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Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für eine Batterie, insbesondere für einen Blei-Säure-Akkumulator, welches einen Volumenraum zur Aufnahme von positiven und negativen Elektrodenplatten und einem flüssigen Elektrolyten bereitstellt. Ferner betrifft die Erfindung eine Batterie, insbesondere einen Blei-Säure-Akkumulator, mit einem erfindungsgemäßen Batteriegehäuse.
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Batterien, insbesondere Blei-Säure-Akkumulatoren, des vorgenannten Typs sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach gut bekannt. Eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises bedarf es daher nicht.
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Blei-Säure-Akkumulatoren mit flüssigem Elektrolyten finden beispielsweise als Starterbatterie oder als Traktionsbatterie in Fahrzeugen Verwendung.
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Problematisch bei diesen Akkumulatoren ist im Allgemeinen, dass es im Laufe eines bestimmungsgemäßen Betriebs zu einer Säureschichtung innerhalb des Elektrolyten kommt. Bei der Säureschichtung handelt es sich um eine chemische Reaktion, bei der sich im oberen Teil einer positiv geladenen Platte die aktive Masse ablöst, während in der unteren Hälfte eine bleibende Sulfatierung auftritt. Dies wird dadurch hervorgerufen, dass die beim Laden an den Platten entstehende Schwefelsäure schwerer ist als die verdünnte Schwefelsäure des Elektrolyten, so dass sie aufgrund der Gravitation nach unten sinkt. Unterhalb der Platten befindet sich in der Regel ein Volumenabschnitt, der zur Aufnahme von ausgefallenem aktivem Material dient. Während einer Entladung nimmt die Elektrolytdichte zwischen den Platten ab. Aufgrund der höheren Dichte der Säure unterhalb der Platten und der geringen Diffusionsgeschwindigkeit nimmt diese Säure an der Reaktion nicht teil. Kapazität, Zyklenfestigkeit und Lebensdauer des Akkumulators werden hierdurch in nachteiliger Weise verringert.
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Es ist in diesem Zusammenhang aus der
DE 198 23 916 A und der
DE 10 2007 061 662 A1 jeweils eine Flüssigelektrolytbatterie mit einem Batteriegehäuse bekannt, welches einen Volumenraum zur Aufnahme von positiven und negativen Elektrodenplatten und einen flüssigen Elektrolyten bereitstellt. Darüber hinaus weist die Batterie ein Bauteil auf, welches aus zwei winklig miteinander verbundenen Platten gebildet ist. Ein Winkelabschnitt verläuft dabei planparallel zu einer Innenwand des Batteriegehäuses und ist hierzu derart beabstandet angeordnet, dass ein vertikaler Strömungskanal ausgebildet ist. Ein zweiter Winkelabschnitt ist oberhalb des Elektrodenpakets sowie des Elektrolytspiegels in Ruhestellung angeordnet und verläuft in horizontaler Richtung. Der zweite Winkelabschnitt ist dabei unmittelbar mit dem Elektrodenpaket verbunden. Beide Ausgestaltungen sind gleichwohl weiterhin verbesserungswürdig.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, Kapazität, Zyklenfestigkeit und Lebensdauer einer Batterie, insbesondere eines Blei-Säure-Akkumulators, zu verbessern.
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Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung ein Batteriegehäuse für eine Batterie, insbesondere für einen Blei-Säure-Akkumulator vor, welches einen Volumenraum zur Aufnahme von positiven und negativen Elektrodenplatten und einem flüssigen Elektrolyten bereitstellt, aufweisend ein in dem Volumenraum angeordnetes Strömungsleitelement zur passiven Umwälzung des Elektrolyten.
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Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, dass Batterien, die in bewegbaren Objekten, insbesondere in Fahrzeugen, angeordnet sind, zwangsläufig bewegt werden, sobald sich das Objekt bewegt. Dabei kommt es in Folge des mit dem Fahrzeug bewegten Batteriegehäuses relativ zum Elektrolyten zu einer Bewegung des Elektrolyten im Batteriegehäuse. Die ist insbesondere dann der Fall, wenn das Objekt seine Bewegung ändert, indem es beispielsweise beschleunigt oder die Bewegungsrichtung ändert. Bei Fahrzeugen insbesondere beim Anfahren, Bremsen (negative Beschleunigung) oder Abbiegen. Die derart von außen induzierte Elektrolytbewegung ist jedoch für sich genommen nicht ausreichend, um die Säureschichtung zu vermeiden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Strömungsleitelements in dem Volumenraum des Batteriegehäuses wird die von außen induzierte Elektrolytbewegung hingegen genutzt, um im Elektroyten eine Fluidströmung zu erzeugen. Hierdurch wird der Elektrolyt in vorteilhafter Weise passiv umgewälzt, was zu einer Durchmischung und Homogenisierung des Elektrolyten führt. Eine darüber hinaus gehende aktive Erzeugung einer Fluidströmung etwa mittels eines eigenen Antriebs ist nicht erforderlich. Es hat sich gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Lösung eine Homogenisierung des Elektrolyten bei bestimmungsgemäßem Einsatz in einem bewegbaren Objekt, insbesondere einem Fahrzeug, erreicht wird. Die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme in Verbindung mit der Säureschichtung können hierdurch verringert oder sogar vollständig vermieden werden. Die Erfindung macht sich in vorteilhafter Weise den Umstand zunutze, dass die Batterie in Fahrzeugen in der Regel nur in Betrieb genommen wird (vorzugsweise entweder als Starterbatterie oder als Traktionsbatterie), wenn das Fahrzeug bewegt werden soll. Da Säureschichtung jedoch nur im Betrieb der Batterie erfolgt, ist die erfindungsgemäße Lösung besonders wirksam und effizient. Insoweit kann das Strömungsleitelement vergleichsweise einfach aufgebaut sein.
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Das Batteriegehäuse stellt einen vorzugsweise mittels eines Deckels fluiddicht verschließbaren, Volumenraum bereit. Bestimmungsgemäß nimmt das Batteriegehäuse in der fertigen Batterie die Elektrodenplatten, den Elektrolyten und das Strömungsleitelement auf. Das Batteriegehäuse ebenso wie der Volumenraum ist vorzugsweise mit eckigem, besonders bevorzugt rechteckigem, Querschnitt ausgebildet. Das Batteriegehäuse weist in diesem Fall einen Boden und vier Seitenwände auf, die den Volumenraum räumlich begrenzen. Die Seitenwände stehen dabei senkrecht auf dem Boden. Benachbarte Seitenwände sind miteinander verbunden und stehen im rechten Winkel zueinander. Gegenüberliegende Seitenwände verlaufen parallel zueinander.
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Erfindungsgemäß findet eine ausschließlich passive Umwälzung des Elektrolyten statt, bei der eine von außen induzierte Elektrolytbewegung genutzt wird. Hierfür ist die Vorsehung eines oder mehrerer Strömungsleitelemente vollständig ausreichend. Einrichtungen zur aktiven Strömungserzeugung sind nicht vorgesehen. Vorzugsweise kann daher hinsichtlich des Strömungsleitelements auf den Einsatz beweglicher Teile verzichtet werden. Im einfachsten Fall kann das Strömungsleitelement durch einen Flächenkörper wie etwa einer Platte gebildet sein. In diesem Sinne ist das Strömungsleitelement vorzugsweise flächig, insbesondere plattenförmig, ausgebildet.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist das Strömungsleitelement dabei derart im Volumenraum des Batteriegehäuses angeordnet, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Elektrodenplatten und des Elektrolyten im Volumenraum strömungstechnisch miteinander verbundene Strömungskanäle für den Elektrolyten im Volumenraum ausgebildet sind, die dazu dienen, aus einer extern induzierten Elektrolytbewegung eine gerichtete Fluidströmung zu erzeugen.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung weist das Strömungsleitelement hierzu einen flächigen Abschnitt, vorzugsweise einen ersten flächigen Abschnitt, auf, der unter Ausbildung eines Strömungskanals beabstandet von einer der Seitenwände angeordnet ist, wobei der Strömungskanal zwischen der Innenseite Seitenwand und dem ersten Abschnitt verlaufend ausgebildet ist. Es ist dabei bevorzugt, dass der Abschnitt und die Innenseite der Seitenwand planparallel zueinander verlaufen. Es ist ferner bevorzugt, dass die Fläche des Abschnitts des Strömungsleitelements zwischen 60% und 95%, vorzugsweise zwischen 70% und 95%, besonders bevorzugt zwischen 85% und 95%, der Fläche der dem Abschnitt zugewandten Innenseite der Seitenwand beträgt. Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung ist der Abschnitt des Strömungsleitelements unter Belassung eines Spalts beabstandet von dem Boden des Volumenraums angeordnet, wobei der Spalt zwischen dem Boden und einer dem Boden zugewandten Kante des ersten Abschnitts ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung ist ein Strömungskanal im Volumenraum ausgebildet durch welchen der Elektrolyt im Falle einer von außen induzierten Bewegung strömen kann. Dabei wird der Elektrolyt durch den Spalt zwischen der Kante des Abschnitts des Strömungsleitelements und dem Boden in den Strömungskanal hinein gedrückt. Hierdurch wird an der dem Strömungskanal abgewandten Seite des Abschnitts ein Unterdruck erzeugt. Der Elektrolyt strömt aufgrund des Unterdrucks an der dem Strömungskanal abgewandten Seite des Abschnitts entlang, in Richtung des Spalts. Innerhalb des Strömungskanals strömt der Elektrolyt demgegenüber entgegen der Schwerkraft vom Boden weg nach oben. Der Elektrolytstrom tritt am oberen Ende des Strömungskanals aus diesem heraus und vereint sich mit dem übrigen Elektrolyten. Hierdurch kommt stets dann zu einer Umwälzung des und Durchmischung des Elektrolyten, wenn das Batteriegehäuse relativ zum Elektrolyten bewegt wird.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung das Strömungsleitelement derart im Volumenraum des Batteriegehäuses angeordnet, dass das obere Ende des Abschnitts, insbesondere des ersten Abschnitts, bei bestimmungsgemäßer Befüllung des Volumenraums mit Elektrolyt oberhalb des Elektrolytspiegels positioniert ist. Hierdurch wird verhindert, dass Elektrolyt bei einer von außen induzierten Bewegung über das obere Ende des Abschnitts von oben in den Strömungskanal einströmt. Stattdessen strömt der Elektrolyt wie zuvor beschrieben entlang der dem Strömungskanal abgewandten Seite des Abschnitts in Richtung Spalt.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung weist das Strömungsleitelement einen zweiten flächigen Abschnitt auf. Der zweite Abschnitt schließt sich vorzugsweise einendseitig unmittelbar an das obere Ende des ersten Abschnitts an. Die beiden Abschnitte sind dabei vorzugsweise winklig zueinander ausgerichtet. Ferner bevorzugt sind die Abschnitte unmittelbar miteinander verbunden. Vorzugsweise sind sie stoffschlüssig miteinander verbunden. Besonders bevorzugt ist das Strömungsleitelement einstückig ausgebildet. Dabei kann es insbesondere aus Kunststoff gebildet sein. Vorzugsweise ist das Strömungsleitelement als Spritzgussteil ausgebildet. In vorteilhafter Weise ist es damit zum einen beständig gegenüber dem Elektrolyten eines Blei-Säure-Akkumulators und zum anderen ist es als Massenprodukt vergleichsweise einfach herzustellen.
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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung beträgt der Winkel zwischen den beiden Abschnitten des Strömungsleitelements zwischen 85° und 95°, vorzugsweise 90°. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht in weitergehendem Maße verhindert, dass Elektrolyt bei einer von außen induzierten Bewegung über das obere Ende des ersten Abschnitts von oben in den Strömungskanal einströmt. Vielmehr wird der Elektrolyt entlang seiner Unterseite zum ersten Abschnitt geleitet, an der er wie vorbeschrieben entlang strömt. Zum anderen wird der aus dem Strömungskanal austretende Elektrolytstrom über die Oberseite des zweiten Abschnitts geleitet und mit dem übrigen Elektrolyten vereint. Hierdurch verbessern sich insgesamt die Strömungsverhältnisse innerhalb des Volumenraums, was im Ergebnis zu einer verbesserten Umwälzung des Elektrolyten führt, so dass die Säureschichtung besonders effektiv unterbunden werden kann.
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Es ist dabei bevorzugt, dass der erste Abschnitt im Querschnitt länger ausgebildet ist, als der zweite Abschnitt. Dies hat sich hinsichtlich der Strömungsverhältnisse als vorteilhaft erwiesen. Vorzugsweise weist der erste Abschnitt dabei die 2-fache bis 5-fache Länge des zweiten Abschnitts auf.
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Batteriegehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere innere Seitenwände des Batteriegehäuses eine Befestigungseinrichtung zur Fixierung des Strömungsleitelements im Volumenraum aufweist. Es ist dabei bevorzugt, dass das Strömungsleitelement unbeweglich im Volumenraum fixiert ist. Vorzugsweise ist die Befestigungseinrichtung als Nut ausgebildet ist, in welche eine Seitenkante des Strömungsleitelements eingesteckt ist. Die Nut kann dabei durch weitere Befestigungselemente, insbesondere in Form eines Rastelements ergänzt sein, welches mit einem an dem Strömungsleitelement ausgebildeten korrespondieren Rastelement zusammenwirkt.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass gesamte Batteriegehäuse inklusive des Strömungsleitelements einstückig auszubilden. In diesem Fall ist es bevorzugt, das Batteriegehäuse aus Kunststoff, vorzugsweise als Spritzgussteil, auszubilden. Gemäß dieser Ausführung kann in vorteilhafter Weise auf zusätzliche Befestigungseinrichtungen verzichtet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein zweites Strömungsleitelement vorgesehen sein, welches erfindungsgemäß ausgebildet ist. Das zweite Strömungselement dient der weiter verbesserten Durchmischung des Elektrolyten. In Anbetracht der Tatsache, dass ein Fahrzeug üblicherweise beschleunigt, abgebremst und in verschiedene Raumrichtungen bewegt, werden kann, ist die Richtung der von außen induzierte Elektrolytbewegung nicht für jede Fahrzeugbewegung gleich. Diesem Umstand Rechnung tragend ist ein zweites Strömungsleitelement vorgesehen, welches nach dem Vorbild des ersten Strömungsleitelements einer anderen Seitenwand des Gehäuses zugeordnet wird, um dort einen weiteren Strömungskanal zu definieren. Das zweite Strömungsleitelement kann dabei einer dem ersten Strömungselement benachbarten oder gegenüberliegenden Seitenwand zugeordnet werden. Im Falle einer gegenüberliegenden Anordnung werden Strömungskanäle an gegenüberliegenden Seitenwänden ausgebildet. Hierdurch können, bei entsprechender Ausrichtung der Batterie im Fahrzeug, in vorteilhafter Weise solche Elektrolytbewegungen für die erfindungsgemäße Umwälzung nutzbar gemacht werden, die aus linearen Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen des Fahrzeugs resultieren. Im Falle einer benachbarten Anordnung werden Strömungskanäle an benachbarten Seitenwänden ausgebildet. Hierdurch können, bei entsprechender Ausrichtung der Batterie im Fahrzeug, in vorteilhafter Weise solche Elektrolytbewegungen für die erfindungsgemäße Umwälzung nutzbar gemacht werden, die aus linearen und Beschleunigungs- oder Bremsvorgängen und seitwärts gerichteten Bewegungen des Fahrzeugs resultieren.
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Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass der erste Abschnitt des zweiten Strömungsleitelements unter Ausbildung eines weiteren Strömungskanals beabstandet von einer zweiten Seitenwand des Volumenraums angeordnet ist, wobei der Strömungskanal zwischen der zweiten Seitenwand und dem ersten Abschnitt des zweiten Strömungsleitelements verlaufend ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die zweite Seitenwand eine zu der ersten Seitenwand unmittelbar benachbarte oder gegenüberliegende Seitenwand.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können insgesamt bis zu vier Strömungsleitelemente vorgesehen sein, die jeweils einer der vier Seitenwände des Batteriegehäuses zur Ausbildung jeweils eines Strömungskanals zugeordnet sind. Hierdurch wird durch jede, beliebig gerichtete von außen induzierte Elektrolytbewegung eine Strömung im Volumenraum erzeugt, die zu einer erfindungsgemäßen passiven Umwälzung des Elektrolyten führt. Die Fluidströmung kann hierdurch weitgehend Unabhängig von der ursprünglichen Bewegungsrichtung des Elektrolyten erzeugt werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Batterie, insbesondere einen Blei-Säure-Akkumulator, mit einem Batteriegehäuse gemäß der Erfindung, mit positiven und negativen Elektrodenplatten und mit einem flüssigen Elektrolyten, wobei die Elektrodenplatten und der Elektrolyt in dem Volumenraum des Batteriegehäuses angeordnet sind.
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Zur Verbesserung des Elektrolytstroms im Volumenraum ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Elektrodenplatten und das Strömungsleitelement bzw. die Strömungsleitelemente derart im Volumenraum beabstandet zueinander angeordnet sind, dass zwischen den dem ersten Abschnitt des jeweiligen Strömungsleitelements zugewandten Seitenkanten der Elektrodenplatten und der den Seitenkanten zugewandten Seite des ersten Abschnitts ein weiterer Strömungskanal ausgebildet ist. Hierdurch wird die Strömung des Elektrolyten entlang der jeweiligen ersten Abschnitte in Richtung des jeweiligen Spalts verbessert.
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Es ist in diesem Zusammenhang ferner bevorzugt vorgesehen, dass die Elektrodenplatten und das Strömungsleitelement bzw. die Strömungsleitelemente derart im Volumenraum beabstandet zueinander angeordnet sind, dass zwischen den dem zweiten Abschnitt des Strömungsleitelements zugewandten oberen Seitenkanten der Elektrodenplatten und der den Seitenkanten zugewandten Seite des zweiten Abschnitts (Unterseite) ein weiterer Strömungskanal ausgebildet ist. Hierdurch wird die Strömung des Elektrolyten entlang der Unterseite der jeweiligen zweiten Abschnitte in Richtung der jeweiligen ersten Abschnitte verbessert.
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Zur Erfindung gehörig ist auch ein Verfahren zur passiven Umwälzung eines flüssigen Elektrolyten in einer erfindungsgemäßen Batterie, insbesondere in einem Blei-Säure-Akkumulator, bei dem ausschließlich aus einer von außen induzierten Elektrolytbewegung mittels des Strömungsleitelements eine Fluidströmung im Elektrolyten erzeugt wird.
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Bevorzugt wird dabei eine Strömung erzeugt, bei der der Elektrolyt durch einen im Bereich des Bodens des Batteriegehäuses ausgebildeten Spalts in einen zwischen dem Strömungsleitelement und einer Seitenwand des Batteriegehäuses ausgebildeten Strömungskanal einströmt und diesen entgegen der Schwerkraft durchströmt.
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Weiter bevorzugt wird auch das Elektrolytvolumen in den Spalt eingeströmt, welches sich in einem zwischen Elektroden und Boden belassenen Schlammraum befindet.
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Die erfindungsgemäßen und bevorzugten Merkmale führen sowohl für sich genommen als auch in synergetischer Wirkung miteinander zu einer Verbesserung der Kapazität, der Zyklenfestigkeit und der Lebensdauer der erfindungsgemäßen Batterie, insbesondere des erfindungsgemäßen Blei-Säure-Akkumulators durch Verhinderung der aus dem Stand der Technik nicht vollständig zu vermeidenden Säureschichtung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels verdeutlicht. Angaben hinsichtlich der räumlichen Ausrichtung mancher Elemente der Erfindung, wie insbesondere „unten“, „oben“ und „seitlich“ beziehen sich dabei stets auf die Bildebene der Figuren. In diesem Zusammenhang zeigt
- 1 eine in einem Fahrzeug angeordnete erfindungsgemäße Batterie in schematischer Schnittdarstellung im Ruhezustand des Fahrzeugs;
- 2 eine in einem Fahrzeug angeordnete erfindungsgemäße Batterie in schematischer Schnittdarstellung während eines Beschleunigungsvorgangs des Fahrzeugs.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Batterie 1 in Form eines Blei-Säure-Akkumulators im Querschnitt dargestellt. Die Batterie 1 ist in einem nicht dargestellten Fahrzeug angeordnet. Das Fahrzeug befindet sich vorliegend im Ruhezustand, bei dem keine Bewegung von außen auf den Elektrolyten übertragen wird. Der Elektrolyt befindet sich damit im unbewegten Zustand.
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Die Batterie 1 weist ein Batteriegehäuse 2 auf, welches einen Volumenraum 3 bereitstellt, welcher mit Elektrolyt befüllt und in welchem ein Elektrodenpaket 4 aufweisend positive und negative Elektrodenplatten angeordnet ist.
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Das Batteriegehäuse 2 weist Seitenwände 6a, 6b sowie einen Boden 6c auf, welche den Volumenraum 3 räumlich begrenzen. Ferner weist das Batteriegehäuse 2 ein Strömungsleitelement 5 auf, welches im Volumenraum 3 angeordnet ist. Das Strömungsleitelement 5 ist aus einem ersten Abschnitt 7 und einem zweiten Abschnitt 8 gebildet. Die Abschnitte 7,8 sind im rechten Winkel zueinander angeordnet. Vorliegend ist das Strömungsleitelement 5 als einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff gebildet. Die Abschnitte 7,8 sind dabei jeweils als ebene Platte gebildet. Der erste Abschnitt 7 weist vorliegend im Querschnitt die dreifache Länge des zweiten Abschnitts 8 auf.
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Durch die besondere Anordnung des Strömungsleitelements 5 relativ zu der Seitenwand 6a, dem Boden 6c sowie dem Elektrodenpaket 4 sind insgesamt drei Strömungskanäle 9, 10, 11 sowie ein Spalt 12 gebildet.
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Der erste Strömungskanal 9 verläuft zwischen dem ersten Abschnitt 7 und der Seitenwand 6a. Abschnitt 7 und Seitenwand 6a verlaufen dabei im Querschnitt parallel zueinander. Räumlich gesehen ist der erste Abschnitt 7 planparallel zur Seitenwand 6a ausgerichtet. Vorliegend beträgt die der Seitenwand 6a zugewandte Fläche des ersten Abschnitts 7 85% der inneren Fläche der Seitenwand 6a.
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Der zweite Strömungskanal 10 verläuft zwischen der Außenseite 13 des Elektrodenpakets 4 und dem ersten Abschnitt 7. Die Außenseite 13 ist dabei aus den jeweiligen seitlichen Kanten der einzelnen Elektrodenplatten gebildet.
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Der dritte Strömungskanal 11 verläuft zwischen der Unterseite des zweiten Abschnitts 8 und der Oberseite 14 des Elektrodenpakets 4. Die Oberseite 14 ist dabei aus den jeweiligen oberen Kanten der einzelnen Elektrodenplatten gebildet.
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Der Spalt 12 ist zwischen der freien Kante 7a des ersten Abschnitts 7 und dem Boden 6c ausgebildet.
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Das Strömungsleitelement 5 ist dabei derart im Volumenraum 3 angeordnet, dass der zweite Abschnitt 8 im unbewegten Zustand des Elektrolyten vollständig oberhalb des Elektrolytspiegels 15 verläuft. Ferner ist das Strömungsleitelement 5 derart im Volumenraum 3 angeordnet, dass der zweite Abschnitt 8 vollständig unterhalb der oberen umlaufenden Kante 16 des Batteriegehäuses 2 verläuft.
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Unterhalb des Elektrodenpakets 4 ist ein Schlammraum 17 als Teil des Volumenraums 3 belassen, in welchem sich die vergleichsweise schweren Reaktionsprodukte des Lade- und/oder Entladeprozesses der Batterie 1 sammeln können. Der Spalt 12 ist dabei unmittelbar strömungstechnisch mit dem Schlammraum 17 verbunden. Auf diese Weise findet bei bestimmungsgemäßer Bewegung des Elektrolyts nicht nur eine Umwälzung des Elektrolyts oberhalb des Schlammraums 17 statt. Stattdessen wird in dem im Schlammraum 17 befindlichen Elektrolytvolumen bewusst eine Strömung erzeugt, um es mit in den Umwälzungsprozess einzubeziehen. Es hat sich gezeigt, dass gerade die Umwälzung dieses Elektrolytanteils für die Vermeidung von Säureschichtung besonders vorteilhaft ist. Es ist dabei wenigstens ein nicht dargestelltes Mittel vorgesehen, die dazu ausgebildet sind, dass ausschließlich der im Schlammraum befindliche Elektrolyt umgewälzt, aber der Schlamm zurückgehalten wird. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass der im Schlammraum befindliche Schlamm mit seinen verschiedenen Abbauprodukten im gesamten Volumenraum 3 verteilt wird. Bevorzugt kann das wenigstens eine Mittel durch ein Sieb und/oder eine Membran gebildet sein.
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2 verdeutlicht die Funktion des Strömungsleitelements während einer Beschleunigung des Fahrzeugs. Die Beschleunigungsrichtung des Fahrzeugs ist mit dem Pfeil 18 angegeben. In diese Richtung wird zwangsläufig auch das Batteriegehäuse 2 bewegt. Das Strömungsleitelement 5 wird daher relativ zum Elektrolyten in die Richtung 18 bewegt und erzeugt auf diesem Wege die mit den gestrichelten Pfeilen dargestellten Elektrolytströmungen 19. Der Elektrolyt strömt dabei über den dritten Strömungskanal 11 in den zweiten Strömungskanal 10, von dort durch den Spalt 12 in den ersten Strömungskanal 9.
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Es ist zu erkennen, dass der Elektrolytspiegel 15 in Folge der Bewegung der Batterie nicht mehr horizontal verläuft. Der Elektrolytspiegel zwischen Seitenwand 6b und dem zweiten Abschnitt 8 steigt in Richtung des zweiten Abschnitts an, bzw. senkt sich in Richtung der Seitenwand 6b ab. Durch den überhängenden zweiten Abschnitt 8 wird verhindert, dass Elektrolyt über den zweiten Abschnitt 8 hinweg von oben in den ersten Strömungskanal 9 einströmen kann. Stattdessen wird der Elektrolyt unterhalb des zweiten Abschnitts 8 in den dritten Strömungskanal 11 gedrückt.
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Ebenfalls zu erkennen ist, dass auch das im Schlammraum 17 befindliche Elektrolytvolumen durch den Spalt 12 in den ersten Strömungskanal 9 einströmt. An dieser Stelle findet damit folglich bereits eine Mischung mit dem Volumenstrom statt, der durch den zweiten Strömungskanal 11 durch den Spalt strömt. Die im ersten Strömungskanal 9 vereinten Volumenströme aus dem Schlammraum 17 und dem zweiten Strömungskanal 10 durchströmen den ersten Strömungskanal 9 entgegen der Schwerkraft nach oben. Dieser Volumenstrom strömt durch die obere Öffnung 20 des ersten Strömungskanals 9 heraus. Der ausströmende Elektrolyt 21 wird über die Oberseite des zweiten Abschnitts 8 geleitet und wieder mit dem noch umzuwälzenden Elektrolyten vereint.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batterie
- 2
- Batteriegehäuse
- 3
- Volumenraum
- 4
- Elektrodenpaket
- 5
- Strömungsleitelement
- 6a
- Seitenwand
- 6b
- Seitenwand
- 6c
- Boden
- 7
- erster Abschnitt
- 7a
- freie Kante
- 8
- zweiter Abschnitt
- 9
- erster Strömungskanal
- 10
- zweiter Strömungskanal
- 11
- dritter Strömungskanal
- 12
- Spalt
- 13
- Außenseite
- 14
- Oberseite
- 15
- Elektrolytspiegel
- 16
- umlaufende Kante
- 17
- Schlammraum
- 18
- Bewegungsrichtung des Fahrzeugs
- 19
- Strömungsrichtungen des Elektrolyten
- 20
- obere Öffnung des ersten Strömungskanals
- 21
- ausströmendes Elektrolytvolumen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19823916 A [0005]
- DE 102007061662 A1 [0005]
