PL195227B1 - Pojemnik do akumulatora - Google Patents

Abstract

1. Pojemnik do akumulatora zawierajacy otwarta skrzynke w ksztalcie graniastoslupa, posiadajaca wewnatrz szereg pionowych prze- gród, tworzacych komory dla celek akumulato- ra, oraz wodoszczelna pokrywe dopasowana do niej, zawierajaca koncówki akumulatora, przy czym co najmniej skrzynka pojemnika wykonana jest przez prasowanie miki spajanej propylenem, znamienny tym, ze mika ma po- stac granulowanego proszku, dodanego w ilo- sci 5 do 50% wagowo, przy czym dodatek miki jest taki, ze wystepuje rozpraszanie ciepla wy- twarzanego w celkach akumulatora poprzez skrzynke (10), a skrzynka (10) posiada pare równoleglych scianek (13, 14), równoleglych do przegród (11), kazda posiadajaca szereg wysta- jacych zeber tworzacych uzebrowanie (131, 133), dla wzmocnienia wytrzymalosci skrzynki na dzialanie cisnienia wewnatrz pojemnika. PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotowy wynalazek dotyczy pojemnika do akumulatora elektrycznego typu „rekombinacyjnego ale nie ograniczonego wyłącznie do niego.

Wiadomo, że akumulatory „rekombinacyjne są to specjalne akumulatory, w których nie można wyróżnić elektrolitu jako płynu odrębnego od innych komponentów tworzących celki akumulatora, gdyż stanowi on substancję nasycającą zasadniczo gąbczasty materiał zwany „separatorem, który pozostaje w styku z metalową „matrycą. Chemiczne reakcje pomiędzy separatorem, wykonanym z odpowiedniego materiału, i przesyconego elektrolitem oraz metalową matrycą umożliwiają przepływ prądu elektrycznego. Każda celka akumulatora zawiera naprzemienny układ separatorów i matryc wzajemnie, ściśle ze sobą zetkniętych. Ponieważ elektrolit nie ma postaci płynnej, a występuje jako substancja nasycająca separator, jest oczywiste, że ścisły kontakt pomiędzy separatorem i matrycą jest zasadniczym warunkiem uzyskania wymiany jonowej, a więc także „rekombinacji, która doprowadza do połączenia pierwotnej cząsteczki i uwolnienia energii, co stanowi zasadę pracy akumulatora. Zatem, dla zapewnienia, że separatory i matryce nie utracą styku, zgodnie z stosowanymi aktualnie technologiami umieszcza się każdą celkę w sztywnych ściankach, przystosowanych do wytrzymywania skoków ciśnienia wewnętrznego, które mogą wystąpić w czasie reakcji elektrochemicznych.

Najbardziej rozpowszechniony typ pojemnika do akumulatorów „rekombinacyjnych zasadniczo zawiera jedną skrzynkę, w postaci zasadniczo równoległo - komorowej, oraz ma pokrywę, hermetycznie dopasowaną do skrzynki wzdłuż wewnętrznej jej krawędzi i zawiera końcówki akumulatora.

Mając na celu wyżej wspomniane skoki ciśnienia wewnętrznego, w znanych pojemnikach do akumulatorów wewnętrzna przestrzeń skrzynki akumulatora podzielona jest szeregiem sztywnych przegród, osadzonych pionowo, równolegle względem siebie, które tworzą szereg komór, przeznaczonych do przyjęcia celek akumulatora. Co więcej, aktualne znane technologie zalecają wykonywanie skrzynki, zawierającej celki akumulatora oraz połączonej z nią pokrywy, z tworzyw sztucznych wysokiej jakości, takich jak ABS, dla zapewnienia odpowiedniej sztywności i znacznej odporności na zniekształcenia.

Istotna niedogodność znanych pojemników do akumulatorów „rekombinacyjnych związana jest z przewodzeniem przez pojemnik wydzielanego ciepła. Przewodzenie to stanowi czynnik krytyczny, zwłaszcza dla boków skrzynki akumulatora.

Normalne typy akumulatorów kwasowych, na przykład samochodowe akumulatory rozrusznikowe, posiadają pojemniki wykonane z prasowanego polipropylenu. Ale nawet w takich akumulatorach występują problemy deformacji, zwłaszcza w ściankach równoległych do przegród oddzielających poszczególne komory. Problem ten występuje jeszcze wyraźniej w akumulatorach o szerokości większej od szerokości przeciętnej, a więc o większych ścianach, równoległych do przegród.

W celu zapobiegania zbyt dużym deformacjom, znane technologie zalecają stosowanie grubszego polipropylenu niż wymagany w normalnych warunkach, o grubości sięgającej nawet 5 mm.

Ponadto, znane rozwiązania stosowane w akumulatorach, jakkolwiek rozwiązują problem żaroodporności, odporności na ciśnienie i kwasoodporności pojemników z tworzyw sztucznych, na przykład w sposób opisany w zgłoszeniu patentowym EP 874 408, poprzez zastosowanie mieszaniny różnych żywic z dodatkiem wypełniacza organicznego, to jednak nie opisują konkretnych rozwiązań umożliwiających polepszenie tak dalece, jak to możliwe, zadania rozpraszania ciepła z akumulatora do otoczenia, pochodzącego z wnętrza akumulatora, w szczególności wtedy, kiedy ciepło to jest wytwarzane w trakcie eksploatacji w takich akumulatorach, jak akumulatory „rekombinacyjne . Zastosowanie w nich w tym celu zwykłych materiałów żaroodpornych, które nie są dobrymi wymiennikami ani rozpraszaczami ciepła jest zdecydowanie niewystarczające i wymaga optymalizacji doboru odpowiedniego materiału i sposobu jego użycia w rozwiązaniu pojemnika akumulatora.

Przedmiotowy wynalazek ma na celu wyeliminowanie niedogodności znanych rozwiązań pojemników do akumulatorów w sposób zapewniający, który jednocześnie zapewnia maksymalizację zjawiska rozpraszania ciepła z wnętrza akumulatora do otoczenia.

W związku z powyższym, wynalazek realizuje takie cele, jak utworzenie pojemnika na akumulator o większej sztywności, przy takiej samej grubości ścianek, niż znane pojemniki.

W szczególności, odnośnie akumulatorów „rekombinacyjnych wykonanych z ABS, celem jest utworzenie pojemnika wykonanego z prasowanego polipropylenu z dodatkiem stosownego wzmocnienia, dla zachowania sztywności właściwej dla ABS.

PL 195 227 B1

Z drugiej strony, w odniesieniu do akumulatorów już produkowanych z polipropylenu, celem wynalazku jest ograniczenie deformacji do minimum, z jednoczesnym wytwarzaniem pojemnika z polipropylenu ze wzmocnieniem wystarczającym dla zwiększenia jego sztywności.

Innym, zamierzonym celem wynalazku jest produkcja pojemnika dla akumulatorów „normalnych i „rekombinacyjnych o lepszych osiągach materiałowych, ale z zachowaniem niskich kosztów i łatwości produkcji.

Istotnym celem wynalazku jest zwiększenie poziomu wydajności rozpraszania ciepła wytworzonego wewnątrz celek akumulatora.

Wszystkie wyżej wymienione cele i inne, które zostaną dokładniej wyjaśnione poniżej, osiągnięto za pomocą pojemnika do akumulatora, który zawiera otwartą skrzynkę w kształcie graniastosłupa, posiadającą wewnątrz szereg pionowych przegród, tworzących, odpowiednio, komory na cele akumulatora, oraz wodoszczelną pokrywę do niej dopasowaną, w której znajdują się końcówki akumulatora, przy czym co najmniej skrzynka pojemnika wykonana jest z prasowanego polipropylenu spajającego mikę, przy czym dodatek miki jest taki, że występuje rozpraszanie ciepła wytwarzanego w celkach akumulatora poprzez skrzynkę. Pojemnik ten charakteryzuje się tym, że mika jest w postaci proszku granulowanego dodanego w ilości 5 do 50% wagowo; sztywność miki spajanej polipropylenem łączona jest ze specjalną konstrukcją ścianek równoległych do przegród skrzynki akumulatora, posiadających szereg wystających żeber tworzących użebrowania na tych ściankach, przystosowanych do wzmocnienia wytrzymałości skrzynki na przeciwdziałanie ciśnienia wewnątrz danego pojemnika.

Zgodnie z korzystnym wykonaniem wynalazku, spajana mika ma postać krystaliczną, o wielkości cząsteczek od 0,5 do 100 mm. Zaletą wynalazku jest to, że spajana sztucznym tworzywem mika, która jest związkiem glinu, znacząco zwiększa sztywność skrzynki, zapobiegając deformacji ścianek równoległych do przegród, które są słabsze, jak niepodpierane przez przegrody, od pozostałych ścianek.

Inną zaletą uzyskiwaną dzięki zastosowaniu miki spajanej tworzywem sztucznym jest doskonała przewodność cieplna, ponieważ mika jest mieszaniną mniej lub bardziej złożonych związków aluminium, które, gęsto rozproszone w propylenie dzięki małemu rozmiarowi swoich cząsteczek, powodują doskonałą wymianę ciepła zabierając ciepło wytwarzane wewnątrz akumulatora „rekombinacyjnego, z jego wnętrza na zewnątrz, co stanowi zasadniczy warunek zagwarantowania długiego okresu jego pracy.

Przy zastosowaniu materiału według przedmiotowego wynalazku, zarówno skrzynki jak pokrywy akumulatora mogą być prasowane z grubością ścianek niewiele większą niż przy produkcji „normalnych akumulatorów, ale o znacznie mniejszych kosztach produkcji niż przy zastosowaniu ABS.

Należy także podkreślić, że zastosowanie miki spajanej polipropylenem, w porównaniu z ABS, upraszcza operacje prasowania, gdyż można używać tych samych form, przystosowanych do produkcji akumulatorów z „normalnego polipropylenu, podczas gdy pojemniki z ABS do znanych akumulatorów „rekombinacyjnych wymagają form przystosowanych do innych form wtrysku polipropylenu. Dzieje się tak dlatego, że ABS jest materiałem dużo bardziej lepkim, a więc wymaga specjalnego przystosowania oprzyrządowania.

Zaletą takiej konstrukcji jest to, że wystające użebrowanie umieszczone jest na zewnątrz skrzynki i jest korzystnie umieszczone rozstawione przecinające się tak, że tworzy konstrukcję kratową, lub jest równoległe i rozstawione.

Inne sposoby wytwarzania wystającego użebrowania obejmują tworzenie konstrukcji typu „plaster miodu na zewnętrznych powierzchniach skrzynki, z wgłębieniami wielobocznymi.

Inne zalety i szczegóły pojemnika, według przedmiotowego wynalazku, zostały przedstawione w opisie korzystnych przykładów wykonania, na podstawie załączonego rysunku szkicowego, gdzie fig. 1 przedstawia część skrzynki akumulatora „rekombinacyjnego z ukazaniem miki spajanej polipropylenem, fig. 2 - widok perspektywiczny odmiany skrzynki pojemnika z użebrowaniem na dwóch ściankach równoległych do przegród, fig. 3 - widok z przodu na wystające użebrowanie z fig. 2 w postaci konstrukcji kratowej, fig. 4 - widok z przodu na wystające użebrowanie z fig. 2 w postaci konstrukcji typu „plaster miodu, fig. 5 - widok z przodu na wystające użebrowanie z fig. 2 w postaci konstrukcji kratowej skośnej.

Na fig. 1 pokazano, że skrzynka 1, pojemnika akumulatora, jest wytwarzana przez prasowanie miki spajanej polipropylenem, przy czym cząstki miki, w tym szczególnym przypadku, mają wielkość 30 mm. Wiadomo, że mika handlowa jest mieszaniną krzemianów glinowych i tlenków glinowych.

PL 195 227 B1

Według jednej postaci wykonania, do polipropylenu dodaje się 20% wagowo miki.

Jednakże stwierdzono, że dobre wyniki uzyskuje się jeśli zawartość miki wynosi od 5% do 50% wagi polipropylenu.

Dzięki własnościom materiału, uzyskanym przez dodanie miki, uzyskuje się taką sztywność ścianek, że występuje znaczące zmniejszenie deformacji powodowanych ciśnieniem gazów wewnątrz akumulatorów „rekombinowanych.

Ponadto, termiczna przewodność materiału jest takiego rzędu, że ciepło, wytwarzane wewnątrz, jest rozpraszane efektywnie.

Figura 2 przedstawia pojemnik do akumulatora „rekombinacyjnego z identyczną grubością ścianek, jak w pojemnikach akumulatorów produkowanych z ABS.

Pojemnik przedstawiony na fig. 2 jest także wytwarzany z materiału według przedmiotowego wynalazku tj. z miki spajanej polipropylenem.

Według przedmiotowego wynalazku, jak przedstawiono na fig. 2, pojemnik, który jest zawsze wytwarzany z miki (w ilości 5% do 50% wagowo) spajanej polipropylenem, składa się ze skrzynki 10 oraz pokrywy 20, która zawiera dodatnią końcówkę 20 i ujemną końcówkę 22 akumulatora elektrycznego umieszczonego w pojemniku.

Skrzynka 10 posiada w środku szereg sztywnych, pionowych przegród 11, które dzielą wnętrze skrzynki na kilka komór 12, zasadniczo takich samych, przystosowanych do przyjęcia celek akumulatora.

W tym przykładzie wykonania grubość skrzynki utrzymano na znanym, „normalnym poziomie. W celu wzmocnienia wytrzymałości tej skrzynki na działanie ciśnienia wewnętrznego wytwarzanego w akumulatorze w czasie jego pracy, para równoległych ścianek 13 i 14 (ta druga niewidoczna na fig. 2) posiada szereg żeber tworzących użebrowania 131, wystających z płaskiej powierzchni zewnętrznej 130 ścianki 13, przecinających się tak, że tworzą konstrukcję kratową.

W wykonaniu, przedstawionym na fig. 2, wystające użebrowanie 131 rozstawione jest równomiernie i przecina się pod kątem prostym. Wobec powyższego, powyższa konstrukcja sieciowa posiada kwadratowe wgłębienia 132.

Figura 3 przedstawia powiększony fragment wystającego użebrowania 131.

Figura 4 przedstawia powiększony szczegół odmiany wykonania ścianek 13 i 14 pojemnika według wynalazku, które posiadają wystające użebrowanie 133 tworzące konstrukcję typu „plaster miodu z sześciokątnymi zagłębieniami 134.

Figura 5 przedstawia dodatkową odmianę wykonania ścianek 13 i 14.

Jest oczywiste, że wyżej wymienione konstrukcje sieciowe i typu „plaster miodu, przedstawione jako typowe przykłady na szkicach, mogą mieć dowolne wieloboczne zagłębienia, lub kieszenie, wypełniając postawione przed nimi zadanie wzmocnienia ścianek skrzynki, w szczególności ścianek równoległych do przegród wewnątrz danej skrzynki.

Tak wzmocnione ściany, umożliwiają wykonanie pojemnika z tańszych tworzyw sztucznych np. z polipropylenu.

Wystające użebrowanie pełni także funkcję zwiększenia wydajności rozpraszania ciepła wytwarzanego w akumulatorze, przez powierzchnie skrzynki zawierające to użebrowanie, tworząc z tych powierzchni monolityczne wymienniki ciepła.

Większa wydajność rozpraszania ciepła, wytwarzanego podczas pracy akumulatora, umożliwia lepszą pracę całego akumulatora.

Claims (6)

1. Pooemnik do akumulatora z^\wi^r^^j^(^'/ otwartą skrzynkę w kształcie graniastosłupa, jącą wewnątrz szereg pionowych przegród, tworzących komory dla celek akumulatora, oraz wodoszczelną pokrywę dopasowaną do niej, zawierającą końcówki akumulatora, przy czym co najmniej skrzynka pojemnika wykonana jest przez prasowanie miki spajanej propylenem, znamienny tym, że mika ma postać granulowanego proszku, dodanego w ilości 5 do 50% wagowo, przy czym dodatek miki jest taki, że występuje rozpraszanie ciepła wytwarzanego w celkach akumulatora poprzez skrzynkę (10), a skrzynka (10) posiada parę równoległych ścianek (13, 14), równoległych do przegród (11), każda posiadająca szereg wystających żeber tworzących użebrowanie (131, 133), dla wzmocnienia wytrzymałości skrzynki na działanie ciśnienia wewnątrz pojemnika.

PL 195 227 B1

2. Pojemnikwedługzastrz. 1,znamiennytym, że granulowany proszek mikiw micespajanej polipropylenem ms eimlksść eaąztdeadk sd 0,5 ds 100 nm.

3. Pojemnikwedługzastrz. 1, z namiennytym, żeweytająąe pledrow/enie ( 131, 133) pmieezeasne jezt ns aewnątra skrzynki.

4. Pojemnikwedługz antrZal a Ibo2 ,z namiennytym, żewaytająceu gedroweniej 131,1 33)jeet rsaztswisne i praeeins zię twsraąe konstrukcję krntswą.

5. Pojemnikwedług z antrZal albo 2,znamiienaytymi. że waytająąeu meeor^en^^( 131,1 33) s p równsległe i rsaztswisne.

6. Pojąmnik weeług ρζιΖίζ. 1 albo 2, pnamienaa tym, że waytające ugedrowenie (131, 1333 twsray ksnztrgkeję typu „p^ter misdm.