DE2912527A1

DE2912527A1 - Elektrischer akkumulator mit gasbetaetigter elektrolytbewegung

Info

Publication number: DE2912527A1
Application number: DE19792912527
Authority: DE
Inventors: Rudolf Eckardt; Karl-Friedrich Dipl P Guetlich; Wolfgang Dipl Phys Dr Kappus; Herbert Zweigardt
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1980-10-09
Also published as: GB2046004A; GB2046004B; JPS55130068A; CA1128119A; US4283467A; FR2452798A1; SE8002433L; DE2912527C2; SE449277B; JPS631707B2; FR2452798B1

Description

WAHTA Batterie Aktiengesellschaft 30D0 Hannover 21, Am Leineufer 51

Elektrischer Akkumulator mit gasbetätigter Elektrolytbewegung

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Akkumulator mit gasbetätigter Elektrolytströmung zwischen den zu einem Plattenblock zusammengefaßten Elektrodenplatten nach dem Prinzip der Mammutpumpe.

Um eine möglichst hohe Kapazität und lange Lebensdauer von Akkumulatoren zu erzielen, sollen Konzentration und Temperatur des Elektrolyten innerhalb der Zellen möglichst gleichmäßig v/erteilt sein. Dies geschieht beispielsweise durch Zirkulation des Elektrolyten mittels aufsteigender Gasblasen. Bei derartigen Anordnungen befindet sich ein Gas/Elektrolytgemisch in einem Steigrohr, das vom Elektrolyten umgeben ist. Infolge des niedrigeren spezifischen Gewichts des Gas/-Elektrolytgemisches wird dieses durch den hydrostatischen Druck der umgebenden Flüssigkeit angehoben. Als Folge tritt eine Zirkulation des Elektrolyten auf. Die Gasblasen werden entweder im Inneren des Akkumulators oder durch Zufuhr von Druckgas erzeugt.

Aus der US-PS 2 584 117 ist eine Elektrolytumwälzvorrichtung mit einem Steigrohr bekannt, dessen unteres Ende bis in die Nähe des Gehäusebadens reicht und dessen oberes Ende über den Elektrolytpegel hinausragt. Unterhalb des Elektrolytpegels ist das Steigrohr mit einer Öffnung versehen, welche an eine Druckluftleitung angeschlossen ist. Diese Druckluftleitung ist über ein Ventil mit einem Gebläse verbunden. Bei Luftzufuhr hat der oberhalb der Mündungsöffnung befindliche Elektrolyt eine geringere Dichte als der das Steigrohr umgebende Elektrulyt. Gemäß dieser Druckdifferenz fließt der Elektrolyt im Steigrohr vom Zellenboden an aufwärts und wird am Dberen Ende des Steigrohrs der Oberfläche des Elektrolyten wieder zugeführt,

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woraus sich eine Zirkulation um die Elektrode ergibt. Hieraus resultiert eine verhältnismMßig gleichmäßige Dichteverteilung des Elektrolyten.

Als nachteilig erweist sich dabei die Bereitstellung eines besonderen Raumes für das Steigrohr zwischen den Elektroden und der Gehäuseuiand. Eine nachträgliche Montage in bereits gefertigten Zellen ist somit nicht möglich. Außerdem ist bei derartigen Anordnungen mit einem direkten Umlauf des Elektrolyten zwischen Steigrohr und Plattenblock bzw. Gehäusewand zu rechnen. Auch ist es verhältnismäßig schwierig, bei nur einem Steigrohr eine ausreichende Elektrolytdurchmischung in ausreichend kurzer Zeit zu erzielen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine gleichmäßige Elektrolytdurchmischung über das gesamte Elektrolytvolumen in der Zelle in verhältnismäßig kurzer Zeit zu erzielen. Gleichzeitig soll dis Elektrolytumwälzpumpe auch nachträglich einsetzbar 3ein.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf einer Grundplatte aus nichtleitendem Material wenigstens zwei zueinancer parallel verlaufende Förderrohre mit angeschlossenen Gaszuleitungen angeordnet sind und daß die Grundplatte zwischen Plattenblock und Gehäuseuand einschiebbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die oberen Austrittsöffnungen der Steigrohre auf der dem Plattenblock zugewandten Seite unterhalb der Minimalhöhe des Elektrolytspiegels angeordnet. Die Oberkante der Grundplatte befindet sich oberhalb der Austrittsöffnungen. Die Grundplatte besteht vorzugsweise aus zwei Kunststoffolien gleicher Höhe und Breite, wobei die Förderrohre und Gasleitungen durch Ausbuchtungen in den Kunststoffolien gebildet werden.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren 1a, 1b, 1c und 2 näher erläutert. Diese Figuren zeigen die Grundplatte mit den Förderrohren und Gasleitungen in Vorder- und Rückansicht

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sowie im Querschnitt. Figur 2 zeigt im Aufriß einen Akkumulator mit der erfindungsgemäßen Umwälzvorrichtung.

Gemäß Figur 1a ist die Grundplatte 1 mit fünf vertikal verlaufenden Förderrohren 2 sowie mit den zugehörigen Gaszuleitungen 3 versehen. Die Anschlüsse der Gaszuleitungen 3 an die Steigrohre befinden sich in der unteren Hälfte der Grundplatte 1. Die Steigrohre 2 reichen von der unteren Kante der Grundplatte 1 bis zu einer Höhe, welche unterhalb des minimalen Elektrolytpegels liegt. Sie sind an ihrer Unterseite 5 sowie an ihrer Oberseite 6 mit Öffnungen versehen.

Figur 1b zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-B. Die Grundplatte besteht gemäß Figur 1b aus zwei Kunststoffolien 1, 1', welche zueinander spiegelbildlich angeordnete Vertiefungen aufweisen und so miteinander verbunden sind, daß die Vertiefungen 2, 2' und 3, 3' Rohre mit nahezu kreisförmigem bzw. elliptischem Querschnitt ergeben.

Folie 1 ist am oberen Ende 6 der Förderrohre 2 durchstoßen, während gemäß Figur 1c Folie 1' keine derartigen Öffnungen besitzt. Die Gaszuleitungen 3, 3¹ sind über einen kammartigen Verteiler *t, k' sowie über Anschluß 7, 7' mit einer außerhalb der Zelle angeordneten Druckgasquelle verbunden. Die auf Folie 1' befindlichen Vertiefungen sind, sofern sie in ihrer Funktion der der Folie 1 entsprechen, mit den gleichen Zahlen unter Hinzufügung eines Strichs bezeichnet.

In Figur 2 ist im Aufriß der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Akkumulator dargestellt. Die Figur zeigt einen Teil des Akkumulators im Querschnitt. Die aus den Kunststaffolieni, 1¹ zusammengesetzte Grundplatte ist zwischen der Gehäusewand 1Ü und den Elektradenplatten 11 angeordnet. Sie liegt direkt am Plattenblock an und deckt dabei eine Seite des Blocks völlig ab. Die Förderrohre sind vorzugsweise auf der Schmalseite des Zellgefäßes eingebaut, so daß die Flächennormale der Grundplatte parallel zur Oberfläche der Elektrodenplatten 11 verläuft.

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Die zur Kunststoffalle 1¹ gehörende Ausbuchtung des Förderrohres 2¹ ist an ihrer Oberseite geschlossen, während die zum Plattenblack gelegene Folie 1 im oberen Teil der Förderrohre 2 geöffnet ist. Weiterhin sind im Querschnitt Gaszuleitung 3, 3' und der kammartige Verteiler k, k^l zu erkennen. Die negativen Elektrodenplatten 11 sind über die Ableiterfahnen 13 miteinander verbunden. Die Rohrdurchführung erfolgt über den Zellendeckel 12.

Es ist weiterhin möglich, anstelle des direkt durch den Zellendeckel 12 geführten Anschlusses 7 einen flexiblen Schlauch einzusetzen, der an jeder beliebigen Stelle durch den Zellendeckel geführt werden kann.

Beim Einsatz von fünf Förderrohren mit einer Länge von 34D mm und einem Durchmesser von 3 mm im Bleiakkumulator wird eine Säureschichtung von 1,7 1 Η9ΞΟ, der Dichte 1,28 g/ml im unteren Bereich der Zelle sowie von 3,k 1 H SD, der Dichte 1,15 g/ml im oberen Bereich nach 5 bis 15 min beseitigt. Diese Uerte gelten bei einem Luftdurchsatz von 2 bis 7 l/min pro Zelle bei normaler Raumtemperatur und üblichem Atmosphärsndruck.

Als geeignetes Material für derartige Umwälzpumpen hat sich verschweißbarer oder verklebbarer Kunststoff erwiesen. Besonders geeignet sind Polystyrol, Polypropylen, Polyethylen sowie PUC. Die beiden Grundplatten werden vorzugsweise durch Tiefziehen hergestellt. Es ist jedoch auch möglich, die Grundplatten in Kunststoffarmen zu spritzen. Weiterhin ist es möglich, die Umwälzpumpe im Blasverfahren herzustellen.

Mit Hilfe der Elektrolytumwälzung läßt sich im erfindungsgemäßen Akkumulator eine wesentliche Verbesserung der Kühlung erzielen, da die zwischen den Elektrodenplatten entstehende Wärme durch Elektrolytzirkulation an die Wände des Zellgefäßes geführt und damit an die äußere Umgebung abgegeben wird. Als vorteilhaft erweist sich ferner insbesondere im Zyklenbetrieb eine erhöhte Kapazität über die Lebensdauer gegenüber vergleichbaren Akkumulatoren ohne Elektrolytumwälzung. Weiterhin läßt sich der Ladefaktor so weit reduzieren, daß ein

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Bereich von 1,G2 bis 1,1 erzielt uird.

Als besonders zweckmäßig hat sich der Einsatz des erfindungsgemäBen Akkumulators im Bereich der Elektrotraktion erwiesen.

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Claims

Reg.-Nr. 6 FP 330-DT Kelkheim (Ts.), 26. März 1979 EAP-Ga/sae UARTA Batterie Aktiengesellschaft 3GDG Hannover 21, Am Leineufer 51 Patentansprüche

1. Elektrischer Akkumulator mit gasbetätigter Elektrolytströmung zwischen den zu einem Plattenblock zusammengefaßten Elektrodenplatten nach dem Prinzip der Mammutpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Grundplatte (1) aus nichtleitendem Material wenigstens zuiei zueinander parallel verlaufende Förderrohre (2) mit angeschlossenen Gaszuleitungen (3) angeordnet sind und daß die Grundplatte (1) zwischen Plattenblack (11) und Gehäuseuiand (1G) einschiebbar ist.

2. Elektrischer Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Austrittsöffnungen der Förderrohre (2) auf der dem Plattenblack (11) zugewandten Seite vorzugsweise unterhalb der Mtnimalhöhe des Elektrolytspiegels liegen und daß die Oberkante der Grundplatte (1) oberhalb der Austrittsöffnungen liegt.

3. Elektrischer Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) aus wenigstens einer Kunststofffolie gleicher Höhe und Breite besteht und daß die Förderrnhre (2) und Gaszuleitungen (3) durch Ausbuchtungen in wenigstens einer Kunststoffolie gebildet werden.

i+. Elektrischer Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) direkt am Plattenblock (11) anliegt.

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