DE2311076A1

DE2311076A1 - Umschlossene speichervorrichtung fuer elektrische energie

Info

Publication number: DE2311076A1
Application number: DE19732311076
Authority: DE
Inventors: Thomas Gordon Hart
Original assignee: Oxy Metal Finishing Corp
Current assignee: Oxy Metal Finishing Corp
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1973-03-06
Publication date: 1973-10-04
Also published as: US3859142A; JPS4912326A; FR2176693A1; CA999921A; AR199475A1; ES412751A1; IT977274B; BR7301803D0; IN137733B; AU5163673A; NL7301713A; BE795911A; ZA73738B; GB1414406A; FR2176693B1; CH554077A; SE396847B

Description

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dr. ing. H. NEGENDANK dipl.-ing. H. HAUCK dipl.-phys. W. SCHMITZ DIPL.-ING. E. GRAALFS · dipping. W. WEHNERT

HAMBURG-MÜNCHEN 2311076 ZUSTELLIIXGSANSCHHIFT: HAMBTTRG 36 NKTfKR WA LT. 41

TEL. Ββ 74 28 UNU 3β 41 19 TDLBQR. NECiEDAPATKNT HAMBUHQ

MÜNCHEN 13 · MOZARTSTR. 23 Oxy Metal Finishing Corporation tel. sas03so TBLEOR. NEiJEDAPATENT MÜNCHEN

P.O. Box 201

Detroit. Michigan fr8220/USA _Λ _ „.. · __ ■ Hamburg, den 2. März 1973

Umschlossene Speichervorrichtung für elektrische Energie

Gemäß dem anwachsenden Interesse an elektrischen Fahrzeugen werden Batterien hoher Energiedichte mehr und mehr vorherrschend. Ein chemisches Element, das sehr wahrscheinlich als "Oxydationsmittel in einer Batterie hoher Energiedichte geeignet ist, ist Halogen. Eine der Schwierigkeiten, die mit der Verwendung des Halogens verbunden sind, besteht darin, daß es ein riechendes Gas ist, das bei sehr geringen Konzentrationen in der Atmosphäre nachgewiesen werden kann. Es ist deshalb notwendig, daß in solchen Batterien hoher Energiedichte Mittel zum Umgang mit dem Halogen vorgesehen werden, damit sie in einer gebräuchlichen Weise verwendet werden können.

Eine neuere Erfindung im Zusammenhang mit einer Speichervorrichtung für elektrische Energie ist in der US SN 50 054

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beschrieben, die am 26. Juni 1970 eingereicht worden ist, worin Halogenhydrat als Mittel verwendet wird, um das Halogenoxydationsmittel zu speichern. Es wurde geschätzt, daß zur Zeit des Beginns der Entladung schätzungsweise 99% des Halogens der Halogenhydratbatterie als festes Halogenhydrat vorliegen, wobei nur etwa 1% des Halogens, wie z.B. Chlor in der Elektrolytlösung entweder als Gas oder in der Lösung gelöst zirkulieren. Durch diesen Batterietyp wurden die Erfordernisse zum Auffangen und Kontrollieren eines auslaufenden Halogenoxydationsmittels sehr stark herabgesetzt, denn sehr viel Halogen liegt als fester Stoff vor, mit dem man leicht umgehen kann und der sich langsam zersetzt.

Es wurden verschiedene elektrische Fahrzeuge beschrieben, bei denen eine Batterie in den Gesamtentwurf des Fahrzeugs mit einbezogen wurde, wie z.B. infien US-Patentschriften 3 477 und 3 493 068.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine umschlossene Speichervorrichtung für elektrische Energie gerichtet, die eine Batterieabteilung umfaßt, worin sich halogen befindet, eine Halogen absorbierende Schicht, die die Batterieabteilung umgibt, eine abdichtende Schicht, welche die Halogen absorbierende Schicht umgibt und eine schlagfeste Schicht, von der

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- 3 die abdichtende Schicht umgeben wird.

Pig, 1 ist ein schematisches Diagramm der umschlossenen Speichervorrichtung für elektrische Energie nach der Erfindungβ

Fig· 2 zeigt einen Schnitt durch Fig„ 1 entlang der Linie 2-2.

Fig. 3 zeigt ein Mittel, um die umschlossene Speichervorrichtung für elektrische Energie in einem Automobil zu verwenden.

Die Erfindung bezieht sich auf die Nutzbarmachung einer umschlossenen Speichervorrichtung für elektrische Energie, wodurch eine Batterie gegen Brüche geschützt werden kann, die aus irgendwelchen Schlägen resultieren, welche die Batterie aufbrechen können, wie solche bei einem Autozusammenstoß. Die Batterie kann irgendeine halogenenthaltende Batterie sein, wie beispielsweise die oben erwähnte in der US SN 50 054 beschriebene Halogenhydratbatterie oder andere Halogen enthaltende Vorrichtungen.

Wenn mam sich nun den Zeichnungen zuwendet, so erkennt man in Pig. 1 eine Gesamtansicht der umschlossenen Speichervor-

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richtung für elektrische Energie 1 nach der vorliegenden Erfindung, welche positive 3 und negative 4 Leitungen aufweist. Ein Entlüftungsmittel 2 ist ebenso eingeschlossen.

Fig. 2 zeigt das Innere der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wenn sie entlang der Linie 2-2 in Pig. 1 geschnitten wird«

Die umschlossene Speichervorrichtung für elektrische Energie setzt sich zusammen aus«

1. einer Batterieabteilung 5 mit darin "befindlichem Halogen;

2o einer Halogen absorbierenden Schicht 6, die die Batterie— abteilung umgibt}

5· eine abdichtende Schicht 7, welche die Halogen absorbierende Schicht umgibt j und

4· eine schlagfeste Schicht 8, von der die abdichtende Schicht umgeben wird.

Das Halogen, das verwendet werden kann, kann Fluor, Chlor oder Brom sein, wobei Chlor und Brom bevorzugt sind, und

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Chlor am meisten bevorzugt wird. Zur Vereinfachung wird im folgenden Chlor erwähnt, obgleich auch andere Halogene verwendet werden können»

Die Halogen absorbierende Schicht, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, besteht aus irgendeiner Chemikalie oder einem Material, das das Halogen, das aus der Batterieabteilung entweicht,neutralisiert oder mit ihm reagiert. Die Halogen absorbierende Schicht kann die Form einer dünnen Aluminiumfolie annehmen oder von einigen Halogen absorbierenden Pulvern, wie beispielsweise pulverisiertes Aluminium oder Zink oder Aluminiumschwamm. Diese metallischen Pulver können in ein inertes Füllmaterial mit geringem Gewicht, wie beispielsweise Ton usw. eingeschlossen werden» Die Halogen absorbierende Schicht sollte aus irgendeinem Material bestehen, das ein geringes Volumen und ein niedriges Gewicht aufweist, und ausreicht, um das Halogen, das aus der Batterieabteilung entweichen kann, zu absorbieren oder zu neutralisieren. Ein anderes Mittel, das als Halogen absorbierendes Mittel verwendet werden kann, kann in lauge, wie Natrium oder Kaliumhydroxid, eingetauchter Bimsstein sein.

Die abdichtende Schicht, die die Halogen absorbierende Schicht umgibt, wird dazu gebraucht, um irgendeinen Einstich, der bei

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der Vorrichtung nach dieser Erfindung auftritt, wieder abzudichten« Diese abdichtende Schicht kann aus irgendeinem Material bestehen, das sein Haftvermögen beibehält, wenn es durchstochen wird. Normalerweise ist das hierfür verwendete Material nicht völlig ausgehärteter Kautschuk, wie beispielsweise Butylkautschuk, Silikonkautschuk und ähnliche.

Die schlagfeste Schicht, die die letzte Schicht ist und alle vorher erwähnten Schichten umgibt, besteht aus einem Material, das in der Lage ist, einem Aufprall zu widerstehen, wie er beispielsweise bei einem Autozusammenstoß oder beim Fallenlassen der umschlossenen Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung auftritt. Der Verwendungszweck der schlagfesten Schicht besteht darin, eine geringe Deformation der Vorrichtung dieser Erfindung zuzulassen, ohne jedoch dem Inhalt der Batterieabteilung das Entweichen an die Atmosphäre zu gestatten.

Es ist jedoch einzusehen, daß infolge der Materialgrenzen ein völlig zusammenstoßsicheres System nicht gewünscht werden kann. Es genügt zu sagen, daß die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Lage sein sollte, ein Aufprallenergieniveau von bis zu 7.500 ft:lbs. oder ein solches aus einem Autozusammenstoß mit bis zu etwa 35 m.p.h. au3zuhalten,

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wobei die Vorrichtung im Auto installiert ist, wie es in Pig β 3 gezeigt ist»

Normalerweise kann die schlagfeste Schicht aus Stahl, Titan oder irgendeinem de formier "barem Material, wie beispielsweise Polyäthylen mit hohem Molekulargewicht, Lexan (Markenzeichen von General Eleetric für thermoplastisches Polykarbonatharζ) und ähnlichen Materialien bestehen_e

Es wurde gefunden, daß die letzte Schicht, die schlagfeste Schicht, wünschenswerter Weise die Form des Verstärkungselementes oder Chassis eines Automobils annimmt, wie es in Pig. 3 gezeigt ist. Mit dem Begriff "Verstärkungselement" ist der Teil eines Autos gemeint, der der Hauptteil, der Rahmen oder der Überbau ist und dadurch dem Automobil festigkeit und Unterstützung verleiht« Pig. 3 zeigt ein Automobil 11 mit Bädern 1O₁ worin das Verstärkungselement des Autos die schlagfeste Schicht 8 der erfindungsgemäßen umschlossenen Speichervorrichtung für elektrische Energie ist. Um die Batterieabteilung und ihre umgebenden Schichten leicht prüfen oder entfernen zu können, besitzt das in Pig. 3 gezeigte Auto eine Tür 9» die wie gewünscht nach unten geöffnet werden kann·

Es ist verständlich, daß von den oben erwähnten Schichten

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abweichende Schichten auch wie gewünscht eingesetzt werden können, um das Halogen innerhalb der Batterieabteilung zurückzuhalten und zur gleichen Zeit der umschlossenen Speichervorrichtung für elektrische Energie zusätzliche Schlagfestigkeit zu geben, ohne ihr Gewicht wesentlich zu erhöhen, so daß die Batterie ihren Charakter als Batterie hoher Energiedichte beibehalten kann. Solche Schichten können zwischen die Batterieabteilung und die Halogen absorbierende Schicht eingefügt werden,, Diese zusätzlichen Schichten bestehen normalerweise aus einem Kunststoff, der widerstandsfähig ist gegenüber Halogen oder dem wässrigen Metallhalogenidelektrolyten innerhalb der Batterieabteilung. Diese gegenüber Halogen und dem Elektrolyten widerstandsfähige Kunststoffschicht kann ebenfalls zwischen der abdichtenden Schicht und der schlagfesten Schicht eingefügt werden,,

Die Vorteile der umschlossenen Speichervorrichtung für elektrische Energie bestehen darin, daß die Batterie völlig innerhalb eines schlagfesten Materials, eines gegenüber der Umgebung widerstandsfähigen Materials, und eines gegenüber dem Batterieoxydationsmittel und dem Elektrolyten widerstandsfähigen Materials abgedichtet ist, so daß nach einem Zusammenstoß von Automobilen, die die Batterie hoher Ener—

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giedichte enthalten, der Batterieinhalt nicht der Atmosphäre ausgesetzt sein wird« Es kann jedoch notwendig sein, daß für Notfälle eine Entlüftung 2 vorgesehen wird. Solche Situationen könnten auftreten, wenn die Batterie einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, wie "beispielsweise einem intensiven Feuer, wodurch die Temperatur und der Druck des Batterieinhalts ansteigt. In einem solchen Fall würde die Entlüftung aus einem druckempfindlichen Belüftungsmittel bestehen und aus Titan hergestellt sein, das so ausge-

bei
"bildet wird, daß es' einem Druak von etwa 200 bis 400 psi

bricht oder entlüftet.

Das Entlüftungsmittel könnte auch so entwickelt werden, daß es die Batterieabteilung zu jeder Zeit durch Regulierung der druckempfindlichen Vorrichtung entlüftet. Es wird jedoch vorgezogen, daß die umschlossene Vorrichtung der vorliegenden Erfindung keine Entlüftungsmittel aufweist, um dadurch die Konstruktion zu vereinfachen.

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Claims

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Patentansprüche :

1. Umschlossene Speichervorrichtung für elektrische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält: 1. eine Batterieabteilung mit darin befindlichem Halogen; 2· eine Halogen absorbierende Schicht, die die Batterie— abteilung umgibt;

3. eine abdichtende Schicht, die die Halogen absorbierende Schicht umgibt; und

4. eine schlagfeste Schicht, von der die abdichtende Schicht umgeben wird,,

2» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine weitere, gegenüber Halogen widerstandsfähige Abdichtung zwischen irgend-weIonen Schichten aufweist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine weitere, gegenüber Halogen widerstandsfähige Abdichtung zwischen der Batterieabteilung und der Halogen absorbierenden Schicht aufweist.

4β Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin Entlüftungsmittel aufweist, um das in der Batterieabteilung vorhandene Halogen zu ventilieren.»

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schlagfeste Schicht das Verstärkungselement eines
Automobils ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schlagfeste Schicht das Chassis eines Autoiao"bils ist«

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