ES2326098T3 - Sistema para la condensacion del electrolito para baterias de acido-plomo. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de condensación del electrolito para baterías de ácido-plomo que comprende medios para condensar el electrolito evaporado de una batería que se puede conectar a un sistema de condensación de electrolito y medios para devolver dicho electrolito evaporado a la batería, caracterizado porque el sistema de condensación de electrolito se puede unir a la batería por medio de al menos una proyección (10), aislando térmicamente de esta manera el sistema de condensación de electrolito de la batería.
Description
Sistema para la condensación del electrolito
para baterías de ácido-plomo.
La invención presente trata de un sistema para
la condensación del electrolito de baterías de
ácido-plomo que comprende medios para condensar el
electrolito evaporado y medios para devolver dicho electrolito
evaporado a las celdas electroquímicas.
La invención presente está relacionada con los
acumuladores de ácido-plomo que son utilizados para
el arranque de vehículos, iluminación e ignición, así como otras
aplicaciones como por ejemplo el almacenamiento y suministro de
energía eléctrica a varios vehículos (embarcaciones, etc.), que
tienen como característica común su utilización a altas
temperaturas.
Una de las principales desventajas de las
baterías de ácido-plomo es la necesidad de añadir
agua con frecuencia. En condiciones normales, la cantidad de agua
perdida es muy pequeña, permitiendo de esta manera que las baterías
modernas sean selladas, de manera que durante un período de tres a
cinco años no necesitan agua añadida.
Sin embargo, la situación es completamente
diferente cuando la temperatura del ambiente de trabajo de las
baterías es muy alta, porque la pérdida de electrolito debido a la
evaporación debe ser sumada a la pérdida de electrolito debido a la
circulación de la corriente de carga (que causa la electrolisis del
agua). Las pérdidas por evaporación pueden ser tan altas como las
pérdidas por electrolisis, o incluso mayores.
Cuando la temperatura del ambiente de trabajo es
mayor de 60ºC, la utilización de baterías selladas no es
recomendable, debido a que las pérdidas por evaporación del agua
pueden reducir significativamente la vida de la batería. En este
caso, las baterías ventiladas tienen aberturas para rellenar
electrolito y tapones para la ventilación para impedir el derrame
del electrolito durante el uso. Por tanto, siempre deben ser
mantenidas en una posición aproximadamente vertical, ya que una
inclinación de más de 45º puede causar el derrame del ácido
sulfúrico contenido en el electrolito.
En la técnica anterior, se conocen diferentes
dispositivos para reducir las pérdidas de electrolito por
evaporación en las baterías de ácido-plomo. Por
ejemplo, el documento US 5,702,841 describe una batería de
ácido-plomo que comprende un sistema de ventilación
del electrolito con defensas contra salpicaduras tubulares y una
pluralidad de separadores que definen un circuito de paso para los
gases que se desarrolla en las celdas de la batería. Sin embargo, en
este caso los gases se liberan a un punto de salida al exterior
situado en una cubierta secundaria.
El documento US 4,778,735 describe un tapón para
la ventilación de una batería de almacenamiento en el que el tapón
para la ventilación tiene una cubierta y una base, definiendo un
cerramiento hueco. Una cámara de condensación está definida dentro
del cerramiento hueco por encima de cada salida de celda para
atrapar y condensar el ácido de la batería contenido en los gases
ventilados por la celda de la batería.
Finalmente, el documento EP 0 858 116 B1
describe una cubierta para batería resistente a las fugas para
almacenar baterías. La cubierta para batería proporciona un
laberinto de pasadizos que proporciona una vía en cada celda para la
ventilación de cada celda a la atmosféra. La configuración en
laberinto previene que el electrolito alcance la ventilación
atmosférica y salpique al exterior de la batería.
Sin embargo, en todos los documentos citados se
pierde de todas formas una parte del electrolito evaporado debido a
las altas temperaturas alcanzadas en el interior de la batería, lo
que no facilita la condensación del electrolito para ser devuelto a
las celdas de la batería.
El problema que se va a resolver con la
invención presente es por lo tanto mejorar la tasa de retorno de
electrolito evaporado por las altas temperaturas del ambiente de
operación hacia las celdas de la batería, reduciendo de esta manera
las pérdidas de electrolito de la batería.
La solución descubierta por los inventores de la
invención presente es que proporcionando un sistema de condensación
del electrolito para devolver el electrolito evaporado a las celdas,
donde dicho sistema está sustancialmente aislado térmicamente de la
batería, dicho sistema consigue temperaturas mucho menores que las
del resto de los componentes de la batería bajo condiciones
ambientales de operación cálidas, facilitando de esta manera la
condensación del electrolito en dicho sistema e impidiendo
fundamentalmente las pérdidas por evaporación del electrolito.
De acuerdo con lo anterior, un primer aspecto de
la invención trata de un sistema de condensación del electrolito
para baterías de ácido-plomo que comprende medios
para condensar el electrolito evaporado y medios para devolver dicho
electrolito evaporado a las celdas electroquímicas una vez
condensado, caracterizado porque el sistema de condensación del
electrolito está esencialmente aislado térmicamente de la
batería.
Un segundo aspecto de la invención trata de una
batería que comprende el sistema de condensación de electrolito
citado anteriormente.
La Figura 1 muestra una vista superior del
sistema de condensación del electrolito para baterías de
ácido-plomo de acuerdo con la invención. El
condensador de electrolito comprende preferiblemente dos piezas, una
parte superior (1) y una parte inferior (2), que están unidas
juntas, preferiblemente mediante soldadura térmica o de
ultrasonidos, preferentemente antes de ser instalado el sistema en
la batería.
La Figura 2 muestra una vista inferior tanto de
la parte superior (1) como de la parte inferior (2) del sistema de
condensación de electrolito de la invención. El sistema de
condensación de electrolito de la invención comprende medios para
condensar el electrolito evaporado, como por ejemplo los laberintos
(3, 4), y medios para devolver el electrolito condensado a las
celdas de la batería, como por ejemplo las aberturas (7) rodeadas
por paredes cilíndricas (8) que tiene una abertura (11) para
permitir la devolución del electrolito condensado a las celdas
electro-
químicas.
químicas.
La Figura 3 muestra dos vistas laterales y una
vista en perspectiva de la parte superior de la batería cuando el
condensador de electrolito de la invención ha sido introducido en la
cubierta de la batería.
Se describen a continuación realizaciones de la
presente invención únicamente a modo de ejemplo.
El sistema de condensación de electrolito para
baterías de ácido-plomo de la invención comprende
medios para condensar el electrolito evaporado y medios para
devolver dicho electrolito evaporado a las celdas
electroquímicas.
El condensador de electrolito para baterías de
ácido-plomo de la invención comprende
preferiblemente dos partes, una parte superior (1) y una parte
inferior (2), que están unidas juntas, preferiblemente antes de ser
fijadas a la batería. De preferencia, las dos piezas están soldadas
térmicamente entre sí, y el sistema es a continuación instalado en
la cubierta de la batería. En las baterías normales, la cubierta de
la batería contiene una entrada (una por celda) para rellenar con
electrolito durante la carga inicial (denominada "formación")
de la batería. En las baterías de ácido-plomo
conocidas, una vez que el electrolito ha sido vertido en las celdas
y la batería ha sido formada, dichas entradas se cierran mediante
tapones de plástico fijados a una cubierta común. El condensador de
electrolito de la invención puede ser de esta manera utilizado como
un sustituto para la cubierta convencional que contiene los tapones
para cerrar las entradas de rellenado en la cubierta de la
batería.
En una realización preferida de la invención
para una batería de ácido-plomo de seis celdas
(véase la Figura 2), la parte superior (1) del sistema comprende
seis aberturas (5), cada una de las cuales está rodeada por una
pared sustancialmente cilíndrica (6) y cada pared cilíndrica a su
vez está rodeada por un laberinto (3) situado en la superficie
interior de la parte superior (1). Las aberturas (5) de esta parte
superior (1) son ciegas, esto es, no atraviesan la pared de la parte
superior (1). La parte inferior (2) comprende, de nuevo para una
batería de seis celdas, seis aberturas (7) adicionales, estando
rodeada cada una por una pared sustancialmente cilíndrica (8), y
estando a su vez cada pared cilíndrica rodeada por un laberinto (4)
situado en la superficie interior de la parte inferior (2). En una
realización preferida de la invención, las paredes cilíndricas (6,
8) y los laberintos (3, 4) de la parte superior y de la parte
inferior están dispuestos de manera que casen uno con el otro. En
otras palabras, las superficies exteriores de las paredes
cilíndricas (6) están diseñadas para encajar con las superficies
interiores de las paredes cilíndricas (8). Así mismo, los laberintos
(3) de la parte superior (1) están diseñados para encajar
sustancialmente con los laberintos (4) de la parte inferior (2). Sin
embargo, esto no es esencial, y puede existir una separación entra
ambas. La unión entre la parte superior (1) y la parte inferior (2)
del sistema de condensación de electrolito de la invención producen
una cámara hueca entre ambas partes proporcionadas con el propósito
de ventilar cualquier exceso de gas al exterior a través de la
ventilación exterior (9).
De manera similar, en una realización preferida
de la invención tanto las paredes cilíndricas (6) como las (8) están
presentes en la parte superior (1) y en la parte inferior (2) del
sistema de condensación de electrolito de la invención. Sin embargo,
algunas realizaciones alternativas de la invención pueden no estar
provistas de paredes cilíndricas (6), ya que no son esenciales ni
para condensar el electrolito evaporado ni para devolver el
electrolito condensado a las celdas electroquímicas.
Esta disposición de la aberturas (5, 7), las
paredes cilíndricas (6, 8) y los laberintos (3, 4) constituyen la
realización preferida de la invención para condensar el electrolito
evaporado. Sin embargo, unos medios de condensación alternativos se
podrían usar siempre que realicen la misma función, esto es, que el
electrolito evaporado previamente de las celdas electroquímicas sea
condensado en ellos y devuelto a las celdas.
En una realización preferida de la invención,
los medios para retornar el electrolito condensado a las celdas
electroquímicas comprende un laberinto (4) en la parte inferior (2)
adicionales a la pare cilíndrica (8) que rodea la abertura (7) y una
abertura (11) en dicha pared cilíndrica para permitir que el
electrolito condensado vuelva a la celda de la batería. En otras
palabras, el electrolito evaporado se condensa dentro de los
laberintos (3, 4) y se conduce de nuevo a la abertura (7) a través
de la abertura (11) en la pared cilíndrica (8). El electrolito
condensado fluye a continuación a través de la abertura (11) y
retorna al electrolito de la celda situada justo debajo de la pared
(8).
Las variantes anteriores han sido descritas en
relación con una realización preferida de la invención, en la que la
batería de ácido-plomo es una batería de seis
celdas. Sin embargo, cuando hay un número de celdas diferentes, el
número de aberturas (5, 7), paredes (6, 8) y laberintos (3, 4)
pueden ser alteradas en línea con el número de celdas de la
batería.
El aislamiento térmico del condenador de
electrolito de la invención con respecto al resto de la batería se
consigue por medio de algunas proyecciones pequeñas (10). La
proyecciones (10) sirven también para funcionar asegurando el
condensador de la invención a la batería y tiene una sección
suficientemente pequeña para impedir una transferencia térmica
sustancial entre el electrolito condensado y el resto de la batería.
Más aún, la configuración de las pequeñas proyecciones en el
condensador de electrolito proporciona una cámara de aire entre la
pared del fondo del condensador de electrolito y la parte superior
de la cubierta de la batería. Esta disposición hace que el
condensador de electrolito de la invención esté esencialmente
aislado térmicamente del resto de la batería, de manera que, cuando
la batería se coloca en un ambiente de operación caliente la
temperatura del condensador de electrolito será apreciablemente
menor que la de los otros componentes de la batería.
En una realización preferida de la invención,
las proyecciones (10) están situadas por debajo de cada esquina de
la parte inferior (2). En otras realizaciones preferidas de la
invención, se proveen dos proyecciones adicionales cerca de los
puntos medios en los bordes de la parte inferior (2). Sin embargo,
cualquier número y disposición de proyecciones puede ser utilizada
siempre y cuando su función sea conseguida (es decir permitir que el
condensador de la invención esté prácticamente aislado térmicamente
de la batería permitiendo al mismo tiempo una fijación segura del
condensador a la cubierta de la batería).
Cuando la batería alcanza altas temperaturas
(por ejemplo, T1 > 60ºC), por ejemplo, cuando está colocada en el
compartimiento del motor de un vehículo a motor, el condensador de
electrolito de la invención mantiene una temperatura inferior (T2
< 60ºC) gracias a su aislamiento térmico de los otros componentes
de la batería. Esto facilita la condensación de los gases de la
batería y el retorno de los gases condensados a las celdas de la
batería a través de los laberintos (3, 4) y las aberturas (7) en la
parte inferior (2) del condensador de electrolito. Las pérdidas por
evaporación del electrolito son así evitadas prácticamente en su
totalidad, ya que cuanto más alta es la temperatura del ambiente de
operación (T1), mayor es el gradiente de temperatura
(T1-T2) y más efectiva es la condensación del
electrolito evaporado. El electrolito evaporado se condensa dentro
de los laberintos (3, 4) de la parte superior (1) y de la parte
inferior (2) del condensador de electrolito y es a continuación
retornado a las celdas de la batería a través de una abertura (véase
por ejemplo (11), que muestra solo una abertura) en cada pared
cilíndrica (8) rodeando cada abertura (7) en la parte inferior
(2).
En una realización preferida de la invención, el
condensador de electrolito de la invención está hecho de
polipropileno que contiene una cantidad variable de un material
elastómero compatible con polipropileno. Esta selección de
materiales proporciona ventajosamente un ajuste satisfactorio entre
el condensador de electrolito de la invención y las entradas para
rellenar la batería.
Los laberintos internos dentro del condensador
de electrolito aseguran que la batería está sellada efectivamente
durante el manejo y previene el derrame del electrolito cuando la
batería se apoya en el lateral (90º) o incluso se invierte
totalmente (180º).
Se han realizados pruebas tanto mecánicas como
eléctricas en baterías que comprenden el condensador de electrolito
de la invención para demostrar las ventajas de la invención. Estas
pruebas se han realizado de acuerdo con los requisitos más
restrictivos establecidos por los principales fabricantes de
automóviles.
\vskip1.000000\baselineskip
El condensador de electrolito de la invención ha
sido probado en baterías de ácido-plomo y comparado
con baterías de ácido-plomo similares que tienen
tapas convencionales con tapones en lugar del condensador de
electrolito. Las pruebas tuvieron en cuenta los principales
requisitos mecánicos y eléctricos establecidos por los fabricantes
de automóviles.
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Se probó en primer lugar la estanqueidad de la
batería para todas las unidades aplicando 200 mb de presión a la
salida de ventilación durante 4 minutos mientras las baterías
estaban sumergidas en un baño de agua. No se observó que saliera
aire por ningún punto. Tras esta prueba de caracterización
preliminar, se siguió la secuencia de pruebas mostrada en la Tabla
1:
\newpage
Ocho unidades de baterías de
ácido-plomo fueron sometidas a unas series de
pruebas eléctricas seleccionadas al objeto de comparar baterías con
tapas que tienen tapones normales y baterías equipadas con el
condensador de electrolito de la invención. Estas pruebas estaban
enfocadas principalmente en el estudio de las pérdidas de agua de la
batería (evaporación) a altas temperaturas, denominadas resistencia
a la corrosión, prueba de duración a alta temperatura (SAE J240) y
consumo de agua. Antes de las pruebas, las baterías fueron sometidas
a las pruebas de caracterización inicial habituales, esto es
capacidad y arranque en frío.
\vskip1.000000\baselineskip
Las baterías 1 a 8 fueron descargadas a una
corriente constante de Cn/20 hasta reducir la tensión a 10,5 voltios
a una temperatura de 25ºC. Todas las capacidades registradas estaban
muy por encima del valor nominal (Tabla 2).
\vskip1.000000\baselineskip
Las baterías anteriores fueron recargadas y
sometidas a una prueba de rendimiento en arranque de acuerdo con la
norma EN. Como se muestra en la Tabla 2, todas las unidades pasaron
esta prueba a baja temperatura.
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\vskip1.000000\baselineskip
Esta prueba se realizó en un baño de agua
calentado a 75ºC. No se permitió ningún añadido de agua. La pérdida
de peso al final de cada unidad de prueba fue registrado al objeto
de ganar conocimiento sobre el comportamiento de ambos tipos de
batería a esta temperatura.
- 1)
- Las baterías fueron almacenadas en condiciones de circuito abierto a 75ºC durante siete días y a continuación fueron sometidas a una descarga de 30 segundos con la corriente nominal de arranque en frío a 75ºC. El voltaje después de 30 segundos no debe ser menor de 9 voltios.
- 2)
- Las baterías fueron sobrecargadas de de manera continua a 14,0 voltios durante siete días.
Los pasos de prueba anteriores 1) y 2) en
secuencia conforman una unidad de prueba.
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\vskip1.000000\baselineskip
Al final de la unidad de corrosión 4, la pérdida
de peso observada en las baterías que estaban equipadas con el
condensador de electrolito de la invención era menor de la mitad del
peso perdido en las baterías que estaban equipadas con las cubiertas
y tapones estándar. Las baterías número 2 y 3 fueron abiertas a
continuación para un análisis comparativo de desgaste.
\vskip1.000000\baselineskip
Se abrió una batería de cada tipo de cierre de
batería después de esta prueba de corrosión, y los resultados se
detallan a continuación.
En la batería provista con el condensador de
electrolito, tras retirar la tapa, se encontró que el nivel de
electrolito estaba por encima de las placas en todas las celdas.
Esto es congruente con la pérdida de agua inferior observada para
esta unidad. Además, tanto las placas positivas como negativas
mostraron el aspecto típico tras la prueba de corrosión, esto es,
las placas positivas mostraban crecimiento de la placa y alta
corrosión, mientras que las placas negativas estaban en condiciones
relativamente buenas.
En la batería con los tapones y tapas normales,
el nivel de electrolito se encontró muy por debajo de la parte
superior de las placas. Las placas positivas mostraban una corrosión
más alta de la encontrada en la batería que tenía el condensador de
electrolito. Un alto crecimiento de red fue medido también en las
redes positivas.
Las placas negativas permanecieron en unas
condiciones relativamente buenas. En comparación con la muestra
número 2, el modo de fallo de la batería número 3 puede ser
atribuido a la corrosión severa de las redes positivas y también a
la pérdida de agua mayor que se produjo durante la prueba de
resistencia a 75ºC.
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Tres baterías (una de ellas con las tapas y
tapones normales) fueron sometidas a esta prueba de ciclo de vida a
alta temperatura. Durante esta prueba, la batería no debe ser
rellenada con agua. La batería es colocada en un baño de agua a 75ºC
y sometida a 425 ciclos de carga y descarga en la secuencia
siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
1.- La batería fue descargada a 25 A durante 4
minutos.
2.- La batería fue cargada a 14,8 V durante 10
minutos, con una intensidad máxima de 25 A.
La secuencia de 425 ciclos de carga y descarga
seguidos de un período de descanso de 60 horas ha sido designada
como una unidad de prueba. Después de cada unidad de prueba, la
batería fue sometida a una prueba de arranque a 75ºC con la
corriente de arranque en frío nominal. El voltaje final debe ser
superior a 7,2 V después de 30 segundos.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
La Tabla 4 demuestra la efectividad del
condensador de electrolito durante las pruebas a alta temperatura,
reduciendo así las pérdidas por evaporación en aproximadamente el
65% en comparación con la batería con los tapones y tapas normales.
Además, las baterías con condensador de electrolito de la invención
consumieron únicamente un tercio de la cantidad de agua consumida
por la batería con los tapones y tapas normales.
\vskip1.000000\baselineskip
Una batería con y una batería sin el sistema de
condensador de electrolito de la invención fueron abiertas tras esta
prueba de corrosión, y los hallazgos se detallan a continuación.
El nivel de electrolito en la batería con el
condensador de electrolito de la invención fue encontrado de nuevo
por encima de la parte superior de las placas en todas las celdas,
lo que es congruente con la menor pérdida de agua observada en las
baterías con el condensador de electrolito a elevadas temperaturas.
Las placas positivas se encontraron en condiciones relativamente
buenas, aunque se encontró algo de reblandecimiento en el material
activo positivo (PAM). Las placas negativas mostraron un
encogimiento del material activo negativo (NAM), principal modo de
fallo para este tipo de perfil de prueba.
El nivel de electrolito en la batería con los
tapones y tapas normales estaba muy por debajo de la parte superior
de las placas. Las placas positivas y negativas mostraban la misma
apariencia general que en la batería con el nuevo condensador de
electrolito de la invención, esto es, algo de crecimiento en la red
y reblandecimiento de la PAM.
El modo de fallo en las condiciones de esta
prueba puede ser atribuido de nuevo al encogimiento de la NAM.
\vskip1.000000\baselineskip
Seis unidades de baterías (tipo 7), cada una
equipada con del condensador de electrolito de la invención, y 6
baterías de control (tipo 8), cada una con los tapones y tapas
convencionales, fueron sometidas a una prueba de consumo de agua a
tres temperaturas diferentes. De acuerdo con lo anterior, dos
baterías de cada tipo fueron colocadas en baños de agua a,
respectivamente, 40ºC, 60ºC y 75ºC y probadas como se describe a
continuación:
las baterías fueron recargadas a un voltaje
constante de 14, 40 V durante 21 días sin añadir agua. Las baterías
fueron inmediatamente limpiadas, secadas y pesadas. El consumo de
agua se midió como pérdida de peso tal como se muestra en la Tabla
5.
Las baterías equipadas con el condensador de
electrolito de la invención mostraron tasas de consumo de agua
menores, en particular a temperaturas por encima de los 60ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Las baterías números 9 y 10 fueron sometidas a
una prueba de vibración. La Tabla 6 muestra una breve descripción de
la prueba así como los principales resultados de la prueba. Las
baterías fueron abrochadas rígidamente a una mesa vibradora y
sometida a una vibración sinusoidal vertical durante dos horas.
Así, ambas baterías superaron los requisitos de
la prueba.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1.
- La batería cargada totalmente fue sometida a una carga adicional de 2,4 A durante seis horas.
- 2.
- La batería fue colocada a continuación en una cámara de protección y recargada a 10 A para producir un efecto de gasificación fuerte. La recarga fue mantenida durante entre tres y cinco minutos para estabilizar el flujo de gas antes de comenzar la prueba.
- 3.
- Una chispa de al menos 0,02 mJ fue producida a una distancia de 10 mm de la salida de ventilación de la batería. La chispa fue repetida a intervalos de 10 segundos al menos seis veces por venteo de batería.
- 4.
- La batería no debe explotar, ni tampoco debe haber ninguna deflagración hacia el interior de la batería debida a una fuente de chispas externa.
\vskip1.000000\baselineskip
la batería número 11 fue sometida a esta prueba.
Durante todo el procedimiento se sometió la batería a inspección
visual y a registro en vídeo. No se produjeron ni explosiones ni
deflagraciones interiores al conjunto tras la secuencia de
chispas.
\vskip1.000000\baselineskip
Dos baterías (números 12, 13) fueron probadas
bajo condiciones de sobrecarga extrema. Una de las baterías fue
sometida a una corriente máxima de 70 A (de acuerdo con las
especificaciones de los fabricantes de automóviles para baterías con
una capacidad nominal de menos de 45 Ah). La otra soportó las
condiciones más rigurosas de una corriente final de 100 A. Ambos
procedimientos se detallan a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1.
- Una batería cargada previamente fue sobrecargada a una corriente constante de 10 A.
- 2.
- La corriente fue incrementada en 10 A cada minuto hasta un máximo de 100 A (70 A para baterías con una capacidad nominal de menos de 45 Ah).
- 3.
- La batería fue recargada ininterrumpidamente a 100 A (70 A para baterías con una capacidad nominal de menos de 45 Ah) durante 10 minutos.
- 4.
- No debe existir pérdidas de ácido en la batería. La presión máxima generada en el interior no debe exceder de 200 mb.
\vskip1.000000\baselineskip
Un trozo de papel indicador de ph fue colocado
cerca de la del venteo del escape de gas del condensador de
electrolito, ya que el ácido podría fugar a través del venteo
durante la prueba. La presión en el interior del conjunto de la
batería fue medida en continuo utilizando un manómetro a través de
un orificio taladrado en la cubierta.
La presión máxima generada en la batería número
12 fue de 48 mb, y nos e observó ninguna fuga de electrolito. Por lo
tanto, esta batería cumplió los requisitos de prueba para una
batería de 43 Ah, es decir, sobrecarga hasta de 70 A.
Se observó que algo de agua conteniendo ácido
había fugado de la batería número 13 debido a la alta temperatura
producida por la sobrecarga durante la fase final a 100 A. Sin
embargo, la presión máxima medida estuvo muy por debajo de los 200
mb permitidos (Tabla 7).
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La batería número 14, equipada con el
condensador de electrolito de la invención, fue sometida a una
prueba de retención de electrolito. Una breve descripción de la
prueba y los principales resultados obtenidos se resume en la Tabla
8. Los resultados muestran que la batería alcanzó los requisitos de
la prueba.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
- 1.
- Las salidas diseñadas para ventear los gases internos fueron selladas completamente por medio de epoxy u otro material adecuado sin modificar la integridad de la tapa o cubierta de venteo del conjunto de la batería.
- 2.
- El conjunto de la batería fue colocado sobre su lateral con los bornes de conexión hacia abajo.
- 3.
- Se taladró un orificio de 5 mm en cada vaso de cada celda para aliviar el vacío interior.
- 4.
- El conjunto de la batería soportó un período de prueba de 5 horas.
- 5.
- No debe haber ninguna fuga visible de electrolito durante ese período.
\vskip1.000000\baselineskip
La batería número 15 fue sometida a la prueba de
fuga por el tapón de venteo.
La Tabla 9 resume los principales resultados de
la prueba. No se observó ninguna fuga, y por lo tanto la batería
cumplió con los requisitos de la prueba.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las baterías números 16 y 17, en las que se
reemplazó las tapas convencionales por el condensador de electrolito
de la invención, fueron sometidas a una prueba de estrés térmico,
como sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
La batería fue colocada en una cámara de choque
térmico y mantenida a una temperatura estabilizada de -30ºC durante
16 horas. La batería fue a continuación colocada en una cámara de
calentamiento y mantenida a una temperatura estabilizada de 85ºC
durante 5 horas.
Tras 5 horas, la batería fue retirada de la
cámara de calentamiento y mantenida a temperatura ambiente durante 3
horas.
Esto completa un ciclo. La prueba consistió en
un total de 10 ciclos. Al final del primer ciclo la batería fue
sometida, a una prueba de presión de aire de 14 kPa.
Tras acondicionar la batería a 23ºC, la unidad
fue evaluada. No se permitía ninguna fractura.
\vskip1.000000\baselineskip
No se detectó ninguna fractura en ninguna de las
unidades tras completar 10 ciclos de calor/frío.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta prueba fue realizada en las baterías
números 16 y 17 tras la prueba de choque térmico.
Las baterías fueron vaciadas de ácido y
enfriadas a -30ºC. Una bola de acero de 900 g fue dejada caer sobre
todos los posibles puntos débiles de la tapa desde una altura de 50
mm. No se permite ninguna fractura.
\vskip1.000000\baselineskip
Tras dejar caer la bola sobre las posiciones
seleccionadas del condensador de electrolito, no se detectaron ni
fracturas ni defectos en ninguna parte del colector.
\vskip1.000000\baselineskip
Todas las baterías equipadas con el condensador
de electrolito de la invención superaron satisfactoriamente todos
los requisitos principales tanto mecánicos como eléctricos bajo las
especificaciones de equipo original. Adicionalmente, mostraron un
comportamiento extraordinario durante las pruebas a alta temperatura
reduciendo sustancialmente la pérdida de agua por evaporación.
En consecuencia, las baterías provistas con el
condensador de electrolito de la invención alcanzaron todos los
requisitos demandados para una batería de
ácido-plomo libre de mantenimiento permitiendo al
mismo tiempo la ventaja adicional de reducir sustancialmente el
consumo de agua debido a la evaporación a altas temperaturas,
incrementado de esta manera la vida de la batería bajo condiciones
de alta temperatura.
Claims (14)
1. Un sistema de condensación del electrolito
para baterías de ácido-plomo que comprende medios
para condensar el electrolito evaporado de una batería que se puede
conectar a un sistema de condensación de electrolito y medios para
devolver dicho electrolito evaporado a la batería,
caracterizado porque el sistema de condensación de
electrolito se puede unir a la batería por medio de al menos una
proyección (10), aislando térmicamente de esta manera el sistema de
condensación de electrolito de la batería.
2. Un sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que ele sistema comprende una
parte superior (1) y una parte inferior (2).
3. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con la reivindicación 2, en el que la parte superior (1) y
la parte inferior (2) están soldadas entre sí térmicamente o
mediante ultrasonidos.
4. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el
que los medios para condensar el electrolito evaporado comprenden al
menos un laberinto (3, 4) en al menos una parte superior (1) y una
parte inferior (2).
5. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con la reivindicación 4, en el que los medios para condensar
el electrolito evaporado comprenden al menos un laberinto (3) en la
parte superior (1) y al menos un laberinto (4) en la parte inferior
(2).
6. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones procedentes, en el
que los medios para devolver el electrolito evaporado a las celdas
electroquímicas comprenden al menos una abertura (7) por cada celda
de batería en la parte inferior (2) del sistema de condensación de
electrolito.
7. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con la reivindicación 6, en el que al menos una abertura (7)
está rodeada por una primera pared (8) sustancialmente
cilíndrica.
8. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con la reivindicación 7, en el que una abertura (11) está
provista de una primera pared (8) sustancialmente cilíndrica para
permitir que el electrolito condensado sea devuelto a la celda
electroquímica.
9. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el
que el sistema de condensación de electrolito está hecho de
polipropileno que contiene una cantidad variable de un material
elastómero compatible con polipropileno.
10. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el
que el sistema comprende además al menos una abertura ciega (5)
rodeada por una segunda pared (6) sustancialmente cilíndrica y un
laberinto (3).
11. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el
que hay cuatro proyecciones (10), cada una debajo de una esquinas de
la parte inferior (2).
12. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el
que al menos están provistas dos proyecciones adicionales en los
puntos medios a lo largo del borde de la parte inferior (2).
13. El sistema de condensación de electrolito de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el
que está provista una cámara de aire entre la parte inferior del
sistema de condensación de electrolito y la parte superior de la
batería.
14. Una batería de ácido-plomo
que comprende un sistema de condensación de electrolito de acuerdo
con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| EP07121294A EP1962355B1 (en) | 2007-11-22 | 2007-11-22 | Electrolyte condensation system for lead-acid batteries |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2326098T3 true ES2326098T3 (es) | 2009-09-30 |
Family
ID=39154018
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES07121294T Active ES2326098T3 (es) | 2007-11-22 | 2007-11-22 | Sistema para la condensacion del electrolito para baterias de acido-plomo. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1962355B1 (es) |
| AT (1) | ATE431622T1 (es) |
| DE (1) | DE602007001126D1 (es) |
| ES (1) | ES2326098T3 (es) |
| PL (1) | PL1962355T3 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP2503623A1 (en) | 2011-03-23 | 2012-09-26 | Exide Technologies S.A.U. | Heavy-vehicle lead-acid battery closure system |
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-
2007
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- 2007-11-22 DE DE602007001126T patent/DE602007001126D1/de active Active
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| Publication number | Publication date |
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| PL1962355T3 (pl) | 2009-10-30 |
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