DE2552809A1

DE2552809A1 - Splash protector for electrolyte in accumulator - consists of upper and lower sections linked by fixing pins and divided up into many displaced chambers

Info

Publication number: DE2552809A1
Application number: DE19752552809
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Steffens
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1975-11-25
Filing date: 1975-11-25
Publication date: 1977-05-26

Abstract

The accumulator splash protector covers a large area of the surface of the electrolyte, whose kinetic energy it absorbs. The protector chambers (5) have a rectangular cross section. The splash protector consists of an upper (12) and a lower (11) section with the chambers displaced. The vertical partitions between the splash protectors (1, 2) are linked by fixing pins. Dividing each cell into a large number of chambers reduces the kinetic energy of the electrolyte occupying each of the chambers. The electrolyte in the various chambers is held together by capillary action.

Description

Elektrischer Akkumulator mit Schwappschutz- Electric accumulator with slosh protection

Vorrichtung Die Erfindung betrifft einen elektrischen Akkumulator mit Schwappschutzvorrichtung. Device The invention relates to an electrical accumulator with slosh protection device.

Durch die Bewegung des Elektrolyten, insbesondere in Fahrzeugbatte rien, die Erschütterungen ausgesetzt sind, werden in den oberen Bereichen des Plattenblockes durch die ElektrolytflUssigkeit Masseteilchen gelockert oder gelöst und es kommt oft zu Neben- und Kurzschlußbildungen in der Zelle. Außer durch die Gasentwicklung, die durch die elektrochemischen Vorgänge im Akkumulator bedingt ist, entsteht auch durch den Aufprall des im Gehäuse hin- und herschwappenden Elektrolyten an den Gehäusewänden ein Elektrolytnebel, der von den entstehenden Gasen mit nach außen gerissen wird und den Zellendeckel bzw. den Zellentrog mit einer Elektrolytschicht überzieht.Through the movement of the electrolyte, especially in the vehicle battery Rien, which are exposed to vibrations, are in the upper areas of the plate block Mass particles loosened or dissolved by the electrolyte liquid and it comes often to side and short circuit formation in the cell. Apart from the gas development, which is caused by the electrochemical processes in the accumulator, also arises due to the impact of the electrolyte sloshing back and forth in the housing on the housing walls an electrolyte mist that is dragged outwards by the gases produced and coating the cell lid or the cell trough with an electrolyte layer.

Bekannte Schwappschutzvorrichtungen sind in ihrer einfachsten Form glatte 1 bis 2 mm dicke ebene Folien, in welche beispielsweise schachbrettartige aneinandergereiht Löcher von 4 bis 5 mm Durchmesser eingestanzt sind. Andere bekannte Schwappschutzvorrichtungen bestehen aus einem Preßteil aus Kunststoff, welches in der Mitte eine Hohlaufprägung besitzt, die nach oben und zur Seite hin geschlossen ist. Diese Hohlaufprägung selbst ist nicht großflächig durchlöchert, 53 daß sich Wasserstoff- und Sauerstoffgas sammeln und eventuell Knallgasexplosionen ausgelöst werden können. Auf der ebenen Fläche dieses Preßteils beFinden sich wiederum Durchtrittslöcher für den Elektrolyten, die ebenfalls zur Bildung eines Elektrolytnebels bei schwappendem Elektrolyten beitragen.Known anti-slosh devices are in their simplest form smooth 1 to 2 mm thick flat foils, in which, for example, checkerboard-like holes 4 to 5 mm in diameter are punched in a row. Other known Slosh protection devices consist of a molded part made of plastic, which is in the middle has a hollow embossing that closes at the top and to the side is. This hollow embossing itself is not perforated over a large area, 53 that Collect hydrogen and oxygen gas and possibly trigger oxyhydrogen explosions can be. There are, in turn, through-holes on the flat surface of this pressed part for the electrolyte, which also leads to the formation of an electrolyte mist when sloshing Electrolytes contribute.

Diese bekannten Schwappschutzvorrichtungen werden in Plattenform in der Mitte des Plattenblockes aufgelegt oder eingeklemmt. Dabei beträgt die Elektrolytabdeckung etwa 1/3 bis 1/5 der Grundfläche des Zellengehäuses, so daß 2/3 bis 3/5 dieser Fläche nicht abgedeckt sind. In diesen Restzonen, die zudem noch an den Enden der Längsseiten der Zellen liegen, kann der Elektrolyt ungehindert schwappen, so daß gerade an den dort liegenden Elektrodenteilen leicht Masseausschwemmungen hervorgerufen werden und die Bildung von Elektrolytnebel begünstigt wird.These known slosh protection devices are in plate form in placed or clamped in the middle of the plate block. The electrolyte coverage is about 1/3 to 1/5 of the base area of the cell housing, so that 2/3 to 3/5 of this area are not covered. In these remaining zones, which are also at the ends of the long sides of the cells, the electrolyte can slosh unhindered, so that straight to the Electrode parts lying there can easily cause mass flow and the formation of electrolyte mist is favored.

Darüberhinaus liegen die meisten plattenförmigen Schwappschutzvorrichtungen unterhalb des Elektrolytspiegels und sind somit nicht in der Lage, Oberflächenwellen des schwappenden Elektrolyten abzufangen.In addition, most of the plate-shaped slosh protection devices are in place below the electrolyte level and are therefore unable to generate surface waves the sloshing electrolyte.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schutzvorrichtung gegen schwappenden Elektrolyten zu schaffen, die auf einem möglichst großen Teil der Elektrolytoberfläche wirksam ist und durch welche die kinetische Energie des schwappenden Elektrolyten wirksam vernichtet wird.The invention is accordingly based on the object of a protective device to create against sloshing electrolytes, which on as large a part as possible the electrolyte surface is effective and through which the kinetic energy of the sloshing electrolytes is effectively destroyed.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schwapp schutzvorrichtung ein mehrere Kammern aufweisender Körper ist, der in den flüssigen Elektrolyten des Akkumulators eintaucht-und die Elektrolytoberfläche in eine Vielzahl unabhängiger Teilbereiche aufteilt.This object is achieved according to the invention in that the Schwapp protection device is a multi-chambered body, which is in the liquid Electrolyte of the accumulator is immersed and the electrolyte surface in a multitude divided into independent sub-areas.

Derartige Schwappschutzvorrichtungen können je nach Anordnung der Polfahnen, Polbrücken und Polbolzen des Plattenblockes ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Schwappschutzvorrichtungen sind in den Figuren dargestellt.Such slosh protection devices can, depending on the arrangement of the Pole lugs, pole bridges and pole bolts of the plate block are made in one or more parts be. Various embodiments of slosh protection devices according to the invention are shown in the figures.

Gemäß Figur 1 besteht die gesamte Schwappschutzvorrichtung aus den Schwappachutzteilen 1 und 2, die an ihren vertikalen Trennfugen 3 mit nicht näher dargestellten nietartigen Haltestiften und entsprechenden Aufnahmelagern versehen und miteinander verbunden sind. aeispielsweise sind sie auf einfache Weise zusammengesteckt oder die Verbindung der einzelnen Schwappschutzteile 1, 2 zu einer die ElektrolVtoberfläche weitgehend abdeckenden Vorrichtung kann durch lose Kunststoffnietung, durch Verklebung oder Verschweißung erfolgen.According to Figure 1, the entire slosh protection device consists of the Schwappachutzteile 1 and 2, which at their vertical parting lines 3 with no closer provided rivet-like retaining pins and corresponding receiving bearings shown and are connected to each other. For example, they are simply plugged together or the connection of the individual slosh protection parts 1, 2 to form an electrical surface A largely covering device can be made by loose plastic riveting, by gluing or welding.

Die Schwappachutzteile werden so großflächig gestaltet, daß sie sich über die gesamte Fläche über dem Plattenblock 4 mit Polbrücke 6 und Polbolzen 7 erstrecken. Die Elektrolytoberfläche wird erfindungsge mäß durch Kammern 5 der Schwappschutzvorrichtung in eine Vielzahl von Kleinflächen aufgeteilt.The Schwappachutzteile are designed so large that they Over the entire area above the plate block 4 with the pole bridge 6 and pole stud 7 extend. The electrolyte surface is according to the invention by chambers 5 of the slosh protection device divided into a variety of small areas.

Je mehr Kammern vorhanden sind, desto kleiner sind die einzelnen Flächenzonen, in denen der Elektrolyt noch hin und her schwingen kann und umso besser wird die Energie des schuappenden Elektrolyten vernichtet.The more chambers there are, the smaller the individual surface zones are, in which the electrolyte can swing back and forth and the better it gets Energy of the scooping electrolyte is destroyed.

Wenn die einzelnen Kammern in ihrem Querschnitt so ausgebildet werden, daß ihre Wandungen den Elektrolyten kapillar binden, so ist ein Schwappen des Elektrolyten nicht mehr möglich. Derartige Kammern mit kapillarer Wirkung können zweckmäßigerweise auf einem Teil der Gesamtoberfläche der Schwappschutzvorrichtung angeordnet sein. Daneben ist neben der vollständigen Unterbindung von Elektrafytschwingungen ein Nach saugen von Elektrolyt aus den kapillaren Schwappschutzteilen während des elektrochemischen Arbeitens möglich. Der Durchmesser solcher Kapillaren kann man so wählen, daß kleine Gasblasen von 1 /u bis 10/ u Durchmesser noch bequem hindurchtreten können. Besonders zweckmäßig kann es sein, einen Teil der Kammern so auszubilden, daß sie in ihrem unteren Bereich eine gewisse kapillare Wirkung besitzen, in ihrem oberen Bereich~jedoch nicht mehr kapillar wirken. Die gestattet den Durchtrìtt von gro-Ben Gasblasen und das verzögerte NachFließen von Elektrolyt in Zonen, die durch das Schwappen des Elektrolyten vorübergehend elektrolytärmer sind.If the individual chambers are designed in such a way in their cross-section, that their walls bind the electrolyte by capillary action, there is a sloshing of the electrolyte not possible anymore. Such chambers with capillary action can expediently be arranged on part of the total surface of the slosh protection device. In addition to the complete suppression of electrolyte oscillations, there is also a After sucking electrolyte from the capillary slosh protection parts during the electrochemical Working possible. The diameter of such capillaries can be chosen to be small Gas bubbles with a diameter of 1 / u to 10 / u can easily pass through. Particularly It may be useful to train some of the chambers so that they are in their have a certain capillary effect in the lower area, but ~ in their upper area no longer act capillary. This allows the passage of large gas bubbles and the delayed post-flow of electrolyte in zones caused by the sloshing of the Electrolytes are temporarily lower in electrolytes.

Durch Verteilung von kapillar wirkenden Kammern auf einem Teil der Oberfläche wird die Bildung von Gasnestern unterhalb der Schwappschutzvorrichtung ausgeschlossen. Die Maße der einzelnen nicht-kapillaren Schwappkammern sind zweckmäßigerweise so zu wählen, daß ihr Querschnitt sich zur Höhe, wie beispielsweise 1 :50 bis 1 : 1, verhält.By distributing capillary acting chambers on part of the The surface is the formation of gas pockets below the slosh protection device locked out. The dimensions of the individual non-capillary slosh chambers are appropriate to be chosen so that their cross-section increases in height, such as 1:50 to 1 : 1, behaves.

Die Bauhöhe der Schwappschutzvorrichtung wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß ihre Oberkante über dem maximalen Elektrolytstand in der Zelle liegt.The overall height of the slosh protection device is expediently so chosen so that its upper edge is above the maximum electrolyte level in the cell.

Anstelle einer ebenen Oberfläche kann die Schwappschutzvorrichtung auch eine gebogene Oberfläche besitzen, wie dies der Figur 2 zu entnehmen ist. Dabei ist die Oberfläche der Schwappschutzvorrichtung gegen die Zellenwände hin nach oben gebogen, wobei eine solche Erhöhung sowohl in Richtung der Zellenlängswände als auch in Richtung der Zellenbreitwände vorgenommen werden kann.Instead of a flat surface, the slosh protection device also have a curved surface, as can be seen from FIG. Included is the surface of the anti-slosh device facing upwards against the cell walls curved, such an increase both in the direction of the longitudinal walls of the cells as can also be carried out in the direction of the wide cell walls.

Verschiedene mögliche Querschnittsformen der einzelnen Kammern in der Schwappschutzvorrichtung sind in den Figuren 3a und 3b dargestellt. Neben einer rechteckigen Kammerform, wie sie bereits Figur 1 zu entnehmen ist, ist es möglich, runde Kammern 5, wie in Figur 3a dargestellt, zu wählen. Dabei kann es zusätzlich zweckmäßig sein, den Querschnitt der Kammer nach oben hin zu verengen, wie dies bei 8 in Figur 3a dargestellt ist.Different possible cross-sectional shapes of the individual chambers in the slosh protection device are shown in Figures 3a and 3b. In addition to a rectangular chamber shape, as can already be seen in Figure 1, it is possible round chambers 5, as shown in Figure 3a, to choose. It can also do this be appropriate to narrow the cross section of the chamber towards the top, as this is shown at 8 in Figure 3a.

Daneben ist es möglich, wie dies Figur 3b zeigt, in der Schwappschutzvorrichtung sowohl rechteckige Kammern 51 als auch runde Kammern 52 und diese Kammern gegebenenfalls mit verschiedenen Durchmessern 52, 53 vorzusehen. Dabei wird die Aufteilung der verschiedenen Kammern stets bestimmt durch die Lage der Polbolzen und der Polbrücken der Zelle.It is also possible, as FIG. 3b shows, in the slosh protection device both rectangular chambers 51 and round chambers 52 and these chambers if necessary with different diameters 52, 53 to be provided. The division of the different chambers always determined by the position of the pole bolts and the pole bridges the cell.

Um eine besonders gute Dämpfung des in der Zelle schwappenden Elektrolyten zu erreichen, kann es zweckmäßig sein, mehrere Schwappachutzab teile 11, 12 mit Kammern 5 übereinander anzuordnen, wie dies Figur 4 schematisch zeigt. Dabei können die einzelnen Kammern 5 insbesondere gegeneinander versetzt sein.A particularly good dampening of the electrolyte sloshing in the cell To achieve, it may be useful to share several Schwappachutzab 11, 12 with To arrange chambers 5 one above the other, as Figure 4 shows schematically. Here you can the individual chambers 5 in particular be offset from one another.

Die Wände der Kammern 5 der Schwappschutzvorrichtung können selbst wiederum die verschiedensten Ausgestaltungen besitzen, wie aus den Figuren 5a bis 5f zu entnehmen ist. Insbesondere können gemäß den Figuren 5a bis 5c in den Wänden der Kammern Löcher 54 angeordnet sein, welche eine weitere Dämpfung des schwappenden Elektrolyten mit sich bringen, wobei die Kammerwände selbst, beispielsweise auch nach unten schräg verlaufend, wie dies aus Figur 5b zu entnehmen ist, ausgebildet sein können.The walls of the chambers 5 of the spill protection device can itself again have a wide variety of configurations, as shown in FIGS. 5a to 5f can be seen. In particular, according to Figures 5a to 5c in the walls of the chambers holes 54, which further dampen the sloshing Bring electrolytes with them, with the chamber walls themselves, for example, too running obliquely downwards, as can be seen from FIG. 5b could be.

Gemäß Figur 5c sind die Löcher 54 in den Kammerwänden selbst beispielsweise U-förmig ausgeführt, was zu einem weiteren Abbremsen des durch die Löcher hindurchtretenden Elektrolyten beiträgt.According to Figure 5c, the holes 54 in the chamber walls themselves are for example U-shaped, which leads to a further deceleration of the passage through the holes Electrolyte contributes.

Daneben ist es möglich, die Wände der Kammern mit Noppen 55 gemäß Figur 5d oder mit schräg nach oben weisenden Vorsprüngen 56 gemäß Figur 5e zu versehen oder in den Kammerwänden Schlitze 57 gemäß Figur 5f anzuordnen, so daß in den Kammerwänden Federzungen entstehen, durch deren federnde Wirkung die Schwingungsenergie des hin und her schuappenden Elektrolyten vernichtet wird.In addition, it is possible, the walls of the chambers with knobs 55 according to Figure 5d or to be provided with obliquely upwardly pointing projections 56 according to Figure 5e or to arrange slots 57 in the chamber walls according to FIG. 5f, so that in the chamber walls Spring tongues arise, through their resilient effect the vibration energy of the back and destroying electrolytes that are schuappenden here.

Als Material für die Schwappschutzvorrichtung eignen sich alle säure-bzw. laugebeständigen Kunststoffe oder insbesondere auch hochporöse elastische Materialien, beispielsweise Schaumgummi.Suitable materials for the slosh protection device are all acidic or acidic. alkali-resistant plastics or especially highly porous elastic materials, for example foam rubber.

Die erfindungsgemäßen Schwappschutzvorrichtungen sind einfach herstellbar und sie benötigen keinen zusätzlichen Raum im Akkumulator, sind jedoch außerordentlich wirksam und ermöglichen es, insbesondere bei Fahrzeugzellen, die starken Erschütterungen ausgesetzt werden, die Bildung von Elektrolytnebel schon innerhalb der Zelle sehr weitgehend zu unterbinden.The slosh protection devices according to the invention are easy to manufacture and they do not require any additional space in the accumulator, but they are extraordinary effective and enable strong vibrations, especially with vehicle cells the formation of electrolyte mist already inside the cell largely to prevent.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims

Claims 1. Electric accumulator with spill protection device, characterized in that the slosh protection device has a plurality of chambers (5) having body is immersed in the liquid electrolyte of the accumulator and divides the electrolyte area into a number of independent sub-areas.

2. Electrical accumulator according to claim 1, characterized in that that the chambers (5) have a rectangular cross-section.

3. Electrical accumulator according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the slosh protection device consists of an upper (12) and a lower (11) slosh protection part, the chambers (5) of which are offset from one another, is constructed.

4. Electrical accumulator according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the walls of the chambers (5) are designed so that the cross-section the chambers become smaller in the direction of the cover of the accumulator,

5. Electric Accumulator according to one or more of Claims 1 to 4, characterized in that 1 that the walls of the chambers are provided with perforations or bores (54).

6. Electrical accumulator according to one or more of the claims 1 to 5, characterized in that the walls of the chambers with knobs (55) and / or Projections (57) are provided.

7. Electrical accumulator according to one or more of the claims 1 to 6, characterized in that the walls of the chambers have resilient zones.

8. Electrical accumulator according to one or more of the claims 1 to 7, characterized in that the anti-sloshing device consists of a highly porous Material, in particular made of foam rubber, stands.