WO2024088669A1 - Filling device for filling rigid-walled battery cells with an electrolyte liquid - Google Patents

Filling device for filling rigid-walled battery cells with an electrolyte liquid Download PDF

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WO2024088669A1
WO2024088669A1 PCT/EP2023/076329 EP2023076329W WO2024088669A1 WO 2024088669 A1 WO2024088669 A1 WO 2024088669A1 EP 2023076329 W EP2023076329 W EP 2023076329W WO 2024088669 A1 WO2024088669 A1 WO 2024088669A1
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filling
dosing
filling device
rigid
intermediate container
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Application number
PCT/EP2023/076329
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Inventor
Christian Weiler
Ralf Hock
Original Assignee
Industrie-Partner Gmbh Radebeul-Coswig
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627—Filling ports

Definitions

  • the invention relates to a filling device for filling rigid-walled battery cells with an electrolyte liquid, with a pump device by means of which the electrolyte liquid can be introduced into the rigid-walled battery cell under excess pressure, e.g. between 3 and 6 bar.
  • Rigid-walled battery cells filled with electrolyte fluid are assembled in large numbers to make batteries, particularly batteries for the drive systems of motor vehicles. Accordingly, these rigid-walled battery cells must be filled with electrolyte fluid with comparatively little technical effort, whereby the parameters of the filling process must be designed and maintained as precisely and accurately as possible.
  • the invention is based on the object of developing the generic filling device for filling rigid-walled battery cells with an electrolyte liquid in such a way that, with a comparatively low technical construction effort, It is possible for rigid-walled battery cells to be filled with electrolyte fluid in as little time as possible, while adhering to strict specified parameters for the quality of the filling.
  • the pump device of the filling device with a short filling nozzle can be placed directly and sealingly onto the filling opening of the rigid-walled battery cell.
  • a filling device designed in this way it is possible to fill the rigid-walled battery cells with electrolyte liquid at a comparatively high overpressure, which reduces the time required for the filling process.
  • the rigid-walled battery cell is evacuated, e.g. by arranging it in a vacuum chamber, before the filling opening is brought into sealing contact with the short filling nozzle, evacuation of a dosing needle of the filling device is superfluous, since the evacuation of the rigid-walled battery cell is accomplished by means of the vacuum chamber.
  • the filling device according to the invention should be able to implement pressure change cycles with negative pressure and positive pressure with steep flanks and high frequency. This allows the filling process to be adapted to a wide variety of requirement profiles.
  • a support form is provided to accommodate the rigid-walled battery cells to be filled, it is possible to evacuate the battery cells to be filled with a vacuum chamber by designing a vacuum chamber in the support form. comparatively little technical and constructive effort.
  • its pump device has a dosing piston and a dosing cylinder, wherein the pump device includes a linear drive by means of which the dosing piston of the pump device can be driven.
  • a rigid-walled battery cell can be filled with electrolyte fluid at a time by means of a feed movement of the dosing piston in the dosing cylinder, and this in exactly the intended quantity.
  • filling a rigid-walled battery cell with the required amount of electrolyte liquid is also possible if the filling volume of the dosing cylinder is dimensioned such that the volume of the rigid-walled battery cell to be filled is an integer multiple of the filling volume of the dosing cylinder, whereby a corresponding number of pre-stroke movements of the dosing piston are then required.
  • the filling volume of the dosing cylinder is arbitrary, in which case a controllable linear drive is provided. Accordingly, the dosing piston can be in any Position within the dosing cylinder must be brought to a standstill as soon as a rigid-walled battery cell is filled with the amount of electrolyte liquid required for the respective rigid-walled battery cell.
  • both the dosing cylinder and the dosing piston are arranged within an intermediate container of the filling device that is filled with electrolyte fluid, the resulting direct fluid connection between the intermediate container on the one hand and the dosing cylinder on the other hand ensures that the filling process of rigid-walled battery cells can be carried out precisely and quickly with as little effort as possible.
  • the dosing cylinder can then be arranged in a base section of the intermediate container, whereby the forward and return stroke of the dosing piston movable in the dosing cylinder can be implemented in a simple manner and whereby the rigid-walled battery cell to be filled with electrolyte fluid can advantageously be arranged below the base section of the intermediate container.
  • the piston rod of the dosing piston projects through a cover of the intermediate container and is sealed by means of a gap seal or a scraper ring to cover the intermediate container.
  • the forward and return stroke movement of the dosing piston can then be realized by means of a drive means arranged externally in relation to the intermediate container while keeping the interior of the intermediate container sealed.
  • a further advantageous embodiment of the filling device according to the invention is achieved when a fluid inlet is arranged between the intermediate container on the one hand and the dosing cylinder arranged in the intermediate container on the other hand, in which a refill valve is located, by means of which the fluid inlet between the intermediate container and the dosing cylinder can be blocked during a forward stroke of the dosing piston and the fluid inlet can be released during a return stroke of the dosing piston.
  • the dosing piston and/or the dosing cylinder can be made from a ceramic or stainless steel material. Depending on the design, the dosing piston can have a sealing element or a gap seal.
  • the intermediate container of the filling device to an electrolyte storage container, wherein for this purpose the intermediate container, preferably in the region of its cover, has a fluid connection by means of which the intermediate container is connected to the electrolyte storage container.
  • a ventilation connection on the intermediate container by means of which the intermediate container can be ventilated.
  • This ventilation connection can also advantageously be provided in the area of the cover of the intermediate container.
  • a receiving and guiding member is provided above the cover of the intermediate container, by means of which the dosing piston is received at its piston rod protruding from the intermediate container through the cover and can be guided during the forward and return stroke.
  • the piston rod is attached to this receiving and guiding member at its end section protruding through the cover, with a movement of the receiving and guiding member in an up and down direction correspondingly resulting in a movement of the dosing piston within the dosing cylinder.
  • the dosing cylinder of the filling device according to the invention has a venting slot in the region of its upper end, through which the dosing cylinder can be vented if a conical tip of the dosing piston is arranged in the region of the upper end of the dosing cylinder.
  • Figure 1 is a perspective view of an embodiment of the filling device according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram of a filling device according to the invention shown below the one in Figure 1 in a rigid-walled battery cell arranged in a support form.
  • An embodiment of a filling device 1 according to the invention shown in a perspective view in Figure 1 serves to fill rigid-walled battery cells 11 (not shown in Figure 1) which are shown in Figure 2 with an electrolyte fluid.
  • the filling of the rigid-walled battery cells 11 (not shown in Figure 1) should be possible in a metered manner under excess pressure.
  • the filling device 1 according to the invention described in more detail below can be used to fill differently designed rigid-walled battery cells 11.
  • the filling device 1 according to the invention can also include a vacuum chamber 22 shown in Figure 2, in which a rigid-walled battery cell to be filled by means of the filling device 1 can be accommodated.
  • the embodiment of the filling device 1 according to the invention shown in Figure 1 includes a frame part by means of which the filling device 1 is held.
  • the individual components of the filling device 1 described below are mounted on the frame part 2.
  • the filling device 1 includes an intermediate container 3 which is attached to the frame part 2 of the filling device 1.
  • the intermediate container 3 has a base part 4, a cover 5 and, in the embodiment of the intermediate container 3 shown, a cylindrical glass wall which, together with the base part 4 and the cover 5, forms a container interior 7 of the intermediate container 3.
  • the base part 4 is connected to the cover 5 of the intermediate container 3 firmly connected by means of screw connections 8, wherein the screw connections 8 are arranged at the corners of the foot part 4 and the cover 5.
  • the filling device 1 according to the invention shown in Figure 1 also includes a dosing cylinder 9, shown in principle in Figure 2.
  • the dosing cylinder 9 can hold a quantity of electrolyte liquid that can be predetermined by the freely configurable volume of the dosing cylinder 9.
  • the dosing cylinder 9 is arranged essentially within the base part 4 of the intermediate container 3.
  • a dosing piston 10 of the filling device 1 can be moved within the dosing cylinder 9 in an up and down direction in Figure 2.
  • the dosing cylinder 9 is filled with electrolyte liquid from the container interior 7 of the intermediate container 3 filled with electrolyte liquid.
  • a fluid inlet is formed in the base part 4 of the intermediate container 3, which is connected to the lower end section of the dosing cylinder 9 via a refill valve 12.
  • the refill valve 12 releases the connection between the fluid inlet and the lower end section of the dosing cylinder 9.
  • the refill valve 12 blocks the connection between the fluid inlet and the lower end section of the dosing cylinder 9. Accordingly, the electrolyte fluid in the dosing cylinder 9 is pumped by means of the dosing piston 10 through a dosing device formed at the lower end section of the dosing cylinder 9. needle is brought into the interior of the rigid-walled battery cell 11 shown in Figure 2 and connected to the filling device 1.
  • the dosing needle 23 is provided with a shut-off valve 24.
  • the dosing needle 23 is released to the rigid-walled battery cell 11, while during the return stroke of the dosing piston 10, this dosing needle 23 is blocked by means of the shut-off valve 24.
  • the shut-off valve 24 is followed by a short filling nozzle 13 which can be placed directly and sealingly onto a filling opening 14 of the rigid-walled battery cell 11.
  • the shut-off valve 14 When the shut-off valve 14 is in the open position, the rigid-walled battery cell 11 can be filled with excess pressure when the dosing piston 10 is advanced.
  • the above-mentioned vacuum chamber 22 is realized by a support form or a cell nest 16, which can be closed at its top by means of a cover 25, with a seal 30 being provided between the cover 25 on the one hand and the upper edge of the cell nest 16 on the other.
  • a pressure connection 28 is provided in the wall of the cell nest 16, by means of which any desired vacuum conditions can be realized in the vacuum chamber 22.
  • the dosing needle 23 which breaks through the cover 25 of the cell nest 16 is sealed by means of a seal 29.
  • the sealing connection between the filling opening 14 of the rigid-walled battery cell 11 on the one hand and the filling nozzle 13, which is arranged below the shut-off valve 24 of the dosing needle 23, is achieved by means of a feed device 26, which is only shown in principle in Figure 2. by means of which the rigid-walled battery cell 11 and thus its individual opening 14 can be sealed against the lower edge of the filling nozzle 13.
  • the delivery device 26 is sealed by means of a seal 27 against the wall of the cell nest 16 through which it penetrates.
  • the dosing unit formed by the dosing cylinder 9 and the dosing piston 10 is located with the filling nozzle 13 immediately or directly on the rigid-walled battery cell 11 or its filling opening 14, with only the shut-off valve 24 being interposed.
  • the rigid-walled battery cell 11 is first introduced into the vacuum chamber 22 formed in the cell nest 16. This can be accomplished by a slide or similar device. After the rigid-walled battery cell 11 has been introduced into the vacuum chamber 22 and the cell nest 16 has been closed by creating a sealing system between the cell nest 16 and its cover 25, the rigid-walled battery cell 11 is evacuated by generating negative pressure in the vacuum chamber 22 by means of the pressure connection 28. After the rigid-walled battery cell 11 has been evacuated, the rigid-walled battery cell 11 is pressed onto the short filling nozzle 13 of the dosing unit via the feed device 26.
  • the shut-off valve 24 is then opened and the rigid-walled battery cell 11 is filled with electrolyte fluid by means of the dosing unit through the dosing needle 23.
  • the rigid-walled battery cell 11 is lowered by means of the feed device 26 and then removed from the cell nest 16. Emptying the dosing needle 23 is not necessary since the rigid-walled battery cell 11, as described above, is not evacuated by means of the dosing needle 23 but by means of the vacuum chamber 22.
  • venting slot is formed through which the dosing cylinder 9 can be vented.
  • the drive movement for the forward stroke and the return stroke of the dosing piston 10 is transmitted to the latter by means of a piston rod 15 to which the dosing piston 10 is attached and which protrudes through the cover 5 of the intermediate container 3.
  • a suitable gap seal is provided for sealing between the outer surface of the piston rod 15, which is movable in relation to the cover 5 of the intermediate container 3, and the cover 5.
  • a scraper ring or a similar sealing means can also be provided.
  • the dosing piston 10 is cylindrical, with its external dimensions corresponding to the internal dimensions of the dosing cylinder 9.
  • the dosing piston 10 has a conical tip at its lower end section facing the lower end section of the dosing cylinder 9.
  • the intermediate container 3 has a fluid connection 17 on its cover 5, through which the intermediate container 3 of the filling device 1 can be filled with electrolyte liquid from an electrolyte storage container not shown in the figures.
  • a ventilation connection 18 is provided on the cover 5 of the intermediate container 3, through which the interior of the intermediate container 3 can be ventilated.
  • a linear drive 19 is arranged on the frame part 2 of the filling device 1, which is only shown in principle in Figure 2.
  • the linear drive 19 is connected to a receiving and guide member 21 via a drive member 20, which is only indicated in the drawing in Figure 1.
  • the receiving and guide member 21, to which the upper end of the piston rod 15 projecting upwards through the cover 5 of the intermediate container 3 is attached, and thus the piston rod 15 and the dosing piston 10, can be moved up and down in the figures by means of the linear drive 19.
  • the receiving and guide member 21 is guided and held in a suitable manner on the frame part 2.
  • the linear drive 19 can be designed in an end position dosing, in which case the filling volume of the dosing cylinder 9 can correspond to the volume of the rigid-walled battery cell 11 to be filled or the volume of the rigid-walled battery cell 11 to be filled is an integer multiple of the filling volume of the dosing cylinder 9.
  • the linear drive 19 can also be designed as a freely adjustable linear drive.
  • the filling volume of the dosing cylinder 9 can then be designed as desired without causing any impairment when filling rigid-walled battery cells 11.

Abstract

A filling device for filling rigid-walled battery cells (11) with an electrolyte liquid has a pumping device, by means of which the electrolyte liquid can be introduced under positive pressure, e.g. between 3 and 6 bar, into the rigid-walled battery cell (11). In order to ensure, under positive pressure, exact metering in the filling process and to minimize the technical design effort for the filling process, according to the invention the pumping device of the filling device (1) can be placed, by means of a short filling nozzle (13), directly and sealingly onto the filling opening (14) of the rigid-walled battery cell (11).

Description

„Befüllvorrichtung zur Befüllung von starrwandigen Batteriezellen mit einer Elektrolyt flüssigkeit" "Filling device for filling rigid-walled battery cells with an electrolyte liquid"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Befüllvorrichtung zur Befüllung von starrwandigen Batteriezellen mit einer Elektrolytflüssigkeit , mit einer Pumpvorrichtung, mittels der die Elektrolyt flüssigkeit unter Überdruck, z . B . zwischen 3 und 6 bar, in die starrwandige Batteriezelle einbringbar ist . The invention relates to a filling device for filling rigid-walled battery cells with an electrolyte liquid, with a pump device by means of which the electrolyte liquid can be introduced into the rigid-walled battery cell under excess pressure, e.g. between 3 and 6 bar.
Mit Elektrolyt flüssigkeit gefüllte starrwandige Batteriezellen werden in großer Anzahl zur Zusammenstellung von Batterien, insbesondere Batterien für die Antriebsanlage von Kraftfahrzeugen, zusammengefügt . Entsprechend müssen diese starrwandigen Batteriezellen mit einem vergleichsweise geringen technischen Aufwand mit Elektrolyt flüssigkeit befüllt werden, wobei die Parameter des Befüllvorgangs mögl ichst exakt und genau zu gestalten und einzuhalten sind . Rigid-walled battery cells filled with electrolyte fluid are assembled in large numbers to make batteries, particularly batteries for the drive systems of motor vehicles. Accordingly, these rigid-walled battery cells must be filled with electrolyte fluid with comparatively little technical effort, whereby the parameters of the filling process must be designed and maintained as precisely and accurately as possible.
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde , die gattungsgemäße Befüllvorrichtung zur Befüllung von starrwandigen Batteriezellen mit einer Elektrolyt flüssigkeit derart weiterzubilden, dass bei einem vergleichsweise geringen technischkonstruktiven Aufwand ohne Weiteres gewährleistet werden kann, dass starrwandige Batteriezellen unter Einhaltung auch enger vorgegebener Parameter für die Qualität der Befüllung mit einem möglichst geringen Zeitaufwand mit Elektrolyt flüs- sigkeit befüllt werden können . Based on the above-described prior art, the invention is based on the object of developing the generic filling device for filling rigid-walled battery cells with an electrolyte liquid in such a way that, with a comparatively low technical construction effort, It is possible for rigid-walled battery cells to be filled with electrolyte fluid in as little time as possible, while adhering to strict specified parameters for the quality of the filling.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst , dass die Pumpvorrichtung der Befüllvorrichtung mit einem kurzen Be- füllstutzen unmittelbar und dichtend auf die Einfül löffnung der starrwandigen Batteriezelle aufsetzbar ist . Mittels einer derart gestalteten Befüllvorrichtung ist es möglich, die Befüllung der starrwandigen Batteriezellen mit Elektrolyt flüs- sigkeit bei einem vergleichsweise hohen Überdruck zu realisieren, wodurch sich der Zeitaufwand für den Befüllvorgang reduziert . Wenn die starrwandige Batteriezelle , z . B . durch eine Anordnung derselben in einer Unterdruckkammer, evakuiert wird, bevor die Einfüllöf fnung abdichtend an den kurzen Be- füllstutzen verbracht wird, ist eine Evakuierung einer Dosiernadel der Befüllvorrichtung überflüssig, da die Evakuierung der starrwandigen Batteriezelle mittels der Unterdruckkammer bewerkstelligt wird . This object is achieved according to the invention in that the pump device of the filling device with a short filling nozzle can be placed directly and sealingly onto the filling opening of the rigid-walled battery cell. By means of a filling device designed in this way, it is possible to fill the rigid-walled battery cells with electrolyte liquid at a comparatively high overpressure, which reduces the time required for the filling process. If the rigid-walled battery cell is evacuated, e.g. by arranging it in a vacuum chamber, before the filling opening is brought into sealing contact with the short filling nozzle, evacuation of a dosing needle of the filling device is superfluous, since the evacuation of the rigid-walled battery cell is accomplished by means of the vacuum chamber.
Vorteilhaft sollten mittels der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung Druckwechsel zyklen mit Unterdrück und Überdruck mit steilen Flanken und hoher Frequenz realisierbar sein . Hierdurch kann der Befüllvorgang unterschiedlichsten Anforderungsprofilen angepasst werden . Advantageously, the filling device according to the invention should be able to implement pressure change cycles with negative pressure and positive pressure with steep flanks and high frequency. This allows the filling process to be adapted to a wide variety of requirement profiles.
Wenn eine Stütz form zur Aufnahme der zu befüllenden starrwandigen Batteriezellen vorgesehen ist , ist es möglich, durch Ausgestaltung einer bzw . der Unterdruckkammer in der Stützform die Evakuierung zu befüllender Batteriezellen mit einem vergleichsweise geringen technisch-konstruktiven Aufwand zu bewerkstelligen . If a support form is provided to accommodate the rigid-walled battery cells to be filled, it is possible to evacuate the battery cells to be filled with a vacuum chamber by designing a vacuum chamber in the support form. comparatively little technical and constructive effort.
Gemäß einer vorteilhaften Aus führungs form der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung weist deren Pumpvorrichtung einen Dosierkolben und einen Dosierzylinder auf , wobei zu der Pumpvorrichtung ein Linearantrieb gehört , mittels dem der Dosierkolben der Pumpvorrichtung antreibbar ist . According to an advantageous embodiment of the filling device according to the invention, its pump device has a dosing piston and a dosing cylinder, wherein the pump device includes a linear drive by means of which the dosing piston of the pump device can be driven.
Wenn das Füllvolumen des Dosierzylinders so bemessen ist , dass es dem Volumen der zu befüllenden starrwandigen Batteriezelle entspricht , kann mittels einer Vorschubbewegung des Dosierkolbens im Dosierzylinder j eweils eine starrwandige Batteriezelle mit Elektrolyt flüssigkeit gefüllt werden, und zwar exakt in der vorgesehenen Menge . If the filling volume of the dosing cylinder is dimensioned such that it corresponds to the volume of the rigid-walled battery cell to be filled, a rigid-walled battery cell can be filled with electrolyte fluid at a time by means of a feed movement of the dosing piston in the dosing cylinder, and this in exactly the intended quantity.
Entsprechend ist eine Befüllung einer starrwandigen Batteriezelle mit der j eweils vorgesehenen Menge an Elektrolytf lüs- sigkeit auch realisierbar, wenn das Füllvolumen des Dosierzylinders so bemessen ist , dass das Volumen der zu be füllenden starrwandigen Batteriezelle ein ganz zahliges Viel faches des Füllvolumens des Dosierzylinders ist , wobei dann eine entsprechende Anzahl von Vorhubbewegungen des Dosierkolbens erforderlich sind . Accordingly, filling a rigid-walled battery cell with the required amount of electrolyte liquid is also possible if the filling volume of the dosing cylinder is dimensioned such that the volume of the rigid-walled battery cell to be filled is an integer multiple of the filling volume of the dosing cylinder, whereby a corresponding number of pre-stroke movements of the dosing piston are then required.
Für den Linearantrieb ist dann vorteilhaft eine Endlagendosierung vorgesehen . It is then advantageous to provide an end position metering for the linear drive.
Gemäß einer alternativen Aus führungs form der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung ist das Füllvolumen des Dosierzylinders beliebig, wobei dann ein regelbarer Linearantrieb vorgesehen ist . Entsprechend kann der Dosierkolben in j eder beliebigen Position innerhalb des Dosierzylinders zum Stillstand gebracht werden, sobald eine starrwandige Batteriezel le mit der für die j eweilige starrwandige Batteriezelle erforderlichen Menge an Elektrolyt flüssigkeit befüllt ist . According to an alternative embodiment of the filling device according to the invention, the filling volume of the dosing cylinder is arbitrary, in which case a controllable linear drive is provided. Accordingly, the dosing piston can be in any Position within the dosing cylinder must be brought to a standstill as soon as a rigid-walled battery cell is filled with the amount of electrolyte liquid required for the respective rigid-walled battery cell.
Wenn sowohl der Dosierzylinder als auch der Dosierkolben innerhalb eines mit Elektrolyt flüssigkeit gefüllten Zwischenbehälters der Befüllvorrichtung angeordnet sind, ist durch die hieraus entstehende unmittelbare Fluidverbindung zwischen dem Zwischenbehälter einerseits und dem Dosierzylinder andererseits gewährleistet , dass mittels einem möglichst geringen Aufwand der Befüllvorgang von starrwandigen Batteriezellen genau und schnell durchgeführt werden kann . Der Dos ierzylinder kann dann in einem Fußteil des Zwischenbehälters angeordnet werden, wobei der Vor- und Rückhub des im Dosierzylinder beweglichen Dosierkolbens in einfacher Weise realis ierbar ist und wobei unterhalb des Fußteils des Zwischenbehälters vorteilhaft die mit Elektrolyt flüssigkeit zu befüllende starrwandige Batteriezelle angeordnet werden kann . If both the dosing cylinder and the dosing piston are arranged within an intermediate container of the filling device that is filled with electrolyte fluid, the resulting direct fluid connection between the intermediate container on the one hand and the dosing cylinder on the other hand ensures that the filling process of rigid-walled battery cells can be carried out precisely and quickly with as little effort as possible. The dosing cylinder can then be arranged in a base section of the intermediate container, whereby the forward and return stroke of the dosing piston movable in the dosing cylinder can be implemented in a simple manner and whereby the rigid-walled battery cell to be filled with electrolyte fluid can advantageously be arranged below the base section of the intermediate container.
Zwecks möglichst einfacher Ausgestaltung der Antriebseinrichtung für den Vor- und Rückhub des Dosierkolbens ist es vorteilhaft , wenn die Kolbenstange des Dosierkolbens durch eine Abdeckung des Zwischenbehälters vorsteht und mittel s einer Spaltdichtung oder eines Abstrei frings zur Abdeckung des Zwischenbehälters abgedichtet ist . Mittels eines extern in Bezug auf den Zwischenbehälter angeordneten Antriebsmittels ist dann unter Dichthaltung des Behälterinnenraums des Zwischenbehälters die Vor- und Rückhubbewegung des Dosierkolbens realisierbar . Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung wird erreicht , wenn zwischen dem Zwischenbehälter einerseits und dem im Zwischenbehälter angeordneten Dosierzylinder andererseits ein Fluidzulauf angeordnet ist , in dem ein Nachfüllventil sitzt , mittels dem bei einem Vorhub des Dosierkolbens der Fluidzulauf zwischen dem Zwischenbehälter und dem Dosierzylinder sperrbar und bei einem Rückhub des Dosierkolbens der Fluidzulauf freigebbar ist . Hierdurch wird sichergestellt , dass beim Vorhub des Dosierkolbens innerhalb des Dosierzylinders die gesamte innerhalb des Dosierzylinders befindliche Elektrolyt flüssigkeit in die Batteriezelle überführt wird, wobei beim Rückhub des Dosierkolbens erneut eine exakte Befüllung des Dosierzylinders bewerkstelligt wird . In order to make the drive device for the forward and return stroke of the dosing piston as simple as possible, it is advantageous if the piston rod of the dosing piston projects through a cover of the intermediate container and is sealed by means of a gap seal or a scraper ring to cover the intermediate container. The forward and return stroke movement of the dosing piston can then be realized by means of a drive means arranged externally in relation to the intermediate container while keeping the interior of the intermediate container sealed. A further advantageous embodiment of the filling device according to the invention is achieved when a fluid inlet is arranged between the intermediate container on the one hand and the dosing cylinder arranged in the intermediate container on the other hand, in which a refill valve is located, by means of which the fluid inlet between the intermediate container and the dosing cylinder can be blocked during a forward stroke of the dosing piston and the fluid inlet can be released during a return stroke of the dosing piston. This ensures that during the forward stroke of the dosing piston within the dosing cylinder, all of the electrolyte liquid located within the dosing cylinder is transferred into the battery cell, with the dosing cylinder being filled exactly again during the return stroke of the dosing piston.
Der Dosierkolben und/oder der Dosierzylinder können zweckmäßig aus einem Keramik- oder aus einem Edelstahlwerkstof f ausgebildet werden . Je nach Ausgestaltung kann der Dos ierkolben ein Dichtelement bzw . eine Spaltdichtung aufweisen . The dosing piston and/or the dosing cylinder can be made from a ceramic or stainless steel material. Depending on the design, the dosing piston can have a sealing element or a gap seal.
Selbstverständlich ist es möglich, den Zwischenbehälter der Befüllvorrichtung an einen Elektrolytvorratsbehälter anzuschließen, wobei hierzu der Zwischenbehälter, vorzugsweise im Bereich seiner Abdeckung, einen Fluidanschluss aufweist , mittels dem der Zwischenbehälter mit dem Elektrolytvorratsbehälter verbunden ist . Of course, it is possible to connect the intermediate container of the filling device to an electrolyte storage container, wherein for this purpose the intermediate container, preferably in the region of its cover, has a fluid connection by means of which the intermediate container is connected to the electrolyte storage container.
Damit im Zwischenbehälter nicht erwünschte Luft aus dem Zwischenbehälter entweichen kann, ist es zweckmäßig, wenn am Zwischenbehälter ein Belüftungsanschluss ausgebildet ist , mittels dem der Zwischenbehälter entlüftet werden kann . Auch dieser Belüftungsanschluss kann vorteilhaft im Bereich der Abdeckung des Zwischenbehälters vorgesehen sein . Um eine exakte Durchführung der Kolbenbewegung beim Vor- und Rückhub des Dosierkolbens sicherzustellen, ist es vorteilhaft , wenn oberhalb der Abdeckung des Zwischenbehälters ein Aufnahme- und Führglied vorgesehen ist , mittels dem der Dosierkolben an seiner durch die Abdeckung aus dem Zwischenbehälter vorstehenden Kolbenstange aufgenommen ist und beim Vorhub und Rückhub führbar ist . Entsprechend ist die Kolbenstange an ihrem durch die Abdeckung vorstehenden Endabschnitt an diesem Aufnahme- und Führglied angebracht , wobei eine Bewegung des Aufnahme- und Führglieds in auf- und abwärtiger Richtung entsprechend in eine Bewegung des Dosierkolbens innerhalb des Dosierzylinders resultiert . In order to prevent unwanted air from escaping from the intermediate container, it is advisable to provide a ventilation connection on the intermediate container, by means of which the intermediate container can be ventilated. This ventilation connection can also advantageously be provided in the area of the cover of the intermediate container. In order to ensure that the piston movement is carried out precisely during the forward and return stroke of the dosing piston, it is advantageous if a receiving and guiding member is provided above the cover of the intermediate container, by means of which the dosing piston is received at its piston rod protruding from the intermediate container through the cover and can be guided during the forward and return stroke. Accordingly, the piston rod is attached to this receiving and guiding member at its end section protruding through the cover, with a movement of the receiving and guiding member in an up and down direction correspondingly resulting in a movement of the dosing piston within the dosing cylinder.
Um eine Entlüftung des Dosierzylinders zu ermöglichen, ist es vorteilhaft , wenn der Dosierzylinder der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung im Bereich seines oberen Endes einen Entlüftungsschlitz aufweist , durch den hindurch der Dosierzylinder entlüftbar ist , wenn eine Kegelspitze des Dosierkolbens im Bereich des oberen Endes des Dosierzylinders angeordnet ist . In order to enable venting of the dosing cylinder, it is advantageous if the dosing cylinder of the filling device according to the invention has a venting slot in the region of its upper end, through which the dosing cylinder can be vented if a conical tip of the dosing piston is arranged in the region of the upper end of the dosing cylinder.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Aus führungs form unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert . In the following, the invention is explained in more detail using an embodiment with reference to the drawing.
Es zeigen : Show it :
Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungs form der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung; und Figure 1 is a perspective view of an embodiment of the filling device according to the invention; and
Figur 2 eine Prinzipdarstellung einer unterhalb der in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung in einer Stütz form angeordneten starrwandigen Batteriezelle . Figure 2 is a schematic diagram of a filling device according to the invention shown below the one in Figure 1 in a rigid-walled battery cell arranged in a support form.
Eine in Figur 1 in einer perspektivischen Darstellung gezeigte Aus führungs form einer erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung 1 dient dazu, in Figur 1 nicht dargestellte starrwandige Batteriezellen 11 , die in Figur 2 gezeigt sind, mit einer Elektrolytflüssigkeit zu befüllen . Die Befüllung der in Figur 1 nicht dargestellten starrwandigen Batteriezellen 11 soll dosiert unter Überdruck möglich sein . Mittels geeigneter Adapterteile etc . kann die im Folgenden näher beschriebene erfindungsgemäße Befüllvorrichtung 1 zur Befüllung unterschiedlich gestalteter starrwandiger Batteriezellen 11 eingesetzt werden . Zu der erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung 1 kann auch eine in Figur 2 gezeigte Unterdruckkammer 22 gehören, in der eine mittels der Befüllvorrichtung 1 zu befüllende starrwandige Batteriezelle aufgenommen werden kann . An embodiment of a filling device 1 according to the invention shown in a perspective view in Figure 1 serves to fill rigid-walled battery cells 11 (not shown in Figure 1) which are shown in Figure 2 with an electrolyte fluid. The filling of the rigid-walled battery cells 11 (not shown in Figure 1) should be possible in a metered manner under excess pressure. By means of suitable adapter parts etc. the filling device 1 according to the invention described in more detail below can be used to fill differently designed rigid-walled battery cells 11. The filling device 1 according to the invention can also include a vacuum chamber 22 shown in Figure 2, in which a rigid-walled battery cell to be filled by means of the filling device 1 can be accommodated.
Zu der in Figur 1 gezeigten Aus führungs form der erf indungsgemäßen Befüllvorrichtung 1 gehört ein Rahmenteil , mittels dem die Befüllvorrichtung 1 gehaltert ist . Am Rahmentei l 2 sind die im Folgenden beschriebenen einzelnen Bestandtei le der Befüllvorrichtung 1 gelagert . The embodiment of the filling device 1 according to the invention shown in Figure 1 includes a frame part by means of which the filling device 1 is held. The individual components of the filling device 1 described below are mounted on the frame part 2.
Wie sich aus Figur 1 ergibt , gehört zu der Befüllvorrichtung 1 ein Zwischenbehälter 3 , der am Rahmenteil 2 der Befüllvorrichtung 1 befestigt ist . Der Zwischenbehälter 3 hat ein Fußteil 4 , eine Abdeckung 5 und eine in der dargestellten Ausführungs form des Zwischenbehälters 3 zylindrische Glaswandung, die gemeinsam mit dem Fußteil 4 und der Abdeckung 5 einen Behälterinnenraum 7 des Zwischenbehälters 3 ausbildet .As can be seen from Figure 1, the filling device 1 includes an intermediate container 3 which is attached to the frame part 2 of the filling device 1. The intermediate container 3 has a base part 4, a cover 5 and, in the embodiment of the intermediate container 3 shown, a cylindrical glass wall which, together with the base part 4 and the cover 5, forms a container interior 7 of the intermediate container 3.
Das Fußteil 4 ist mit der Abdeckung 5 des Zwischenbehälters 3 mittels Schraubverbindungen 8 fest verbunden, wobei die Schraubverbindungen 8 an den Ecken des Fußteils 4 und der Abdeckung 5 angeordnet sind . The base part 4 is connected to the cover 5 of the intermediate container 3 firmly connected by means of screw connections 8, wherein the screw connections 8 are arranged at the corners of the foot part 4 and the cover 5.
Zu der in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Befül lvorrich- tung 1 gehört des Weiteren ein in Figur 2 prinzipiell dargestellter Dosierzylinder 9 . In dem Dosierzylinder 9 ist eine durch das frei gestaltbare Volumen des Dosierzylinders 9 vorgebbare Menge der Elektrolyt flüssigkeit aufnehmbar . Der Dosierzylinder 9 ist im Wesentlichen innerhalb des Fußteils 4 des Zwischenbehälters 3 angeordnet . Ein Dosierkolben 10 der Befüllvorrichtung 1 ist innerhalb des Dosierzylinders 9 in in Figur 2 auf- und abwärtiger Richtung bewegbar . Bei einer Rückhubbewegung, bei der sich der Dosierkolben 10 von seiner unteren Stellung in seine obere Stellung bewegt , wird aus dem mit Elektrolyt flüssigkeit gefüllten Behälterinnenraum 7 des Zwischenbehälters 3 der Dosierzylinder 9 mit Elektrolyt flüssigkeit gefüllt . Hierzu ist im Fußteil 4 des Zwischenbehälters 3 ein Fluidzulauf ausgebildet , der über ein Nachfüllventil 12 an den unteren Endabschnitt des Dosierzylinders 9 angeschlossen ist . Beim Rückhub des Dosierkolbens 10 in dessen obere Stellung gibt das Nachfüllventil 12 die Verbindung zwischen dem Fluidzulauf und dem unteren Endbereich des Dosierzylinders 9 frei . The filling device 1 according to the invention shown in Figure 1 also includes a dosing cylinder 9, shown in principle in Figure 2. The dosing cylinder 9 can hold a quantity of electrolyte liquid that can be predetermined by the freely configurable volume of the dosing cylinder 9. The dosing cylinder 9 is arranged essentially within the base part 4 of the intermediate container 3. A dosing piston 10 of the filling device 1 can be moved within the dosing cylinder 9 in an up and down direction in Figure 2. During a return stroke movement, in which the dosing piston 10 moves from its lower position to its upper position, the dosing cylinder 9 is filled with electrolyte liquid from the container interior 7 of the intermediate container 3 filled with electrolyte liquid. For this purpose, a fluid inlet is formed in the base part 4 of the intermediate container 3, which is connected to the lower end section of the dosing cylinder 9 via a refill valve 12. When the dosing piston 10 returns to its upper position, the refill valve 12 releases the connection between the fluid inlet and the lower end section of the dosing cylinder 9.
Bei einer Vorhubbewegung des Dosierkolbens 10 , die in in Figur 2 abwärtiger Richtung gerichtet ist , sperrt das Nachfüllventil 12 die Anschlussverbindung zwischen dem Fluidzulauf und dem unteren Endabschnitt des Dosierzylinders 9 . Entsprechend wird die im Dosierzylinder 9 befindliche Elektrolytflüssigkeit mittels des Dosierkolbens 10 durch eine am unteren Endabschnitt des Dosierzylinders 9 ausgebildete Dosier- nadel in den Innenraum der in Figur 2 gezeigten, an die Be- füllvorrichtung 1 angeschlossenen starrwandigen Batteriezelle 11 verbracht . Die Dosiernadel 23 ist mit einem Absperrventil 24 versehen . Bei einer Vorhubbewegung des Dosierkolbens 10 wird die Dosiernadel 23 zur starrwandigen Batteriezelle 11 freigegeben, während beim Rückhub des Dosierkolbens 10 diese Dosiernadel 23 mittels des Absperrventils 24 gesperrt wird . During a forward stroke movement of the dosing piston 10, which is directed downwards in Figure 2, the refill valve 12 blocks the connection between the fluid inlet and the lower end section of the dosing cylinder 9. Accordingly, the electrolyte fluid in the dosing cylinder 9 is pumped by means of the dosing piston 10 through a dosing device formed at the lower end section of the dosing cylinder 9. needle is brought into the interior of the rigid-walled battery cell 11 shown in Figure 2 and connected to the filling device 1. The dosing needle 23 is provided with a shut-off valve 24. During a forward stroke movement of the dosing piston 10, the dosing needle 23 is released to the rigid-walled battery cell 11, while during the return stroke of the dosing piston 10, this dosing needle 23 is blocked by means of the shut-off valve 24.
An das Absperrventil 24 schließt sich ein, wie in Figur 2 dargestellt , kurzer Befüllstut zen 13 an, der unmittelbar und abdichtend auf eine Einfüllöf fnung 14 der starrwandigen Batteriezelle 11 aufsetzbar ist . In geöf fneter Stellung des Absperrventils 14 kann somit bei einem Vorhub des Dos ierkolbens 10 unter Überdruck eine Befüllung der starrwandigen Batteriezelle 11 realisiert werden . As shown in Figure 2, the shut-off valve 24 is followed by a short filling nozzle 13 which can be placed directly and sealingly onto a filling opening 14 of the rigid-walled battery cell 11. When the shut-off valve 14 is in the open position, the rigid-walled battery cell 11 can be filled with excess pressure when the dosing piston 10 is advanced.
Die bereits erwähnte Unterdruckkammer 22 wird durch eine Stütz form bzw . ein Zellnest 16 realisiert , das an seiner Oberseite mittels einer Abdeckung 25 abschließbar i st , wobei zwischen der Abdeckung 25 einerseits und der Oberkante des Zellnests 16 andererseits eine Dichtung 30 vorgesehen ist . In der Wandung des Zellnests 16 ist ein Druckanschluss 28 vorgesehen, mittels dem in der Unterdruckkammer 22 beliebige Unterdruckverhältnisse realisierbar sind . Die die Abdeckung 25 des Zellnests 16 durchbrechende Dosiernadel 23 ist mittels einer Dichtung 29 abgedichtet . The above-mentioned vacuum chamber 22 is realized by a support form or a cell nest 16, which can be closed at its top by means of a cover 25, with a seal 30 being provided between the cover 25 on the one hand and the upper edge of the cell nest 16 on the other. A pressure connection 28 is provided in the wall of the cell nest 16, by means of which any desired vacuum conditions can be realized in the vacuum chamber 22. The dosing needle 23 which breaks through the cover 25 of the cell nest 16 is sealed by means of a seal 29.
Der abdichtende Anschluss zwischen der Einfüllöf fnung 14 der starrwandigen Batteriezelle 11 einerseits und dem Befüllstut- zen 13 , der unterhalb des Absperrventils 24 der Dos iernadel 23 angeordnet ist , wird mittels einer in Figur 2 lediglich prinzipiell dargestellten Zustellvorrichtung 26 erreicht , mittels der die starrwandige Batteriezelle 11 und damit deren Einzelöf fnung 14 abdichtend gegen die Unterkante des Befüll- stutzens 13 zustellbar ist . Die Zustellvorrichtung 26 ist mittels einer Dichtung 27 gegenüber der von ihr durchbrochenen Wandung des Zellnests 16 abgedichtet . The sealing connection between the filling opening 14 of the rigid-walled battery cell 11 on the one hand and the filling nozzle 13, which is arranged below the shut-off valve 24 of the dosing needle 23, is achieved by means of a feed device 26, which is only shown in principle in Figure 2. by means of which the rigid-walled battery cell 11 and thus its individual opening 14 can be sealed against the lower edge of the filling nozzle 13. The delivery device 26 is sealed by means of a seal 27 against the wall of the cell nest 16 through which it penetrates.
Die aus dem Dosierzylinder 9 und dem Dosierkolben 10 gebildete Dosiereinheit befindet sich beim Befüllvorgang mit dem Be- füllstutzen 13 unmittelbar bzw . direkt auf der starrwandigen Batteriezelle 11 bzw . deren Einfüllöf fnung 14 , wobei lediglich das Absperrventil 24 zwischengeschaltet ist . During the filling process, the dosing unit formed by the dosing cylinder 9 and the dosing piston 10 is located with the filling nozzle 13 immediately or directly on the rigid-walled battery cell 11 or its filling opening 14, with only the shut-off valve 24 being interposed.
Für den Befüllvorgang wird zunächst die starrwandige Batteriezelle 11 in die im Zellnest 16 ausgebildete Unterdruckkammer 22 eingebracht . Dies kann durch eine Schieber- oder ähnliche Vorrichtung bewerkstelligt werden . Nach Einbringung der starrwandigen Batteriezelle 11 in die Unterdruckkammer 22 und Schließung des Zellnests 16 durch Herstellung einer abdichtenden Anlage zwischen Zellnest 16 und dessen Abdeckung 25 wird die starrwandige Batteriezelle 11 evakuiert , indem in der Unterdruckkammer 22 mittels des Druckanschlusses 28 Unterdrück erzeugt wird . Nach dem Evakuieren der starrwandigen Batteriezelle 11 wird die starrwandige Batteriezelle 11 über die Zustellvorrichtung 26 an den kurzen Befüllstut zen 13 der Dosiereinheit angepresst . Daraufhin wird das Absperrventil 24 geöf fnet und die starrwandige Batteriezelle 11 wird mittels der Dosiereinheit durch die Dosiernadel 23 mit Elektrolytflüssigkeit befüllt . Nach Beendigung des Befüllvorgangs wird die starrwandige Batteriezelle 11 mittels der Zustellvorrichtung 26 abgesenkt und danach aus dem Zellnest 16 ent- nommen . Eine Leerung der Dosiernadel 23 ist nicht erforderl ich, da die starrwandige Batteriezelle 11 , wie vorstehend beschrieben, nicht mittels der Dosiernadel 23 , sondern mittels der Unterdruckkammer 22 evakuiert wird . For the filling process, the rigid-walled battery cell 11 is first introduced into the vacuum chamber 22 formed in the cell nest 16. This can be accomplished by a slide or similar device. After the rigid-walled battery cell 11 has been introduced into the vacuum chamber 22 and the cell nest 16 has been closed by creating a sealing system between the cell nest 16 and its cover 25, the rigid-walled battery cell 11 is evacuated by generating negative pressure in the vacuum chamber 22 by means of the pressure connection 28. After the rigid-walled battery cell 11 has been evacuated, the rigid-walled battery cell 11 is pressed onto the short filling nozzle 13 of the dosing unit via the feed device 26. The shut-off valve 24 is then opened and the rigid-walled battery cell 11 is filled with electrolyte fluid by means of the dosing unit through the dosing needle 23. After the filling process has been completed, the rigid-walled battery cell 11 is lowered by means of the feed device 26 and then removed from the cell nest 16. Emptying the dosing needle 23 is not necessary since the rigid-walled battery cell 11, as described above, is not evacuated by means of the dosing needle 23 but by means of the vacuum chamber 22.
Am oberen Endabschnitt des Dosierzylinders 9 ist ein Entlüftungsschlitz ausgebildet , durch den hindurch der Dosierzylinder 9 entlüftet werden kann . At the upper end portion of the dosing cylinder 9 a venting slot is formed through which the dosing cylinder 9 can be vented.
Die Antriebsbewegung zum Vorhub und zum Rückhub des Dosierkolbens 10 wird auf diesen mittels einer Kolbenstange 15 übertragen, an der der Dosierkolben 10 befestigt ist und die durch die Abdeckung 5 des Zwischenbehälters 3 aus diesem vorsteht . Zur Abdichtung zwischen der Außenfläche der in Bezug auf die Abdeckung 5 des Zwischenbehälters 3 beweglichen Kolbenstange 15 und der Abdeckung 5 ist eine geeignete Spaltdichtung vorgesehen . Anstelle der Spaltdichtung kann auch ein Abstrei fring oder ein ähnliches Dichtmittel vorgesehen sein . The drive movement for the forward stroke and the return stroke of the dosing piston 10 is transmitted to the latter by means of a piston rod 15 to which the dosing piston 10 is attached and which protrudes through the cover 5 of the intermediate container 3. A suitable gap seal is provided for sealing between the outer surface of the piston rod 15, which is movable in relation to the cover 5 of the intermediate container 3, and the cover 5. Instead of the gap seal, a scraper ring or a similar sealing means can also be provided.
Der Dosierkolben 10 ist im dargestellten Aus führungsbeispiel zylindrisch gestaltet , wobei seine Außenabmessungen den Innenabmessungen des Dosierzylinders 9 entsprechen . An seinem dem unteren Endabschnitt des Dosierzylinders 9 zugewandten unteren Endabschnitt weist der Dosierkolben 10 eine Kegelspitze auf . Durch die Ausgestaltung des unteren Endes des Dosierkolbens 10 als Kegelspitze wird der im Dosierzylinder 9 an dessen oberem Endabschnitt ausgebildete Entlüftungsschlitz bei der Rückhubbewegung des Dosierkolbens 10 schon vergleichsweise frühzeitig freigegeben . In the embodiment shown, the dosing piston 10 is cylindrical, with its external dimensions corresponding to the internal dimensions of the dosing cylinder 9. The dosing piston 10 has a conical tip at its lower end section facing the lower end section of the dosing cylinder 9. By designing the lower end of the dosing piston 10 as a conical tip, the vent slot formed in the dosing cylinder 9 at its upper end section is released relatively early during the return stroke movement of the dosing piston 10.
Im dargestellten Aus führungsbeispiel weist der Zwischenbehälter 3 an seiner Abdeckung 5 einen Fluidanschluss 17 auf , durch den hindurch der Zwischenbehälter 3 der Befül lvorrich- tung 1 aus einem in den Figuren nicht gezeigten Elektrolytvorratsbehälter mit Elektrolyt flüssigkeit befüllbar ist . Darüber hinaus ist an der Abdeckung 5 des Zwischenbehälters 3 ein Belüftungsanschluss 18 vorgesehen, durch den hindurch der Behälterinnenraum des Zwischenbehälters 3 entlüftet werden kann . In the illustrated embodiment, the intermediate container 3 has a fluid connection 17 on its cover 5, through which the intermediate container 3 of the filling device 1 can be filled with electrolyte liquid from an electrolyte storage container not shown in the figures. In addition, a ventilation connection 18 is provided on the cover 5 of the intermediate container 3, through which the interior of the intermediate container 3 can be ventilated.
Zur Durchführung der Vor- und Rückhubbewegung des Dosierkolbens 10 ist am Rahmenteil 2 der Befüllvorrichtung 1 ein Linearantrieb 19 angeordnet , der in Figur 2 lediglich prinzipiell dargestellt ist . Der Linearantrieb 19 ist über ein in Figur 1 zeichnerisch lediglich angedeutetes Antriebsglied 20 mit einem, Aufnahme- und Führglied 21 verbunden . Mittels des Linearantriebs 19 ist das Aufnahme- und Führglied 21 , an dem das durch die Abdeckung 5 des Zwischenbehälters 3 aufwärts vorragende obere Ende der Kolbenstange 15 befestigt ist , und damit die Kolbenstange 15 und der Dosierkolben 10 in in den Figuren auf- und abwärtiger Richtung bewegbar . Um eine exakte mechanische Verbindung zwischen dem Linearantrieb 19 einerseits und der Kolbenstange 15 andererseits zu gewährleisten, ist das Aufnahme- und Führglied 21 in geeigneter Weise beweglich am Rahmenteil 2 geführt und gehaltert . To carry out the forward and return stroke movement of the dosing piston 10, a linear drive 19 is arranged on the frame part 2 of the filling device 1, which is only shown in principle in Figure 2. The linear drive 19 is connected to a receiving and guide member 21 via a drive member 20, which is only indicated in the drawing in Figure 1. The receiving and guide member 21, to which the upper end of the piston rod 15 projecting upwards through the cover 5 of the intermediate container 3 is attached, and thus the piston rod 15 and the dosing piston 10, can be moved up and down in the figures by means of the linear drive 19. In order to ensure an exact mechanical connection between the linear drive 19 on the one hand and the piston rod 15 on the other, the receiving and guide member 21 is guided and held in a suitable manner on the frame part 2.
Der Linearantrieb 19 kann in einer Endlagendosierung ausgeführt sein, wobei dann das Füllvolumen des Dosierzylinders 9 dem Volumen der zu befüllenden starrwandigen Batteriezelle 11 entsprechen kann oder das Volumen der zu befüllenden starrwandigen Batteriezelle 11 ein ganz zahliges Mehrfaches des Füllvolumens des Dosierzylinders 9 ist . Der Linearantrieb 19 kann auch als beliebig regelbarer Linearantrieb ausgestaltet sein . Das Füllvolumen des Dosierzylinders 9 kann dann beliebig gestaltet werden, ohne dass Beeinträchtigungen bei der Befüllung von starrwandigen Batteriezellen 11 auftreten . The linear drive 19 can be designed in an end position dosing, in which case the filling volume of the dosing cylinder 9 can correspond to the volume of the rigid-walled battery cell 11 to be filled or the volume of the rigid-walled battery cell 11 to be filled is an integer multiple of the filling volume of the dosing cylinder 9. The linear drive 19 can also be designed as a freely adjustable linear drive. The filling volume of the dosing cylinder 9 can then be designed as desired without causing any impairment when filling rigid-walled battery cells 11.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Befüllvorrichtung zur Befüllung von starrwandigen Batteriezellen (11) mit einer Elektrolytf lüssigkeit , mit einer Pumpvorrichtung, mittels der die Elektrolyt f lüssigkeit unter Überdruck, z.B. zwischen 3 und 6 bar, in die starrwandige Batteriezelle (11) einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung der Befüllvorrichtung (1) mit einem kurzen Befüllstut zen (13) unmittelbar und dichtend auf die Einfüllöffnung (14) der starrwandigen Batteriezelle (11) aufsetzbar ist. 1. Filling device for filling rigid-walled battery cells (11) with an electrolyte liquid, with a pumping device by means of which the electrolyte liquid can be introduced into the rigid-walled battery cell (11) under excess pressure, e.g. between 3 and 6 bar, characterized in that the pumping device of the filling device (1) can be placed directly and sealingly onto the filling opening (14) of the rigid-walled battery cell (11) with a short filling nozzle (13).
2. Befüllvorrichtung nach Anspruch 1, mittels der Druckwechselzyklen mit Unterdrück und Überdruck mit steilen Flanken und hoher Frequenz realisierbar sind. 2. Filling device according to claim 1, by means of which pressure change cycles with negative pressure and positive pressure with steep flanks and high frequency can be realized.
3. Befüllvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Stützform (16) zur Aufnahme der zu befüllenden starrwandigen Batteriezellen (11) . 3. Filling device according to claim 1 or 2, with a support form (16) for receiving the rigid-walled battery cells (11) to be filled.
4. Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Pumpvorrichtung einen Dosierkolben (10) und einen Dosierzylinder (9) aufweist, und zu der ein Linearantrieb (19) gehört, mittels dem der Dosierkolben (10) der Pumpvorrichtung antreibbar ist. 4. Filling device according to one of claims 1 to 3, whose pump device has a dosing piston (10) and a dosing cylinder (9), and which includes a linear drive (19) by means of which the dosing piston (10) of the pump device can be driven.
5. Befüllvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Füllvolumen des Dosierzylinders (9) so bemessen ist, dass es dem Volumen der zu befüllenden starrwandigen Batteriezelle entspricht . 5. Filling device according to claim 4, wherein the filling volume of the dosing cylinder (9) is dimensioned such that it corresponds to the volume of the rigid-walled battery cell to be filled.
6. Befüllvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Füllvolumen des Dosierzylinders (9) so bemessen ist, dass das Volumen der zu befüllenden starrwandigen Batteriezelle (1) ein ganzzahliges Mehrfaches des Füllvolumens ist. 6. Filling device according to claim 4, wherein the filling volume of the dosing cylinder (9) is dimensioned such that the volume of the rigid-walled battery cell (1) to be filled is an integer multiple of the filling volume.
7. Befüllvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der ein Linearantrieb (19) mit Endlagendosierung vorgesehen ist. 7. Filling device according to claim 5 or 6, in which a linear drive (19) with end position dosing is provided.
8. Befüllvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Füllvolumen des Dosierzylinders (9) beliebig und ein regelbarer Linearantrieb (19) vorgesehen ist. 8. Filling device according to claim 4, wherein the filling volume of the dosing cylinder (9) is arbitrary and a controllable linear drive (19) is provided.
9. Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, deren Pumpvorrichtung in einem mit Elektrolyt flüssigkeit gefüllten Zwischenbehälter (3) der Befüllvorrichtung (1) angeordnet ist. 9. Filling device according to one of claims 1 to 8, whose pumping device is arranged in an intermediate container (3) of the filling device (1) filled with electrolyte liquid.
10. Befüllvorrichtung nach Anspruch 9, deren Dosierkolben (10) mit seiner Kolbenstange (15) durch eine Abdeckung (5) des Zwischenbehälters (3) vorsteht und mittels einer Spaltdichtung oder eines Abstreifrings zur Abdeckung (5) des Zwischenbehälters (3) abgedichtet ist. 10. Filling device according to claim 9, whose dosing piston (10) with its piston rod (15) projects through a cover (5) of the intermediate container (3) and is sealed to the cover (5) of the intermediate container (3) by means of a gap seal or a scraper ring.
11. Befüllvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der zwischen dem Zwischenbehälter (3) einerseits und dem im Zwischenbehälter (3) angeordneten Dosierzylinder (9) andererseits ein Fluidzulauf angeordnet ist, in dem ein Nachfüllventil (12) sitzt, mittels dem bei einem Vorhub des Dosierkolbens (10) der Fluidzulauf zwischen dem Zwischenbehälter (3) und dem Dosierzylinder (9) sperrbar und bei einem Rückhub des Dosierkolbens (10) der Fluidzulauf freigebbar ist. 11. Filling device according to claim 9 or 10, in which a fluid inlet is arranged between the intermediate container (3) on the one hand and the dosing cylinder (9) arranged in the intermediate container (3) on the other hand, in which a refill valve (12) is seated, by means of which the fluid inlet between the intermediate container (3) and the dosing cylinder (9) can be blocked during a forward stroke of the dosing piston (10) and the fluid inlet can be released during a return stroke of the dosing piston (10).
12. Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, bei der der Dosierkolben (10) und/oder der Dosierzylinder (9) aus einem Keramik- oder aus einem Edelstahlwerkstoff ausgebildet ist bzw. sind. 12. Filling device according to one of claims 4 to 11, wherein the dosing piston (10) and/or the dosing cylinder (9) is/are made of a ceramic or a stainless steel material.
13. Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, bei der der Dosierkolben (10) aus einem Edelstahlwerkstoff ausgebildet ist und ein Dichtelement aufweist. 13. Filling device according to one of claims 4 to 12, wherein the dosing piston (10) is made of a stainless steel material and has a sealing element.
14. Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, bei der der Dosierkolben (10) aus einem Keramikwerkstoff ausgebildet ist und mittels einer Spaltdichtung abgedichtet ist. 14. Filling device according to one of claims 4 to 12, wherein the dosing piston (10) is made of a ceramic material and is sealed by means of a gap seal.
15. Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, zu der ein Fluidanschluss (17) gehört, mittels dem der Zwischenbehälter (3) der Befüllvorrichtung (1) mit einem Elektrolyt- Vorratsbehälter verbindbar ist. 15. Filling device according to one of claims 9 to 14, which includes a fluid connection (17) by means of which the intermediate container (3) of the filling device (1) can be connected to an electrolyte storage container.
16. Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei der am Zwischenbehälter (3) ein Belüftungsanschluss (18) ausgebildet ist, mittels dem der Zwischenbehälter (3) entlüftbar ist . 16. Filling device according to one of claims 9 to 15, in which a ventilation connection (18) is formed on the intermediate container (3), by means of which the intermediate container (3) can be vented.
17. Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, die oberhalb der Abdeckung (5) des Zwischenbehälters (3) ein Aufnahme- und Führglied (21) aufweist, mittels dem der Dosierkolben (10) aus seiner durch die Abdeckung (5) aus dem Zwischenbehälter (3) vorstehenden Kolbenstange (15) aufnehm- und beim Vorhub und Rückhub führbar ist. 17. Filling device according to one of claims 9 to 16, which has a receiving and guiding member (21) above the cover (5) of the intermediate container (3), by means of which the dosing piston (10) can be received from its piston rod (15) protruding through the cover (5) from the intermediate container (3) and can be guided during the forward stroke and return stroke.
18. Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 17, deren Dosierzylinder (9) im Bereich seines oberen Endes einen Entlüf tungsschlit z aufweist, durch den hindurch der Dosierzylinder (9) entlüftbar ist, wenn eine Kegelspitze des Dosierkolbens (10) im Bereich des oberen Endes des Dosier Zylinders (9) angeordnet ist. 18. Filling device according to one of claims 4 to 17, whose dosing cylinder (9) in the region of its upper end has a Has a venting slot through which the dosing cylinder (9) can be vented when a cone tip of the dosing piston (10) is arranged in the region of the upper end of the dosing cylinder (9).
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