DE3300466A1

DE3300466A1 - Akkumulator mit fluessigem elektrolyten, insbes. bleiakkumulator

Info

Publication number: DE3300466A1
Application number: DE19833300466
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: ELEKTR STRASSENVERKEHR GES; GES Gesellschaft fuer Elektrischen Strassenverkehr GmbH
Current assignee: ELEKTR STRASSENVERKEHR GES; GES Gesellschaft fuer Elektrischen Strassenverkehr GmbH
Priority date: 1983-01-08
Filing date: 1983-01-08
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE3300466C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit flüssigem Elektr@ lyten, inshes. einen Bleiakkumulator.
Pei allgemein bekannten Akkumulatoren dieser i\rt tritt im Zuge des Betriebes, insbes, beim Nachladen, eine Säureschichtung sowie Knallgas- und Wärmeentwicklung ein. Überläßt man diese Effekte sich selbst, entsteht ein Zustand des Ungleichgewichtes mit zum Teil stark verminderter Ausnutzung der zur Verfügung stehenden aktiven Massen. Als Folge beobachtet man eine Verschlechterung des Betriebsverhaltens und eine Verringerung der Lebensdauer. Tatsächlich führen sowohl eine geschichtete Säure, Gas in den Poren der aktiven Massen, großflächige Gasnester in Flattenbereich als auch lokale Erwärmungen zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung. Bekannte Maßnahmen zur Verminderung dieser Prohleme haben oft gegenteilige Wirkungen. S@ fördert beispielsweise eine starke Gasung am Ende der @adung zwar @i Säuredurchmischung, es bleiben jedoch häufig Restgase in den Poren und großflächige Gasnester, welche die Wirksamkeit der Maßnahmen vermindern bzw. sogar umkehren können. Starkes fasen fordert darüber hinaus das Ausfallen aktiver Massen und setzt den Lade/Entladewirkungsgrad herab. Ps ist weiterhin bekannt, daß wohl Säureschichtung als auch lokale Temperaturerhöhungen die sogenannte Gitterkorrosion fördern bzw. beschleunigen. Das Problem des gesteuerten Wärmehaushaltes einer Zelle bzw. des gesamten Akkumulators ist im Stand der Technik gelöst und interessiert hier nur am Rande. Zwar hat man auch sehen Säureumpumpungen mit sog. Mammutpumpen vorgenommen; das ist aber aufwendig und in der Rege1 läßt sich dabei auch nicht vermeiden, daß Flektrolytverluste eintreten. Nicht zufriedenstellend gelöst ist mithin das Problem der Plattenentgasung und g@ten SJur ngen.
Ausgehend von der Erfahrung, daß ein bestimmtes Pestgasen und eine gewisse Säureschichtung auch bei schonenster Batterieladungsbehandlung nicht ganz zu unterbinden ist, liegt der Prfindung die Aufgabe zuyrunde, mit einfachen technischen Mitteln auf möglichst schonende Art und Weise eine Plattenentgasung und gute Säuredurchmischung durchzuführen. nie Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch wenictstens eine im Elektrolyten untergetauchte elastische Blase mit pulsierend veränderbarem Volumen erreicht.
Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, daß bereits durch gelegentliche pulsierende Volumenänderungen der elastischen Blase das zwischen der. positiven und negativen Platten (Elektroden) ausdauernd haftende Restgas zuverlässig cfelost bzw. r£'eigesetzt erden kann und eine ausreichende Durchmischung sowie Iomcgenisierung des Elektrolyten erreichbar ist.
Er die weitere Ausgestaltung bestehen im Rahmen de Erfindung mehrere Möglichkeiten. So versteht es sich von selbst, daß bei Akkumulatoren mit mehreren getrennten Zellen jede dieser Zellen mit einer der besagten Blasen ausgerüstet wird, zugeordnete Betätigungseinrichtungen aber, soweit sie ftir mehrere Blasen eingesetzt werden können, nur einmal vorgesehen werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsfcrm, die besonders die vertikale Elektrolytdurchmischung fördert, ist die Blase im Zellenbodenbereich angeordnet; vorteilhaft ist aber auch gegebenenfalls zusätzliche Blasenanordnung im Zellenseitenboreich, z. B. wenn im Zellenbodenbereich kein oder nur wenig Platz für die Blase vorhanden ist. Für die Freisetzung des Restgases ist es besonders förderlich, wenn das Akkumulatorgehä@se geschlosser oder zumindest ze@tw@@se verschließbar ausgeführt ist, weil dann di@ volumenänderungen der Blase entsprechende Druckänderungen im Akkumulator bewirken. Besonders geeignet ist die Erzeugung von Unterdruckimpulsen. Diese können unter 0,3 bar liegen und sind damit für Zellen moderner Banart auch be@ @aueranwendung vollkommen unbedenklich. Die Blase kann aktiv aber auch pa@@ v betätigbar sein. Für aktive Betätigung empfiehlt es sich die Anordnung so zu troffen, daß der Blase zumindest eine a@@ dem Akkumulatorgehäuse herausgeführte Leitung Gas- oder Flüssi@k@itsstromimpulse zuführbar sind. In der Ausführungsforr mit zwei Flüssigkeitsleitungen kann dann die Blase über die beiden Flüssigkeitsleitungen gleichzeitig in einen Akkumulatortemperierungskreislauf eingebunden sein. Jedenfalls können die Gas-oder Flüssigkeitsstromimpulse in all diesen Fällen mit verhältnismäßig leistungsschwachen und damit wenig aufwendigen Aggregaten, beispielsweise periodisch betätigtem Sperrv@nt@@, verwirklicht werden. Für Passivbetätigung der Blase ist @etzte@@ geschlossen ausgeführt und mit einem Gas gefüllt. Die Volumenänderungen der Blase sind in diesem Fall bezogen auf die Bla@e gleichsam extern zu besorgen. Der oberhal@ des Elektro@vten befindliche Gasraum ist dann mit einem Druckpulsationserzeu@er in Verbindung zu setzen. Dieser Druckpulsationserzeuger kann aus einer kleinen, periodisch betätigten Vakuumpumpe besteher. Eine besenders elegante Ausführungsform ist durch den Einsatz eines Rekombinators als gleichsam selbsttätig arbeitender Druckpulsationserzeuger möglich; die Druckpulsationen lassen sich dann durch periodisches An- und Abschalten des Ladestr@@@s während der Gasungsphase verstärken bzw. steuern. Hinzuk@mmt, daß Imsulsladung auch noch eine Verbesserung des Ladewirkungsgrades bewirkt. Selbstverständlich können die beschriebenen Maßnahmen auch @ Fombination mit aktiv betätigter Blase verwirklicht werden. Im übrigen läßt sich die Elektrolytdurchmischung in allen Fällen zushtzlich dadurch fördern, daß im Akkumulatorengeläuse unmittelbar oberhalb des Elektrolyten eine Flektrolytsammelrinne angeordnet ist, an die zumindest ein bis in den @ellenbodenbereich geführtes Elektrolytabführrohr angeschlossen ist; durch die Volumenänderungen der Blase und auch Bewegen des Akkumulators wird stets ein Teil der Oberen Elektrolytschicht gleichsam in die Sammelrinne gehoben und infolge der Wirkung kommunizierender Röhren in den Zellenbodenbereich überführt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsheispiel darstellenden Zeichnung mit einer Zeichnungsfigur erläutert.
Unterhalb eines Plattenpaketes 1 Ist eine elastische, wassergefüllte Blase 2 angeordnet. Uher Leitungen 3, 4 ist die elastische Blase 2 mit einem (nicht dargestellten) Akkumulatortemperierungsreislauf zur Klimatisierung aller Zellen verbunden. Dieser Kreislauf sorgt in Verbindung mit einem Temperaturfühler 5 nicht nur fj,,j; ein relativ schmales, qleichbleibendes Temperaturband, sondern auch für einen Temperaturausgleich zwischen den einzelnen ellen. Unterstützt wird dies auch durch eine Wärmedämmung 6 des @kkumulators.
@ine weitere Funktion der elastischen Blase 2 ist ein Anheben und Absenken des Elektrolytspiegels 7. Dies wird durch ein ständi @ulsierendes Fördern und Absaugen der Kühlflüssigkeit erreicht. Dabei wird eine oberhalb des @latten@@k@ s @ @@@@ @rdnete Elektrolytrinne 8 regelmäßig gefüllt und @@@ Ab@@@kung des Elektrolytspiegels 7 wieder entleert. Auf diese Weise wird stets eine Teilmenge des Elektrolyten 9 geringerer Dichte über ein Elektrolytabführ- bzw. -ausgleichsrohr 10 in den unteren Elektrolytraum (höherer Dichte) befördert. Durch Abfragen des Elektrolytfüllstandes mittels eines Sensers 11 kann die Betriebssicherheit über längere Zeit gewährleistet @@rden. Dies wird durch den @eringen Wasserverbrauch - hervorger@fen druch einen Rekombinator 12 - noch unterstützt.
Eine letzte Funktion der elastischen Blase 2 ergibt sich aus dem Sachverhalt, daß sich beim Entleeren derselben im Zellenraum 13 oberhalb des Elektrolytspiegels 7 ein Unterdruck einstellt. Dieser Unterdruck bzw. die damit verbundene Druckänderung löst Restgase aus den @oren der aktiven Massen und vorhandene Gasnester aus dem Plattenpaket 1 heraus. Ein Drucksteuerventil 14 sorgt einerseits dafür, daß der si@n einstellende Unterdruck nicht zu groß wird und andererseits (be@ Anheben des Elektrolytspiegels 7) das aus dem Plattenpaket 1 entfernte Gas entweichen und kein Überdruck im Zellenraum 1@ entstehen kann. Gleichzeitig durchmischt sich das oberhalb des Elektrolytens @ befindliche zündfähige Gasgemisch mit Frischluft

Claims

Akkumulator mit flüssigem Elektrolyten, insbes.

Bleiakkumulator Patentansprüche: (1.) Akkumulator mit flüssigem Elektrolyten, insbes. Bleiakkumulator, g e k e n n z e i c h n e t durch wenigstens eine im Elektrolyten (9) untergetauchte elastische Blase (2) mit pulsierend veränderbarem Volumen.
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase (2) im Zellenbodenbereich angeordnet ist.
3. AkFumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase (2) im Ze11cnseitenreich angeordnet ist.
4. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, durch gekennzeichnet, daß das Akkumulatorgehäuse zumindest zeitweise verschließbar ist.
5. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blase (2) über zumindest eine aus dem Akkumulatorgehäuse herausgeführte Leitung (3) Gas- oder Flüssigkeitsstromimpulse zuführbar sind.
6. Akkumulator nach Anspruch 5 in der Ausführungsform mit zwe Flüssigkeitsleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß 3ie Blase (2) über die beiden Flüssigkeitsleitungen (3, 4) in einen Akkumulatortemperierungskreislauf eingebunden ist.
7. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch aekennzeichnet, daß die Blase (2) geschlossen ausgeführt und mit einem Gas gefüllt ist.
8. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oberhalb des elektrolyten (9) befindliche Gasraum (13) mit einem Druckpulsationserzeuger in Verbindung steht.
9. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckpulsationserzeuger aus einer periodisch betätigbaren Vakuumpumpe besteht.
10. Akkumulator nach Anspruch 8 in der Ausführungsform mit eine Rekombinator, dadurch gekennzeichnet, daß der Pekembinator (12) als Druckpulsationserzeuger eingesetzt ist.
11. Alkumulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrom während der Gasungsphase periodisch an- und alscha@@bar ist.

1 . Akkumulator nach einen der Ansprüche 1 his 11, dadurch gek@nnzeichnet, daß im Akkumulatorgehäuse unmittelbar oberhalb des Elektrolyten (9) eine Elektrolytsammelrinne (8) angeordnet ist, an die zumindest ein bis in den Zellenbodenbereich geführt@ Elektrol@tabführrohr (10) angeschlossen ist.