DE2057505A1

DE2057505A1 - Sammlerbatterie

Info

Publication number: DE2057505A1
Application number: DE19702057505
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung R Antrag
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Inc
Priority date: 1969-11-24
Filing date: 1970-11-23
Publication date: 1971-06-03
Also published as: NL7017129A; CA925936A; JPS5034734B1; LU62090A1; FR2069502A5; BE758983A

Description

Dipl.-Ing. W. PAAP 8 MDNCHEN 22,

Γ»· ι ι Ii ι JiTC/-! ΐι-ηι ι«-ι ι Steinsdorfstraße

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH _{Telefon: (081} „ .₂₉₆₆₈₄ Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN

Dr. rer. nat.W. KÖRBER ^z3' November 1970 PATENTANWÄLTE

GOULD IHO.

1110 Highway

Mendota Heights

Minnesota, Y.St.A.

Patentanmeldung Sammlerbatterie

Es sind zwei verschiedene Konstruktionen von Blei-Säure-Sammlerbatterien bekannt und in Gebrauch. Im ersteren Pail handelt es sich um im nassen Zustand aufgeladene Batterien. Wenn eine solche Batterie gelagert wird, während sich ein wässeriger Schwefelsäureelektrolyt in Berührung mit den Platten befindet, geht ihre Ladung langsam verlören, so daß die Batterie von Zeit zu Zeit nachgeladen werden muß. Ferner ist es bekannt, daß solche Batterien im Vergleich zu anderen Batterien nur eine kürzere Lebensdauer erreichen; dies ist auf Korrosionserscheinungen sowie darauf zurückzuführen, daß die Platten während des Lagerns sulfatiert werden. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden im trockenen Zustand aufladbare bzw. aufgeladene Batterien entwickelt.

Im trockenen Zustand aufgeladene Batterien werden gelagert, ohne daß sie einen Elektrolyten enthalten, und sie werden dadurch aktiviert, daß sie mit Säure oder Wasser aufgefüllt werden. Da es lästig ist, die Säure gesondert zu handhaben, werden mittels Wasser aktivierbare Batterien bevorzugt verwendet. Bis jetzt werden zwei Hauptverfahren zum Herstellen von mittels Wasser aktivierbaren Sammlerbatterien angewendet. Bei dem ersten bekannten Verfahren wird ein Behälter für die Säure in dem Batteriekasten angeordnet. Dieser

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Behälter wird nach dem Einfüllen von Wasser in den Batteriekasten durchstochen oder aufgerissen. Diese Behälter haben sich jedoch in der Praxis nicht bewährt, da es schwierig ist, zu. gewährleisten, daß der Behälter in der richtigen Weise geöffnet wird. Ein weiterer Nachteil besteht bei diesen Behältern darin, daß der Elektrolyt in starkem Maße aufbrausen und zischen kann, wenn die Säure beim öffnen des Behälters plötzlich mit Wasser gemischt wird. Ein weiterer Nachteil besteht in der Gefahr, daß die Batterieplatten bleibend beschädigt werden, wenn sie mit der konzentrierten Schwefelsäure in Berührung kommen, was geschehen kann, wenn der Behälter zufällig aufgerissen wird, bevor Wasser in den Batteriekasten eingefüllt worden ist. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird ein zweites Verfahren angewendet, das darin besteht, daß die Säure festgehalten wird; zu diesem Zweck wird die Säure mit einem Gel oder einer anderen Substanz gemischt, die die Säure absorbieren kann, um sie außer Berührung mit den Batterieplatten zu halten. Jedoch besteht bei solchen immobilisierten Elektrolyten die Gefahr, daß während des Lagerns Säure ausgeschwitzt wird. Diese Erscheinung wird als Synerese bezeichnet. Die ausgeschwitzten Säuretröpfchen können in Berührung mit den Batterieplatten kommen und sie angreifen, so daß die Batterie infolge von Korrosionsschäden vorzeitig versagt. Außerdem kann das verwendete Gel einen Rückstand bilden, der das einwandfreie Arbeiten der Batterie beeinträchtigen kann, nachdem die Batterie in Betrieb genommen worden ist. Die Erfindung sieht nunmehr neuartige Maßnahmen vor, um bei einer Sammlerbatterie die Säure auf eine solche Weise festzulegen, daß die erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden.

Die Erfindung macht sich die Vorteile eines festgelegten Säuregels zunutze, jedoch werden gemäß der Erfindung die auf die Synerese zurückzuführenden Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß das Säuregel in einen porösen Beutel eingehüllt wird, der dann in die Batterie eingeführt wird. Der poröse Beutel besteht aus einem Material, das für Wasser, jedoch für das Säuregel undurchlässig ist, so daß die Batterieplatten gegen jede Beschädigung durch die Säure geschützt

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sind. Wenn jedoch Wasser in den Batteriekasten eingefüllt wird, wird die Säure durch den für Flüssigkeiten durchlässigen Beutel hindurch ausgewaschen oder ausgelaugt, so daß die Batterie auf einwandfreie Weise aktiviert wird· Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Säureabgabevorrichtung zu schaffen. Ferner sieht die Erfindung eine verbesserte mittels Wasser aktivierbare, im trockenen Zustand aufgeladene Sammlerbatterie vor.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt eine typische, mehrere Zellen umfassende Sammlerbatterie und läßt die bevorzugte Anordnung von erfindungsgemäßen Saurepaketen neben den Batterieelementen erkennen. ·

Fig. 2 zeigt in einem vergrößerten !Peilschnitt eine der Zellen der Batterie nach Fig. 1 und läßt deutlicher erkennen, auf welche Weise die Säurepakete angeordnet sind.

In Fig. 1 erkennt man in schematischer Sarstellung eine typische Batterieanordnung. Diese Batterieanordnung umfaßt ein Gehäuse bzw. einen Kasten 10, der durch Trennwände 12 in mehrere einzelne Zellen unterteilt ist. Jede Zelle der Batterie enthält einen sich aus mehreren Elementen zusammensetzenden Stapel 14, der abwechselnd aufeinandergelegte positive und negative Batterieplatten umfaßt. Um eine möglichst große Berührungsfläche zwischen dem Wasser und der festgelegten Säure zu schaffen, und um die Auslaugungswirkung zu verstärken, sind in jeder Zelle zwei Säurepakete 16 angeordnet· Diese Pakete haben eine flachgedrückte Form und sind jeweils auf beiden Seiten jedes Stapele 14- aus Batterieelementen angeordnet. Jedes Säuiepaket 16 umfaßt einen Beutel aus einem porösen Material, das für Flüssigkeiten durchlässig, jedoch für das darin enthaltene Säuregel undurchlässig ist. Gegebenenfalls könnte man die Säurepakete im Gegensatz zu Fig. 1 auch auf andere Weise in den Zellen anordnen. Natürlich wäre es auch durchaus möglich, in jeder Zelle nur ein einziges Säure-

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paket vorzusehen· Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich der AuslaugungsVorgang dann an schnellsten abspielt_t wenn man gemäß Fig. 1 in jeder Zelle zwei dünne Säurepakete vorsieht. Weitere Einzelheiten der Säurepakete und der Zellen sind aus Fig. 2 ersichtlich.

Fig. 2 zeigt in einem vergrößerten senkrechten Schnitt eine einzelne Batteriezelle, und zwar die bei der Batterie nach Fig. 1 am weitesten links angeordnete Zelle. Der Stapel 14- aus Batterieelementen umfaßt positive Platten 15 und negative Platten 17, die mit einem positiven Anschluß 20 bzw. einem negativen Anschluß 22 verbunden sind. Der Stapel 14 wird von unten her durch einen Vorsprung 24 unterstützt, der an dem Boden des Batteriekastens 10 ausgebildet ist. Da sich das Verbindungsstück 22 durch die Trennwand 12 zu der benachbarten Zelle erstreckt, steht auf der rechten Seite des Elements nach Fig. 2 etwas weniger Baum zur Vafügung als auf der linken Seite. Aus diesem Grund kann man dem gemäß Fig. 2 auf der rechten Seite angeordneten Säurepaket etwas kleinere Abmessungen geben. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, denn das Zellenverbindungsstück 22 ist gewöhnlich in Richtung auf das Ende des Elements versetzt angeordnet, so daß es ohne weiteres möglich ist, gleichgroße Säurepakete auf beiden Seiten des Elements anzuordnen. Jedes der Pakete 16 setzt sich aus zwei parallel angeordneten Stücken eines porösen Flachmaterials zusammen. Zwar können die Beutel aus verschiedenen bekannten Materialien hergestellt sein, doch bestehen sie bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einem porösen ungewebten Polypropylen-Flachmaterial. Beim Herstellen der Beutel werden die beiden Flachmaterialstücke längs dreier Ränder miteinander verschmolzen, und dann wird der Beutel mit dem Säuregelmaterial gefüllt. Hierauf werden die vierten Ränder der beiden Flachmaterialstücke miteinander verschmolzen, so daß ein heißversiegeltes geschlossenes Paket entsteht, das durch Walzen oder Pressen flachgedrückt und dann neben dem zugehörigen Element in dem Batteriekasten angeordnet wird. Man kann die Säure mit Hilfe mehrerer verschiedener Stoffe festlegen, zu denen Aluminiumsulfat, Magnesiumoxid und Borphosphat gehören. Gemäß der Erfindung wird .ledoch vorzugsweise Siliziumoxid verwendet, da es sich ge-

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zeigt hat, daß man in diesem Fall ein Gel mit vorteilhaften Eigenschaften erhält, das bei der richtigen Konsistenz je Baumeinheit eine große Säuremenge aufnehmen kann. Ein solches Immobilisierungsmittel ist unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Cab-O-Sil" erhältlich.

Der geschlossene Beutel aus Polypropylen verhindert, daß das Säuregel während des Lagerns oder Transportieren der Batterie in Berührung mit den Batterieplatten kommt. Wenn jedoch Wasser in die Batteriezelle eingefüllt wird, spielt sich der AuslaugungsVorgang ziemlich schnell ab. Durch Versuche wurde festgestellt, daß es bei einer typischen Batterie, bei der dieses Aktivierungsverfahren angewendet wird, möglich ist, der Batterie 30 min nach dem Einfüllen von Wasser auf die Dauer von 4 bis 6 min einen Strom von 150 Ä. zu entnehmen. Während sich die Säure in der ganzen Batteriezelle verteilt, bleibt das inaktive Gelbildungsmaterial in den Beutel aus Polypropylen eingeschlossen, so daß es den Betrieb der Batterie nicht beeinträchtigt, und daß sich nicht die Schwierigkeiten ergeben, die sich bei den bis jetzt bekannten Batterien, bei denen nicht mit einer Umhüllung versehene Gele verwendet werden, nicht vermeiden lassen.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist es z. B. möglich, die Säurepakete über dem Batterieelement oder an den Enden des Elements anzuordnen. Hierbei ergeben sich jedoch gewisse unerwünschte Wirkungen; beispielsweise wird das Entweichen der Gase behindert, die während des Aufladens der Batterie entstehen· Außerdem steht bei diesen Anordnungen nur eine kleinere Berührungsfläche zur Verfügung, an der sich beim Aktivieren der Batterie der Auelaugungsvorgang abspielen kann·

Um zu gewährleisten, daß das eingefüllte Wasser mit allen Seilen des Säurepakets in Berührung kommt, sind bei der bevorzugten Aus führungs form mehrere senkrechte, als Abstandhalter wirkende Rippen 30 an dem Säurepaket ausgebildet· Diese Bippen dienen dazu, den Beutel in einem Abstand von dem Stapel 14 und den Wänden des Batteriekastens zu halten und Wasserkanäle abzugrenzen, durch deren Vorhandensein die Aus-

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laugungswirkung verstärkt wird. Das Säurepaket kann auch dadurch in einem Abstand von den benachbarten Bauteilen gehalten sein, daß ein Geflecht oder dergleichen aus Kunststoff
zwischen dem Säurepaket und den benachbarten Bauteilen angeordnet ist.

Ansprüche:

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Claims

ANSPRÜCHE

Mittels Wasser aktivierbare Blei-Säure-Sammlerbatterie, gekennzeichnet durch ein in einzelne Zellen unterteiltes Gehäuse bzw. einen Kasten (10), wobei in jeder Zelle ein sich aus Batterieelementen zusammensetzender Stapel (14) angeordnet ist, der aus abwechselnd aufeinander gelegten positiven Platten (15) und negativen Platten (17) besteht, die mit positiven Anschlußteilen (20) bzw. negativen Anschlußteilen C22) verbunden sind, und wobei die Abmessungen jedes Stapels so begrenzt sind, daß in jeder Zelle ein Raum zum Lagern von Säure zur Verfugung steht, einen in diesem Raum angeordneten, nur für Flüssigkeiten durchlässigen porösen Beutel (16) und eine immobjlisierte Säure, die in dem porösen Beutel enthalten ist und aus dem Beutel ausgelaugt werden kann, um in die Zelle zu gelangen, wenn Wasser in die Zelle eingefüllt wird.
2. Sammlerbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Abstandhaltenittel zwischen dem Beutel (16) und den benachbarten Bauteilen angeordnet sind, so daß das eingefüllte Wasser ungehindert um den Beutel herumströmen kann.
3· Sammlerbatterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhaltemittel an dem Beutel (16) ausgebildete Rippen (30) umfassen.
4. Sammlerbatterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhaltemittel ein Geflecht oder dergleichen aus Kunststoff umfassen.
5» Sammlerbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, immobilisierte Säure enthaltender poröser Beutel (16) vorgesehen ist, der auf ähnliche Weise zur Wirkung kommt wie der erste Beutel.
6. Sammlerbatterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beutel (16) aus ungewebtem Polypropylen bestehen.

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7. Sammlerbatterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die immobilisierte Säure ein Gel umfaßt, das aus einem Gemisch aus Siliziumoxid und Schwefelsäure besteht.
8. Sammlerbatterie nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß Abstandhaltemittel zwischen dem Beutel (16) und den benachbarten Bauteilen angeordnet sind, damit das eingefüllte Wasser unbehindert um den Beutel herumströmen kenn«
9. Sammlerbatterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beutel (16) aus ungewebten Polypropylen-Flachmaterialstücken hergestellt sind.
10. Sammlerbatterie nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhaltemittel an dem Beutel (16) ausgebildete Rippen (50) umfassen.

Der Patentanwalt:

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