DE4113006C1

DE4113006C1 -

Info

Publication number: DE4113006C1
Application number: DE4113006A
Authority: DE
Inventors: Peter 7012 Fellbach De Schlichenmaier; Wilfried Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Weyer; Heinz-Georg Dr.-Phys. 7313 Reichenbach De Burghoff
Original assignee: Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1991-04-20
Filing date: 1991-04-20
Publication date: 1992-04-02
Anticipated expiration: 2011-04-21
Also published as: GB2254957A; IT1254006B; FR2675635A1; US5272018A; ITRM920285A0; GB9207516D0; ITRM920285A1; JPH05159763A; FR2675635B1; JPH0775162B2; GB2254957B

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Speicher gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie er aus der DE-GM 80 19 159 als bekannt hervorgeht.

Die DE-GM 80 19 159 betrifft eine Akkumulatorbatterie in Ka stenbauweise. Das Gehäuse dieser Batterie ist aus einer Wanne und einem flüssigkeitsdicht mit ihr verbundenen Deckel gebil det. Die Polbolzen sind oberseitig durch den Deckel des Gehäu ses dichtend herausgeführt. An dem Deckel ist eine labyrinth artige Druckausgleichsverbindung integriert, die den oberhalb des Elektrolyten befindlichen und vom Gehäuse umschlossenen Raumes mit der Atmosphäre verbindet. In diesem Raum ist zwi schen der innenseitigen Deckeloberfläche und der Elektrolyt- Oberfläche ein monolithischer Gas-Verdrängerkörper angeordnet, durch den die Polbolzen hindurchgeführt sind. Der Verdränger körper hat hierbei den Zweck, das freie Volumen zu begrenzen, in dem sich unter bestimmten Bedingungen ein sich aus dem Elektrolyten bildendes zündfähiges Gas ansammeln kann. Die Einbringung dieses Verdrängungskörpers, der aus einer ela stischen Masse gefertigt ist, ist fertigungstechnisch recht kompliziert und ferner ist bei einer Explosion des zündfähigen Gases diese elastische Masse nur begrenzt komprimierbar.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrochemischen Speicher zu konzipieren, der fertigungstechnisch günstiger zu produzieren ist und ferner eine bessere Absorption der Druck wellen bei einer Explosion des zündfähigen Gases garantiert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem elektrochemischen Speicher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ge löst. Da der Verdrängungskörper als ein gesonderter, formange paßter und hermetisch geschlossener Hohlraum ausgebildet ist, steht dem zündfähigen Gas nur ein begrenztes Volumen zur Ver fügung. Zündet dieses durch, so kann der Verdrängungskörper bersten oder leichter und in größeren Bereichen komprimiert werden, wobei die hierfür benötigte Volumenarbeit der Explosion des Gases entzogen wird. Dadurch ist gewährleistet, daß insbe sondere bei elektrochemischen Speichern mit einem Kunststoff gehäuse die Berstgefahr und damit ein Entweichen des Elektro lyten außerhalb des Gehäuses vermieden wird. Ferner ist die Fertigung günstiger, da der Verdrängerkörper nur noch vor dem Verschweißen eingelegt werden muß.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung an hand eines in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispieles im folgenden erläutert.

In der einzigen Zeichnung ist als Beispiel eines elektrochemi schen Speichers ein in Kraftfahrzeugen eingesetzter, gängiger Bleiakkumulator - Batterie 1 - mit Schwefelsäure-Elektrolyt dargestellt . Das aus einer Kunststoffwanne 4 und einem dicht hiermit verschweißten Kunststoffdeckel 3 gebildete Gehäuse ist an seiner Oberseite 5, sowie an seiner Unterseite 6 in weiten Bereichen flach ausgebildet, womit ein bündiges, platzsparendes Stapeln der Batterien 1 übereinander möglich ist. Bei solchen Batterien 1 ist die Gefahr eines Berstens aufgrund einer Explosion aus zwei Gründen erhöht. Zum einen bildet der Elek trolyt bei einem Überladen das in weiten Grenzen zündbare Knallgasgemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff und zum zweiten ist der zwischen der Elektrolyt-Oberfläche 2 und dem Deckel 3 befindliche Hohlraum sehr groß, so daß ein großes Volumen des Knallgases angesammelt werden kann. In diesem Hohlraum ist der formangepaßte und mit einem hermetisch geschlossenen Hohlraum 9 versehene Verdrängungskörper 8 angeordnet. Durch den Verdrän gungskörper 8 hindurch sind die mit den Stromableitfahnen 11 verbundenen Polbolzen 7 hindurchgeführt, die außenseitig un terhalb der Oberseite 5 des Gehäuses enden. Die Wandung des Verdrängerkörpers 8 beträgt, damit sie leichter komprimierbar ist, sinnvollerweise weniger als zwei Millimeter. Die günstigerweise mit Sollbruchstellen versehene Wandung ist, um die Berstwahrscheinlichkeit bei einer Explosion des Knallgases noch weiter zu erhöhen, aus einem spröden und damit leicht zerbrechlichen Material gefertigt. Der Hohlraum 9 des Verdrän gerkörpers 8 ist günstigerweise entweder mit einem Inertgas, insbesondere mit Stickstoff gefüllt und oder zumindest leicht evakuiert. In diesen Fällen wird bei einer Explosion des Knallgases der Druckwelle Energie entnommen, da von dem Gas in dem Volumen des Hohlraums 9 eine Volumenarbeit geleistet werden muß.

Vor dem Hintergrund der Fertigung der Batterie 1 ist es gün stig, den formangepaßten Verdrängungskörper 8 aus zumindest zwei Halbschalen, die entlang einer Verbindungslinie 14 mit einander hermetisch dichtend verbunden sind, zu fertigen, sowie ihn am Deckel 3 zu befestigen. Dadurch wird der Verdrängungs körper 8 beim Fügen des Gehäuses einfach mit dem Deckel 3 zu sammen in die Wanne 4 eingeführt. Der Verdrängerkörper 8, der oberhalb der Elektrolyt-Oberfläche 2 angeordnet ist, sollte aus elektrisch isolierendem Material gefertigt sein, damit er in ungünstigen Fällen nicht einen Kurzschluß zwischen den einzelnen Elektrodenplatten der Batterie 1 bewirkt. Hierzu kann noch zwischen den Elektrodenplatten und dem Verdrängungskörper 8 ein Abstandshalter 10 aus Isolationsmaterial angeordnet sein, der sinnvollerweise an dem Verdrängungskörper 8 integriert ist. Von Vorteil ist es hier, damit auch eine Fixierung des Deckels 3 bei dem Verbinden des Deckels 3 mit der Wanne 4 verbessert ist, den Abstandshalter 10 gleichzeitig als Ummantelung und Isolation der Stromableitfahnen der Elektrodenplatten auszu bilden. Der Hohlraum 9 weist ferner eine zwischen dem Deckel 3 und der Elektrolyt-Oberfläche 2 verlaufende Öffnung auf, in der eine im Deckel 3 integrierte und labyrinthartige Druckaus gleichsverbindung 13 angeordnet ist, die einen Druckausgleich zwischen dem gasbefüllten Innenraum des Gehäuses und der Atmo sphäre gewährleistet. Diese Druckausgleichsverbindung 13 ist daher notwendig, da bei Kunststoffgehäusen eher die Gefahr ei nes Berstens vorhanden ist, als diese bei Metallgehäusen exi stiert. Bei einem eventuellen Durchzünden des Knallgases ist dieser Druckausgleich als Berstschutz allerdings ungeeignet.

Im Deckel ist ferner als transparentes Element ein Schauglas 12 angeordnet, damit der Verdrängerkörper 8 von außen beobachtbar ist. Im Zusammenwirken mit einem gefärbten Verdrängerkörper 8 ist somit ein Bersten des Verdrängerkörpers 8 infolge einer Explosion leicht festzustellen und die Batterie kann ausge tauscht werden. Anstelle oder auch zusammen mit einem gefärbten Verdrängerkörper 8 können innerhalb des Verdrängerkörpers 8 auch kleine Farbbeutel angeordnet sein, die bei einer Zer störung des Verdrängerkörpers 8 platzen und die Innenseite des Deckels 3 färben.

Claims

1. Elektrochemischer Speicher mit einem bei Gebrauch unter be stimmten Bedingungen ein zündfähiges Gas bildenden Elektroly ten,
ferner mit einem aus einer Wanne und einem flüssigkeitsdicht mit der Wanne verbundenen Deckel gebildeten Gehäuse, bei dem die Polbolzen oberseitig durch den Deckel des Gehäuses dichtend hindurchgeführt sind,
des weiteren mit einer im Deckel integrierten, labyrinthartigen Druckausgleichsverbindung eines oberhalb des Elektrolyten be findlichen, vom Gehäuse umschlossenen Raumes mit der Atmosphä re, sowie
mit einem zwischen der Elektrolyt-Oberfläche und dem Deckel angeordneten und diesen Raum weitgehend ausfüllenden Gas-Ver drängerkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (8) dünnwandig und hohl ausgebildet ist und den in ihm enthaltenen Hohlraum (9) hermetisch um schließt.

2. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemische Speicher ein Bleiakkumulator (Batterie 1) mit verdünnter Schwefelsäure als Elektrolyt ist.

3. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Verdrängungskörpers (8) aus einem spröden und leicht zerbrechlichen Material gefertigt ist.

4. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungsstärke des Verdrängerkörpers (8) geringer als 2 mm ist.

5. Elektrochemischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (8) im oder am Deckel (3) befestigt und von diesem oberhalb der Elektrolyt-Oberfläche (2) ge halten ist.

6. Elektrochemischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (8) mit einem Inertgas, insbesondere mit Stickstoff gefüllt ist.

7. Elektrochemischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (8) zumindest leicht evakuiert ist.

8. Elektrochemischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Verdrängerkörpers (8) mit Sollbruchstellen versehen ist.

9. Elektrochemischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) des Gehäuses des elektrochemischen Speichers zumindest bereichsweise transparent ist und die Wandung des Verdrängerraumes (8) aus dunkel gefärbtem Werkstoff besteht.

10. Elektrochemischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Verdrängerraumes (8) kleine Farbbeutel eingelagert sind.

11. Elektrochemischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (8) aus elektrisch isolierendem Mate rial gefertigt ist.

12. Elektrochemischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdrängerkörper (8) und dem Elektroplatten stapel des elektrochemischen Speichers ein aus elektrisch iso liertem Material gefertigter Abstandshalter (10) angeordnet ist.

13. Elektrochemischer Speicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (10) am Verdrängerkörper (8) integriert ist.

14. Elektrochemischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des elektrochemischen Speichers aus Kunststoff gefertigt ist.