DE202013007927U1

DE202013007927U1 - Akku mit verlängerter Stromabgabe

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Publication number: DE202013007927U1
Application number: DE202013007927U
Authority: DE
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Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2013-10-08
Anticipated expiration: 2023-09-07
Also published as: DE102013021127B4; AT514747A3; AT514747A2; DE102013021127A1

Abstract

Akkumulator mit verlängerter Stromabgabe, dadurch gekennzeichnet, dass das Bleisulfat entladener Akkuplatten mechanisch abgetragen wird.

Description

Blei-Akkumulatoren, wie die bekannte Starterbatterie für Autos, bestehen aus positiv und negativ geladenen Platten, die ihrerseits aus einem mechanisch tragfähigen Gitter und darin eingearbeiteten Polplatten aus nicht-oxydiertem Blei (negativer Pol) und Bleidioxyd (positiver Pol) in einem ..Elektrolyt?? aus 37-prozentige Schwefelsäure bestehen..
Bei der Entladung werden beide aktiven Materialien gleichermaßen in Bleisulfat umgesetzt. Ein Bleiakku kann also nur so lange Strom liefern, bis sich die Oberflächen der Platten mit Bleisulfat zugesetzt sind, dann muss er wieder elektrisch geladen werden. Dabei wird Bleisulfat an der positiven Elektrode wieder in Bleidioxid und an der negativen Elektrode wieder in Blei verwandelt. Bei zyklisch eingesetzten Akkumulatoren, wie bei Starterbatterien stört das nicht, sondern es ist ist der normale Betriebsfall, dass der Akku nach dem Anlassen des Motors von der Lichtmaschine wieder aufgeladen wird.
Es gibt jedoch Einsatzbereiche, wo die Akkuleistung nur äußerst selten genutzt wird, wie z. B. bei Notstromsystemen oder Brand-Entlüftungsanlagen und dann evtl. möglichst lange unterbrechungsfrei genutzt werden muss. Typisch für solche Anwendungen ist daher, dass große Kapazität vorgehalten werden muss, was sowohl ein Kosten- als auch ein Platzproblem darstellt.
Aufgabe vorliegender Neuerung ist daher, derartigen Batteriesystemen eine umfangreiche Notreserve beizuordnen, notfalls auch unter Verlust von Lebensdauer, um bei den wenigen Entnahmen im Grenzbereich noch länger Leistung abziehen zu können.
Dies wird neuerungsgemäß dadurch bewirkt, dass das Bleisulfat der Plattenoberflächen in diesem Fall mechanisch abgezogen wird.
Das kann theoretisch durch mechanische Schaber erfolgen, die zwischen den Platten im Block geführt werden, nur ist für diese normalerweise kein Platz. Naheliegend ist dagegen, die Separatoren aus Chenille-artig gewebter Glasfaser statt aus Glasvlies herzustellen, oder mit abrasiven Partikeln zu besetzen, dazu die Plattensätze flexibel zu befestigen und im gegebenen Notfall durch elektromechanische oder piezokeramische Aktoren die postiven und negativen Plattensätze im Block gegeneinander hin- und hervibrierend zu bewegen.
Dies setzt naturgemäß eine angepasste Konstruktion der Gitter als Träger der Bleimaterialien und dickerer Eintrag letzterer voraus, ferner muss das Volumen der Mulden für den Bleischlamm vergrößert sein, um frühe Kurzschlüsse durch diesen zu vermeiden und das Volumen der Schwefelsäure muss ebenfalls vergrößert sein. Prinzipiell lässt sich aber die Notstromleistung dieserart bei gegebenem Volumen und Gewicht der Batterie mehr als verdoppeln.
Im Vergleich zu konventionellen Akkus ist das auch darin begründet, dass bei der Entladung an beiden Elektrodensätzen Bleisulfat (PbSO4) entsteht. Dies ist normalerweise sehr fein und ausreichend reaktionsfreudig. Mit zunehmender Alterung und Mangel an Be- und Entladezyklen verbinden sich die einzelnen Bleisulfat-Partikel aber zu relativ großen Partikeln, die aufgrund ihres ungünstigen Verhältnisses von Volumen zu Oberfläche kaum noch zur Stromabgabe beitragen. Der mechanische Abtrag dieser Schicht verbessert daher die Abgabeleistung von Akkumulatoren im Falle gelegentlichen Gebrauchs und nachfolgend längerer Standzeit.
Vergleichbare Anwendungen bieten sich auch für Antriebsbatterien, beispielsweise für Elektromotoren in U-Booten und Elektromobilen, wo im Grenzfall die Aktivierung von Notreserven entscheidend sein können. Hier ist aber hohe Stromlieferfähigkeit in Verbindung mit großer Zyklenfestigkeit gefordert. Dies wird bei gegebenen Stand der Technik durch einen Aufbau mit sog. Röhrchenpanzerplatten bewirkt, der diese Anforderungen in einigen Batterietypen bereits erfüllt. Hier wäre es naheliegend, die Oberflächen der Elektroden-Stäbe zusammen mit den geslizten (in Scheiben geschnittenen) Röhrchenstrukturen, in denen sie gefasst sind, abzuschleifen.
Dieser Aufbau würde auch mögliche Probleme der mechanischen Haltbarkeit der konventionellen Polstrukturen in den Gittern der Platten bei bewegten Plattensätzen vermeiden.
Die Ausführungen werden in den nachfolgenden Zeichnung 1 näher erläutert:
1 zeigt den Aufbau einer neuerungsgemäßen Akkumulator-Batterie 1 mit der positiven Platte 2, den sie umschließenden Glasfaser-Separator 3 mit der abrasiven Beschichtung 4, die positive Platte 5 und den positiven Plattensatz 6, dahinter der negative Plattensatz 7, weiter der Plattenblock 8, in dem positiver und negativer Plattensatz miteinander kombiniert sind und der Blockdeckel 9, an dem die Plattensätze 7 und 8 montiert sind, darunter ein flexibles Metall-Gummi-Lager 10 für den positiven Plattensatz 7 mit dem Aktuator-Solenoid 11, das bei Zuschaltung die vibrierende Bewegung zum Abschleifen des Bleisulfats bewirkt.

Claims

Akkumulator mit verlängerter Stromabgabe, dadurch gekennzeichnet, dass das Bleisulfat entladener Akkuplatten mechanisch abgetragen wird.
Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrag durch elektromechanisch betätigte Schaber erfolgt.
Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrag mit Hilfe abrasiver Separatoren durch Bewegung der Akkuplattensätze gegeneinander erfolgt.
Akkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatoren aus Glasgewebe mit Chenille-artiger Struktur ausgeführt sind.
Akkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatoren mit abrasiven Medien, wie z. B. Korundkömern, oder im PVD-Verfahren aufgebrachten Kristallen besetzt sind.
Akkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten in den zusammengefassten Akku-Plattensätzen fest, die positiven und negativen Plattensätze gegeneinander jedoch beweglich ausgeführt sind.
Akkumulator nach Anspruch 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung durch elektromechanische Aktuatoren bewirkt wird.
Akkumulator nach Anspruch 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung durch piezokeramische Aktuatoren mit elektronischer Ansteuerung bewirkt wird.
Akkumulator nach Anspruch 1 und 3 bis 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkuplatten als sog. ”Panzerplatten” mit in einer scheibenförmig geschnittenen Röhrenstruktur eingefügten Bleizylindern ausgeführt sind und diese zusammen mit den tragenden Röhren abgeschliffen werden.