ES2692295T3 - Batería, caja de batería y procedimiento para la fabricación de una batería - Google Patents

Batería, caja de batería y procedimiento para la fabricación de una batería Download PDF

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ES2692295T3 ES12728955.1T ES12728955T ES2692295T3 ES 2692295 T3 ES2692295 T3 ES 2692295T3 ES 12728955 T ES12728955 T ES 12728955T ES 2692295 T3 ES2692295 T3 ES 2692295T3
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Abstract

Batería, en particular para automóviles, que comprende una caja de batería (2) subdividida en celdas (1), placas de electrodos (3) dispuestas en las celdas (1), un líquido de electrolito (4) que rodea las placas de electrodos (3) y un dispositivo para mezclar el líquido de electrolito (4) en las celdas (1), comprendiendo el dispositivo una pared divisoria (5) que forma un trayecto de flujo (10) que está separado de las placas de electrodos (3) y que une por flujo una zona superior a una zona inferior de la celda (1), presentando la pared divisoria (5) en la zona superior una tapa (7) que se extiende preferentemente a todo lo ancho de la pared divisoria (5) y que junto con paredes interiores contiguas (6) de la caja de batería (2) define una parte del trayecto de flujo (10) y estando unida la tapa (7) a la pared divisoria (5) mediante una bisagra de película (8), caracterizada por que la tapa (7) forma respecto a las paredes interiores (6) de la caja de batería (2) un tipo de embudo (9) adecuado para alojar el líquido de electrolito oscilante (4).

Description

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DESCRIPCION
Batena, caja de batena y procedimiento para la fabricacion de una batena
La invencion se refiere a una batena, en particular para automoviles, que comprende una caja de batena subdividida en celdas, placas de electrodos dispuestas en las celdas, un Kquido de electrolito que rodea las placas de electrodos y un dispositivo para mezclar el Kquido de electrolito en las celdas, comprendiendo el dispositivo una pared divisoria que forma un trayecto de flujo que esta separado de las placas de electrodos y que une por flujo una zona superior a una zona inferior. La invencion se refiere tambien a una caja de batena para una batena segun la invencion, asf como a un procedimiento para la fabricacion de tal batena.
En el caso de batenas con electrolitos lfquidos se generan gradientes en la densidad del acido durante el funcionamiento. Cuando la batena se descarga, se consume acido. Por tanto, en una batena de acido-plomo se produce sulfato de plomo y agua con la emision de energfa electrica a partir del plomo de los electrodos y del acido sulfurico del electrolito. La densidad del acido disminuye entonces muy cerca de los electrodos. Durante el proceso de carga, este proceso tiene lugar a la inversa, es decir, con el uso de energfa electrica se “produce” acido. De esta manera, la densidad del acido aumenta muy cerca de los electrodos. En ambos casos, los procesos de difusion compensan las diferentes densidades de acido en ciertos lfmites. Sin embargo, se mantienen los gradientes.
Resulta problematico tambien que de manera adicional al gradiente en direccion transversal de los electrodos se genere un gradiente a lo largo de los electrodos. El acido sulfurico, mas pesado en comparacion con el agua, desciende por la influencia gravitacional en direccion del fondo de la batena. Esto aumenta la concentracion en la zona inferior de la batena, lo que produce una llamada estratificacion del acido. Un fuerte desarrollo de la estratificacion del acido puede provocar danos irreversibles en los electrodos.
En la practica son conocidos distintos procedimientos que permiten evitar la estratificacion del acido o reducir la estratificacion del acido producida. Son conocidos procedimientos que utilizan una circulacion termica. En este sentido, una fuente de calor garantiza un movimiento de conveccion dentro de la batena. Tales procedimientos son conocidos, por ejemplo, de los documentos WO2008/019674A2 o DE102007021841A1. Otros procedimientos utilizan incrementos breves de la tension de carga que producen gasificaciones. Las burbujas de gas resultantes se arremolinan en el electrolito, contribuyendo asf a la reduccion de la estratificacion del acido. Otros procedimientos utilizan bombas que producen una circulacion del electrolito. A este respecto se utilizan los mecanismos de bombeo mas diversos en relacion con una circulacion de electrolito. Asf, por ejemplo, el documento DE2912527A1 utiliza una llamada bomba mamut. Del documento DE3526939A1, por ejemplo, son conocidos tambien otros mecanismos de bombeo.
Los procedimientos y dispositivos conocidos tienen el problema de que las medidas para la circulacion del electrolito son ineficientes en la mayona de los casos. Ademas, se requiere un consumo de energfa relativamente alto para poder reducir bien y rapidamente la estratificacion del acido. Esto implica mayormente un consumo del electrolito (durante la mezcla por gasificacion), la aplicacion de calor adicional (durante la mezcla por conveccion) o medidas costosas para la manipulacion de la batena (durante el bombeo debido a la inclinacion de la batena).
Del documento DE102009024271A1 es conocida una batena generica, en la que una pared divisoria esta prevista para definir un trayecto de flujo para el lfquido de electrolito con el fin de contrarrestar espedficamente la estratificacion del acido no deseada por medio de la circulacion. Aunque la pared divisoria prevista aqrn define un trayecto de flujo efectivo durante la aceleracion/frenado o la marcha en curva del automovil sobre la base de los movimientos oscilantes del lfquido de electrolito generados dentro de la carcasa, la mezcla del electrolito conseguida de esta manera no es suficiente. Por ultimo, el efecto de bombeo producido aqrn con respecto a la bomba hidrostatica generada constructivamente no es suficiente para poder reducir de manera satisfactoria la estratificacion del acido.
Por tanto, la presente invencion tiene el objetivo de configurar y perfeccionar una batena de tipo generico de modo que mediante la utilizacion de un efecto de bombeo hidrostatico se contrarreste eficazmente una estratificacion no deseada del acido, espedficamente con el menor coste constructivo posible. Se ha de indicar tambien una caja de batena correspondiente para la fabricacion de una batena segun la invencion. Asimismo, se debe indicar un procedimiento que resulte particularmente adecuado para la fabricacion de una batena configurada segun la invencion.
El objetivo anterior relativo a la batena segun la invencion se consigue mediante las caractensticas de la reivindicacion 1. De acuerdo con esta reivindicacion, la batena explicada al inicio esta caracterizada por que la pared divisoria presenta en la zona superior una tapa que se extiende preferentemente a todo lo ancho de la pared divisoria y que junto con paredes interiores contiguas de la caja de batena define una parte del trayecto de flujo.
Segun la invencion se ha comprobado que la estratificacion no deseada del acido se puede contrarrestar solo con medidas constructivas, espedficamente con un mejoramiento constructivo en el interior de la caja de batena, para generar un efecto de bombeo hidrostatico suficientemente bueno. Al igual que en el estado de la tecnica, el
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movimiento oscilante del Ifquido de electrolito generado durante la aceleracion/frenado o en la marcha en curva se utiliza para transportar espedficamente el acido de batena desde arriba hacia la parte inferior de las celdas respectivas, lo que contrarresta de manera eficaz una estratificacion del acido. A tal efecto, la pared divisoria se ha modificado concretamente en la zona superior, espedficamente al estar asignada a la pared divisoria en la zona superior, es decir, por encima del nivel de llenado del lfquido de electrolito, una tapa que junto con paredes interiores contiguas de la caja de batena define una parte del trayecto de flujo.
En el caso de la tapa se trata finalmente de una prolongacion de la pared divisoria o de un componente integrado de la pared divisoria que esta unido a la pared divisoria, por ejemplo, mediante una bisagra de pelfcula. En el estado operativo, la tapa esta inclinada hacia las placas de electrodos, de modo que al producirse el movimiento oscilante, el lfquido de electrolito oscila primero contra la pared de impacto formada por la tapa y a partir de aqrn pasa por la tapa y llega a un embudo formado por la tapa. El embudo proporciona un tipo de zona de recepcion con un volumen ampliado para el trayecto de flujo siguiente. A partir del embudo, el lfquido de electrolito se distribuye hacia la zona situada entre la pared divisoria y la pared interior de la caja de batena y llega desde aqrn a traves del trayecto de flujo formado a la zona inferior, mas exactamente por debajo de las placas de electrodos, mezclandose asf de manera eficaz el lfquido de electrolito.
En este punto habna que senalar que el embudo formado por la tapa inclinada hacia las placas de electrodos puede alojar una cantidad considerable de lfquido de electrolito, de modo que desde aqrn se produce, entre otros, debido al peso, un flujo considerable hacia abajo, lograndose asf nuevamente una mezcla eficaz del lfquido de electrolito en la zona inferior de la respectiva celda y contrarrestandose eficazmente, por tanto, una estratificacion desventajosa del acido.
A diferencia del estado de la tecnica se crea aqrn una geometna ventajosa para el efecto de bombeo, espedficamente mediante la pared divisoria que presenta una tapa en la zona superior y que al generarse los movimientos oscilantes del lfquido de electrolito puede alojar una cantidad suficientemente grande de lfquido y transportarla hacia abajo.
El efecto de bombeo implementado segun la invencion se puede favorecer tambien, porque la pared divisoria presenta en la zona inferior, cerca del fondo o directamente en el fondo, pasos o aberturas como salida del acido. Esta medida actua desde el punto de vista funcional junto con la tapa configurada en la zona superior de la pared divisoria y la separacion de la zona de tapa respecto a la pared lateral de la caja de batena, de modo que la tapa articulada, por ejemplo, a la pared divisoria mediante una bisagra de pelfcula, esta configurada de manera mas o menos movil libremente, espedficamente de manera inclinable o abatible respecto a las placas de electrodos. Como resultado de la combinacion de las medidas constructivas mencionadas antes, la pared divisoria forma con la tapa, las paredes laterales y la pared exterior de la caja un trayecto de flujo o canal de flujo separado de las placas de electrodos, a traves del que se puede transportar el acido, espedficamente al generarse los movimientos oscilantes, favorables en este sentido, dentro de la caja de batena.
La pared divisoria puede ser un componente separado que se inserta y, dado el caso, se pega en la caja de batena al fabricarse la batena o la caja de batena.
En particular en el marco de una fabricacion simple resulta particularmente ventajoso que la pared divisoria sea un componente integral de la caja de batena, incorporado, por ejemplo, por inyeccion a la caja de batena. Esto resulta valido igualmente para la tapa que puede ser un componente integral de la pared divisoria, unido espedficamente a la pared divisoria mediante una bisagra de pelfcula.
En relacion con el montaje de la batena segun la invencion resulta particularmente ventajoso que en las paredes laterales interiores de la caja de batena esten configurados primeros resaltos de retencion, elementos de enclavamiento o similares que mantienen la tapa en una posicion de montaje vertical, preferentemente en un plano con la pared divisoria. En tal posicion vertical o perpendicular, la posicion de la tapa queda asegurada, por ejemplo, mediante resaltos de retencion moldeados por inyeccion. Al igual que en una batena clasica, los conjuntos de batena o las placas de electrodos se pueden colocar en la caja, sin que la tapa inclinada hacia las placas de electrodos durante el funcionamiento represente un obstaculo.
Es ventajoso tambien que en la pared lateral interior de la caja de batena esten configurados otros dos resaltos de retencion, o sea, segundos resaltos de retencion, elementos de enclavamiento o similares que mantienen la tapa en una posicion de trabajo oblicua, o sea, inclinada o pivotada desde el plano de la pared divisoria hacia los electrodos. Esta posicion de trabajo se puede implementar manualmente y tambien automaticamente despues del montaje, de modo que la tapa queda situada en la posicion final oblicua. En esta posicion, la tapa puede estar enclavada, de modo que se forma un embudo necesario para la “extraccion” durante los movimientos oscilantes del lfquido de electrolito, implementandose asf una bomba hidrostatica con un funcionamiento excelente.
Para favorecer la circulacion del electrolito en el fondo, es decir, en la zona de fondo de la caja de batena, es ventajoso tambien que las placas de electrodos esten separadas del fondo de la caja de batena preferentemente mediante elementos distanciadores en forma de nervios, de modo que el flujo se puede conducir por debajo de las
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placas de electrodos. Los elementos distanciadores pueden estar configurados concretamente como prismas en forma de nervios, de modo que el acido, transportado desde arriba por detras de la pared divisoria, puede circular por debajo de las placas de electrodos, favoreciendose asf una vez mas la mezcla del Kquido de electrolito.
El objetivo relativo a una caja de batena segun la invencion se consigue mediante las caractensticas de la reivindicacion independiente 9, espedficamente mediante una caja de batena para la fabricacion o produccion de una batena con las caractensticas de las reivindicaciones correspondientes a la batena de acuerdo con las explicaciones anteriores.
En relacion con el procedimiento segun la invencion para la fabricacion de una batena, la reivindicacion independiente 10 consigue el objetivo planteado al fijarse la tapa, antes del montaje de la placa de electrodo, en una posicion de montaje, preferentemente en el plano de la pared divisoria, y al moverse manual o automaticamente la tapa despues del montaje hacia una posicion de trabajo inclinada desde el plano de la pared divisoria hacia las placas de electrodos. En relacion con la batena fabricada mediante el procedimiento se remite a las explicaciones sobre la batena y a las caractensticas respectivas.
Existen entonces distintas posibilidades para configurar y perfeccionar ventajosamente la instruccion de la presente invencion. En este sentido se remite, por una parte, a las reivindicaciones subordinadas a la reivindicacion 1 y, por la otra parte, a la explicacion siguiente de un ejemplo de realizacion preferido de la invencion por medio del dibujo. Junto con la explicacion del ejemplo de realizacion preferido de la invencion por medio del dibujo se explican tambien en general configuraciones y variantes preferidas de la instruccion. En el dibujo muestran:
Fig. 1 en una vista lateral esquematica, en corte transversal, un ejemplo de realizacion de una batena segun la invencion con tapa integral movil, a partir de la que se deduce el principio de actuacion de la circulacion de electrolito con bomba hidrostatica integrada;
Fig. 2 en una vista lateral esquematica, en corte transversal, la caja de batena segun la figura 1, sin placas de electrodos, estando situada y bloqueada la tapa en la posicion de montaje perpendicular;
Fig. 3 en una vista lateral esquematica, en corte transversal, la caja de batena segun la figura 1, sin placas de electrodos, estando situada y bloqueada la tapa en la posicion de trabajo inclinada;
Fig. 4 en una vista lateral esquematica en corte, el ejemplo de realizacion de la figura 1 en detalle; y
Fig. 5 en una vista esquematica, en transversal a la representacion de la figura 4, en corte y en detalle, la caja de batena, en la que se pueden observar elementos distanciadores en forma de nervios para el apoyo de las placas de electrodos.
La figura 1 muestra en una vista lateral esquematica en corte la estructura basica de una batena segun la invencion que permite identificar el principio de actuacion de la circulacion de electrolito con una bomba hidrostatica integrada en la caja de batena.
Expresado mas exactamente, la batena comprende una caja de batena 2 subdividida en celdas 1, estando dispuestas en las celdas 1 placas de electrodos 3. Las placas de electrodos 3 estan rodeadas en el estado operativo de la batena por un lfquido de electrolito 4, mas exactamente por un acido.
En la figura 1 se puede observar tambien un dispositivo previsto para mezclar el lfquido de electrolito 4, comprendiendo este dispositivo una pared divisoria 5 para formar un trayecto de flujo entre la pared divisoria 5 y la pared interior 6 de la caja de batena 2.
Segun la invencion, la pared divisoria 5 esta provista en la zona superior de una tapa 7 que se extiende a todo lo ancho de la pared divisoria 5 y esta unida fijamente a la pared divisoria 5 mediante una bisagra de pelfcula 8. Por ultimo, en el caso de la tapa 7 se trata de un componente integral de la pared divisoria 5.
En la posicion de la tapa 7 mostrada en la figura 1 resulta evidente que la tapa 7 forma respecto a la pared interior 6 de la caja de batena 2 un tipo de embudo 9 adecuado especialmente para alojar el lfquido de electrolito oscilante 4, como se indica en la figura 1. Asf, por ejemplo, mediante el embudo 9 llega una cantidad suficientemente grande de lfquido a una zona inferior a traves de un trayecto de flujo separado 10, estando configurados en la pared divisoria 5 pasos 11, a traves de los que el lfquido de electrolito 4 transportado hidrostaticamente llega a una zona inferior de la caja de batena 2 o de las placas de electrodos 3.
En el caso de la pared divisoria 5 mostrada en la figura 1 se trata de un componente moldeado por inyeccion y fabricado del mismo material que la caja de batena 2.
La figura 2 muestra en una vista esquematica la caja de batena 2 con pared divisoria 5 integrada aqrn, estando bloqueada la tapa 7 en una posicion de montaje vertical o perpendicular. A tal efecto, en la pared interior 6 de la caja
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de batena 2 estan integrados resaltos de retencion 12 que solo se indican aqrn. En esta posicion se pueden montar sin problemas las placas de electrodos 3 no mostradas en la figura 2.
La figura 3 muestra asimismo en vista esquematica la caja de batena 2 con pared divisoria integrada 5, estando pivotada o inclinada aqrn la tapa 7 hacia la posicion de trabajo. En esta posicion se forma el embudo 9 previsto segun la invencion. En esta posicion se puede bloquear tambien la tapa 7, nuevamente mediante resaltos de retencion 13 previstos en la pared interior 6. La posicion de trabajo mostrada en la figura 3 corresponde al estado operativo usual de la batena segun la invencion, en el que no es necesario o ya no es necesario modificar la posicion angular de la tapa 7.
La figura 4 muestra en una vista esquematica, mas detallada respecto a la figura 1, la batena segun la invencion con la caja de batena 2 y las placas de electrodos indicadas 3.
La pared divisoria 5 es un componente integral de la caja de batena 2, estando unida fijamente la tapa 7 a la pared divisoria 5 mediante una bisagra de pelfcula 8.
En la representacion seleccionada en la figura 4, la tapa 7 esta situada y bloqueada en la posicion de trabajo inclinada.
Segun la representacion de la figura 4, mediante la tapa 7 se forma un embudo 9, desde el que el lfquido de electrolito oscilante llega a traves del trayecto de flujo 10 a la zona inferior y desde aqrn puede llegar a traves de pasos 11, no mostrados en la figura 4, a una zona por debajo de las placas de electrodos 3. Tal flujo del lfquido de electrolito 4 se favorece segun la representacion en la figura 5, porque las placas de electrodos 3 estan separadas de la zona de fondo de la caja de batena 2 mediante elementos distanciadores 14 en forma de nervios, de modo que el flujo puede circular por debajo de las placas de electrodos 3 de cada celda 1. Los elementos distanciadores 14 estan configurados preferentemente como prismas en forma de nervios, sobre los que las placas de electrodos 3 se pueden posicionar a distancia del fondo de la caja de batena 2 y quedan posicionadas fijamente durante el funcionamiento de la batena.
Con respecto a las caractensticas, que no se pueden inferir de las figuras, se remite a la parte general de la descripcion a fin de evitar repeticiones.
Por ultimo, habna que senalar expresamente que el ejemplo de realizacion del dispositivo segun la invencion, descrito antes, sirve solo para explicar la instruccion reivindicada, pero este no se limita al ejemplo de realizacion.
Lista de numeros de referencia
1 Celda
2 Caja de batena
3 Placa de electrodo
4 Lfquido de electrolito
5 Pared divisoria
6 Pared interior (de la caja de batena)
7 Tapa (de la pared divisoria)
8 Bisagra de pelfcula (de la tapa)
9 Embudo (formado por la tapa)
10 Trayecto de flujo (por detras de la pared divisoria)
11 Paso (en la pared divisoria, abajo)
12 Resaltos de retencion (posicion vertical de la tapa)
13 Resaltos de retencion (posicion oblicua de la tapa)
14 Elementos distanciadores (para separar las placas de electrodos respecto al fondo de la caja de batena)

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Batena, en particular para automoviles, que comprende una caja de batena (2) subdividida en celdas (1), placas de electrodos (3) dispuestas en las celdas (1), un lfquido de electrolito (4) que rodea las placas de electrodos (3) y un dispositivo para mezclar el lfquido de electrolito (4) en las celdas (1), comprendiendo el dispositivo una pared divisoria (5) que forma un trayecto de flujo (10) que esta separado de las placas de electrodos (3) y que une por flujo una zona superior a una zona inferior de la celda (1), presentando la pared divisoria (5) en la zona superior una tapa (7) que se extiende preferentemente a todo lo ancho de la pared divisoria (5) y que junto con paredes interiores contiguas (6) de la caja de batena (2) define una parte del trayecto de flujo (10) y estando unida la tapa (7) a la pared divisoria (5) mediante una bisagra de pelfcula (8), caracterizada por que la tapa (7) forma respecto a las paredes interiores (6) de la caja de batena (2) un tipo de embudo (9) adecuado para alojar el lfquido de electrolito oscilante (4).
  2. 2. Batena de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que la pared divisoria (5) presenta pasos (11) en la zona inferior, cerca del fondo o directamente en el fondo.
  3. 3. Batena de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que la pared divisoria (5) esta insertada y, dado el caso, pegada en la caja de batena (2).
  4. 4. Batena de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que la pared divisoria (5) esta incorporada por inyeccion a la caja de batena (2).
  5. 5. Batena de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que en las paredes laterales interiores (6) de la caja de batena (2) estan configurados primeros resaltos de retencion (12), elementos de enclavamiento o similares que mantienen la tapa (7) en una posicion de montaje vertical, preferentemente en un plano con la pared divisoria (5).
  6. 6. Batena de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que en las paredes laterales interiores (6) de la caja de batena (2) estan configurados segundos resaltos de retencion (13), elementos de enclavamiento o similares que mantienen la tapa en una posicion de trabajo oblicua, o sea, inclinada desde el plano de la pared divisoria (5) hacia los electrodos (3).
  7. 7. Batena de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que las placas de electrodos (3) estan separadas del fondo de la caja de batena (2) mediante elementos distanciadores (14) en forma de nervios.
  8. 8. Batena de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizada por que los elementos distanciadores (14) estan configurados como prismas en forma de nervios.
  9. 9. Caja de batena para la fabricacion de una batena con las caractensticas de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8.
  10. 10. Procedimiento para la fabricacion de una batena de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la tapa (7) se fija antes del montaje de las placas de electrodos (3) en una posicion de montaje, preferentemente en el plano de la pared divisoria (5), y por que la tapa (7) se mueve manual o automaticamente despues del montaje hacia una posicion de trabajo inclinada desde el plano de la pared divisoria (5) hacia las placas de electrodos (3).
ES12728955.1T 2011-08-31 2012-05-24 Batería, caja de batería y procedimiento para la fabricación de una batería Active ES2692295T3 (es)

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DE102011111516A DE102011111516A1 (de) 2011-08-31 2011-08-31 Batterie, Batteriekasten und Verfahren zur Herstellung einer Batterie
PCT/DE2012/200040 WO2013029608A1 (de) 2011-08-31 2012-05-24 Batterie, batteriekasten und verfahren zur herstellung einer batterie

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