filterstoff (18) passieren müssen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Filterstoff (18) eine feste, Fluorwasserstoff entfernende, insbesondere eine mit Fluorwasserstoff reagierende, Substanz ist.The invention relates to an accumulator having (a) at least one galvanic cell (14), (b) an enclosure (16) around the at least one galvanic cell (14) and (c) a filter material (18) arranged such that From the galvanic cell (14) emerging gases (20) must pass through the filter material (18). According to the invention, it is provided that the filter material (18) is a solid substance which removes hydrogen fluoride and in particular reacts with hydrogen fluoride.

Description

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit zumindest einer galvanischen Zelle und einer Umhüllung, die die zumindest eine galvanische Zelle umgibt, sowie einem Filterstoff, der so angeordnet ist, dass aus der galvanischen Zelle austretende Gase den Filterstoff passieren müssen.The invention relates to an accumulator having at least one galvanic cell and a sheath which surrounds the at least one galvanic cell, and a filter material which is arranged so that exiting from the galvanic cell gases must pass through the filter material.

Derartige Akkumulatoren werden beispielsweise für die Stromspeicherung bei Photovoltaikanlagen und zur Notstromversorgung eingesetzt. Es ist bekannt, dass Akkumulatoren, insbesondere Lithium-Akkumulatoren, auf die sich die Erfindung insbesondere bezieht, bei Überladung, Alterung, Dendritenbildung, Produktionsfehlern, mechanischer Beschädigung oder zu starker thermischer Belastung havarieren können. In diesem Fall wird die in der galvanischen Zelle gespeicherte elektrische Energie schlagartig freigesetzt. Besitzt der Akkumulator, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, zwei oder mehr galvanische Elemente, so kann es zu einer thermischen Kettenreaktion kommen. Dabei führt die Wärme, die von einer galvanischen Zelle durch das Havarieren entsteht, zum Versagen benachbarter Zellen.Such accumulators are used for example for power storage in photovoltaic systems and for emergency power. It is known that accumulators, in particular lithium accumulators, to which the invention relates in particular, can be damaged in the event of overloading, aging, dendrite formation, production errors, mechanical damage or excessive thermal stress. In this case, the electrical energy stored in the galvanic cell is suddenly released. If the accumulator, as provided according to a preferred embodiment, has two or more galvanic elements, a thermal chain reaction may occur. The heat that results from a galvanic cell caused by the failure leads to the failure of adjacent cells.

Es ist bekannt, die einzelnen galvanischen Zellen soweit zu separieren, dass eine thermische Kettenreaktion vermieden wird. Es ist zudem bekannt, die galvanischen Zellen des Akkumulators mit einer festen Hülle zu umgeben, so dass beim Durchgehen einer galvanischen Zelle entstehende Gase sicher in die Umgebung abgeleitet werden können.It is known to separate the individual galvanic cells so far that a thermal chain reaction is avoided. It is also known to surround the galvanic cells of the accumulator with a solid shell, so that when passing through a galvanic cell resulting gases can be safely dissipated into the environment.

Aus der DE 10 2009 035 908 A1 ist bekannt, Brände von Lithium-Akkumulatoren mit einem kalziumsalzhaltigen Löschmittel zu löschen. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass eine Löschvorrichtung vorhanden sein muss.From the DE 10 2009 035 908 A1 It is known to extinguish fires of lithium batteries with a calcium salt-containing extinguishing agent. A disadvantage of this solution is that an extinguishing device must be present.

Aus der DE 10 2009 027 513 A1 ist eine Batterietestvorrichtung bekannt, bei der ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, dazu verwendet wird, fluorhaltige Substanzen in den Gasen zu binden, die von einer havarierenden galvanischen Zelle innerhalb der Batterietestvorrichtung ausgehen, Nachteilig hieran ist, dass eine Vorrichtung zum Zuführen des Fluides vorgehalten werden muss.From the DE 10 2009 027 513 A1 For example, a battery test device is known in which a fluid, in particular a fluid, is used to bind fluorine-containing substances in the gases emanating from a damaged galvanic cell within the battery test device. The disadvantage of this is that a device for supplying the fluid is provided got to.

Kommt es zu einer thermischen Kettenreaktion oder auch nur einer Havarie einer einzelnen galvanischen Zelle, so entsteht ein großes Volumen an Reaktionsgasen, die abgeführt werden müssen. Das kann insbesondere dann ein Problem darstellen, wenn der Akkumulator an einer schlecht zu entlüftenden Stelle aufgestellt ist, beispielsweise in einem Keller.If it comes to a thermal chain reaction or even an accident of a single galvanic cell, so there is a large volume of reaction gases, which must be removed. This can be a problem especially when the accumulator is placed in a poorly ventilated area, for example in a basement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu verringern.The invention has for its object to reduce disadvantages in the prior art.

Die Erfindung löst das Problem durch einen gattungsgemäßen Akkumulator, bei dem der Filterstoff eine feste, Fluorwasserstoff entfernende, insbesondere eine mit Fluorwasserstoff reagierende, Substanz ist.The invention solves the problem by a generic accumulator in which the filter material is a solid, hydrogen fluoride removing, in particular reacting with hydrogen fluoride substance.

Es hat sich herausgestellt, dass es nicht in allen Fällen möglich oder zielführend ist, alle im Havariefall entstehenden Gase so abzuleiten, dass eine Gefährdung der Umgebung ausgeschlossen werden kann. Befindet sich beispielweise der Akkumulator in einem Keller, so ist es zwar möglich, die Gase aus dem Keller herauszuführen, es kann aber nicht immer sichergestellt werden, dass die im Havariefall entstehenden Gase, die abgeblasen werden, an der Abblasstelle, also an der der Stelle, an der die Gase in die Umgebung geleitet werden, keine Person gefährden können. Die Erfindung geht daher von der Erkenntnis aus, dass es vorteilhaft ist, den Akkumulator so aufzubauen, dass in die Umgebung entweichende Gase für Personen keine unmittelbare Gefahr darstellen.It has been found that it is not possible or expedient in all cases to divert all gases produced in the event of an accident in such a way that a risk to the environment can be ruled out. For example, if the accumulator is located in a cellar, it is possible to remove the gases from the cellar, but it can not always be ensured that the gases which are produced in the event of an accident are blown off at the blow-off point, ie at the point where the gases are discharged into the environment, can not endanger a person. The invention is therefore based on the recognition that it is advantageous to construct the accumulator so that gases escaping into the environment pose no immediate danger to persons.

Es hat sich herausgestellt, dass in den Gasen vor allem Fluorwasserstoff eine Gefahr darstellt. Zwar enthalten die Gase eine Vielzahl anderer Substanzen, diese sind aber zum weit überwiegenden Teil lediglich bei chronischer Exposition für den Menschen schädlich. Durch Entfernen von Fluorwasserstoff kann daher sichergestellt werden, dass eine Gefährdung von Menschen durch einen erfindungsgemäßen Akkumulator, bei dem eine galvanische Zelle havariert, hinreichend klein ist, um beispielsweise Rettungsarbeiten nicht zu gefährden.It has been found that hydrogen fluoride is a hazard in gases in particular. Although the gases contain a variety of other substances, but these are for the vast majority only in chronic exposure to humans harmful. By removing hydrogen fluoride can therefore be ensured that a risk to humans by an accumulator according to the invention, in which a galvanic cell has been damaged, is sufficiently small, for example, not to endanger rescue work.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass aufwändige Sicherungsmaßnahmen zum Ableiten der Gase im Havariefall vermeidbar sind. Beispielsweise ist es ausreichend, die Gase aus einem Raum herauszuführen, in dem der haravierende Akkumulator steht, selbst wenn sich an der Ausblasstelle, an der die Gase in die Umgebung abgeblasen werden, Personen aufhalten könnten.An advantage of the invention is that costly security measures to divert the gases in case of accident are avoidable. For example, it is sufficient to lead the gases out of a space in which the erosion accumulator is, even if people could be at the blow-out point at which the gases are blown into the environment.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter der zumindest einen galvanischen Zelle insbesondere ein Satz an galvanischen Zellen verstanden, in dem mehrere galvanische Zellen zu einer Einheit zusammengefasst sind. Beispielsweise umfasst dieser Satz ein gemeinsames Gehäuse und eine gemeinsame Kontaktierung. Insbesondere umfasst der Akkumulator zumindest zwei Sätze an galvanischen Zellen.In the context of the present description, the at least one galvanic cell is understood as meaning, in particular, a set of galvanic cells in which a plurality of galvanic cells are combined to form one unit. For example, this sentence comprises a common housing and a common contact. In particular, the accumulator comprises at least two sets of galvanic cells.

Unter der Umhüllung wird insbesondere ein Bauteil verstanden, das so ausgebildet ist, dass die Gase, die bei einer Havarie zumindest einer der galvanischen Zellen entstehen, nicht durch die Umhüllung hindurch in die Umgebung gelangen können. Die Umhüllung kann beispielsweise ein Brandschutztextil, eine gasdichte Metallfolienlage und/oder eine Kunststofflage aufweisen. Es ist möglich, dass die Umhüllung eine Öffnung aufweist, durch die bei einer Havarie entstehende Gase abgeleitet werden können.Under the envelope, in particular, a component is understood, which is designed so that the gases that in case of an accident at least one of galvanic cells are formed, can not get through the enclosure through into the environment. The enclosure may comprise, for example, a fire protection textile, a gas-tight metal foil layer and / or a plastic layer. It is possible that the enclosure has an opening through which gases generated in the event of an accident can be diverted.

Darunter, dass der Filterstoff eine feste Substanz ist, wird insbesondere verstanden, dass der Filterstoff als Feststoff vorliegt. insbesondere ist der Filterstoff nicht Teil eines Flüssig-fest-Gemischs. Es ist zwar möglich und stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, dass der Filterstoff ein Gemisch ist, jedoch ist auch das Gemisch ein Feststoff. In anderen Worten ist der Filterstoff als Ganzes ein Feststoff. Günstig ist es, wenn der Filterstoff ein Granulat ist oder ein Granulat umfasst. Insbesondere ist es günstig, wenn der Filterstoff trocken ist. Darunter ist zu verstehen, dass der Filterstoff nicht in der Lage ist, ein Objekt, beispielsweise Löschpapier, mit einer Flüssigkeit zu benetzen. Selbstverständlich kann der Filterstoff dennoch eine gebundene Flüssigkeit, beispielsweise Kristallwasser enthalten.The fact that the filter cloth is a solid substance is understood in particular to mean that the filter cloth is present as a solid. In particular, the filter cloth is not part of a liquid-solid mixture. While it is possible and is a preferred embodiment that the filter cloth is a mixture, the mixture is also a solid. In other words, the filter cloth as a whole is a solid. It is favorable if the filter material is a granulate or comprises a granulate. In particular, it is favorable if the filter cloth is dry. By this is meant that the filter cloth is unable to wet an object, such as blotting paper, with a liquid. Of course, the filter cloth can still contain a bound liquid, such as water of crystallization.

Es ist möglich und stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar, dass die Umhüllung mehrere Bauteile umfasst. So kann die Umhüllung beispielsweise einen sackartig ausgebildeten Beutel, der die galvanischen Elemente umgibt, und eine Gasleitung aufweisen.It is possible, and represents a preferred embodiment, that the enclosure comprises several components. For example, the wrapper may comprise a bag-like bag surrounding the galvanic elements and a gas conduit.

Unter einer Fluorwasserstoff entfernenden Substanz wird insbesondere eine Substanz verstanden, die mit Fluorwasserstoff chemisch reagiert, diesen absorbiert und/oder adsorbiert. Unter einer chemischen Reaktion wird auch ein Lösen verstanden, beispielsweise in Wasser. Insbesondere ist der Filterstoff so ausgebildet, dass er zumindest 75%, vorzugsweise zumindest 90%, des Fluorwasserstoffs aus dem Gasstrom, der bei der Havarie zumindest einer galvanischen Zelle entsteht, entfernt.Under a hydrogen fluoride removing substance is understood in particular a substance that reacts chemically with hydrogen fluoride, this absorbed and / or adsorbed. A chemical reaction is also understood to mean dissolution, for example in water. In particular, the filter material is designed such that it removes at least 75%, preferably at least 90%, of the hydrogen fluoride from the gas stream which arises in the event of a breakdown of at least one galvanic cell.

Wenn in der vorliegenden Beschreibung von dem Gas oder den Gasen gesprochen wird, sind darunter die Gase zu verstehen, die beim Havarieren einer galvanischen Zelle entstehen.When the gas or gases are referred to in the present description, they mean the gases which are produced when a galvanic cell is damaged.

Vorzugsweise ist der Akkumulator ausschließlich passiv gekühlt. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass keine aktive Kühlung vorhanden ist. Unter einer aktiven Kühlung wird verstanden, dass ein kühlendes Fluid mittels Motorkraft zugeführt wird. In anderen Worten ist der Akkumulator vorzugsweise so aufgebaut, dass bei einem normalen Betrieb, also ohne Vorliegen eines Havariefalles, im galvanischen Element entstehende Wärme allein durch Wärmeleitung und/oder passive Konvektion in die Umgebung des Akkumulators gelangt.Preferably, the accumulator is only passively cooled. This is understood in particular that no active cooling is present. By active cooling is meant that a cooling fluid is supplied by means of motor power. In other words, the accumulator is preferably constructed so that in a normal operation, ie without the presence of an accident, in the galvanic element resulting heat passes through heat conduction and / or passive convection in the environment of the accumulator.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Filterstoff Kalzium, insbesondere eine Kalziumverbindung, die mit Fluorwasserstoff reagiert. Kalziumverbindungen, beispielsweise Kalziumkarbonat und Kalziumhydrogenkarbonat reagieren schnell und bei niedrigen Temperaturen mit Fluorwasserstoff.According to a preferred embodiment, the filter cloth contains calcium, in particular a calcium compound which reacts with hydrogen fluoride. Calcium compounds, such as calcium carbonate and calcium hydrogen carbonate, react rapidly with hydrogen fluoride at low temperatures.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kalziumverbindung so gewählt, dass sie nicht mit Luftsauerstoff und/oder Luftfeuchtigkeit reagiert. Besonders günstig ist es, wenn die Kalziumverbindung geschäumt ist. Hierunter wird verstanden, dass der Füllstoff neben der Kalziumverbindung ein Gas, insbesondere Luft in kleinen Bläschen enthält. Ist der Füllstoff zumindest teilweise als Granulat ausgebildet, ergibt sich so eine große aktive äußere Oberfläche, so dass der Fluorwasserstoff aus den Gasen besonders effizient entfernt wird.According to a preferred embodiment, the calcium compound is chosen so that it does not react with atmospheric oxygen and / or atmospheric moisture. It is particularly favorable if the calcium compound is foamed. By this is meant that the filler in addition to the calcium compound contains a gas, in particular air in small bubbles. If the filler is at least partially formed as granules, this results in a large active outer surface, so that the hydrogen fluoride is removed from the gases particularly efficiently.

Vorzugsweise ist der Filterstoff zumindest auch in einem gasdicht umhüllten Filterelement angeordnet, wobei das Filterelement eine gasdichte Membran besitzt und wobei die Membran so ausgebildet ist, dass sie zerstört wird, wenn eine galvanische Zelle havariert. Beispielsweise ist die Membran aus einer Metallfolie aufgebaut. Als besonders geeignet hat sich eine Membran herausgestellt, die Zinn und/oder eine Zinnlegierung enthält oder daraus aufgebaut ist. Vorzugsweise ist die Folie so ausgebildet, dass sie oberhalb eines Berstdrucks reißt. Der Berstdruck ist so gewählt, dass er überschritten wird, wenn zumindest eine galvanische Zelle havariert. Beispielsweise beträgt der Berstdruck zumindest 200 Pascal, wobei der Berstdruck vorzugsweise höchsten 500 Pascal beträgt.Preferably, the filter material is at least arranged in a gas-tight enveloped filter element, wherein the filter element has a gas-tight membrane and wherein the membrane is formed so that it is destroyed when a galvanic cell is damaged. For example, the membrane is constructed of a metal foil. A membrane which contains tin and / or a tin alloy or is composed thereof has proven to be particularly suitable. Preferably, the film is designed to tear above a bursting pressure. The bursting pressure is chosen so that it is exceeded if at least one galvanic cell has failed. For example, the bursting pressure is at least 200 Pascals, with the bursting pressure preferably being at most 500 Pascals.

Günstig ist es, wenn das Filterelement mehrstufig ausgebildet ist. In diesem Fall besitzt das Filterelement eine erste Filterstufe und zumindest eine zweite Filterstufe. Eine der Filterstufen umfasst mit Flourwasserstoff reagierendes Material, eine weitere Filterstufe kann ein Oxidationsmittel enthalten. Alternativ oder zusätzlich enthält eine Filterstufe AktivkohleIt is advantageous if the filter element is designed in multiple stages. In this case, the filter element has a first filter stage and at least a second filter stage. One of the filter stages comprises hydrogen fluoride reactive material, another filter stage may contain an oxidizer. Alternatively or additionally, a filter stage contains activated carbon

Vorzugsweise ist die Membran Teil der Umhüllung. In diesem Fall führt ein Überschreiten des Berstdrucks im Inneren der Umhüllung dazu, dass die Membran zerstört wird und die Gase durch das Filterelement in eine Umgebung des Akkumulators strömen. Erfindungsgemäß ist auch ein gattungsgemäßer Akkumulator, bei dem der Filterstoff zumindest auch in einem gasdichten Filterelement angeordnet ist, wobei das Filterelement eine gasdichte Membran besitzt und wobei die Membran so ausgebildet ist, das sie zerstört wird, wenn eine galvanische Zelle havariert. Ein derartiger Akkumulator hat vorzugsweise die Eigenschaften von Anspruch 1 oder eines der Merkmale, dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung genannt ist.Preferably, the membrane is part of the enclosure. In this case, exceeding the bursting pressure inside the sheath causes the membrane to be destroyed and the gases to flow through the filter element into an environment of the accumulator. According to the invention is also a generic accumulator, in which the filter material is at least arranged in a gas-tight filter element, wherein the filter element has a gas-tight membrane and wherein the membrane is designed so that it is destroyed when a galvanic cell is damaged. Such an accumulator preferably has the properties of claim 1 or one of Features that is mentioned in the present description.

Vorzugsweise ist der Filterstoff zumindest auch in einem Filterelement angeordnet, wobei das Filterelement Aktivkohle und/oder ein festes Oxidationsmittel enthält. Auch nach dem Entfernen von Fluorwasserstoff enthalten die Gase schädliche Substanzen, die die Gesundheit von Menschen gefährden können. Es ist daher vorteilhaft, den Gehalt dieser Gase zu reduzieren. Mittels Aktivkohle können beispielsweise Stoffe entfernt werden, deren Molekülgewicht zumindest 60 Gramm pro Mol beträgt. Insbesondere können längerkettige organische Schadstoffe zurückgehalten werden.Preferably, the filter material is at least arranged in a filter element, wherein the filter element contains activated carbon and / or a solid oxidizing agent. Even after the removal of hydrogen fluoride, the gases contain harmful substances that can endanger human health. It is therefore advantageous to reduce the content of these gases. By means of activated carbon, for example, substances can be removed whose molecular weight is at least 60 grams per mole. In particular, longer-chain organic pollutants can be retained.

Bei dem festen Oxidationsmittel kann es sich beispielsweise um Kaliumpermanganat handeln. Das Oxidationsmittel reagiert mit oxidierbaren Bestandteilen der Gase, so dass die Gefahr einer Entzündung der Gase, die den Akkumulator verlassen haben, herabgesetzt wird.The solid oxidizing agent may, for example, be potassium permanganate. The oxidizing agent reacts with oxidisable constituents of the gases, so that the risk of ignition of the gases which have left the accumulator is reduced.

Vorzugsweise ist das Filterelement als Flammensperre ausgebildet. Das heißt, dass eine Flamme nicht von innerhalb der Umhüllung in die Umgebung durchschlagen kann. Auf diese Weise wird die Brandgefahr für die Umgebung des Akkumulators vermindert.Preferably, the filter element is designed as a flame trap. This means that a flame can not penetrate from within the enclosure into the environment. In this way, the risk of fire is reduced for the environment of the accumulator.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Filterstoff so ausgebildet, dass er beim Überschreiten einer Aktivierungstemperatur ein Gas abgibt, das mit Fluorwasserstoff reagiert. Beispielsweise enthält der Filterstoff Wasser in chemisch oder physikalisch gebundener Form. Insbesondere ist der Filterstoff zumindest teilweise kristallwasserhaltig. Der Filterstoff kann Reinstoff oder eine Mischung sein und beispielsweise einen Wasser enthaltenden Superabsorber enthalten.According to a preferred embodiment, the filter cloth is designed so that it emits a gas when it exceeds an activation temperature, which reacts with hydrogen fluoride. For example, the filter cloth contains water in chemically or physically bound form. In particular, the filter material is at least partially containing water of crystallization. The filter cloth can be pure substance or a mixture and contain, for example, a water-containing superabsorber.

Unter der Aktivierungstemperatur wird insbesondere die kleinste Temperatur verstanden, für die gilt, dass nach einer Stunde bei dieser Temperatur über 90 Masseprozent des Filterstoffs unter Wärmeaufnahme reagiert haben. Günstig ist es, wenn der Filterstoff oberhalb der Aktivierungstemperatur beispielsweise durch die Abgabe von Kristallwasser und/oder durch die Abspaltung von Wasser reagiert. Wasser besitzt eine hohe Verdampfungswärme, so dass beim Verdampfen viel Wärme aufgenommen wird.The activation temperature is understood in particular to be the smallest temperature for which, after one hour at this temperature, more than 90% by weight of the filter material has reacted with absorption of heat. It is advantageous if the filter material above the activation temperature, for example, by the release of water of crystallization and / or by the elimination of water reacts. Water has a high heat of vaporization, so that a lot of heat is absorbed during evaporation.

Günstig ist es in anderen Worten, wenn der Filterstoff beim Überschreiten der Aktivierungstemperatur unter Energieaufnahme reagiert. Die resultierende Kühlwirkung führt zu einer Verringerung des Gasvolumens und damit zu einem geringeren Durchfluss durch den Filterstoff. Zudem sind die austretenden Gase aufgrund der geringeren Temperatur weniger gefährlich für Menschen.In other words, it is favorable if the filter material reacts when it exceeds the activation temperature while absorbing energy. The resulting cooling effect leads to a reduction of the gas volume and thus to a lower flow through the filter cloth. In addition, the escaping gases are less dangerous to humans because of the lower temperature.

Besonders günstig ist es, wenn der Filterstoff zudem einen Stoff enthält, der mit dem Reaktionsprodukt aus dem Gas und Fluorwasserstoff reagiert. Beispielsweise enthält der Filterstoff eine Substanz, die Flusssäure bindet. Das kann beispielsweise ein wasserfreies Zeolith, Kieselgur oder Aktivkohle sein.It is particularly favorable if the filter material also contains a substance which reacts with the reaction product of the gas and hydrogen fluoride. For example, the filter cloth contains a substance that binds hydrofluoric acid. This can be, for example, an anhydrous zeolite, kieselguhr or activated carbon.

Zeolithe nehmen große Mengen Wasser und Flusssäure auf. Es ist daher möglich, zunächst den Fluorwasserstoff mit Wasser zu Flusssäure reagieren zu lassen und danach die Flusssäure aus dem Gasstrom zu entfernen. Da Zeolithe kostengünstig herzustellen sind und ein gut bekanntes Absorptionsverhalten haben, ergibt sich ein effektiver und zugleich einfacher Schutz vor schädlichen Gasen.Zeolites absorb large quantities of water and hydrofluoric acid. It is therefore possible to first react the hydrogen fluoride with water to hydrofluoric acid and then remove the hydrofluoric acid from the gas stream. Since zeolites are inexpensive to produce and have a well-known absorption behavior, results in an effective and at the same time simple protection against harmful gases.

Vorzugsweise umfasst das Filterelement einen Feinstaubfilter. Beim Havarieren einer galvanischen Zelle entsteht Feinstaub, der beispielweise Bestandteile der Elektroden sowie Bestandteile des Elektrolyten enthält. Durch Herausfiltern von Staub, insbesondere Feinstaub, wird eine Kontamination der Umgebung mit diesen Substanzen vermieden. Unter einem Feinstaubfilter wird ein Filter verstanden, der Teilchen mit einem aerodynamischen Durchmesser zwischen 5 und 10 Mikrometer zu zumindest 60% zurückhält.Preferably, the filter element comprises a fine dust filter. When a galvanic cell is damaged, fine dust is produced, which contains, for example, constituents of the electrodes and constituents of the electrolyte. By filtering out dust, especially particulate matter, contamination of the environment with these substances is avoided. A particulate matter filter is understood to mean a filter which retains particles with an aerodynamic diameter between 5 and 10 micrometers to at least 60%.

Günstig ist es, wenn der Akkumulator einen Gasspeicherbalg aufweist, der zwischen dem Filterelement und den galvanischen Zellen angeordnet ist und in eine kompakte Lageranordnung und eine Speicheranordnung, in der der Gasspeicherbalg zumindest 100 Liter an Gas enthält, bringbar ist, sodass eine von einer havarierenden galvanischen Zelle ausgehende Druckspitze verminderbar ist.It is advantageous if the accumulator has a gas storage bellows which is arranged between the filter element and the galvanic cells and can be brought into a compact bearing arrangement and a storage arrangement in which the gas storage bellows contains at least 100 liters of gas, so that one of a decaying galvanic Cell outgoing pressure peak is reducible.

Unter dem Merkmal, dass der Gasspeicherbalg zwischen dem Filterelement und den galvanischen Zellen angeordnet ist, wird verstanden, dass von der galvanischen Zelle ausgehendes Gas zunächst den Gasspeicherbalg passiert und danach zum Filterelement gelangt. Selbstverständlich ist es möglich, dass ein Abstand zwischen dem Gasfilterbalg und den galvanischen Zellen größer ist als ein Abstand zwischen dem Filterelement und den galvanischen Zellen. Es kommt in anderen Worten nicht auf die räumliche Anordnung von Gasspeicherbalg, Filterelement und galvanischen Zellen relativ zueinander an, sondern auf deren Anordnung in Bezug auf den Pfad, den Gase ausgehend von der galvanischen Zelle nehmen.By the feature that the gas storage bellows is arranged between the filter element and the galvanic cells, it is understood that gas emanating from the galvanic cell first passes through the gas storage bellows and then reaches the filter element. Of course, it is possible that a distance between the gas filter bellows and the galvanic cells is greater than a distance between the filter element and the galvanic cells. In other words, it does not depend on the spatial arrangement of gas storage bellows, filter element and galvanic cells relative to each other, but on their arrangement with respect to the path that gases take from the galvanic cell.

Havariert eine galvanische Zelle, entsteht in kurzer Zeit ein großes Gasvolumen. Dieses Gasvolumen führt zu einem signifikanten Druckanstieg, der das Filterelement schädigen könnte. Durch den Gasspeicherbalg wird die Druckspitze vermindert und die mechanische Belastung auf den Filterstoff verringert.If a galvanic cell fails, a large volume of gas is generated in a short time. This gas volume leads to a significant increase in pressure, which could damage the filter element. By the Gas storage bellows reduces the pressure peak and reduces the mechanical stress on the filter material.

Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass der Gasspeicherbalg so ausgebildet ist, dass er einmal aufgenommenes Gas langsam wieder abgibt.It is possible, but not necessary, for the gas storage bellows to be designed so that it once again releases gas once it has been absorbed.

Vorzugsweise ist der Filterstoff zumindest auch als Granulat ausgebildet und um den Satz an galvanischen Zellen angeordnet. Der gattungsgemäße Akkumulator, bei dem der Filterstoff zumindest auch als Granulat ausgebildet und um den Satz an galvanischen Zellen angeordnet ist, stellt einen unabhängigen Erfindungsgegenstand dar. Vorteilhaft an einem granularen Filterstoff, der um die galvanischen Zellen angeordnet ist, ist, dass bei einer Havarie aus der galvanischen Zelle austretende Gase zwangsläufig am Filterstoff vorbeiströmen. Kommt es lokal zu einem Verstopfen des Filterstoffs, beispielsweise durch Ablagerung von im Gas enthaltenen Feststoffen, sucht sich das Gas einen anderen Weg durch den Filterstoff zu einer Öffnung in der Umhüllung. Damit ist sichergestellt, dass die Gase stets durch den Filterstoff strömen und dass zudem der Strömungswiderstand durch den Filterstoff hinreichend klein bleibt. Durch die Granularität des Filterstoffs bietet sich den Gasten zudem stets eine große Oberfläche, so dass insbesondere Fluorwasserstoff zu einem hohen Prozentsatz aus den Gasen entfernt wird.Preferably, the filter cloth is at least designed as granules and arranged around the set of galvanic cells. The generic accumulator in which the filter material is at least designed as granules and arranged around the set of galvanic cells, represents an independent subject matter. Advantageously, a granular filter material, which is arranged around the galvanic cells, that in case of an accident The gases exiting the galvanic cell inevitably flow past the filter material. If it comes locally to a clogging of the filter cloth, for example by deposition of solids contained in the gas, the gas seeks another way through the filter cloth to an opening in the enclosure. This ensures that the gases always flow through the filter material and that, in addition, the flow resistance through the filter material remains sufficiently small. In addition, due to the granularity of the filter cloth, the guests always have a large surface area, so that in particular hydrogen fluoride is removed from the gases to a high percentage.

Der Filterstoff kann Metall umfassen, beispielsweise Metallpulver, Metallgranulat oder das Granulat eines geblähten Metalls, beispielsweise geblähtes Kalzium oder einen Stoff, der Metall enthält und ebenfalls gebläht sein kann. Metalle haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit, sodass Temperaturgradienten zwischen einer Oberfläche des Filterstoffs und dem Inneren schnell ausgeglichen werden. Dadurch wird die Wärme der Gase schnell aufgenommen und die Gase effektiv gekühlt. Zudem ist es günstig, wenn der Filterstoff, wie oben bereits erwähnt, mit den Gasen so reagiert, dass Fluorwasserstoff gebunden wird.The filter cloth may comprise metal, for example metal powder, metal granules or the granules of a blown metal, for example expanded calcium or a substance which contains metal and may also be blown. Metals have a high thermal conductivity, so that temperature gradients between a surface of the filter cloth and the interior are quickly compensated. This quickly absorbs the heat of the gases and effectively cools the gases. In addition, it is favorable if the filter material, as already mentioned above, reacts with the gases in such a way that hydrogen fluoride is bound.

Günstig ist es, wenn der Akkumulator einen ersten Satz und einen zweiten Satz an galvanischen Zellen umfasst, wobei der Filterstoff zumindest auch zwischen dem ersten Satz und dem zweiten Satz angeordnet ist. Es ist dann zwar möglich, dass eine havarierende galvanische Zelle eines Satzes an galvanischen Zellen die übrigen galvanischen Zellen des Satzes so stark erhitzt, dass diese ebenfalls havarieren, ein Übergreifen auf einen benachbarten Satz an galvanischen Zellen wird durch den Filterstoff jedoch unterbunden.It is favorable if the accumulator comprises a first set and a second set of galvanic cells, wherein the filter cloth is arranged at least also between the first set and the second set. Although it is then possible for a damaged galvanic cell of a set of galvanic cells to heat up the remaining galvanic cells of the set to such an extent that they likewise fail, overflowing to an adjacent set of galvanic cells is prevented by the filter material.

Günstig ist es, wenn das Granulat aus porösem Material besteht. Unter einem porösem Material wird insbesondere ein Material verstanden, in dem offene und/oder geschlossene Poren vorhanden sind. Der Median der Porengröße ist vorzugsweise größer ist als 10 μm, insbesondere größer als 100 μm. Die Porösität wird beispielsweise im Schliffbild ermittelt. Vorzugsweise liegt der Porengehalt oberhalb von 30%, wobei der Porengehalt pyknometrisch bestimmt wird.It is favorable if the granules consist of porous material. A porous material is understood in particular to mean a material in which open and / or closed pores are present. The median pore size is preferably greater than 10 μm, in particular greater than 100 μm. The porosity is determined, for example, in the micrograph. Preferably, the pore content is above 30%, wherein the pore content is determined pyknometrisch.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtIn the following the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing. It shows

1 einen erfindungsgemäßen Akkumulator. 1 an accumulator according to the invention.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Akkumulator 10, der mehrere Sätze 12.1, 12.2, ... an galvanischen Zellen aufweist. Jeder einzelne Satz 12 (Bezugszeichen ohne Zählsuffix beziehen sich stets auf alle entsprechenden Objekte) umfasst zumindest zwei galvanische Zellen 14a, 14b, .... Die einzelnen Sätze 12.1, 12.2, ... sind miteinander elektrisch kontaktiert. 1 shows an accumulator according to the invention 10 , the several sentences 12.1 . 12.2 , ... on galvanic cells. Every single sentence 12 (Reference signs without counting suffix always refer to all corresponding objects) comprises at least two galvanic cells 14a . 14b , .... The individual sentences 12.1 . 12.2 , ... are electrically contacted with each other.

Um die Sätze 12 ist eine schematisch eingezeichnete Umhüllung 16 angeordnet, die im vorliegenden Fall aus Blech besteht und gasdicht ist. Zwischen den Sätzen 12 ist ein Filterstoff 18 in Form eines schematisch eingezeichneten Granulats enthalten, das Blähkalk und Aktivkohle umfasst. Havariert eine galvanische Zelle 14, so entstehen Gase 20, die auf einem Strömungspfad P zu einer Öffnung 22 in der Umhüllung 16 strömen und von dort zu einem Speicherbalg 24 gelangen.To the sentences 12 is a schematically drawn cladding 16 arranged, which consists in the present case of sheet metal and is gas-tight. Between the sentences 12 is a filter cloth 18 in the form of a schematically drawn granules comprising Blähkalk and activated carbon. Wrecks a galvanic cell 14 , so gases are produced 20 located on a flow path P to an opening 22 in the serving 16 stream and from there to a storage bellows 24 reach.

In 1 ist der Gasspeicherbalg 24 in seiner kompakten Lageranordnung gezeigt. Der Gasspeicherbalg 24 bläht sich durch die Gase 20 auf, wie durch die Pfeile P1 und P2 angedeutet ist. So wird eine Druckspitze vermindert. Die Gase 20 strömen danach in ein Filterelement 26, das mehrstufig ausgebildet ist.In 1 is the gas storage bellows 24 shown in its compact bearing arrangement. The gas storage bellows 24 puffs through the gases 20 on, as indicated by the arrows P1 and P2. This reduces a pressure spike. The gases 20 then flow into a filter element 26 , which is multi-level trained.

Im Filterelement ist Filterstoff 18 enthalten und es umfasst das Filterelement 26 eine erste Filterschicht 28 aus granularem geblähtem Kalziumhydrogenkarbonat und/oder Kalziumkarbonat, eine zweite Filterschicht 30, die ein Oxidationsmittel, beispielsweise in Form von Kaliumpermanganat umfasst, sowie eine dritte Filterschicht 32 aus Aktivkohle. Das Filterelement 26 kann zusätzliche Filterschichten aufweisen.The filter element is filter cloth 18 included and it includes the filter element 26 a first filter layer 28 granular expanded calcium bicarbonate and / or calcium carbonate, a second filter layer 30 which comprises an oxidizing agent, for example in the form of potassium permanganate, and a third filter layer 32 made of activated carbon. The filter element 26 may have additional filter layers.

In 1 ist die Variante gezeigt, in der die Gase 20 das Filterelement 26 in einem linearen Strömungspfad durchströmen. Es ist aber auch möglich, dass die Gase 20 zumindest teilweise nach radial auswärts durch das Filterelement 26 strömen.In 1 the variant is shown in which the gases 20 the filter element 26 flow through in a linear flow path. But it is also possible that the gases 20 at least partially radially outward through the filter element 26 stream.

Zur Umgebung hin ist das Filterelement 26 durch eine Membran 34 abgeschirmt. In der vorliegenden Ausführungsform ist zudem eine zweite Membran 36 vorhanden, die das Filterelement zu den galvanischen Zellen hin abdichtet. Diese zweite Membran 36 ist aber entbehrlich. Kommt zu der in 1 schematisch eingezeichneten Havarie, strömen die Gase durch den Strömungspfad P, sodass sich ein Druck p im Filterelement 36 erhöht.The environment is the filter element 26 through a membrane 34 shielded. In the present embodiment is also a second membrane 36 present, which seals the filter element to the galvanic cells out. This second membrane 36 but is unnecessary. Come to the in 1 schematically drawn accident, the gases flow through the flow path P, so that there is a pressure p in the filter element 36 elevated.

Überschreitet der Druck p einen Berstdruck p_berst, so zerreißt die Membran 34 und die Gase 20 können in die Umgebung entweichen. Die Membran 34 schützt den Filterelement 18 sowohl zwischen den galvanischen Zellen als auch im Filterelement 26 vor Luftfeuchtigkeit und damit eingehender Alterung.If the pressure p _exceeds a bursting pressure p, the membrane ruptures 34 and the gases 20 can escape into the environment. The membrane 34 protects the filter element 18 both between the galvanic cells and in the filter element 26 against humidity and thus in-depth aging.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Akkumulatoraccumulator
1212: Satzsentence
1414: galvanische Zellegalvanic cell
1616: Umhüllungwrapping
1818: Filterstofffilter cloth
2020: Gasegases
2222: Öffnungopening
2424: GasspeicherbalgGasspeicherbalg
2626: Filterelementfilter element
2828: erste Filterschichtfirst filter layer
3030: zweite Filterschichtsecond filter layer
3232: dritte Filterschichtthird filter layer
3434: erste Membranfirst membrane
3636: zweite Membransecond membrane
PP: Strömungspfadflow path
pp: Druckprint

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009035908 A1 [0004]
DE 102009027513 A1 [0005]

Claims

Accumulator with (a) at least one galvanic cell ( 14 ), (b) an envelope ( 16 ) around the at least one galvanic cell ( 14 ) and (c) a filter cloth ( 18 ), which is arranged so that from the galvanic cell ( 14 ) escaping gases ( 20 ) the filter cloth ( 18 ), characterized in that (d) the filter cloth ( 18 ) is a solid, hydrogen fluoride removing, especially a reacting with hydrogen fluoride substance.

Accumulator according to claim 1, characterized in that the filter material ( 18 ) Contains calcium, in particular a calcium compound.

Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the filter material ( 18 ) When an activation temperature (T _act ) is exceeded, a gas reacting with hydrogen fluoride, in particular water vapor, is emitted.

Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that - the solid filter cloth ( 18 ) at least in a filter element ( 26 ), - the filter element ( 26 ) a gas-tight membrane ( 34 ) and - the membrane ( 34 ) is designed so that it is destroyed when a galvanic cell ( 14 ).

Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that - the filter material ( 18 ) at least in a filter element ( 26 ), - the filter element ( 26 ) Contains activated carbon and / or a solid oxidizing agent.

Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the filter element ( 26 ) has a fine dust filter.

Accumulator according to one of the preceding claims, characterized by a gas storage bellows ( 24 ), which - between the filter element ( 26 ) and the galvanic cells ( 14 ) is arranged and - in a compact bearing assembly and a memory arrangement in which the gas storage bellows ( 24 ) contains at least 100 liters of gas, can be brought so that one of a havarierenden galvanic cell ( 14 ) outgoing pressure peak is reducible.

Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the filter material ( 18 ) is at least designed as granules and preferably around the sentence ( 12 ) on galvanic cells ( 14 ) is arranged.

Accumulator according to Claim 8, characterized by (a) at least one second set ( 12.2 ) on galvanic cells ( 14 ), (b) wherein the filter cloth ( 18 ) at least also between the first sentence ( 12.1 ) and the second sentence ( 12.2 ) is arranged.

Accumulator according to claim 8 or 9, characterized in that the granules are made of porous material.