DE102005004843A1

DE102005004843A1 - Akkumulator mit integriertem Batterieschlamm-Reinigungs- und Elektrolytschicht-Optimierungs-System

Info

Publication number: DE102005004843A1
Application number: DE102005004843A
Authority: DE
Inventors: Otto Altmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-03

Abstract

Akkumulator (2) mit integriertem Batterieschlammreinigungs- und Elektrolytschichtungs-Optimierungs-System mit erhöhter Lebensdauer. Der Akkumulator umfasst dabei ein Gehäuse (16) mit mindestens einer Zelle (18). Jeder der Zellen umfasst dabei einen Elektrolytbehälter (26), einen Elektrolyten (40), eine Anode (52) und eine Kathode (68). Der Elektrolyt (40) befindet sich in dem Elektrolytbehälter (26), und die Anode (52) und die Kathode (68) sind jeweils in dem Elektrolytbehälter (26) angeordnet und stehen mit dem Elektrolyten (40) in Kontakt. Der Akkumulator umfasst eine Einrichtung (4) zur Beseitigung von Batterieschlamm aus den Zellen. Die Einrichtung (4) zur Beseitigung von Batterieschlamm aus den Zellen umfasst mindestens ein Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem (80), Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit (100), einen Batterieschlamm-Sammelbehälter (160), eine Batterieschlamm-Rückhaltekomponente und einen Rücklauf. Das Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem (80) ist mit einer Einlassöffnung je Elektrolytbehälter (26) versehen. Der Batterieschlamm-Sammelbehälter (160) ist hinter der Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit (100) angeordnet, und dahinter ist die Batterieschlamm-Rückhaltekomponente angeordnet. Der Rücklauf führt den gereinigten Elektrolyten zurück zu dem Elektrolytbehälter (26).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Blei-Säure, Nickel-Cadmium, Nickel-Metall-Hybrid und Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Akkumulatoren mit einem im Wesentlichen flüssigen oder Gel-Elektrolyten, die dazu neigen, Batterieschlamm an dem Boden der Zellen des Akkumulators abzusetzen. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung Blei-Säure-Zellen, die auch als „Automobil-Starter Batterien" (SLI-Batterien) bezeichnet werden, sowie andere Bauarten wie die Blei/Antiomon-Technologie, die Blei/Kalzium-Technologie (wartungsfreie Batterien), Solarbatterien, Stützbatterien für Computersyteme, Traktionsbatterien, sogenannte verschlossene Batterien (VARLA-Batterien).
Es wird in der folgenden Beschreibung, wenn möglich, die Bezeichnung „Akkumulator" für Blei-Säure-Zellen verwendet. Die Bezeichnungen „Batterie", „Autobatterie" oder „Batterieschlamm" betreffen im folgenden nicht wie üblich Primärzellen, sondern Akkumulatoren mit flüssigem, Gel- oder Vlies-(AGM Absorptive Glass Matt d.h. ein Vlies aus Mikroglasfasern, das zur Festlegung der Schwefelsäure in Bleiakkumulatoren dient) Elektrolyten.
Die physikalisch (bzw. elektrochemisch) bedingte Ablagerung von Bleischlamm bei Bleiakkumulatoren im Molekularbereich, wird hervorgerufen durch permanente Auf- und Entladevorgänge, und begrenzt die Lebenszeit eines jeden Bleiakkumulators innerhalb des zeitlichen Bereiches bis zum Plattenkurzschluss. Einschlägige Literatur aus der Physik und Elektrotechnik bestätigen diese technischen Fakten.
Insbesondere Blei-Säure-Akkumulatoren haben eine relativ kurze Lebenszeit. Dieses Faktum wird in den meisten Fällen durch Bleiverschlammung und andere unerwünschte Partikel im Zellenraum und einem darauf folgenden Plattenkurzschluss verursacht.
Andere Ursachen der Batteriealterung und des frühzeitigen Versagens sind durch eine inhomogene Elektrolytdichte-Schichtung bedingt, die zur Sulfatierung und zu einem Dendritenwachstum (Kristallbildungen), zu Ausblühungen und damit zu irreversiblen Akkumulatorschäden, führen kann. Irreversible Batterieschäden, die aus der Sulfatierung und/oder der Plattenkorrosion herrühren, sind zum Teil durch Ausbeulungen am Batteriekörper auch mit bloßem Auge erkennbar.
Derzeit werden von den Autobatterie-Herstellern selten mehr als 2 Jahre Garantie für Blei/Säure-Akkumulatoren eingeräumt. Die Lebensdauer einer Batterie beträgt, je nach Pflege und der Anzahl der Last- bzw. Ladezyklen, im Durchschnitt 3 bis 5 Jahre, selten mehr.
Insbesondere sogenannte „Tiefenentladungen", die im Einsatzfall häufig vorkommen kann, schädigen die Batterie erheblich. Diese Tiefenentladungs-Schäden (z.b. lang eingeschaltete Verbraucher, wie Lampen bei Außentemperaturen unter 0° Celsius), bleiben aus, wenn stets eine ausreichend hohe Lade-Kapazität zur Verfügung steht. Dies kann dadurch gewährleistet werden, dass kein Batterieschlamm in den Zellen, vorhanden ist und andere Negativeinflüsse der Batterie-Alterung vermieden werden.
Unter dem ökologischem Aspekt kann bei der Herstellung von Bleiakkumulatoren der Bleiumsatz wesentlich reduziert werden, wenn man die Lebenszeit von Bleiakkumulatoren erhöht.
Da die Lebensdauer der meisten Systemkomponenten, die Lebensdauer beispielsweise des Fahrzeugs übersteigt, ist es erwünscht, dass diese Komponenten d.h. „Lebensdauerkomponenten" während der Lebensdauer des Systems nicht mehr ausgetauscht werden müssen.
Die sogenannten „wartungsfreien Batterien", sind zwar für den Nutzer wartungsfrei bezüglich des Nachfüllen von Wasser, versagen aber nach ähnlich kurzen Zeiträumen, wie die in der Vergangenheit, hauptsächlich eingesetzten „nicht wartungsfreien" Akkumulatoren. „Wartungsfrei" im herkömmlichen Sinne ist dabei nicht mit „langlebig" zu verwechseln.
Bleiakkumulatoren müssen jedoch während des Nutzungszeitraumes nach wie vor mehrfach ausgewechselt bzw. erneuert werden, was mit einem erheblichen technischen, finanziellen Beschaffungs- und Wartungsaufwand, für den Benutzer verbunden ist.
Den Beweis dafür liefern die "Aftermarket-Batterie-Verkaufs-/Marketing- und Umsatz-Zahlen", der EUROBAT- (eine Vereinigung der Batterie- Hersteller in Europa) Veröffentlichungen, die zeigen dass der Markt für Nachrüst-(bzw. Austausch)-Batterien mindestens um den Faktor 2 bis 3 höher ist als der Neuwagenausrüster-(OEM-) Batteriemarkt. Diese Zahlen verdeutlichen, dass derzeit nahezu jede Starter-Batterie während einer Automobil-Lebensdauer, von mindestens 10 bis 15 Jahren, 2 bis 3 Mal ausgetauscht werden muss.

Vorrichtungen zur Verlängerung der Lebenszeit von Bleiakkumulatoren sind beispielsweise in der DE 3733581 beschrieben, die ein Verfahren offenbart, um Batterieschlamm aus Bleiakkumulatoren zu entfernen.

Die DE 3733581 ist jedoch kein Batterie- oder Akkumulatoren- integriertes System, sondern der Batteriekörper wird angebohrt und der Batterieschlamm entleert bzw. die Zellen mit destilliertem Wasser gespült und anschließend wieder mit Schraubstopfen verschlossen.

Andere Vorrichtungen, die die Rückgewinnung des Bleianteiles aus dem Batterieschlamm betreffen, sind die Dokumente AT 7747 E und EP 38366 A1 .

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Gebrauchszeit von Bleiakkumulatoren zu verlängern. Es ist für den Nutzer zudem wünschenswert, diese Verlängerung der Lebensdauer ohne Wartungsarbeiten wie Austausch von Säure/Elektrolyt, Zellen oder Elektroden zu erreichen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Akkumulator mit erhöhter Lebensdauer bereitgestellt. Der Akkumulator umfasst dabei ein Gehäuse mit mindestens einer Zelle. Jede der Zellen umfasst mindestens einen Elektrolytbehälter, einen Elektrolyten, eine Anode und eine Kathode.

Der Akkumulator umfasst erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm. Die Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm weist dabei mindestens ein Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem, eine Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit, einen Batterieschlamm-Sammelbehälter, eine Batterieschlamm-Rückhaltekomponente und einen Rücklauf für den gereinigten Elektrolyten auf.

Der Akkumulator umfasst dabei mindestens einen Elektrolytbehälter pro Zelle. Aus Gründen der Klarheit wurde auf eine detaillierte Aufzählung jeder Zelle mit jeweils einer oder mehreren Anoden und einer oder mehreren Kathoden pro Akkumulator verzichtet. Die Elektroden jeder Akkumulatorzelle können als Einfach- oder Mehrfachelektroden in den unterschiedlichsten Anordnungen ausgeführt werden.

Der bzw. die Elektrolytbehälter können einzeln oder in einem Akkumulatorblock zusammengefasst sein. Der Elektrolytbehälter ist mit Elektrolyt gefüllt, in dem sich eine Anode und eine Kathode befinden und mit dem Elektrolyten in Kontakt stehen. Die Erfindung bezieht sich auch auf vorgeladene „trocken" ausgelieferte Autoakkumulatoren bzw. -batterien, die (noch) keinen flüssigen Elektrolyten im physikalischen Sinne (dh den elektrischen Strom leitende und sich durch ihn zersetzende Lösung, z. B. Salz, Säure, Base) enthalten. Diese unbefüllten Akkumulatoren werden hier jedoch als mit "dehydriertem Elektrolyt" gefüllt erachtet.

Das in die Batterie bzw. den Akkumulator integrierte Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem der Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm ist mit mindestens einer Einlassöffnung je Zelle bzw. Elektrolytbehälter versehen. Im Folgenden wird zur Klarheit angenommen, dass der Akkumulator nur eine einzelne Zelle umfasst. Die Einlassöffnung ist dabei so angeordnet, dass ein Elektrolyt angesaugt werden kann, der auch Batterieschlamm enthält, d.h., die Ansaugöffnung ist in der Nähe des Bodens der Akkumulatorzelle angeordnet. Bevorzugt ist der Boden der Akkumulatorzelle mit einem Trichter oder einer ähnlichen Struktur versehen, um den Akkumulator- bzw. Batterieschlamm vor der Einlassöffnung des Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystems zu konzentrieren. Dazu kann der Zellenboden mit Schrägen versehen sein.

In einem herkömmlichen Blei/Säuere-Akkumulator, bilden sich im Wesentlichen zwei Typen von Bleisulfat (als Batterieschlamm): der tri-basische Typ und der tetra-basische Typ aus. Die tetra-basischen Bleisulfatablagerungen weisen Durchmesser zwischen 2 bis 5/1000 mm und Längen von 10/1000 mm bis 100/1000 mm auf. Die tri-basischen Ablagerungen, weisen hingegen eine schuppenartige Struktur mit Kristallen von ca. 1/1000 mm Größe auf. Beide Arten von Bleisulfat-Kristallen (d.h. Batterieschlamm-Partikel) müssen im Fall einer Batterieschlamm-Reinigung, beispielsweise durch Filter aus dem Elektrolyten abgesondert werden.

Der Batterieschlamm selbst ist ein Gemisch, das zusätzlich zu Bleisulfat (PbSO₄) zahlreiche Einzelkomponenten wie, Pb, S, CaO, SIO₂, Fe, Zn und andere Stoffen umfasst. Je früher und öfter bzw. regelmäßiger der Batterieschlamm in einem integrierten Kreislauf gereinigt wird, um so kleiner ist die Gefahr, dass sich Klumpen von Batterieschlamm bilden können. Zusatzstoffe für den Elektrolyten, welche eine Klumpenbildung vermindern sollen, sind beim Einsatz der vorliegenden Erfindung ebenfalls nicht mehr notwendig.

Das Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem führt zu einer Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit, die den Batterieschlamm und den Elektrolyten vom bzw. am Akkumulatorzellen-Boden absaugt.

Ein weiteres Problem der Batterie-Leistungsreduzierung und Alterung ist die Entwicklung von Gasen, insbesondere Wasserstoff und Sauerstoff, beim Überladen von elektrochemischen Zellen mit wässerigen Elektrolyten. Derzeit werden Entgasungs-Batteriestopfen, Gasableitungen und andere Einrichtungen eingesetzt, um dieses Problem zu lösen.

Es ist ebenfalls möglich, diese in dem Elektrolyten gelösten Gase zusammen mit dem Elektrolyten über einen Kreislauf, z.B. zum großen Teil in das Batterieschlamm-Ablagerungsvolumen (z.B. im Batteriedeckel) abzuführen. Dort können bestimmte Medien für Wasserstoff bzw. Sauerstoff vorgesehen sein, in denen diese gelösten Gase gebunden werden können. Dadurch kann das Problem der Gase, die in dem Elektrolyten gelöst sind ebenfalls ohne technische Zusatzmaßnahmen gelöst werden. Es ist ebenfalls denkbar, einen Katalysator (z.B. Platin, Palladium oder ähnliche Schwermetalle) für Wasserstoff bzw. Sauerstoff in dem Elektrolytkreislauf vorzusehen, um die gelösten Gase wieder zurück reagieren zu lassen.

Im Extremfall kann das Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem einfach durch die Ansaugöffnung der Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit gebildet sein, beispielsweise wenn die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit am Boden oder unter der Akkumulatorzelle angeordnet ist.

Als Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit eignet sich jede Art von Pumpe (Verdrängerpumpen, Zentrifugalpumpen, Innen- oder Außen-Zahnradpumpen, Schlauchpumpen, Saugstrahlpumpen), die in der Lage sind, ein aggressives Fluid wie Batteriesäure oder Gel-artige Elektrolyt-Medien zu pumpen.

Die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit pumpt ein Gemisch von Batterieschlamm und dem Elektrolyten zu einem Batterieschlamm-Sammelbehälter, in dem sich der Batterieschlamm ansammeln kann. Der Batterieschlamm-Sammelbehälter (mit oder ohne Gas bindende Medien) ist in Förderrichtung hinter der Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit angeordnet.

In Förderrichtung hinter dem Batterieschlamm-Sammelbehälter ist eine Batterieschlamm-Rückhaltekomponente angeordnet, die verhindert, dass der Batterieschlamm zurück in die Zelle gelangen kann.

In Förderrichtung hinter der Batterieschlamm-Rückhaltekomponente ist ein Rücklauf für den gereinigten bzw. entschlammten Elektrolyten zu der Zelle vorgesehen.

Die kompakteste Möglichkeit der Umsetzung besteht darin, die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit an der tiefsten Stelle am Boden der Akkumulatorzelle anzuordnen, die Batterieschlamm/Elektrolyt direkt in einen angrenzenden Batterieschlamm-Sammelbehälter mit der Batterieschlamm-Rückhaltekomponente fördert, wobei der Ausgang der Batterieschlamm-Rückhaltekomponente am Boden den Rücklauf für den gereinigten bzw. entschlammten Elektrolyten bilden kann. Diese Anordnung hat lediglich den Nachteil, dass die Batterieschlamm-Rückhaltekomponenten an der tiefsten Stelle der Zelle angeordnet sind und somit schlecht oder gar nicht ausgewechselt werden können.

Die Erfindung löst insbesondere Probleme der Batterie-Alterung und des späteren vorzeitigen Batterieversagens, wie die Batterieschlammanhäufung in den Zellen, die Verbleiung, die Sulfatierung, Antimonvergiftungen, Gitterkorrosion, das Dendritenwachstum und die ungünstige Elektrolytsichtung, die zu den in der Einleitung beschriebenen Problemen führen.

Die vorliegende Erfindung lässt sich insbesondere bei Nickel-Cadmium, Nickel-Metall-Hybrid und Lithium-Ionen-Akkumulatoren einsetzen. Die vorliegende Erfindung lässt sich dabei ebenfalls bei Blei-Säure-Zellen, die auch als „Automobil-Starter Batterien" (SLI-Batterien d.h. Starter/Licht/Zündung) aber bei anderen Bauarten wie der Blei/Antiomon-Technologie- und den Blei/ Kalzium-Technologie-basierten Batterien einsetzen.

Bevorzugt umfasst der Akkumulator mindestens eine Blei/Säure-Zelle. Besonders durch die breite Verbreitung von Blei-Säure-Zellen in Kraftfahrzeugen oder anderen Anwendungsgebieten, mit den bekannten Problemen des Batterieschlamms, der zu Elektrodenkurzschlüssen führt, bietet sich die Integration der Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm in dieses System an. Prinzipiell kann die Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm jedoch auch in allen anderen Akkumulatoren mit flüssigem oder viskosen bzw. gelartigen Elektrolyten angewendet werden, bei denen Batterieschlamm Vorteilhaft ist das Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem mit einer Einlassöffnung je Zelle und einer Sammelleitung versehen. Dies kann beispielsweise durch einzelne Tauchrohre umgesetzt werden, die mit entsprechenden Ventilen versehen sind. Durch eine Anordnung der Tauchrohre über dem Säurespiegel und durch die Ventile kann ein Elektrolyt-Kurzschluss zwischen den (6 bzw. 12) Zellen eines (12V bzw. 24V) Mehrzellen-Akkumulators vermieden werden.

Vorzugsweise ist das Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem als ein Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugtauchrohr ausgeführt. Durch das Tauchrohr kann an dem Zellenboden den anfallenden Batterieschlamm z.B. PbSO₄ mit einem Teil des Elektrolyten, z.b. H₂SO₄ (im Fall einer Blei/Säure-Zelle), absaugt werden. Tauchrohrlösungen haben insbesondere den Vorteil, dass eine einzelne Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit verwendet werden kann, um nacheinander mehrere Zellen einer Batterie zu entschlammen, ohne dass die Gefahr eines Elektrolytkurzschlusses besteht.

Bevorzugt ist mindestens ein Elektrolytverteiler bzw. Elektrolyt/Batterieschlamm-Verteiler hinter der mindestens einen Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit angeordnet. Dadurch kann beispielsweise ein flacher Batterieschlamm-Sammelbehälter besser und gleichmäßiger gefüllt werden. Dadurch kann die Bauhöhe der Batterie mit dem Reinigungssystem gering gehalten werden.

Vorteilhaft ist der mindestens eine Elektrolytverteiler mit über der Länge nach unterschiedlich angeordneten Öffnungen mit unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern versehen, um insbesondere den Batterieschlamm möglichst gleichmäßig in dem Batterieschlamm-Sammelbehälter zu verteilen.

Vorzugsweise wird die (mindestens eine) Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit durch eine Steuereinheit angesteuert. Die Steuereinheit kann beispielsweise eine Steuerelektronik umfassen, die vorzugsweise an die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit angekoppelt ist. Bevorzugt wird die Steuereinheit durch die, in der Batterie ohnehin vorhandene elektrische Energie versorgt.

Es ist ebenfalls möglich, die Steuereinheit separat beispielsweise in einem Fahrzeug anzuordnen. Es ist beispielsweise denkbar die Steuereinheit in einen Fahrzeugcomputer zu integrieren, der beispielsweise über einen Fahrzeugbus die Sensoren in den Zellen ausliest und die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit steuert. In diesem Fall ist eine eigene Steuerelektronik in der Batterie nicht erforderlich. In diesem Fall kann die Steuereinheit oder auch nur die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit von außen, mechanisch oder elektrisch betrieben werden. Eine externe Versorgung der Steuereinheit kann zudem verhindern, dass der Akkumulator unnötig belastet wird. Eine Ankoppelung der Steuereinheit an das Antriebs-, Motor-, oder Betriebs-Managementsystem ist möglich, um zusätzlich Funktionen und Kontrollmöglichkeiten, die nicht direkt in oder an dem Akkumulator angeordnet sind, in das System zu integrieren.

Falls eine direkte elektrische Energieversorgung durch den Akkumulator vorgesehen ist, kann die Steuerelektronik dafür sorgen, dass das Reinigungssystem nur arbeitet, wenn eine ausreichend hohe Energieversorgung, durch den Akkumulator, bereitgestellt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Leistung des Akkumulators nicht durch den Reinigungs- und Dichte-Entschichtungs-Prozess, geschwächt wird. In diesem Fall, arbeitet das Reinigungssystem diskontinuierlich.

Es ist ebenfalls vorgesehen, eine kontinuierliche Reinigung des Elektrolyts zu verwenden, wenn die Energiereserven des Akkumulators ausreichend hoch sind, sodass die Basisfunktion z.B. ein Motorenstart oder die Energieversorgung der angeschlossenen Geräte sichergestellt sind.

Die Steuereinheit, kann z.B. die Spannung des Akkumulators überwachen und nur Energie an das Reinigungssystem freigeben, wenn die vorgegebenen Leistungs-Toleranzgrenzen, nicht unterschritten werden. Ein Überschreiten der Leistungsgrenzen, des Akkumulators ist technisch, meistens nicht möglich, bzw. hat keine Auswirkungen auf die Funktionszeiten der Reinigungseinheit.

Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (oder auch die Steuereinheit) Sensoren umfasst. Die Sensoren können den Zustand des Elektrolyts ermitteln. Der Sensor kann auf einem elektrischen, mechanischen oder chemischen Prinzip basieren.

Die Sensoren können dazu ausgelegt sein, eine Elektrolyt-Dichteschichtung mit den schwereren Elektrolytanteilen unten und den leichteren oben festzustellen. Dadurch kann beispielsweise lediglich ein Umwälzvorgang durch die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit gestartet werden. Durch das Reinigen des Elektrolyts kann eine Elektrolyt-Dichteschichtung vermieden werden, die zu den bekannten Alterungs- und Ausfallproblemen führt. Durch die unterschiedlichen Aufgaben der Pumpe bei der Umschichtung (bzw. Entschichtung) (d.h. möglichst schnelle Umwälzung) und der Reinigung des Elektrolyts (möglichst hoher Druck), ergibt sich die Möglichkeit die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit (oder kurz Pumpe) entweder vorwärts oder rückwärts laufen lassen, um im Vorwärtsgang zu entschlammen und im Rückwärtsgang lediglich umzuwälzen. Diese Option kann lediglich mit zwei Ventilen umgesetzt werden, die in den Leitungen angeordnet sind.

In einer anderen Ausführungsform ist die Steuereinheit mit einem eigenen Ladungsspeicher versehen, der mit den Elektroden der Zellen verbunden werden kann. Der Ladungsspeicher bzw. die Schaltung kann mit einem oder mehreren Sensoren versehen sein kann, um den Ladungszustand oder einem Belastungszustand des Akkumulators feststellen zu können.

Der Batterie-Ladezustand kann durch die Batterie-Steuereinheit eines System-Managements (z.B. einen Bordkomputer) in dem Cockpit bzw. auf einem Display angezeigt werden, dabei kann bei Problemen eine entsprechende Mitteilung an den Nutzer ausgegeben werden. Selbstverständlich kann durch eine z.B. grüne Lampe oder eine Mitteilung an den Nutzer angezeigt werden, ob die Batterie-Reinigungseinheit gerade in Betrieb ist oder nicht.

Diese Schaltung kann dazu verwendet werden, den separaten Speicher zum Betrieb der Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm nur dann aufzuladen, wenn auch der Akkumulator gerade geladen wird, bzw. ausreichend Energie für den Reinigungsvorgang zur Verfügung steht. Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Elektrolytreinigung/Entschlammung nur während des Ladevorgangs durchzuführen. Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, die Reinigung nur bei vollständig geladenem oder entladenem Akkumulator durchzuführen. Es wird im Moment davon ausgegangen, dass eine Elektrolytreinigung/Entschlammung sich während der Entladung negativ auswirken kann, da der Elektrolytstand bei der Reinigung möglicherweise abgesenkt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Sensoren und die Schaltung, nachdem sie von der Batteriespannung getrennt sind, nicht durch die unterschiedlichen Spannungspotenziale der Elektrolyten in den einzelnen Zellen beeinflusst werden.

Vorzugsweise ist die Batterieschlamm-Rückhaltekomponente als ein Absetzbecken ausgeführt. Da insbesondere bei Bleiakkumulatoren der Batterieschlamm durch den Bleigehalt schwer ist, kann der Batterieschlamm in einem Absetzbecken aufgefangen werden. Wenn das Absetzbecken unter den Elektroden angeordnet ist, muss der Batterieschlamm nicht hoch gepumpt werden.

Bevorzugt ist das Absetzbecken mit einem Überlauf versehen, der als Einlauftrichter ausgeführt ist. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn das Absetzbecken oberhalb der Zellen angeordnet ist. Dabei kann der Einlauftrichter des Absetzbeckens, der als Rücklauf des gereinigten Elektrolyts dient, auch zum Füllen der Zelle verwendet werden.

Es ist weiterhin geplant, den Einlauftrichter unter der Öffnung zum Füllen der Zelle anzuordnen. Dadurch kann ein Verschlussstopfen der Füllöffnung nach unten in Richtung des Einlauftrichters verlängert sein und so den Einlauftrichter mit einem Filter bzw. einem Sieb abdecken. Dadurch kann das Zurücklaufen von Batterieschlamm aus dem Absetzbecken in die Zelle verhindert werden. Der Verschlussstopfen soll die Zelle möglichst flüssigkeitsdicht verschließen, muss jedoch auch einen Druckausgleich ermöglichen.

Bevorzugt umfasst die Batterieschlamm-Rückhaltekomponente mechanische Reinigungselemente. Siebe, Filter oder Vliese können die Partikel des Batterieschlamms mechanisch aus dem Elektrolyten filtern. Diese Vliese, Siebe, Filtereinheiten und Batterieschlamm Abscheide-Systeme, müssen in der Lage sein auch relativ kleine Batterieschlamm- Partikel von 1/1000 mm bis zu 10/1000 mm Durchmesser, sicher zu trennen bzw. zurückzuhalten.

Vorzugsweise umfassen die mechanische Reinigungselemente einen Filter für eine Partikelgröße von 10/1000 mm, vorzugsweise 5/1000 mm und bevorzugter 2 bis 5/1000 mm. Durch diesen Filter lässt sich insbesondere die tetra-basischen Bleisulfatablagerungen, mit einem Durchmesser zwischen 2 bis 5/1000 mm und eine Länge von 10/1000 mm bis 100/1000 mm aus dem Elektrolyten filtern. Dieser Filter kann dazu verwendet werden bei häufigen Umwälz- bzw. Reinigungsvorgängen lediglich die größeren Bleisulfatablagerungen aus dem Elektrolyten zu filtern.

Bevorzugt umfassen die mechanischen Reinigungselemente einen Filter für eine Partikelgröße von unter 2/1000 mm, vorzugsweise 1/1000 mm und bevorzugter unter 1/1000 mm. Damit lassen sich insbesondere tri-basische Ablagerungen mit Kristallen mit einer schuppenartigen Struktur von nur ca. 1/1000 mm Größe filtern. Durch die Verwendung insbesondere vor zwei gestaffelt angeordneten Filtern können beide Arten von Bleisulfat-Kristallen (und andere Batterieschlamm-Partikel) leicht aus dem Elektrolyten abgesondert werden, ohne dass sich die einzelnen Filter zu schnell verstopfen.

Vorteilhaft umfasst die Batterieschlamm- Rückhaltekomponente physikalische Reinigungselemente. Es können beispielsweise Einfach- oder Mehrfach-Zyklone sowie Zentrifugalfilter bzw. Partikelabscheider verwendet werden, um den Batterieschlamm aus dem Elektrolyten zu extrahieren. Es ist beispielsweise möglich eine Kreiselpumpe dazu zu verwenden, den Batterieschlamm durch die Zentrifugalwirkung abzuscheiden. Es ist ebenfalls möglich Adsorbtions-/Absorbtionsfilter zu verwenden, um Batterieschlamm oder andere Verunreinigungen aus dem Elektrolyten zu entfernen. Es ist ebenfalls möglich, elektrochemische Abscheidungseinheiten zur Reinigung des Elektrolyts zu verwenden. Im Batterieschlamm-Abscheideraum (bzw. -Volumen), können auch chemische Elemente und Medien eingelagert werden, die den Batterieschlamm am Ablageboden fixieren und binden.

Bevorzugt umfasst die Batterieschlamm-Rückhaltekomponente mindestens ein chemisches Reinigungselement. Chemische Reinigungselemente können beispielsweise als Fällungseinheiten oder auch elektrochemische Abscheidungselemente ausgeführt sein.

Vorteilhafterweise sind die Reinigungselemente in Verschlüssen oberhalb des mindestens einen Einlauftrichters angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der Überlauf bzw. der Einlauftrichter des Überlaufs und die Füllöffnung durch einen Verschluss verschlossen, wobei der Überlauf in Bezug auf das Absetzbecken mittels eines Filters oder dergleichen verschlossen wird. Dadurch kann beispielsweise das Filterelement lediglich durch Auswechseln der Verschlussstopfen gewechselt werden.

Vorzugsweise ist der Akkumulator jeweils mit einer Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm pro Zelle versehen. Durch diese Anordnung können alle Probleme, die durch Ventile oder Elektrolytbrücken entstehen könnten, von vornherein vermeiden werden. Der erhöhte Aufwand bei einem 12V-Bleiakku mit 6 Zellen, von beispielsweise 6 Pumpen (bzw. einer 6-Fachpumpe), 6 Ansaugsystemen, 6 Batterieschlamm-Sammelbehältern, 6 Batterieschlamm-Rückhaltekomponenten und 6 Rückläufen ist bei weitem geringer als es erscheinen mag. Die 6 Ansaugsysteme, 6 Batterieschlamm-Sammelvolumina und 6 Rückläufe können in das Gehäuse des Akkumulators integriert werden, und stellen somit nur einen erhöhten Herstellungsaufwand für das Werkzeug dar. Es kann ausreichen, nur eine Zelle mit Sensoren zu versehen, wenn angenommen werden kann, dass alle Zellen den gleichen Bedingungen ausgesetzt sind. Die 6 Batterieschlamm-Rückhaltekomponenten können als Massenprodukt ebenfalls billig hergestellt werden, und stellen nur einen untergeordneten Kostenfaktor dar. Es kann ausreichen eine 6-Fachpumpe mit nur einem Motor anzutreiben, um alle Zellen gleichzeitig zu reinigen. Damit kann der Aufwand für die getrennte Elektrolytaufbereitung gering gehalten werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die einzelnen Elemente und Sensoren in den Elektrolyten nicht durch die unterschiedlichen Spannungspotenziale der Elektrolyten in den einzelnen Zellen beeinträchtigt werden.

Vorzugsweise ist der Elektrolytbehälter am Boden mit Rippen versehen, die sich entlang der Grenzen zwischen Anode und Kathode erstrecken. Durch eine gerippte Struktur kann direkt unter den Elektroden ein Kurzschluss verhindert werden. Wenn die Rippen zwischen den Elektroden am Boden der Zellen verlaufen, kann der Batterieschlamm erst dann die Elektroden kurzschließen, wenn der Zwischenraum zwischen den Rippen vollständig mit Batterieschlamm gefüllt ist. Je nach Tiefe und Breite der Rippen kann der Boden der Zellen als Absetzbehälter für Batterieschlamm dienen. Es ist ebenfalls denkbar den Boden der Zellen mit einer Wabenstruktur zu versehen.

Vorteilhaft umfasst das Gehäuse des Akkumulators, ein Akkumulator-Untergehäuse mit einzelnen Zellen, in denen die Anoden sowie Kathoden und ein Elektrolyt angeordnet sind und einer Deckelgarnitur, die mit Akkumulator-Untergehäuse verbunden ist, wobei die Deckelgarnitur, mit Zellen-Verschlussstopfen sowie Handhabungselementen versehen ist.

Die Deckelgarnitur kann mit dem Akkumulator-Untergehäuse durch eine Schweißnaht, Schrauben, eine Klebung oder dergleichen verbunden sein.

Die Zellen-Verschlussstopfen bzw. Akkumulator- Schraub- oder Steckstopfen können mit einer Gasentlüftung versehen sein. Es ist auch möglich, dass die Zellen-Verschlussstopfen mit einem Druckausgleichselement versehen sind.

Die Handhabungselemente können als Handlingseinheiten, wie z.B. Traggriffe ausgeführt sein. Die Handhabungselemente können ebenfalls als Handhabungselemente für Roboter ausgeführt sein. Es ist ebenfalls vorgesehen, das Batteriegehäuse mit Befestigungselementen zu versehen.

Bevorzugt ist die Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm oberhalb der Zellen in dem Gehäuse des Akkumulators angeordnet. Durch die Integration der Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm beispielsweise in das Deckelement kann auf eine Anpassung des Akkumulator-Untergehäuses verzichtet werden. Dadurch können die Herstellungskosten niedrig gehalten werden. Die Anordnung Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm oberhalb der Zellen ist packagegünstig und volumensparend.

Vorzugsweise ist an dem Gehäuse des Akkumulators mindestens ein weiteres funktionales Gefäße angeformt. Durch die erhöhte Lebensdauer des Akkumulators wird es erstmals möglich, beispielsweise den Vorratsbehälter für Scheibenreinigungswasser in das Gehäuse des Akkumulators zu integrieren. Es ist ebenso denkbar, Vorratsbehälter für andere Betriebsstoffe wie Bremsflüssigkeit, Servolenkungsflüssigkeit, Klimaanlage und dergleichen zu integrieren. Es ist ebenso denkbar (insbesondere, wenn andere Gefäße bzw. Vorratsbehälter dazwischen liegen) das Ausgleichsgefäß der Kühlanlage in einen kombinierten Akku/Fluid-Vorratsbehälter zu integrieren.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
1 stellt dabei einen Querschnitt durch eine Zelle eines erfindungsgemäßen Akkumulators dar.
Der in 1 dargestellte Akkumulator 2 ist mit einer Einrichtung 4 zur Beseitigung von Batterieschlamm bzw. einem Batterieschlamm- Reinigungs- und Elektrolyt-Schichtungs-System versehen. Die Einrichtung 4 zur Beseitigung von Batterieschlamm 190 befindet sich innerhalb oder außerhalb des Akkumulators 2. Der Akkumulator 2 umfasst ein Akkumulator-Untergehäuse 300 mit einzelnen Zellen 18, in denen jeweils Anoden 52 und Kathoden 68 und Elektrolyt 40 angeordnet sind. Auf dem Akkumulator-Untergehäuse 300 ist eine Deckelgarnitur oder Akkumulatordeckel 302 angeordnet, die mit dem Akkumulator-Untergehäuse 300 über eine Schweißnaht 304 oder dergleichen verbundenen ist. Der Akkumulatordeckel 302 ist mit Akkumulator- bzw. Zellen-Schraub- oder Steck-Verschlussstopfen 308 versehen. An dem Akkumulator 2 sind ebenfalls Entlüftungseinheiten angebracht, die beispielsweise in Akkumulator-Schraub- oder Steck-Verschlussstopfen 308 angeordnet sein können. Es können ebenfalls Handhabungselemente wie z.B. Traggriffe 500 und anderen Komponenten, an dem Akkumulator-Untergehäuse 300 oder dem Akkumulatordeckel 302 angebracht sein.
Die Einrichtung 4 zur Beseitigung von Batterieschlamm bzw. der Akkumulator mit einem Batterieschlamm-Reinigungssystem mit (keine Rechtschreibvorschläge) umfasst dabei ein oder mehrere Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsysteme 80, mindestens eine Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 und ein Batterieschlamm-Sammelbehälter 160.
Das Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem 80, ist mit mindestens einer Einlassöffnung 90, je Zelle oder einem Zentralsammler versehen.
Die mindestens eine Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 z.b. Pumpe kann mit einer separaten oder angekoppelten elektrischen, elektronischen oder mechanischen Steuereinheit 600, und Energieversorgungsleitungen 602, 604 versehen sein.
Der Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 können ein oder mehrere Medien- bzw. Elektrolytverteiler 140 nachgeschaltet sein, die mit über der Länge nach mit Öffnungen unterschiedlicher Öffnungsdurchmesser 142, 144, 146 versehen sind. Durch die unterschiedlichen Öffnungsdurchmesser 142, 144, 146 wird insbesondere der Batterieschlamm 190, möglichst gleichmäßig im Batterieschlamm-Sammelbehälter 160 verteilt.
Hinter dem Batterieschlamm-Sammelbehälter 160 sind Batterieschlamm-Reinigungs- bzw. Rückhalte-Komponenten 170, angeordnet.
Batterieschlamm-Reinigungs- bzw. Rückhalte-Komponenten 170 können als Filter, Vliese oder anderen Reinigungseinheiten ausgeführt sein. Es ist ebenfalls vorgesehen, Elektrolyt-Reinigungs- bzw. Aufbereitungs-Komponenten 180 in den Kreislauf zu integrieren.
Nach dem Batterieschlamm-Sammelbehälter 160 und den Batterieschlamm-Rückhaltekomponenten 170 ist ein Elektrolytrücklauf-Verteilersystem 240 angeordnet. Das Elektrolytrücklauf-Verteilersystem 240 kann mit Einlauftrichtern 220 versehen sein.
Reinigungs- bzw. Rückhaltekomponenten 170 die auf bzw. vor den Einlauftrichtern 220 oder dem Elektrolytrücklauf-Verteilersystem 240 angeordnet sind verhindern, dass Batterieschlamm 190 nach dem Durchlauf durch alle Förder- und Reinigungskomponenten zurück in die Zelle gelangen kann.
Alle Komponenten zusammen, stellen einen Batterieschlamm-Reinigungs- und Elektrolytschichtungs-Optimierungskreislauf dar.
Ein Standard Akkumulator verfügt außerdem noch über einen positiven 660 und negativen 662 Anschlusspol, mit denen der Akkumulator an die Verbraucher angeschlossen werden kann.
Bei der bevorzugten dargestellten Schwerkraft-Reinigungseinheit bzw. Absetzbecken 200, sinkt der erheblich schwerere Batterieschlamm nach unten und der leichtere Elektrolyt gelangt, so vom Batterieschlamm 190 gereinigt, über das Elektrolyt-Rücklaufsystem 240 zurück in die Akkumulatorzelle 18.
In bzw. an dem Elektrolyt-Rücklaufsystem 240 sind Reinigungs- bzw. Rückhaltekomponenten 170 180, ist so angeordnet, dass die schwereren Partikel des Batterieschlamms 190 nicht zurück, in die Akkumulatorzellen, gelangen können. Kleinere und leichtere Schwebepartikel können durch Filter, Vliese oder andere Reinigungseinheiten, zurückgehalten werden.
Das Elektrolyt-Rücklaufsystem 240 ist direkt mit der jeweiligen Zelle 18 verbunden, in welche der gereinigte Elektrolyt 42 zurückfließt.
Der Reinigungskreislauf kann vorzugsweise diskontinuierlichen oder auch kontinuierlichen betrieben werden. Durch den Kreislauf bzw. den Elektrolytumlauf wird auch eine deutlich bessere Elektrolytschichtung erreicht, das heißt die Dichte des Elektrolyten ist von unten nach oben ist, in den Akkumulatorzellen nahezu homogen. In herkömmlichen Akkumulatorsystemen ohne Umwälzung konnte im Laufe der Nutzungsdauer eine ungünstige Dichteschichtung des Elektrolyten entstehen, die die Lebensdauer des Akkumulators ungünstig beeinflusst.
Vorzugsweise arbeitet die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 mit derselben Arbeitsspannung wie der Akkumulator, d.h. z.B. in einem 12-V-Akkumulator also mit 12 V.
Da die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 nur eine geringe relativ geringe Pump- und Umlaufleistung ausbringen muss, kann eine einfache und billige Pumpe verwendet werden. Besonders bei diskontinuierlichem Betrieb kann die Lebensdauer der Pumpe auf wenige Stunden begrenzt sein. Es ist jedoch ebenfalls möglich, eine Hochleistungspumpe zu verwenden, um eine kurzzeitige, stark beschleunigte Reinigung und Umschichtung des Elektrolyten vorgesehen ist.
Die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 wird vorzugsweise diskontinuierlich und nur dann betrieben, wenn der Akkumulator ausreichend aufgeladen ist. Dies kann über die Steuereinheit 600, geregelt werden.
Die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100, saugt über das Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem 80 mit einem oder mehreren Ansaugkanälen 88, den Elektrolyten 40, mit den Anoden- und anderen Ablagerungen 190 sowie unerwünschten Partikeln, an. Wenn mehrmals diskontinuierlich abgesaugt wird, sind die Batterieschlammpartikel klein und noch nicht verklumpt, wodurch ein einfaches Absaugen bzw., Abpumpen, sicher gestellt ist. Durch die kleinen Partikel wird auch ohne die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 nicht geschädigt.
Über den Elektrolytverteiler 140, wird der Elektrolyt 40 (Säure, Gel oder ein anderes Elektrolytmedium) mit den darin befindlichen Ablagerungen im Ablagerungsvolumenraum 160 z.b. in einem Teil des Akkumulatordeckels 302 verteilt. Der Elektrolytverteiler 140 weist in seiner Länge Öffnungen mit unterschiedlichem Öffnungsdurchmesser 142, 144, 146 auf, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung, des Batterieschlammes 190, im Batterieschlamm-Sammelbehälter 160 (beispielsweise im Deckel 302) sicherzustellen.
Der relativ schwere Batterieschlamm 190, sinkt im Batterieschlamm-Sammelbehälter 160 nach unten und lagert sich am Boden ab, während der leichtere Elektrolyt gereinigt in die Überlauföffnungen 230 fließt.
Die Überlauföffnungen 230 bilden eine Verbindung zu den einzelnen Akkumulatorzellen 18. Die Überlauföffnungen 230 sind vorzugsweise in Form eines, von oben nach unten, zulaufenden Einlauftrichters 220 oder dergleichen ausgeführt, damit die schwereren Anteile des Batterieschlamms nicht in die Zellen zurückfließen können.
Vorzugsweise können die Einlauftrichter 220 bzw. die Überlauföffnungen im Bodenbereich des Absetzbeckens porös ausgeführt sein, um es zu ermöglichen, das möglichst viel Elektrolyt zurück in die Zellen gelangen kann. Diese Ausführungsform hat zudem dem Vorteil, dass sich der abgesetzte Batterieschlamm abtrocknen und verfestigen kann, wodurch verhindert wird, dass der Batterieschlamm bei dem nächsten Reinigungsvorgang ausgespült wird.
Vorzugsweise, wird am oberen Ende des Überlaufes ein Batterieschlammfilter 170 der verhindert, dass kleine Schwebteilchen des Batterieschlamms 190, wieder in die Akkumulatorzellen 18 zurückgelangen können.
Die Filtereinheit 170 kann, wie die Zellenverschlussstopfen 308 auswechselbar ausgeführt werden, um die Filter 170 während des Einsatzzeitraumes des Akkumulators, eventuell zu reinigen oder auszutauschen.
Der Batterieschlamm-Sammelbehälter 160, kann ebenfalls über eine bewegliche und abgedichtete Schiebe- oder Klappeinheit verfügen, um den Batterieschlamm, falls erforderlich, während der Nutzungsdauer, zu entfernen. Es ist ebenso vorgesehen den Batterieschlamm-Sammelbehälter als ein abnehmbares Gefäß auszuführen, das gegen ein entsprechendes leeres Gefäß ausgetauscht werden kann, was die Wartung des Akkumulators vereinfacht. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass der Austauschbehälter mit frischer Säure gefüllt ist, um beim Austausch auch den Elektrolyten aufzufrischen.
Dieses zunächst hier beschriebene preiswerte Schwerkraft-Batterieschlamm-Reinigungssystem, kann auch durch andere Reinigungseinheiten wie Zyklone, Rotationsbeschleuniger, elektrisch/elektronische Abscheider oder nur Filter, Siebe oder Reinigungsvliese ausgeführt bzw. ergänzt werden. Es ist insbesondere ein Vorteil der Erfindung, dass der Batterieschlamm 190, zu einem großen Anteil aus dem Elektrolyten abgeschieden wird, um ein vorzeitiges Altern und das vorzeitige Versagen des Akkumulators zu verhindern.
Neben der Entfernung von Batterieschlamm aus dem Elektrolyten, sorgt das Umwälzen des Elektrolyts auch dafür, dass eine Dichteschichtung und damit eine Konzentrationsschichtung in dem Elektrolyten vermieden wird. Der Elektrolyt 40, wird durch den Reinigungsvorgang durchgemischt und weist nach dem Umwälzen in der Zelle von unten nach oben eine homogene Dichteverteilung auf.
Die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 kann als Verdrängerpumpe oder als Zentrifugalpumpe oder als Axialpumpe ausgeführt sein. Es ist ebenfalls vorgesehen die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 geteilt auszuführen, wobei eine Verdrängerpumpe mit relativ kleiner Förderleistung zur Reinigung des Elektrolyten vorgesehen ist und ein Propeller in der Zelle nur zur Umschichtung des Elektrolyten vorgesehen ist. Als Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit 100 kann jede Art von Pumpe versendet werden. Verdrängerpumpen, (z.b. Kolbenpumpen, Schlauchpumpen, Zahnradpumpen und dergleichen) sind ebenso geeignet wie Kreiselpumpen Radialpumpen oder dergleichen, soweit sie mit dem Elektrolyten verträglich sind und in der Lage sind auch Batterieschlamm zu fördern.
Alle Komponenten zusammen, stellen ein Batterieschlamm-Reinigungs- und Elektrolytschichtungs-Optimierungskreislauf dar.
Diese, hier erfinderisch dargestellten Zusatzkomponenten, eines Batteriereinigungs- und Schichtungssystems, kosten einmalig, ca. 20 % bis maximal 30 %, erhöhen die Lebensdauer des Akkumulators mindestens, um den Faktor 3 bis 4, was in jedem Fall, einen nicht unerheblichen, wirtschaftlichen, Gesamtnutzen, darstellt und zu einem „Lebensdauer-Batterie-System" führen kann.
Wenn die erwartete Lebensdauer der Batterie die erwartete Lebensdauer des Systems übersteigt, kann auf eine gesonderte lösbare oder leicht wechselbare Verbindung zu dem System verzichtet werden. Durch die vorliegende Erfindung kann der Akku beispielsweise einfach in ein Fahrzeug eingeklebt werden, ohne dass irgendwelche Schrauben oder Befestigungsteile oder dergleichen notwendig sind. Da der Akku in dem Fahrzeug nicht mehr ausgebaut werden muss, kann er auch an sehr unzugänglichen Stellen direkt mit der Karosserie verklebt werden. Es ist durch die Erfindung auch möglich, die Batterie durch Nieten zu befestigen oder die Batterie direkt an die Karosserie anzuschweißen oder in ein anderes Kunststoffbauteil zu integrieren. Beispielsweise können Vorratsbehälter für Scheibenwasser, Motor und Getriebeöl, Kühlflüssigkeit in einem integralen Bauteil zusammengefasst werden.
Bisher haben Starter-Batterie z.B. in einem Automobil, stets ein Rechteck oder Quadrat-Form. Diese Form der Batterie war notwendig, um die Batterie aus dem Fahrzeug zu entnehmen zu können, um Wartungsarbeiten durch zu führen, destilliertes Wasser nach zu füllen oder eine Ersatzbatterie einbauen zu können. Da das in Zukunft mit der hier erfindungsgemäß beschriebenen Batterie nicht mehr erforderlich ist, kann die Batterie eine beliebige Package- günstige Form aufweisen, die an nahezu jeder (vorzugsweise kühlen) Stelle des Fahrzeuges integriert werden kann.

2: Akkumulator
4: Einrichtung zur Beseitigung von Batterieschlamm
16: Gehäuse
18: Zelle
26: Elektrolytbehälter
40: Elektrolyt
52: eine Anode
68: eine Kathode
80: Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem
88: Ansaugkanälen
90: Einlassöffnung
100: Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit
140: Elektrolytverteiler
142, 144, 146: Öffnungsdurchmesser
160: Batterieschlamm-Sammelbehälter
190: Batterieschlamm
170: Batterieschlamm-Rückhaltekomponente
200: Absetzbecken
220: Einlauftrichter
230: Überlauföffnungen
240: Elektrolytrücklauf-Verteilersystem
300: Akkumulator-Untergehäuse
302: Deckelgarnitur
304: Schweißnaht
308: Zellenverschlussstopfen
400: Rippen
500: Griff
600: Steuereinheit
602, 604: Energieversorgungsleitungen
660: positiver Anschlusspol
662: negativer Anschlusspol

Claims

Akkumulator (2) mit integriertem Batterieschlammreinigungs-System, aufweisend: ein Gehäuse (16) mit mindestens einer Zelle (18), die jeweils umfasst: einen Elektrolytbehälter (26), einen Elektrolyt (40), der sich in dem Elektrolytbehälter (26) befindet, und eine Anode (52) und eine Kathode (68), die jeweils in dem Elektrolytbehälter (26) angeordnet sind und mit dem Elektrolyten (40) in Kontakt stehen, eine Einrichtung (4) zur Beseitigung von Batterieschlamm aus den Zellen, umfassend mindestens: ein Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem (80) mit einer Einlassöffnung je Elektrolytbehälter (26), eine Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit (100), einen Batterieschlamm-Sammelbehälter (160), der hinter der Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit (100) angeordnet ist, eine Batterieschlamm-Rückhaltekomponente, die hinter dem Batterieschlamm-Sammelbehälter (160) angeordnet ist, und einen Rücklauf für den gereinigten Elektrolyten zu dem Elektrolytbehälter (26).
Akkumulator gemäß Anspruch 1, wobei der Akkumulator Blei/Säure-Zellen umfasst.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem (80) mit einer Einlassöffnung je Elektrolytbehälter (26) und einer Sammelleitung versehen ist.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugsystem (80) als ein Batterieschlamm/Elektrolyt-Ansaugtauchrohr ausgeführt ist.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Elektrolytverteiler (140) hinter der Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit (100) angeordnet ist.
Akkumulator gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolytverteiler (140) mit mehreren Öffnungen mit über der Länge unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern (142, 144, 146) vorgesehen ist.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieschlamm/Elektrolyt-Fördereinheit (100) durch eine Steuereinheit angesteuert wird.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator Sensoren für den Elektrolyten aufweist.
Akkumulator gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit mit einem Ladungsspeicher versehen ist, der mit den Elektroden der Zellen verbunden werden kann.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieschlamm-Rückhaltekomponente als ein Absetzbecken (200) ausgeführt ist.
Akkumulator gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlauf des Absetzbeckens (200) als Einlauftrichter (220) ausgeführt ist.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieschlamm-Rückhaltekomponente mechanische Reinigungselemente umfasst.
Akkumulator gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Reinigungselemente einen Filter für eine Partikelgröße von 10/1000 mm, vorzugsweise 5/1000 mm und bevorzugter 2 bis 5/1000 mm umfassen.
Akkumulator gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Reinigungselemente einen Filter für eine Partikelgröße von unter 2/1000 mm, vorzugsweise 1/1000 mm und bevorzugter unter 1/1000 mm umfasst.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieschlamm-Rückhaltekomponente physikalische Reinigungselemente umfasst.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieschlamm-Rückhaltekomponente chemische Reinigungselemente umfasst.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, sofern abhängig von Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Batterieschlamm-Rückhaltekomponenten in einem Einlauftrichter (220) angeordnet ist.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator mit einer Einrichtung (4) zur Beseitigung von Batterieschlamm pro Zelle versehen ist.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolytbehälter am Boden mit Rippen versehen ist.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (16), ein Akkumulator-Untergehäuse (300) und eine Deckelgarnitur (302) umfasst, wobei das Akkumulator-Untergehäuse (300) mit der Deckelgarnitur (302) verbunden ist, und wobei in dem Akkumulator-Untergehäuse (300) die Zellen (18) angeordnet sind und die Deckelgarnitur (302), mit Zellenverschlussstopfen (308) sowie Handhabungselementen versehen ist.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Einrichtung (4) zur Beseitigung von Batterieschlamm oberhalb der Zellen (18) in dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
Akkumulator gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuse des Akkumulators weitere Funktionale Gefäße angeformt sind.