DE1946122A1 - Vorrichtung zum Fuellen von elektrochemischen Elementen - Google Patents

Description

DR. MULlER-BORE DIPl.-ING. GRALFS IQAR 122 DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL PATENTANWÄLTE

U Sep. 1969

Lo/Sh - S 2080

DEB ACClMULATEUBfFIXES ET DE TRACTION 156, Avenue ds Meta, 93-Rpmainville/FHAHKHEICH

Vorrichtung zum Mllen von elektrochemischen

Elementen

Priorität.¹ Frankreich v. 11. September 1968

BFr, PV 165 868

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Einrichtung aum Füllen von elektrochemischen Elementen des Typs, bei welchem der Vorratsbehälter für den Elektrolyten eine durch eine geeignete Trennwandj welche im Moment des Füllens durchstoßen, zerbrochen oder abgezogen wird, verschlossene öffnung besitzt, wodurch es dem Elektrolyten ermoglicht wird« durch eine zu diesem Zweck vorgesehene Millöffnung in das Element zu fließen.

Es ist bekannt, daß bei einem Füllelement der Block der Elektroden-Separatoren im geladenen und trockenen Zustand in einem Gehäuse aufbewahrt wird, und daß man den Elektrolyten in das Gehäuse einführt, d« h. daß man das Element nur füllt₃ wenn man es entladen will»

Hieraus folgt, daß, solange das elektrochemische Element nicht gefüllt ist, praktisch keine Selbst entladung auftritt; daher gibt es insbesondere keinen chemischen Angriff auf die Elektroden durch den Elektrolyten.. Diese Elemente können daher für eine sehr lange Zeitdauer verwendungsbereit aufbewahrt werden, was andernfalls nicht möglich sein würde.

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Un den in. einem Vorratsbehälter enthaltenen Elektrolyten in das Gehäuse- au überführen, verwendet man eine Vorrichtung, welche .Füllvorrichtung genannt wird.

Ziel der Erfindung ist die Verwirklichung einer sehr einfachen, dennoch wenig, kostrspisligert Pül!vorrichtung, welche leicht herzustellen und in Betrieb zu setsan ißt,wobei immer eine totale Betriebssicherheit sichergestellt ist *

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Füllvorrichtung für elektrochemische Elemente des Typs, in welchem der Elöktrolyfcvorratsbehälter eine durch eine geeignete Trennwand verschlossene Öffnung aufueist. welche, im Augenblick des Füllens durchstochen, zerbrochen oder losgerissen wird, wodurch es- für den Elektrolyten möglich wird,durch eine zu diesem Zweck vorgesehene Füllöffnung in das Element zu fließen, diese Füllvorrichtung zeichnet sieb, dadurch aus, daß die öffnung zum Füllen des. Elementes mit einem ersten Mundstück versehen ist, welches einen zentralen Gewindekanal aufweist, in welchen ein Ende eines röhrenförmigen Teiles eingeschraubt ist, dessen anderes Ende auf eins dichte Weise in den ICanal eines zweiten Mundstückes eingefügt ist, welches von der öffnung des Vorratsbehälters getragen ?rird_y wobei ein dieses röhrenförmige Teil umschließender, Sicherheitsring genannter Sing derart zwischen den Endflächen der beiden Mundstücke angeo-rdnet ist, daß das Ende des zu» Seite der Vorratsbehälteröffnung angeordneten röhrenförmigen Teiles nicht in Berührung mit der vorgenannten Trennwand kommen kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das zweite, von der Vorratsbehälteröffnung getragene Mundstück einen zentralen Gewindekanal auf, wobei das Ende des in dieses Mundstück eingreifenden, röhrenförmigen Teiles mindestens teilweise ein Außengewinde aufweist, derart, daß es in dieses Mundotück eingeschraubt werden kann« \

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Vorteilhafterweise ist der zentrale Abschnitt des röhrenförmigen. Teiles nicht mit einem Gewinde versehen und weist einen äußeren Durchmesser auf, der mindestens gleich dem äußeren Durchmesser der Gewinde ist. derart, daß das Einschrauben des Teiles in die.Mundstücke begrenzt wird.

V/eitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung; in dieser stellen dar:

Pig» 1 eine Vorderansicht der Anordnung: Elektrolytvorrat sbehälter - Killvorrichtung gemäß der Erfindung - elektrochemisches Element vor der Füllung;

Pig. 2 einen Teilschnitt einer Ausführungsform einer Füllvorrichtung gemäß der Erfindung vor dem Füllen;

Fig. 5 eine der Fig» 2 analoge Ansicht während des Füllens; ■

Fig. 4- eine der Fig. 1 analoge Ansicht, jedoch nach dem Füllen«,

In den Figuren ist das Gehäuse des elektrochemischen Elementes, welches die aktiven Elemente enthält» durch das Bezugszeichen 1 bezeichnet, 2 und 3 bezeichnen die Austrittfcklenmeu. Vor dem Füllen \jird das Gehäuse 1 durch Zwischenschalten der Füllvorrichtung 6 mit einem Elektrolytvorratsbehälter 4 verbanden, welcher dicht durch eine Rändelschraube 5, gegebenenfalls durch Zwischenlegen einer Dichtungsscheibe, verschlossen ist«, Der Vorratsbehälter enthält die zum Füllen des Elementes notwendige Menge an Elektrolyt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Fülleinrichtung in folgender Weise aufgebaut ist:

Pie Füllöffnung 1' des Elementes ist mit einem Mundstück 8 Versehen, welches einen mit Gewinde versehenen Zentralkanal 12 aufweist, in welchen das Ende eines röhrenförmigen Gewindeteiles 13 eingeschraubt ist. Die öffnung 4-¹ des Vorratsbehälters

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ist gleicherweise mit einem Mundstück 7 versehen, welches, einen mit Gewinde versehenen Zentralkanal 10 aufweist, in welchen das andere Ende des röhrenförmigen Teiles 13 eingeschraubt ist. Ein Sicherheitsring genannter Bing 9 ist auf dem röhrenförmigen Teil 13 derart aufgesetzt, daß die Endflächen der Mundstucke 7 und 8 gegen diesen Ring.zur Auflage kommen, was den Abschluß des Gehäuses 1 sicherstellt.

Der Kanal 12 weist einen vergrößerten Teil 12* auf*

Der zentrale Teil 13' dee Teiles 13 ist nicht mit einem Gewinde versehen, und sein äußerer Durchmesser ist dem äußeren Durchmesser der Gewinde gleich, wodurch es möglich ist, das Eindringen des Teiles 13 in das Mundstück 8 eu begrenzen.

Das Bezugszeiehen 11 bezeichnet einen losreißbaren Abschluß, welcher auf dem Mundstück 7 aufliegt, und die öffnung 4·¹ des Elektrolytvorratsbehälters 4· verschließt.

Vie sich aus Fig. 2 ergibt, begrenzt der Bing 9 das Aufschrauben des Mundstückes 7 auf das Teil 13 derart, daß das Ende hiervon den Abschluß nicht erreicht.

Venn der Ring elastisch ist, kann er darüberhinaus in nützlicher Weise die Rolle eines Dichtungsringes im zusammengerückten Zustand übernehmen, um die aktiven Bestandteile der Batterie der Einwirkung von Luft oder Feuchtigkeit zu entziehen» -

Der zentrale, nicht mit Gewinde versehene Teil des röhrenförmigen Teiles 13 gestattet es gleicherweise, die Verschiebung durch Aufschrauben des Mundstückes 7 su begrenzen, wenn der Ring 9 entfernt ist« Zur größeren Sicherheit können.'die Teile 7, 8 und 9» welche mit dem gleichen äußeren Ausmesser vorgesehen sein können, dann mit einer oder mehreren Lagen eines gegebenenfalls hydrophoben Klebestreifens umgeben sein, um die Dichtigkeit herzustellen und ein zufälliges Lockerwerden

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SADORfGiNAl.

des Vorratsbehälters zu vermeiden.

Um das Element zu füllen, muß man aufeinander folgend:

- den Klebestreifen, falls er vorhanden 1st, entfernen,

- den Vorratsbehälter abschrauben, um die Sicherheit secheibe 9 wegzunehmen,

- den Vorratsbehälter bis zum Ende wieder aufschrauben,

d. h. bis das Teil ? auf dem Vorsprung des Teiles 13* zum Anschlag koamt.

Wie sich aus Pig. 3 ergibt, bleibt das Teil 13, wenn sich der Vorratsbehälter den Gehäuse nähert, feststehend, und reißt den Abschluß Π los, wobei so der Vorratsbehälter 4 mit dem Gehäuse 1 durch das Zwischenschalten des Zentralkanales 14 des röhrenfö'raigen Teiles 15 in Verbindung gesetzt wird.

Damit dieses in Verbicduogbrlngeii in geeigneter Welse durchgeführt wird, BÜß das Teil 13 ausreichend in den Vorratsbehälter eindringen; sein Ende kann abgeschrägt oder schneidend gemacht sein. Darüberhlnaus ist der Endteil des Stückes 13, welcher zur Seite des Vorratsbehätbers 4 angeordnet ist, vorzugsweise nicht alt Gewinde versehen und besitzt einen leicht, kleineren, äußeren Durchmesser als der innere Durchmesser des Hundstückes 7; die Wandung dieses Endteiles weist außerdem mindestens eine Durchbohrung 15 auf» dergestalt, daß ein praktisch vollständiges Ausfließen des Elektrolyten zu dem Gehäuse 1 möglich ist. - Abschrauben des Stopfens 5» welcher den Vorratsbehälter 4 abschließt, dergestalt, daß die Oberfläche des Elektrolyten unter atmosphärischen Druck gesetzt wird, und es ermöglicht wird, daß der Elektrolyt in das Gehäuse 1 in dem Maße fließt, wie er Luft durch mindestens einen zu diesem Zweck in dem Gewindeteil des in das Mundstück eingeschraubten Teiles 13 vorgesehenen Schlitz 16 verdrängt

Der Endteil des Teiles 13 auf der Seite der Füllöffnung lat nicht mit einem Gewinde versehen uud weist einen kleineren,

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äußeren Durchmesser auf als der ait Gewinde versehene Teil, welcher hierüber liest·

Auf diese Veiae ist das Ende des Schiitsee 16, wodurch die Gase entweichen, leicht oberhalb der Stelle angeordnet,von wo der Elektrolyt einfließt* Dies gestattet die Vermeidung der Bildung Ton Blasen, welche das Füllen des Elementes stören würden, Indem ei θ die Luft daran hindern , schnell auszutreten, und indem gleicherweise störende Zwischenwirkungen hydrodynamischer Natur zwischen den Ausfließen der Flüssigkeit in das Gehäuse und den Ausströmen der Luft aus dem Gehäuse verhindert werden*

Die Fülldauer ist direkt von der Zeit abhängig, welche durch die Luft zum Austreten aus dem Element vorgegeben wird. Daher nimmt diese ab, wenn der Zwischenraum zwischen der Innenwand des Kanales 12 und der Außenwand des nicht mit Gewinde versehenen Endteiles des Teiles 15 zunimmt. Gleicherweise nimmt sie ab, wenn die Anzahl oder die Abmessungen der Schlitze beträchtli*- cher sind. Infolgedessen kann man durch Abänderungen dieser verschiedenen Dimensionen die Ausflußzeit des Elektrolyten regeln, d. h. die Füllgeschwindigkeit einstellen. Wie gezeigt, kann der Kanal 14 in seinem unteren Teil verengt sein, derart, daß die Ausflußgeschwindigkeit erhöht wird, um de» Elektrolyt beim Eintritt in das Element einen höheren Druck zu erteilen, wenn-dleser Elektrolyt aus dem verengten Teil des Kanales 14· austritt.

Wenn aller Elektrolyt ausgeflossen ist, muß man dann:

- den Vorratsbehälter abschrauben,

- das Stück 15 abschrauben, falls es nicht mit dem Vorratsbehälter mitgenommen ist,

- das Mundstück 8 dicht schließen, indem ein Stopfen, beispielsweise der Stopfen 5, gegebenenfalls unter Zwischenlegung einer Dichtungsscheibe hierauf aufgeschiaubt wird.

Das Element ist dann gefüllt und funktionsbereit, wie es sich aus der Fig. 4 ergibt.

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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird mit Erfolg zum Füllen von Elementen mit einem nichtwäßrigen Elektrolyten angewandt, welche das Paar XdtMum-KupBrsulfat verwenden. In diesen Fall enthält der Vorratsbehälter eine Lösung von Lithiumperchlorat in einer Mischung von Tetrahydrofuran. und Dimethoxyäthan.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Rollen des Vorratsbehälters und des Gehäuses austauschbar sind, und daß man auch zwei Abschlüsse vorsehen kann, einen im Gehäuse und den anderen im Vorratsbehälter„

Bei einer Abänderung kann das Mundstück 7 einfach auf dem Teil 13 genau eingepaßt und uicht verschraubt sein. In diesem Fall genügt es zum Füllen zunächst dieses

-Vt

abzuziehen, den Ring 9 zu entfernen und es bis zum Ende wieder einzustecken, um den Abschluß zu zerbrechen. Es kann dann eine ringförmige Dichtung vorgesehen sein, um die Dichtigkeit zwischen dem Teil 13 und dem Hundstück 7 sicherzustellen. '

Die Füllvorrichtung gemäß der Erfindung, welche,eine zeitweilige, mechanische Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Vorratsbehälter sichersteilt * vermeidet es, daß letzterer unfreiwillig oder zufälligerweise von dem Gehäuse vor dem Füllen getrennt werden kann.·Gleicherweise erlaubt sie den dichten Verschluß des Gehäuses vor dem Füllen.

Im Moment des Pullens stellt die erfindungsgemäße Füllvorrichtung das in Verbin&ungbringen des Vorratsbehälters mit dem Gehäuse sicher, wodurch die übertragung des Elektrolyten ermöglicht wird, wobei das in dem Gehäuse enthalten gewesene Gas nach außen entweichen gelassen wird« Die Füllvorrichtung ν Vielehe zwei Kundstücke, das röhrenförmige

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SAGOBlOiNAL

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Teil und'-.-den ßieherheitsring umfaßt, muß aus einen» Material hergestellt sein, welches mechanisch und chemisch bei dem sum Funktionieren in Betracht gezogenen Bedingungen beständig ist«Sie wird vorteilhafterweiee aus einem leuchten Material bestehen· So können die Mundstücke und der Sicherheitering aus Kunststoff, beispielsweise Polypropylen oder Polytetrafluorethylen, und das röhrenförmige Teil aus Aluminium bestehen.

Pat ent anspräche:

- 8
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Claims (1)

1. Patentansprüche.'

   1_B Verbesserte jj'ü.11Vorrichtung für elektrochemische Elemente des Typs, in veLchem der Biektrolytvorratsbehälter eine durch, eine geeignete Trennwand verschlossene Öffnung aufweist, welche im Moment des .füllens durchstoßen, zerbrochen oder losgerissen vri-rd, wodurch es dem Elektrolyten möglich ist, in das "Element durch eine au diesem Zweck vorgesehene Füllöffnung au fließen_t dadurch gekennzeichnetdaß die Füllöffnung des Elementes mit einem ersten Mundstück versehen ist, welches einen mit Gewinde versehenen Zentralkanal aufweist _y in welchem ein Ende eines röhrenförmigen Teiles eingeschraubt ist., dessen anderes Ende dicht in den Kanal eines zweiten Mundstückes, welches durch die Öffnung des Vorratsbehälters getragen wird, eingepaßt ist, das röhrenförmige Teil von einem Cipherheitsring genannten Ring umgeben ist, welcher zwischen den Endflächen der avrei Mundstücke "derart angeordnet ist, daß dar. auf der Seite der Vorratsbehälteröffnung angeordnete Ende dos röhrenförmigen Teiles nicht mit der diese öffnung verschließenden Trennwand in Berührung kommen kann, und das Füllen durcbgefuhrb wird, indem der Sicherheitsring entfernt wird, dann der Vorratsbehälter dem Element genähert wird,, derart, daß das auf der Seite der Vorratsbehälteröffnung angeordnete Ende des röhrenförmigen Teiles die Trennwand durchsticht.

   2„ Füllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeieh net, daß/von der' Vorrat sbehält eröf f.irang getragene Mundstück einen mit Gewinde versehenen Zentralkanal aufweist, das in dieses Mundstück eingreifende Ende des röhrenförmigen Teiles mindestens teilweise ein Außengewinde besitzt, derart* daß es in das Mundstück eingeschraubt werden . kann

   009812/1291 *" ⁹ ™

   3* .Füllvorrichtung nach Anspruch.... 2, dadurch, g e k e η η - - ζ e Γ c Ii η e t _t daß der zentrale Teil des röhrenförmigen Teiles nicht mit Gewinde versehen ist und einem dem Außendurchmesser der Gewinde mindestens gleichen Außendurchmesser aufv/eist, dergestalt, daß das Einschrauben de.3 röhrenförmigen Teiles in die Hundstücke begrenzt ist»

   ^Lv* Füllvorrichtung nach einem der Ausprüche 1 bis 3₅ dadurch g e fc en η ζ e,i c h η e t -. daß .die ßndteile des röhrenförmigen Teiles nicht mit Gewinde versehen sind, und einen gegenüber den mit Gewinde versehenen Teilen kleineren Durchines-. 3er aufweis en₆

   5* Füll vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch g e k e η η - ζ e ic h net , daß der Endteil des auf der Seite des Vorratsbehälters; angeordneten röhrenförmigen Teiles abgeschrägt oder schneidend gemacht ist*

   6* Füllvorrichtung, .nach. Anspruch 4-_f dadurch ge Ic ennze lehne t , daß die Wand des Endteiles des auf der Seite des Torratsbehälters angeordneten röhrenförmigen Teiles mindestens eine Durchbohrung aufweist ₅-

   7* Füllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - ζ el ohne t ν daß der .in das Mundstück der Füllöffnung ei» geschraubte, mit Gewinde versehene Teil des röhrenförmigen Teiles mindestens einen Schlitz aufweist_} welcher dem Entweichen des in dem Element enthaltenen Gases im Moment des Füllens dient.

   8. Füllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η sei ohne t , daß der Sicherheitsring .zwischen den*¹ Endflächen der Mundstücke zusammengedrückt- ist-β

   e- Füllvorrichtung nach Anspruch 1₃ dadurch g e k e η η ζ β i c h a β t , daß die Mundstücke und der Sicherheitsring den.gleichen'Durchmesser" besitzen und von einer oder mehreren Lagen eines gegebenenfalls hydrophoben Klebestreifens umgeben sind»

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