TWI632723B - 用於將液體電解質電池的電解質混勻的裝置及液體電解質電池 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種用於將一液體電解質電池的電解質混勻的裝置及一種附有此裝置之電解質電池。此混勻裝置(1)具有以下特點：一雙層壁空心流動通道板(2)，及一長方形混合盆(3)，其中在一混合盆底(7a)中或在該第一混合盆橫壁(6)中至少設有一第一開口(8a)，並且該流動通道板(2)垂直於該底板固定在該混合盆(3)上。在該混合盆(3)設有一框條形延長部(11)，其第一端與該混合盆(3)連接，其第二端有一壓縮彈簧裝置(12)。

Description

用於將液體電解質電池的電解質混勻的裝置及液體電解質電池

本發明關於一種用於將一液體電解質電池的電解質混勻的裝置及一種具有這種混勻裝置的液體電解質電池。

習知有具有此類裝置的電池，且由於以下理由可用於移動的交通工具，如小客車、船或飛機中。

對於交通工具工業設法將構造方式做成輕量的要求，也有關減少電池重量。但同時對於較高電池功率的要求也提高，因為除了要起動一小客車需要能量外，也需要能量給附加之機組使用，如電動關窗機及調整坐位的調整馬達，或需要將座位用電加熱。此外人們希望在電池的使用壽命期間將電池功率儘量保持在不變的高水平，因為有更多和安全相關的功能單元要用電控制及操動作，如方向盤及剎車。「電池功率」一詞在以下理解為電池的容量以及電池放電及充電能力。電池功率受各種不同的行家習知的因素影響。

先前技術有習知措施將具有一液態電解質的電池功率提高；例如鉛酸電池的功率，鉛酸電池的一特別問題為所謂的酸的層化(Stratification)，亦即電極表面酸的濃度不均勻。其影響使得電極在酸濃度太 高的位置腐蝕；因此電池使用壽命減少，且在酸濃度太低的電極位置電池不能達到其完全的功率。

雖然電解質在大多數情形為酸性，但本發明可用於各種有層化傾向的電解質的液體電解質電池。

有各種不同裝置和方法被開發以將酸混勻，俾使電池所有每個體積部段中酸濃度儘量一樣。在位置固定(stationary)的電池的場合，係將例如空氣吹入電解質中。

在汽車電池方面有習知的酸混勻裝置，它們利用加速過程時酸的慣性。此技術係行家習知者，只舉文獻US 4,963,444及DE 297 18 004 U1為例。

還有具特別高構形的起動器電池。如果要將這種電池使用在文獻DE 297 18 004 U1裡的酸混勻裝置，則必須利用電池的加速度將上升通道中的酸由下往上壓動一段較大距離。為此，高處的電池比起具有較小構造高度的電池需更多能量。由於此用於將通道中的酸移動的能量利用車子加速度產生，因此其大小有限。換言之，不可能利用較強的剎車或加速度提高此能量，這點特別是見於大客車或小客車。

因此本發明的目的在改善液體電解質電池(特別是具有較高構形的電池)中的電解質的混勻作用。

這種目的係利用根據申請專利範圍第1項的混勻裝置和具有此裝置根據申請專利範圍第8項的液體電解質電池達成。

一種用於將一液體電解質電池的電解質混勻的裝置，其具有 以下特點：

一雙層壁空心流動通道板及一長方形混合盆，其中該混合盆具有一第一混合盆縱壁，一與該混合盆縱壁平行且水平間隔的第二混合盆縱壁，一第一混合盆橫壁及一底板，其往下封閉該混合盆。

在該底板中或在該第一混合盆橫壁中設有一第一開口，可使酸經由其流動。該流動通道板垂直於該底板固定在該混合盆上，且因此構成一第二混合盆橫壁，其將該混合盆封閉。

該空心流動通道板有一朝向該混合盆的電解質出口開口，且至少超出該混合盆底2毫米，在該第一混合盆橫壁設有一框條形延長部，其第一端與該混合盆連接，其第二端有一壓縮彈簧裝置。

以下將說明，上述之混勻裝置如何放入一液體電解質電池中以及該混勻裝置如何將電解質混勻。

將此混勻裝置放入一液體電解質電池中，使得流動通道板被推入電極和電池箱內壁間的一縫隙中，因此流動通道板的下端部段在電池箱底附近。如果流動通道板完全推入，則它被壓縮彈簧裝置頂向電池箱內壁，這點在實施例中還會詳述。

壓縮彈簧裝置很重要，理由如下：利用它將流動通道板隨其上所固定的混合盆帶到一定位置並保持在該處。一定的位置係有必要，以確保最佳的流動比例。即使在溫度變動時以及各種不同電池材料的熱脹冷縮時，此一定的位置也要保持。因此，這種壓縮彈簧裝置可在混勻裝置使酸混作用能有維持均勻的高效率。

依申請專利範圍第2項，該壓縮彈簧裝置為一板彈簧，其具有一第一端部段及一第二端部段，其中該第一端部段固定在該延長部上，而該第二端部段向側面伸展。此板彈簧可簡單製造，因此成本很低。它在功能方面同時也很堅固。

依申請專利範圍第3項，在該板彈簧的第二端部段上至少安排有一第一電池箱固定托架。「電池箱固定托架」一詞理解為一種間隙，它以形狀嵌合方式嵌住電池箱的邊緣，因此，可達成在電池箱中混勻裝置的一較佳固定位置。

依申請專利範圍第4項，該流動通道板的上緣至少安排有一第二電池箱固定托架。因此在電池箱內混勻裝置的位置固定更佳，俾產生電解質的最佳流動性質。

依申請專利範圍第5項，該流動通道板有一內支持框條，其沿著縱向沿該流動通道板中央延伸。如此可達成狹窄的流動通道的橫截面即使在溫度變動時也不會明顯改變。此方法還有助於該混勻裝置之流動性質最佳的幾何形狀即使在溫度變動時仍保持恆定。

依申請專利範圍第6項，至少二個混勻裝置在混合盆縱壁利用膜關節互相連接。利用此方法，電池的安裝可合理化，因一工作者或一機器人至少可將二個這種混勻裝置同時插入電池箱。膜關節有雙重作用：一方面，它將混勻裝置連接到一安裝單元，另方面它係可撓的，因此，如果電池箱略有幾何偏差，混勻裝置也可毫無問題地插入電池箱。

依申請專利範圍第7項，該混合盆呈階段狀，且有一第一及一第二之混合盆底。本發明此實施例有一特高的混勻效率。在此情形各混 合盆底有一自身的開口。

依申請專利範圍第8項，利用一液體電解質電池，其裝載依前述申請專利範圍的一混勻裝置。

以下利用實施例配合示意之附圖更詳細說明此混勻裝置。

1‧‧‧混勻裝置

2‧‧‧雙層空心流動通道板

3‧‧‧混合盆

4‧‧‧第一混合盆縱壁

5‧‧‧第二混合盆縱壁

6‧‧‧混合盆橫壁

7a‧‧‧第一混合盆底

7b‧‧‧第二混合盆底

8a‧‧‧第一開口

8b‧‧‧第二開口

9‧‧‧第二混合盆橫壁

10‧‧‧電解質出口開口

11‧‧‧框條形延長部

11a‧‧‧框條形延長部之第一端

11b‧‧‧框條形延長部之第二端

12‧‧‧壓縮彈簧裝置

12a‧‧‧壓縮彈簧裝置第一端部段

12b‧‧‧壓縮彈簧裝置第二端部段

13‧‧‧第一電池箱固定托架

14‧‧‧第二電池箱固定托架

15‧‧‧支持框條

16‧‧‧膜關節

17‧‧‧電池箱

18‧‧‧電池箱縫隙

19a/19b‧‧‧插接裝置

圖1顯示三個互相連接的混勻裝置的立體圖。

圖2顯示根據圖1在放入一電池箱時三個互相連接的混勻裝置的立體圖。

圖3顯示三個混勻裝置的另一詳細立體圖。

圖4顯示三個混勻裝置的另一詳細立體圖。

圖5顯示三個混合盆的一立體圖。

圖6顯示三個混合盆的另一立體圖。

圖7顯示三個混合盆的另一立體圖。

圖8a顯示三個流動通道板的第一立體圖。

圖8b顯示三個流動通道板的第二立體圖。

圖8c顯示三個流動通道板的第三立體圖。

圖9顯示三個混合盆的另一立體圖。

圖1顯示三個互相連接的混勻裝置(1)的一立體圖，每一個由二個部分構成：一混合盆(3)及一流動通道板(2)。為了要能將混合盆(3)較佳地固定在一電瓶電池中，故混合盆(3)上設有一框條形延長部(11)。在此例 涉及一種射出成形鑄件，因此混合盆(3)和延長部(11)可在一工作步驟製造，且材料上係單一者。其他細節用以下列圖式說明。

圖2顯示：該三個互相連接的混勻裝置(1)的單元如何放入一電池箱(17)。要強調一點：為一目了然，6個電池箱中的鉛電極未作圖示，因為它們和混勻裝置作用的說明無關。由於一小客車的傳統起動電瓶有6個電瓶電池，因此需要有二個與三個混勻裝置(1)互相連接的這種單元。明顯地，這6個電池箱電池也可分別各自裝載有一單一的混勻裝置。在此實施例，混合盆(3)的長度和框條形延長部(11)的長度近乎相同，但也可各依電池形狀而有不同。

圖3顯示混勻裝置(1)的最佳功能所需之細節。混勻裝置(1)如圖2所示放入電池箱(17)，使流動通道板(2)推入電極和電池箱內壁間的縫隙。但在流動通道板完全推入前，它被壓縮彈簧裝置(12)頂向電池內壁，其中如果流動通道板(2)完全推入時，就達到最高的壓迫壓力。如此流動通道板(2)隨其上固定的混合盆被帶到一定位置，且由於壓縮彈簧裝置(12)的彈簧作用也保持在此位置。此一定的位置確保所要之最佳流動比例和最佳的混勻。

在此可看出一正面的附加效果為：此處當作壓縮彈簧裝置(12)使用且同樣用(12)表示的板彈簧在製造上很便宜，安裝上很可靠；換言之，在混勻裝置(1)插入時。在此實施例中，板彈簧(12)、框條形延長部(11)及混合盆(3)設計成完整單一材料。所有三個元件同時用一道射出成形程序製造。

圖4顯示一混勻裝置(1)的下側。此描述可看出，混合盆底 形成階段狀。開口(8a)及(8b)可使電池酸〔它先前上升流過雙壁之空心流動通道板(2)過去，並流入混合盆(3)中〕流出，此外可看出，板彈簧(12)有一第一端部段(12a)及一第二端部段(12b)，其中板彈簧(12)的第二端部段(12b)呈鉤形設計，它標為第一電池箱固定托架(13)。同樣地在流動通道板(2)上緣設有第二電池箱固定托架(14)，例如圖8a及圖8b所示。這些電池箱固定托架(13)(14)在混勻裝置(1)嵌入時，依圖2係嵌到電池箱(17)邊緣，並將混勻裝置(1)固定在一定位置。

圖5及圖6顯示沒有可嵌合之流動通道板(2)的混合盆(3)。混合盆(3)用各二個膜關節(16)上下連接，其中圖6清楚地顯示，混合盆(3)互相隔開，而留有縫隙(18)，〔電池箱(17)的壁(見圖2)通入該壁〕因此提供電池箱壁的空間。圖6也可看出，混合盆(3)各有一混合盆橫壁(6)。

圖7顯示和圖4相同之示圖，但沒有插上去的流動通道板(2)。圖7可看出，混合盆(3)各有一第一混合盆底(7a)及一第二混合盆底(7b)。此外，圖7說明，框條形延長部的一第一端(11a)與混合盆(3)連接，而框條形延長部的一第二端(11b)有壓縮彈簧裝置(12)。

圖8a至8b顯示各三個單獨的雙壁空心流動通道板(2)，其中圖8c顯示，流動通道板的二壁利用一支持框條(15)保持成互相間隔。在圖8a及8c中另外說明：各流動通道板(2)各作為相關之混合盆(3)的一第二混合盆橫壁(9)起作用，或構成第二混合盆橫壁(9)。此外圖8a中也說明：流動通道板(2)各有一朝向混合盆(3)之電解質出口開口(10)。

圖9連結圖8b顯示插接裝置(19a)(19b)，它們可使混合盆(3)能和流動通道板(2)簡單地插接在一起。此外在圖9可看出，混合盆(3)各有 一第一混合盆縱壁(4)及一與它平行的第二混合盆縱壁(5)，其和第一混合盆縱壁(4)間隔一距離。

Claims (8)

1. 一種用於將一液體電解質電池的電解質混勻的裝置，其具有以下特點：-一雙層壁空心流動通道板(2)，-一長方形混合盆(3)，其具有：-一第一混合盆縱壁(4)，-一與該第一混合盆縱壁(4)平行且水平間隔的第二混合盆縱壁(5)，-一第一混合盆橫壁(6)，及-一底板，其當作混合盆底(7a)，將混合盆(3)向下封閉，其中-在該混合盆底(7a)中或在該第一混合盆橫壁(6)中至少設有一第一開口(8a)，-該流動通道板(2)垂直於該底板固定在該混合盆(3)上，且當作一第二混合盆橫壁(9)將該混合盆(3)封閉，-該流動通道板(2)有一朝向該混合盆(3)之電解質出口開口(10)，至少超出該混合盆底2毫米，以及-在該第一混合盆橫壁(6)設有一框條形延長部(11)，其第一端(11a)與該混合盆(3)連接，以及其第二端(11b)有一壓縮彈簧裝置(12)。
2. 如申請專利範圍第1項之混勻裝置，其中：該壓縮彈簧裝置(12)為一彎曲之板彈簧，其具有一第一端部段(12a)及一第二端部段(12b)，其中該第一端部段(12a)固定在該延長部(11)上，而該第二端部段(12b)向側面伸展。
3. 如申請專利範圍第2項之混勻裝置，其中：在該板彈簧(12)的第二端部段(12b)上至少安排有一第一電池箱固定托架(13)。
4. 如申請專利範圍第1項之混勻裝置，其中：在該流動通道板(2)的上緣至少安排有一第二電池箱固定托架(14)。
5. 如申請專利範圍第1項之混勻裝置，其中該流動通道板(2)有一內支持框條(15)，其沿著縱向沿該流動通道板(2)中央延伸。
6. 如申請專利範圍第1項之混勻裝置，其中至少二個混勻裝置(1)在混合盆縱壁(4)(5)利用膜關節(16)互相連接。
7. 如申請專利範圍第1項之混勻裝置，其中該混合盆(3)呈階段狀，且在第一混合盆底(7a)前方有一個第二混合盆底(7b)，其具有一第二開口(8b)。
8. 一種液體電解質電池，其具有如申請專利範圍第1至7項中任一項的混勻裝置。