DE2333654A1

DE2333654A1 - Akkumulator

Info

Publication number: DE2333654A1
Application number: DE19732333654
Authority: DE
Inventors: Robert P Laczko; Jeffrey S Leeson
Original assignee: ESB Inc
Current assignee: ESB Inc
Priority date: 1972-07-03
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1974-01-24
Also published as: US3785873A; GB1369394A

Description

Akkumulator
(Priorität: 3. Juli 1972, USA, Nr. 268 877)

Die Erfindung bezieht sich auf Akkumulatoren und Batterien, insbesondere auf Einrichtung en zur Zufuhr des Elektrolyten zu einer nichtaktivierten Batterie.

Es ist für den Käufer vorteilhaft, einen 'erst seit kurzem mit Säure gefüllten Akkumulator zu erwerben. Die meisten Austauschakkumulatoren erhalten ihre erste Säurefüllung beim Verkauf. Dies hat jedoch den Kachteil, daß der Händler den Säureelektrolyten lagern und einfüllen muß, der aus 259^-iger Schwefelsäure, also einem schädlichen und gegebenenfalls gefährlichen Material besteht. Es dürfen daher nur erfahrene Personen mit dem Elektrolyten umgehen.

Zur Verringerung der Unfallgefahr beim Einfüllen sind Einrichtungen zur Aktivierung von Akkumulatoren vorgeschlagen worden, bei denen es" nicht notwendig ist, die Schwefelsäure bei der Aktivierung dem Akkumulator zuzugeben. Eine der vorgeschalgenen Möglichkeiten besteht darin, in den Akkumulator Materialien einzubringen,

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die bei Benetzung mit V/asser die erforderliche Säure erzeugen. Derartige Materialien sind als Elektrolyt-Vorstufen bekannt. Die vorteilhafteste Vorstufe ist hinsichtlich der elektrochemischen . Eigenschaften konzentrierte Schwefelsäure, die in einem oder in mehreren in jeder Zelle des Akkumulators angeordneten Behältern untergebracht ist. Vorzugsweise werden die Zellen der Batterie zunächst mit Wasser gefüllt, worauf die Behälter geöffnet werden, so daß die konzentrierte Schwefelsäure sich mit dem Wasser vermischen und den Elektrolyten bilden kann. Bei konzentrierter Schwefelsäure handelt es sich jedoch um ein weit gefährlicheres Material als beim Elektrolyten selbst. Es besteht die Möglichkeit, daß ein Teil dieses Materials beim Öffnen des Behälters aus dem Akkumulator spritzt oder an dem zur Öffnung verwendeten Werkzeug anhaftet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Akkumulator mit Einrichtungen zur Öffnung des Behälters der Elektrolyt-Vorstufe zu schaffen, so daß die Bedienungsperson nicht mit dem möglicherweise gefährlichen Material in Berührung kommen kann.

Erfindungsgemäß ist in einer Akkumulatorzelle ein Behälter angeordnet, der eine Elektrolyt-Vorstufe enthält. Eine Öffnung in der Zellenabdeckung ermöglicht den Zugang zum Behälter. Es ist eine Einsticheinrichtung vorgesehen, die über die Öffnung durch die Ober- und Unterwand des Behälters geschoben warden kann, so daß die Flüssigkeit im Behälter in die Batteriezelle austreten kann. Wenn die Einsticheinrichtung durch die beiden Behälterwände gestochen wird, wird eine Sperre betätigt, durch die die nachfolgende Entfernung der Einsticheinrichtung verhindert wird. Zur Erleichterung des Einstechens können in den Behälterwänden schwächere Teile vorgesehen sein. Die Einsticheinrichtung sitzt vorzugsweise im Paßsitz in der Öffnung der Zellenabdeckung. Es können Einrichtungen zum Verschließen der Öffnung in der Zellenabdeckung vor dem Gebrauch vorgesehen sein.

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Bei dem erfindungsgemäßen Akkumulator werden die Nachteile der bekannten Akkumulatoren vermieden. Da die Einsticheinrichtung in dichtem Sitz in der Öffnung der Abdeckung angeordnet ist, kann die Elektrolyt-Vorstufe nicht herausspritzen oder auf andere Weise entweichen. Da ferner das Einstichwerkzeug nach der Benutzung sicher festgeklemmt wird, besteht keine Möglichkeit, daß die starke Schwefelsäure oder ein äquivalentes Material sich über einen Arbeitsplatz ausbreiten kann, Ferner kann die Länge des Werkzeugs so bemessen sein, daß es nicht in das Batterieelement selbst gestoßen werden und dieses beschädigen kann. Dabei werden die- bereits bekannten Merkmale mit Wasser aktivierbarer Akkumulatoren beibehalten, insbesondere der Vorteil, daß der nichtaktivierte Akkumulator im trockengeladenen Zustand sofort benutzbar, und beliebig lange lagerfähig ist, daß zur Aktivierung des Akkumulators die Zellen lediglich mit Wasser gefüllt und dann das Einstichverkzeug in seine Stellung geschoben ■werden muß, daß es nicht notwendig ist, mit der Schwefelsäure umzugehen, sie abzumessen oder einzugießen, und daß jede Zelle der Batterie die richtige Menge Elektrolyt mit der richtigen Stärke erhält.

Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels des

Akkumulators;
Fig. 2 den Querschnitt eines zweiten, und-

Fig. 3 Querschnitte eines dritten Ausführungsbeispiels, und 4

Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer Zelle eines mehrzelligen gegossenen Kunststoff-Akkumulatorgehäuses, mit einer Abdeckung 12, die mittels einer Dichtung 14 gegenüber dem Zellengehäuse 10 abgedeckt ist. Ein Batterieelement 16 besteht aus positiven und negativen Platten und Trennstücken 17. Es nimmt den größeren Teil

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der Batteriekammer ein. Streifen 18 verbinden die positiven und negativen Platten und bilden die elektrischen Verbindungen zu ihnen. Üblicherweise sind die Batterieplatten trocken und aufgeladen. In dem Raum oberhalb des Elements und unterhalb der Abdekkung ist ein Behälter 20 vorgesehen. Ist der Behälter ausreichend groß, so enthält er die gesamte für die Zelle notwendige Elektrolytmenge. Hierzu ist jedoch fast der gesamte Rauin des Batterieelements selbst erforderlich. Es ist daher üblich, den Behälter mit konzentrierter Säure oder Elektrolyt-Vorstufe zu füllen und auf diese Weise den für die Elektrolytspeicherung notwendigen toten Raum zu verringern. Die Erfahrung hat gezeigt, daß Schwefelsäure mit einer Konzentration von etwa 69 i° (spezifisches Gewicht 1 600) eine zweckmäßige Elektrolyt-Vorstufe ist.

Der Behälter 20 besteht aus einem dünnen Kunststoffteil und wird beispielsweise durch Blasformung oder Vakuumformung hergestellt. Er kann aus einem üblichen Kunststoff bestehen, der gegenüber Schwefelsäure beständig ist, beispielsweise aus Polyäthylen oder Polypropylen. Zwei durch strichpunktierte Linien angedeutete Flächen 22 und 24 in der Ober- bzw. Unterwand des Behälters können dünner ausgeführt sein, so daß sie leichter durchstochen werden als der Rest der Behälterwände. Sie können jedoch gemäß den ausgezogenen Linien auch die gleiche Stärke wie die übrigen Behälterwände haben. Die Fläche 22 liegt senkrecht über der Fläche 24. Sie befinden sich beide unter einer Zutrittsöffnung 26 in der Abdekkung 12 des Akkumulators. Der Behälter sitzt auf der Oberseite der Batterieverbinder 18 oder auf der Oberseite der Trennstücke 17. Etwa in der Mitte der Zellenabdeckung 12 befindet sich eine Belüftungsöffnung 30» in der ein Belüftungsstopfen 32 angeordnet ist. Für die Wartung des Akkumulators ist eine direkte Zutrittsmöglichkeit zum Elektrolyten wünschenswert.

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Bei dem Elektrolytbehälter der Pig. 1 vorläuft durch diesen hindurch ein Belüftungs- und Zutrittskanal 34, durch den der Zutritt zum Elektrolyten möglich ist. Selbstverständlich können auch andere Zutrittsmöglichkeiten geschaffen werden.

Je Zelle des Akkumulators ist eine Einsticheinrichtung 36 vorgesehen. Das eine Ende der Einsticheinrichtung weist eine scharfe Schnittkante 37 auf. Das andere Ende 38 ist stumpf, so daß über dasselbe bequem ein Druck auf die Einsticheinrichtung ausgeübt werden kann.

Die Aktivierung des in Pig. .1 gezeigten Akkumulators verläuft folgendermaßen:

Zunächst wird der Lüftungsstopfen 32 entfernt und die Zelle bis zur geeigneten Höhe mit Wasser gefüllt. Darauf wird die Einsticheinrichtung 36 in die Zutrittsöffnung 26 eingesetzt und mittels des Daumens oder eines Werkzeugs durch die erste dünne Fläche 22 und darauf durch die zweite dünne Fläche 24 gedrückt. Damit kann die Elektrolyt-Vorstufe im Behälter 20 ausfließen und sich mit dem in der Zelle befindlichen Wasser vermischen. Da die Vorstufe eine größere Dichte als Wasser hat, ist.sie bestrebt, zum Boden des Zellenkastene abzusinken. Dabei vermischt sie sich jedoch in gewissem Maße mit dem Wasser und wird schließlich zu einem homogenen Elektrolytgemisch.

Wenn die Einsticheinrichtung 36 niedergedrückt wird, so daß sie durch d ie Fläche 24 hindurchdringt, schnappt eine in einer Lippe der Zutrittsöffnung 26 vorgesehene Nut 42 um einen oder mehrere Vorsprünge 40 an der Einsticheinrichtung 36 (Fig. 1), so daß die spätere Entfernung derselben verhindert wird. Dimensioniert man die Öffnung und die Einsticheinrichtung so, daß sich ein enger Sitz der Einsticheinrichtung 36 in der Öffnung 26 ergibt, so wird die Einsticheinrichtung 36 durch die Öffnung direkt auf die geschwächten Flächen 22 und 24 gerichtet. Durch den engen Sitz wird ferner verhindert, daß Säure aus dem Batteriegehäuse nach außen spritzen oder sprühen kann.

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Bei dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausfuhrungsbeispiel ist in einem Behälter 50 eine Öffnung 52 vorgesehen, die mit einem Band oder einer Membran 56 abgedeckt ist. Diese ist an der Oberwand und am Boden des Behälters verschweißt oder verklebt. Alternativ kann die geschwächte Fläche durch eine kreisförmige Nut 55 in der Wand gebildet sein, die eine Fläche 54 ergibt. Hierdurch ergibt sich ein ausstoßbarer Teil 57, der mittels Druck von der Einsticheinrichtung 66 leicht entfernt werden kann.

Gemäß Fig. 2 ist die Zutrittsöffnung 60 mit einem quer dazu geformten Steg 62 versehen, der die Batterie während der Lagerung abdichtet. Eine Klemmeinrichtung besteht aus mehreren Federfingern 64, die einen Teil der Einsticheinrichtung 66 bildet. Diese Finger sind federnd und schnappen nach dem Durchtritt durch die Zutrittröffnung 60 nach außen, so daß das Werkzeug 66 wirksam gegen eine spätere Entfernung verklinkt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Einsticheinrichtung 66 mit einer kreuzförmigen Schnittkante 68 versehen. Es kann auch zweckmäßig sein, den Lüftungskanal 34 zur Aufbewahrung der Einst i cheinri chtung 36 vor der Öffnung des Behälters zu verwenden. Fig. 3 zeigt einen Teil einer Zellenabdeckung 70 mit einer Lüftungsöffnung 72 und einer Zutrittsöffnung 74. Eine Einsticheinrichtung 76 wird in der Lüftungsöffnung 72 aufbewahrt. In der Zutrittsöffnung 74 befindet sich ein Lüftungsstopfen 78. In Fig. 4 sind die Stellung des Stopfens 78 und der Einsticheinrichtung 76 umgekehrt. Dies ist die Stellung im aktivierten Zustand der Batterie. Die Klemmeinrichtung bildet ein Ring, der rings um den Hals 83 der Zutrittsöffnung ausgebildet ist, sowie eine Nut 84 in einem Überwurf 86, der einen Teil des stumpfen Endes der Einsticheinrichtung 76 bildet. Hierdurch wird die Einsticheinrichtung nach dem Einstich in ihrer Stellung festgehalten.

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Es ist festgestellt worden, daß, wenn der Behälter 20 mit der Elektrolyt-Vorstufe praktisch gefüllt ist, ein beträchtlicher Druck im Behälter entstehen kann, wenn die Einsticheinrichtung eingetrieben wird. Infolge dieses Druckes kann der Elektrolyt wegen des engen Sitzes mit der Einstelleinrichtung aus der Zutrittsöffnung hinausgedrückt werden. Die Entstehung des Druckes kann praktisch vermieden werden, wenn im Behälter ein freier Raum 19 verbleibt, d. h., wenn der Behälter nicht vollständig gefüllt wird.

Statt gemäß den Fig. 1 bis 4 einen runden, kann die Einsticheinrichtung auch einen anderen Querschnitt aufweisen, beispiels weise einen quadratischen, mondförmigen usw. Es ist lediglich darauf su achten, daß die Zutrittsöffnung die Einsticheinrichtung bündig umschließt

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den gezeigten Beispielen.

Patentansprüche

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Claims

PATERIAISPRÜCHE DA-KIO9I

. Akkumulator mit einem Kasten und einer Abdeckung, die eine Zellenkammer "begrenzen, und mit einem in der Kammer vorgesehenen Zellenelement, gekennzeichnet durch eine Behälter-Binstieheinrichtung (36J 66; 76) mit einem ersten scharfen Einstichende (37; 68) und einem zweiten stumpfen Ende (38; 86), durch einen abgedichteten Behälter (20; 50; 70) mit einer Ober- und einer Unterwand, der innerhalb der Zellenkammer oberhalb des Zellenelements (16) und unterhalb der Abdeckung (12) angeordnet und mit einer Elektrolyt-Vorstufe gefüllt ist, wobei die Höhe wenigstens eines Teils (22, 24» 56| 57) des Behälters geringer ist als die Länge der Einsticheinrichtung, durch eine in der Abdeckung (12) vorgesehene Zutrittsöffnung (26; 60; 74), die oberhalb des Teils des Behälters angeordnet ist, dessen Hohe geringer ist als die Länge der Einsticheinrichtung, und durch miteinander zusammenwirkende Klemmeinrichtungen (40, 42; 64;, 80, 84), deren erster Teil (40j 64; 84) ein Teil der Einsticheinrichtung und deren.zweiter Teil (42; 80) einen Teil der Abdeckung bildet, so daß, wenn die Einstichej.nrichtung in die Zutrittsöffnung eingeführt und äurch diese hindurchgeschoben wird, um die Klemmeinrichtungen in Eingriff miteinander zu bringen, das scharfe Einstichende der Einsticlieinrichtung durch die Ober- und Bodenwand des Behälters hindurchtritt, und die Elektrolyt-Vorstufe

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aus dem Behälter freigegeben wird und in die Umgebung des Zellenelements fließen kann.
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine der Wände des Behälters (20;, 50;, 70) unterhalb der Zutrittsöffnung (26; 60; 74) eine Fläche (22, 24; 56; 57) aufweist, die leichter durchstochen werden kann als andere Teile der Behältervände.
3. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einsticheinrichtung (36; 66; 76) in engem Sitz in der Zutrittsöffnung (26; 60; 74) sitzt, so daß beim Einführen der Einsticheinrichtung in die Zutrittsöffnung und Hindurchschieben durch dieselbe die Einsticheinrichtung so gelenkt wird, daß sie die Behälterwand in der leichter zu durchstechenden Fläche (22, 24; 56; 57) durchsticht.
4. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die leichter zu durchstechenden Fläche (22, 24) in der Behälterwand dünner ist als andere Teile der Behälterwände.

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5. Aklcumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die leichter zu durchstechende Fläche der Wand des Behälters aus einer Membran (56) besteht, die eine in der Behälterwand ausgebildete Öffnung (52) bedeckt,wobei die Membran an der Behälterwand befestigt ist.
6. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Teil der Klemmeinrichtung aus einem steifen Teil (40) besteht, der einen Teil der Einsticheinrichtung (36) bildet, und daß der zweite Teil aus einem flexiblen Teil (42) besteht, der einen Teil der Zutrittsoffnung

' bildet.
7. Akkumulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Teil der iQLemmeinri chtung aus wenigstens einem Vorsprung (40) besteht, der an der Einsticheinrichtung ausgebildet ist, und daß der zweite Teil aus einer in einer Lippe der Zutrittsöffnung ausgebildeten Nut (42) besteht.
8. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Teil der Klemmeinrichtung aus einem einen Teil der Einsticheinrichtung bildenden flexiblen Teil (64) besteht, und daß der zweite Teil aus einem einen Teil der Zutrittsöffnung bildenden steifen Teil besteht.

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9. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Teil der Klemmeinrichtung aus einem flexiblen Teil (64) besteht, der als Teil der Einsticheinrichtung ausgebildet ist, und daß der zweite Teil aus der Unterseite der Abdeckung (12) des Akkumulators besteht.
10. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η .zeichnet , daß der erste Teil der Klemmeinrichtung aus wenigstens einem einen Teil der Einsticheinrichtung bildenden Federfinger (64) besteht.
11. Akkumulator nach Anspruch 1, .gekennzeichnet durch Einrichtungen (62) zum Verschließen der Zutrittsöffnung (60) vor dem Einsetzen der Einsticheinrichtung in dieselbe .
12. Akkumulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschlußeinrichtung (62) für die Zutrittsöffnung (60) aus einem an die Abdeckung (12) angeformten Steg (62) besteht.
13. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ζ e i c· h.n e t , daß in der Abdeckung (12) eine Lüftungsöffnung (30; 72) vorgesehen ist, daß die Lüftungsöffnung durch einen Lüftungsstopfen (32; 78) verschlossen ist, daß ein durch den Behälter hindurchverlaufender Lüftungskanal (43) vorgesehen ist, der unterhalb der in der Abdeckung vorgesehenen Lüftungs*-

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öffnung angeordnet ist, daß die Einsticheinrichtung (36j 76) so bemessen ist, daß sie in der Lüftungsöffnung und dera Lüftungskanal aufbewahrt werden kann, und daß der Lüftungsstopfen (78) so bemessen ist, daß er in der Zutrittsöffnung aufbewahrt werden kann.

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