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WO2015180705A1 - Vorrichtung zum durchmischen des elektrolyten einer flüssigelektrolytbatterie und flüssigelektrolytbatterie - Google Patents

Vorrichtung zum durchmischen des elektrolyten einer flüssigelektrolytbatterie und flüssigelektrolytbatterie Download PDF

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WO2015180705A1
WO2015180705A1 PCT/DE2015/000265 DE2015000265W WO2015180705A1 WO 2015180705 A1 WO2015180705 A1 WO 2015180705A1 DE 2015000265 W DE2015000265 W DE 2015000265W WO 2015180705 A1 WO2015180705 A1 WO 2015180705A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mixing
trough
flow channel
battery
channel plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2015/000265
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Charles Robert SULLIVAN
Steffen Tschirch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IQ Power Licensing AG
Original Assignee
IQ Power Licensing AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IQ Power Licensing AG filed Critical IQ Power Licensing AG
Priority to MA39508A priority Critical patent/MA39508B1/fr
Publication of WO2015180705A1 publication Critical patent/WO2015180705A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4214—Arrangements for moving electrodes or electrolyte
    • 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
    • H01M50/70—Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06—Lead-acid accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
    • H01M2300/0005—Acid electrolytes
    • H01M2300/0011—Sulfuric acid-based
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a device for mixing the electrolyte of a liquid electrolyte battery and a liquid electrolyte battery with such a device.
  • Batteries with such devices are known per se and can be used in moving vehicles such. B. in cars, boats or aircraft for the following reasons:
  • the aspiration of the vehicle industry for lightweight construction also relates to the reduction of battery weight. At the same time, however, the demand for higher battery power increases, since in addition to the energy required anyway for starting z. B. a car and energy for additional units such as electric windows and servomotors for adjusting the seats or for heating the seats is needed.
  • Battery power is understood below to mean the capacity of the battery as well as the ability of the battery to supply power or to draw power. Battery performance is affected by various factors known to those skilled in the art.
  • the invention can be applied to any liquid electrolyte battery whose electrolyte tends to stratify.
  • electrolyte mixing devices are known in which the inertia of the electrolyte is used during acceleration or braking operations.
  • This technique of electrolyte mixing is known to the person skilled in the art, so that reference is made, by way of example only, to the documents US Pat. No. 4,963,444 A and DE 297 18 004 U1.
  • a suitable mixing device and a liquid electrolyte battery should be provided with such a mixing device.
  • the mixing device for mixing the electrolyte of a liquid electrolyte battery has the following features:
  • a double-walled hollow flow channel plate and a rectangular mixing trough having a first mixing trough longitudinal wall, a second mixing trough longitudinal wall parallel thereto and spaced, a first mixing trough transverse wall and a bottom plate closing the mixing trough downwardly.
  • an opening is provided, through which the liquid electrolyte can flow.
  • the flow channel plate is fixed to the mixing trough at right angles to the bottom plate and thus forms a second mixing trough transverse wall, which closes the mixing trough.
  • the hollow flow channel plate has a directed to the mixing trough electrolyte discharge opening, which is at least 2 mm above the mixing trough bottom.
  • a web-shaped extension is provided, whose first end is connected to the mixing trough and whose second end has a resilient locking device.
  • the insertion of the mixing device into a liquid electrolyte battery is carried out by inserting the flow channel plate into a gap between the electrodes and the battery box wall.
  • the mixing device is urged by the resilient locking device against the battery box inner wall, which will be described in more detail in the embodiment.
  • the resilient locking device is important in order to bring the flow channel plate with the attached mixing trough in a defined position and to lock in this.
  • a defined position is required to ensure optimal flow conditions. The defined position must be maintained even with changing temperatures and the associated thermal expansion of the battery materials. Therefore, this resilient locking device in conjunction with the other structural features of the mixing device allows a constant high efficiency of electrolyte mixing.
  • the resilient locking device is a leaf spring having a first and a second end portion, wherein the first end portion is fixed to the extension and the second end portion is spread laterally.
  • This leaf spring is easy to manufacture and therefore inexpensive. At the same time, it is robust in terms of its function.
  • At least a first fastening claw is arranged at the second end portion of the leaf spring.
  • the fastening claw which results from a recess in the leaf spring, engages over the edge of the Battery box. This achieves an even better positional fixation of the mixing device in the battery box.
  • At least one second fastening claw is arranged on the upper edge of the flow channel plate.
  • the flow channel plate on an inner support web, which extends longitudinally and centrally along the flow channel plate. This ensures that the cross section of the narrow flow channel does not change even with temperature fluctuations or material aging. This measure also contributes to the fact that the geometry of the mixing device optimized with respect to the flow conditions remains largely constant even with temperature fluctuations.
  • At least two of the mixing devices are connected to each other at the mixing tub longitudinal walls by means of foil joints.
  • the foil hinges have a dual function: on the one hand they connect the mixing devices to a mounting unit and on the other hand they are flexible, so that the mixing devices can be easily inserted into the battery boxes even if the battery boxes have slight geometric variations.
  • the mixing trough is stepped and has a first and a second mixing trough bottom.
  • This embodiment of the invention has a particularly high efficiency of mixing.
  • each mixing pan bottom has its own opening.
  • a liquid electrolyte battery is claimed with at least two battery cells, each of the battery cells comprises a mixing device according to one of the preceding claims.
  • Fig. 1 shows a perspective view of three together
  • Fig. 2 shows a perspective view of the three mixing devices according to Fig. 1 when inserted into a battery box.
  • Fig. 3 shows in a further perspective view three mixing devices in detail.
  • Fig. 4 shows in a further perspective view three mixing devices in detail.
  • Fig. 5 shows in a perspective view three mixing troughs.
  • Fig. 6 shows in a further perspective view three mixing troughs.
  • Fig. 7 shows in a further perspective view three mixing troughs.
  • FIG. 8a shows in a first perspective view three flow channel plates.
  • FIG. 8b shows, in a second perspective view, three flow channel plates.
  • FIG. 8c shows three flow channel plates in a third perspective view.
  • Fig. 9 shows in a further perspective view three mixing troughs.
  • FIG. 1 shows a perspective view of three interconnected mixing devices 1, each consisting of two parts, a mixing trough 3 and a flow channel plate 2.
  • a web-shaped extension 11 is provided at the mixing trough 3.
  • the mixing trough 3 and the extension 11 are produced in one step and form a unit of material. Further details will be described with reference to the following drawings.
  • FIG. 2 shows how the unit of the three interconnected mixing devices 1 is inserted into a battery box 17. It should be emphasized that, for better clarity, the lead electrodes located in each of the 6 battery box cells are not shown because they are not required to explain the effect of the blending devices. Since a conventional starter battery of a car has 6 battery cells, thus two of these units with three interconnected mixing devices 1 are required. It goes without saying that each of the 6 battery box cells can also be equipped separately with a single mixing device. The length of the mixing trough 3 and the length of the web-shaped extension 11 are approximately the same in this embodiment, but may also be different depending on the battery shape. FIG. 3 shows details required for the optimal operation of the mixing device 1. The mixing device 1 is inserted into the battery box 17 as shown in Fig.
  • the resilient locking device 12 may be designed differently, provided that it fulfills the function described above.
  • the resilient locking device 12 is formed as a leaf spring.
  • a leaf spring is easy to manufacture, inexpensive and reliable during assembly, d. H. when inserting the mixing device 1 in the battery box.
  • the web-shaped extension 11 and the mixing trough 3 are made together in one piece by an injection molding process.
  • FIG. 4 shows the underside of a mixing device 1.
  • the mixing trough bottom is formed in steps.
  • the openings 8a and 8b ensure that the amount of electrolyte that was pressed when braking or accelerating the vehicle from the double-walled flow channel plate 2 and in the
  • the spring-elastic locking designed as a leaf spring 12 has a first end portion 12a and a second end portion 12b, wherein the second end portion 12b of the leaf spring 12 has a hook-shaped configuration, which is referred to as a first fastening claw 13.
  • second fastening claws 14 are provided on the upper edge of the flow channel plate 2, as can be seen in FIGS. 3, 4, 8a and 8b. These mounting claws 13, 14 engage when inserting the mixing device 1 according to FIG. 2 over the edge of the battery box 17 and fix the mixing device 1 in a defined position.
  • FIG. 5 and 6 show three mixing troughs 3 without the attachable flow channel plates 2.
  • the mixing troughs 3 are connected to each other with two foil joints 16, wherein Fig. 6 shows more clearly that the mixing troughs 3 are spaced from each other, so that gaps remain 18, in which the Cell partitions of the battery box 17 shown in Figure 2 fit. It can also be seen in FIG. 6 that the mixing troughs 3 each have a first mixing trough transverse wall 6.
  • Fig. 7 shows the same view as Fig. 4, but without the attached flow channel plates 2.
  • the mixing troughs 3 each have a first mixing trough bottom 7a and a second mixing trough bottom 7b, wherein with respect to the electrolyte level of the
  • Mixing tub bottom 7a is higher than the mixing tub bottom 7b. Moreover, it is illustrated in FIG. 7 that a first end 11 a of the web-shaped extension 11 is connected to the mixing trough 3 and a second end 11 b of the web-shaped extension 11 has the resilient locking device 12.
  • FIGS. 8a to 8c each show three individual double-walled hollow flow channel plates 2, wherein FIG. 8c shows that the two walls of the flow channel plates are held spaced apart by means of a support web 15.
  • FIGS. 8a and 8c show that each of the flow channel plates 2 is in each case designed as a second mixing trough transverse wall 9 the corresponding mixing trough 3 acts or forms this second mixing trough transverse wall 9.
  • FIG. 8a also illustrates that the flow channel plates 2 each have an electrolyte outlet opening 10 directed towards the mixing trough 3.
  • Fig. 9 shows in connection with Fig. 8b connector devices 19a, 19b, which allow easy mating of the mixing troughs 3 with the flow channel plates 2. Furthermore, it can be seen in FIG. 9 that the mixing troughs 3 each have a first mixing trough longitudinal wall 4 and a second mixing trough longitudinal wall 5 arranged parallel and spaced from the latter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Durchmischungsvorrichtung zum Durchmischen des Elektrolyten einer Flüssigelektrolytbatterie und eine Flüssigelektrolytbatterie mit einer solchen Vorrichtung. Die Durchmischungsvorrichtung (1) weist nachfolgende Merkmale auf: eine hohle Strömungskanalplatte (2) und eine Mischwanne (3), wobei in einem Mischwannenboden (7a) oder in einer ersten Mischwannenquerwand (6) wenigstens eine erste Öffnung (8a) vorgesehen ist und die Strömungskanalplatte (2) an der Mischwanne (3) rechtwinklig befestigt ist. An der Mischwanne (3) ist eine stegförmige Verlängerung (11) vorgesehen, deren erstes Ende mit der Mischwanne (3) verbunden ist und deren zweites Ende eine federelastische Arretiervorrichtung (12) aufweist.

Description

Vorrichtung zum Durchmischen des Elektrolyten einer Flüssigelektro lytbatterie und Flüssigelektrolytbatterie
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchmischen des Elektrolyten einer Flüssigelektrolytbatterie und eine Flüssigelektrolytbatterie mit einer solchen Vorrichtung.
Batterien mit derartigen Vorrichtungen sind an sich bekannt und können in bewegten Fahrzeugen, wie z. B. in PKW, Booten oder Flugzeugen aus folgenden Gründen eingesetzt werden:
Das Streben der Fahrzeugindustrie nach Leichtbauweise betrifft auch die Reduzierung von Batteriegewicht. Gleichzeitig steigt jedoch die Anforderung nach höherer Batterieleistung, da neben der ohnehin nötigen Energie zum Starten z. B. eines PKW auch Energie für zusätzliche Aggregate wie elektrische Fensterheber und Stellmotoren zum Verstellen der Sitze oder auch zum Beheizen der Sitze benötigt wird.
Es ist wünschenswert, die Batterieleistung über die Lebensdauer der Batterie möglichst auf einem konstanten und hohen Niveau zu halten, da zunehmend auch sicherheitsrelevante Funktionseinheiten wie Lenkung und Bremsen elektrisch gesteuert und betätigt werden. Unter Batterieleistung werden nachfolgend die Kapazität der Batterie sowie die Fähigkeit der Batterie zur Stromabgabe bzw. zur Stromaufnahme verstanden. Die Batterieleistung wird von verschiedenen, dem Fachmann bekannten Faktoren beeinflusst.
Aus dem Stand der Technik sind Maßnahmen bekannt, um die Leistung einer Batterie mit einem flüssigen Elektrolyten, wie z. B. einer Blei-Säure-Bat- terie, zu erhöhen. Ein besonderes Problem bei Flüssigelektrolytbatterien ist die sogenannte Stratifikation des Elektrolyten, d. h. die Konzentration des Flüssigelektrolyten ist bezüglich der Elektrodenfläche nicht gleichmäßig. Das bewirkt, dass die Elektroden an Stellen, an denen die Konzentration des Flüssigelektrolyten zu hoch ist, z. B. korrodieren, sodass sich die Lebensdauer der Batterie vermindert, und dass durch Elektrodenstellen, an denen die Konzentration des Elektrolyten zu gering ist, die Batterie nicht ihre vorgesehene Leistung erreicht.
Die Erfindung kann auf jede Flüssigelektrolytbatterie anwendet werden, deren Elektrolyt zur Stratifikation neigt.
Es sind unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren entwickelt worden, um den Flüssigelektrolyt zu durchmischen, damit dessen Konzentration in allen Volumenabschnitten der Batterie möglichst gleich groß ist. Bei stationären Batterien wird z. B. Luft in den Elektrolyten eingeblasen.
Für Fahrzeugbatterien sind Elektrolytdurchmischungsvorrichtungen bekannt, bei denen die Massenträgheit des Elektrolyten bei Beschleunigungs- oder Bremsvorgängen genutzt wird. Diese Technik der Elektrolytdurchmischung ist dem Fachmann bekannt, sodass lediglich beispielhaft auf die Dokumente US 4,963,444 A und DE 297 18 004 U1 verwiesen wird.
Es gibt Starterbatterien mit einer besonders hohen Bauform. Wenn bei einer solchen Batterie eine Elektrolytdurchmischungsvorrichtung gemäß dem Dokument DE 297 18 004 U1 eingesetzt werden soll, muss durch die Beschleunigung der Batterie der in dem Aufstiegskanal vorhandene Elektrolyt über eine größere Strecke von unten nach oben gedrückt werden. Bei Batterien mit einer höheren Baugröße ist dazu mehr Energie erforderlich als bei Batterien mit einer geringeren Baugröße. Da die Energie zum Bewegen des Elektrolyten im Aufstiegskanal lediglich beim Beschleunigen oder Abbremsen des Fahrzeugs erzeugt wird, ist deren Größe begrenzt. Mit anderen Worten, es ist nicht möglich, die Energie durch stärkeres Bremsen oder Be- schleunigen zu erhöhen. Das trifft vor allem bei Bussen oder bei LKW zu, die aufgrund ihrer hohen Gesamtmasse weniger stark beschleunigt werden.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, die Durchmischung des Elektrolyten in einer Flüssigelektrolytbatterie, insbesondere in einer Batterie mit einer höheren Bauform, zu verbessern. Dazu sind eine geeignete Durchmischungsvorrichtung und eine Flüssigelektrolytbatterie mit einer solchen Durchmischungsvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einer Durchmischungsvorrichtung nach Anspruch 1 und einer diese Durchmischungsvorrichtung aufweisende Flüssigelektrolytbatterie nach Anspruch 8 gelöst.
Die Durchmischungsvorrichtung zum Durchmischen des Elektrolyten einer Flüssigelektrolytbatterie weist nachfolgende Merkmale auf:
Eine doppelwandige hohle Strömungskanalplatte und eine rechteckige Mischwanne, wobei die Mischwanne eine erste Mischwannenlängswand, eine dazu parallel und beabstandet liegende zweite Mischwannenlängswand, eine erste Mischwannenquerwand und eine Bodenplatte, die die Mischwanne nach unten abschließt, aufweist.
In der Bodenplatte oder in der ersten Mischwannenquerwand ist eine Öffnung vorgesehen, durch welche der Flüssigelektrolyt strömen kann. Die Strömungskanalplatte ist an der Mischwanne rechtwinklig zu der Bodenplatte befestigt und bildet somit eine zweite Mischwannenquerwand, die die Mischwanne abschließt.
Die hohle Strömungskanalplatte weist eine zur Mischwanne gerichtete Elektrolytaustrittsöffnung auf, die wenigstens 2 mm über dem Mischwannenboden liegt. An der ersten Mischwannenquerwand ist eine stegförmige Verlängerung vorgesehen, deren erstes Ende mit der Mischwanne verbunden ist und deren zweites Ende eine federelastische Arretiervorrichtung aufweist. Nachfolgend wird beschrieben, wie die vorstehend beschriebene Durchmischungsvorrichtung in eine Flüssigelektrolytbatterie eingesetzt wird und wie die Durchmischungsvorrichtung den Elektrolyten durchmischt:
Das Einsetzen der Durchmischungsvorrichtung in eine Flüssigelektrolytbatterie erfolgt durch Einschieben der Strömungskanalplatte in einen Spalt zwischen den Elektroden und der Batteriekastenwand. Wenn die Strömungskanalplatte ganz eingeschoben ist und somit deren unterer Endabschnitt sich in der Nähe des Batteriekastenbodens befindet, wird die Durchmischungsvorrichtung von der federelastischen Arretiervorrichtung gegen die Batteriekasteninnenwand gedrängt, was im Ausführungsbeispiel noch näher beschrieben wird.
Die federelastische Arretiervorrichtung ist wichtig, um die Strömungskanalplatte mit der daran befestigten Mischwanne in eine definierte Lage zu bringen und in dieser zu arretieren. Eine definierte Lage ist erforderlich, um immer optimale Strömungsverhältnisse zu gewährleisten. Die definierte Lage muss auch bei wechselnden Temperaturen und den damit verbundenen thermischen Ausdehnungen der Batteriematerialien beibehalten werden. Daher ermöglicht diese federelastische Arretiervorrichtung in Verbindung mit den anderen konstruktiven Merkmalen der Durchmischungsvorrichtung einen gleichbleibenden hohen Wirkungsgrad der Elektrolytdurchmischung.
Nach Anspruch 2 ist die federelastische Arretiervorrichtung eine Blattfeder mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt, wobei der erste Endabschnitt an der Verlängerung befestigt ist und der zweite Endabschnitt seitlich abgespreizt ist. Diese Blattfeder ist einfach herstellbar und somit kostengünstig. Sie ist gleichzeitig auch robust bezüglich ihrer Funktion.
Nach Anspruch 3 ist an dem zweiten Endabschnitt der Blattfeder wenigstens eine erste Befestigungskralle angeordnet. Die Befestigungskralle, die sich durch eine Ausnehmung in der Blattfeder ergibt, greift über den Rand des Batteriekastens. So wird eine noch bessere Lagefixierung der Durchmischungsvorrichtung im Batteriekasten erreicht.
Nach Anspruch 4 ist an der Oberkante der Strömungskanalplatte wenigstens eine zweite Befestigungskralle angeordnet. So wird eine weitere Verbesserung der Lagefixierung der Durchmischungsvorrichtung innerhalb des Batteriekastens erreicht, um optimale Strömungseigenschaften für den Elektrolyten zu erzeugen.
Nach Anspruch 5 weist die Strömungskanalplatte einen inneren Stützsteg auf, der sich längs und mittig entlang der Strömungskanalplatte erstreckt. Damit wird erreicht, dass sich der Querschnitt des schmalen Strömungskanals auch bei Temperaturschwankungen oder Materialalterung nicht verändert. Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, dass die bezüglich der Strömungsverhältnisse optimierte Geometrie der Durchmischungsvorrichtung auch bei Temperaturschwankungen weitgehend konstant bleibt.
Nach Anspruch 6 sind wenigstens zwei der Durchmischungsvorrichtungen an den Mischwannenlängswänden mittels Foliengelenken miteinander verbunden. Mit dieser Maßnahme wird die Montage der Batterie rationalisiert, da ein Arbeiter oder ein Roboter wenigstens zwei dieser Durchmischungsvorrichtungen gleichzeitig in den Batteriekasten einstecken kann. Die Foliengelenke haben eine Doppelfunktion: Einerseits verbinden sie die Durchmischungsvorrichtungen zu einer Montageeinheit und andererseits sind sie flexibel, sodass die Durchmischungsvorrichtungen auch dann problemlos in die Batteriekästen eingesteckt werden können, wenn die Batteriekästen leichte geometrische Abweichungen haben.
Nach Anspruch 7 ist die Mischwanne abgestuft und weist einen ersten und einen zweiten Mischwannenboden auf. Diese Ausführungsform der Erfindung weist einen besonders hohen Wirkungsgrad der Durchmischung auf. In diesem Fall hat jeder Mischwannenboden eine eigene Öffnung. Nach Anspruch 8 wird eine Flüssigelektrolytbatterie mit wenigstens zwei Batteriezellen beansprucht, wobei jede der Batteriezellen eine Durchmischungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Nachfolgend wird die Durchmischungsvorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit schematischen Zeichnungen näher beschrieben:
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von drei miteinander
verbundenen Durchmischungsvorrichtungen.
Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht die drei Durchmischungsvorrichtungen nach Fig. 1 beim Einsetzen in einen Batteriekasten.
Fig. 3 zeigt in einer weiteren perspektivischen Ansicht drei Durchmischungsvorrichtungen im Detail.
Fig. 4 zeigt in einer weiteren perspektivischen Ansicht drei Durchmischungsvorrichtungen im Detail.
Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht drei Durchmischungswannen.
Fig. 6 zeigt in einer weiteren perspektivischen Ansicht drei Durchmischungswannen.
Fig. 7 zeigt in einer weiteren perspektivischen Ansicht drei Durchmischungswannen.
Fig. 8a zeigt in einer ersten perspektivischen Ansicht drei Strömungskanalplatten. Fig. 8b zeigt in einer zweiten perspektivischen Ansicht drei Strö- mungs-kanalplatten.
Fig. 8c zeigt in einer dritten perspektivischen Ansicht drei Strömungskanalplatten.
Fig. 9 zeigt in einer weiteren perspektivischer Ansicht drei Durchmischungswannen.
Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht von drei miteinander verbundenen Durchmischungsvorrichtungen 1 , die aus je zwei Teilen bestehen, aus einer Mischwanne 3 und einer Strömungskanalplatte 2. An der Mischwanne 3 ist eine stegförmige Verlängerung 11 vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um ein Spritzgussteil, sodass die Mischwanne 3 und die Verlängerung 11 in einem Arbeitsschritt hergestellt werden und materialmäßig eine Einheit bilden. Weitere Details werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben.
Die Fig. 2 zeigt, wie die Einheit der drei miteinander verbundenen Durchmischungsvorrichtungen 1 in einen Batteriekasten 17 eingesetzt wird. Es ist zu betonen, dass zur besseren Übersichtlichkeit die Bleielektroden, die sich in jeder der 6 Batteriekastenzellen befinden, nicht eingezeichnet sind, da sie zur Erläuterung der Wirkung der Durchmischungsvorrichtungen nicht erforderlich sind. Da eine herkömmliche Starterbatterie eines PKW 6 Batteriezellen hat, sind somit zwei dieser Einheiten mit drei miteinander verbundenen Durchmischungsvorrichtungen 1 erforderlich. Es ist selbstverständlich, dass jede der 6 Batteriekastenzellen auch separat mit einer einzelnen Durchmischungsvorrichtung bestückt werden kann. Die Länge der Mischwanne 3 und die Länge der stegförmigen Verlängerung 11 sind in diesem Ausführungsbeispiel näherungsweise gleich, können aber auch je nach Batterieform unterschiedlich sein. Die Fig. 3 zeigt Details, die für die optimale Funktion der Durchmischungsvorrichtung 1 erforderlich sind. Die Durchmischungsvorrichtung 1 wird wie in Fig. 2 gezeigt in den Batteriekasten 17 so eingesetzt, dass die Strömungskanalplatte 2 in den Spalt zwischen den Elektroden und der Batteriekasteninnenwand geschoben wird. Bevor jedoch die Strömungskanalplatte ganz eingeschoben ist, wird sie von einer federelastischen Arretiervorrichtung 12 gegen die Batteriekasteninnenwand gedrängt, wobei der höchste Anpressdruck erreicht ist, wenn die Strömungskanalplatte 2 vollständig eingeschoben ist. Dadurch wird die Strömungskanalplatte 2 mit der daran befestigten Mischwanne 3 in eine definierte Lage gebracht und auf Grund der Wirkung der federelastischen Arretiervorrichtung12 auch in dieser Lage gehalten. Diese definierte Lage gewährleistet die angestrebten optimalen Strömungsverhältnisse und somit eine optimale Durchmischung.
Die federelastische Arretierungsvorrichtung 12 kann unterschiedlich ausgebildet sein, sofern sie die vorstehend beschriebene Funktion erfüllt. In der Fig. 3 ist die federelastische Arretierungsvorrichtung 12 als Blattfeder ausgebildet. Eine Blattfeder ist leicht herstellbar, kostengünstig und zuverlässig bei der Montage, d. h. beim Einsetzen der Durchmischungsvorrichtung 1 in den Batteriekasten.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die als Blattfeder ausgebildete federelastische Arretierungsvorrichtung 12, die stegförmige Verlängerung 11 und die Mischwanne 3 nach einem Spritzgussverfahren zusammen einstückig gefertigt.
Die Fig. 4 zeigt die Unterseite einer Durchmischungsvorrichtung 1. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass der Mischwannenboden stufenförmig ausgebildet ist. Die Öffnungen 8a und 8b gewährleisten, dass die Elektrolytmenge, die beim Abbremsen oder Beschleunigen des Fahrzeugs aus der doppelwandigen Strömungskanalplatte 2 gedrückt wurde und in die
Mischwanne 3 geflossen ist, in den Batteriekasten zurückströmt. Weiterhin ist erkennbar, dass die als Blattfeder ausgebildete federelastische Arretie- rungsvorrichtung 12 einen ersten Endabschnitt 12a und einen zweiten Endabschnitt 12b hat, wobei der zweite Endabschnitt 12b der Blattfeder 12 eine hakenförmige Ausbildung aufweist, die als erste Befestigungskralle 13 bezeichnet wird. Ebenso sind an der Oberkante der Strömungskanalplatte 2 zweite Befestigungskrallen 14 vorgesehen, wie aus den Figuren 3, 4, 8a und 8b ersichtlich ist. Diese Befestigungskrallen 13, 14 greifen beim Einsetzen der Durchmischungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 2 über den Rand des Batteriekastens 17 und fixieren die Durchmischungsvorrichtung 1 in einer definierten Lage.
Die Fig. 5 und 6 zeigen drei Mischwannen 3 ohne die ansteckbaren Strömungskanalplatten 2. Die Mischwannen 3 sind mit je zwei Foliengelenken 16 untereinander verbunden, wobei Fig. 6 deutlicher zeigt, dass die Mischwannen 3 voneinander beanstandet sind, sodass Spalte18 verbleiben, in welche die Zellentrennwände des in Figur 2 dargestellten Batteriekastens 17 passen. In Fig. 6 ist auch erkennbar, dass die Mischwannen 3 jeweils eine erste Mischwannenquerwand 6 aufweisen.
Die Fig. 7 zeigt die gleiche Ansicht wie Fig. 4, jedoch ohne die befestigten Strömungskanalplatten 2. In Fig. 7 ist erkennbar, dass die Mischwannen 3 jeweils einen ersten Mischwannenboden 7a und einen zweiten Mischwannenboden 7b aufweisen, wobei bezüglich des Elektrolytpegels der
Mischwannenboden 7a höher liegt als der Mischwannenboden 7b. Darüber hinaus ist in Fig. 7 veranschaulicht, dass ein erstes Ende 11a der stegförmi- gen Verlängerung 11 mit der Mischwanne 3 verbunden ist und ein zweites Ende 11 b der stegförmigen Verlängerung 11 die federelastische Arretiervorrichtung 12 aufweist.
Die Fig. 8a bis 8c zeigen jeweils drei einzelne doppelwandige hohle Strömungskanalplatten 2, wobei Fig. 8c zeigt, dass die beiden Wände der Strömungskanalplatten mittels eines Stützstegs 15 voneinander beanstandet gehalten werden. In Fig. 8a und 8c ist zudem verdeutlicht, dass jede der Strömungskanalplatten 2 jeweils als eine zweite Mischwannenquerwand 9 der entsprechenden Mischwanne 3 wirkt bzw. diese zweite Mischwannenquerwand 9 bildet. Zudem ist in Fig. 8a auch veranschaulicht, dass die Strömungskanalplatten 2 jeweils eine zur Mischwanne 3 gerichtete Elektrolytaustrittsöffnung 10 aufweisen.
Die Fig. 9 zeigt in Verbindung mit Fig. 8b Steckverbindungsvorrichtungen 19a, 19b, die ein einfaches Zusammenstecken der Mischwannen 3 mit den Strömungskanalplatten 2 ermöglichen. Weiterhin ist in Fig. 9 erkennbar, dass die Mischwannen 3 jeweils eine erste Mischwannenlängswand 4 und eine parallel und beabstandet zu dieser angeordnete zweite Mischwannenlängswand 5 aufweisen.
Bezugszeichenliste
1 Durchmischungsvorrichtung
2 doppelwandige hohle Strömungskanalplatte
3 Mischwanne
4 erste Mischwannenlängswand
5 zweite Mischwannenlängswand
6 erste Mischwannenquerwand
7a erster Mischwannenboden
7b zweiter Mischwannenboden
8a erste Öffnung
8b zweite Öffnung
9 zweite Mischwannenquerwand
10 Elektrolytaustrittsöffnung
11 stegförmige Verlängerung
11a erstes Ende der stegförmigen Verlängerung
11 b zweites Ende der stegförmigen Verlängerung
12 federelastische Arretiervorrichtung
12a erster Endabschnitt der federelastischen Arretiervorrichtung
12b zweiter Endabschnitt der federelastischen Arretiervorrichtung
13 erste Befestigungskralle
14 zweite Befestigungskralle
15 Stützsteg
16 Foliengelenke
17 Batteriekasten
18 Spalt für Zellentrennwand
19a, 19b Steckverbindungsvorrichtung

Claims

Ansprüche
1. Durchmischungsvorrichtung (1 ) zum Durchmischen des Elektrolyten einer Flüssigelektrolytbatterie mit nachfolgenden Merkmalen:
- einer doppelwandigen hohlen Strömungskanalplatte (2),
- einer rechteckigen Mischwanne (3) mit
- einer ersten Mischwannenlängswand (4),
- einer dazu parallel und beabstandet liegenden zweiten Mischwannenlängswand (5),
- einer ersten Mischwannenquerwand (6) und
- einer Bodenplatte, die als Mischwannenboden (7a) die Mischwanne (3) nach unten abschließt, wobei
- in dem Mischwannenboden (7a) oder in der ersten Mischwannenquerwand (6) wenigstens eine erste Öffnung (8a) vorgesehen ist,
- die hohle Strömungskanalplatte (2) an der Mischwanne (3) rechtwinklig zu der Bodenplatte befestigt ist und als eine zweite Mischwannenquerwand (9) die Mischwanne (3) abschließt,
- die Strömungskanalplatte (2) eine zur Mischwanne (3) gerichtete Elektrolytaustrittsöffnung (10) aufweist, die wenigstens 2 mm über dem Mischwannenboden (7a) liegt, und
- an der ersten Mischwannenquerwand (6) eine stegförmige Verlängerung (11 ) vorgesehen ist, deren erstes Ende (11a) mit der Mischwanne (3) verbunden ist und deren zweites Ende (11 b) eine federelastische Arretiervorrichtung (12) aufweist.
2. Durchmischungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die federelastische Arretiervorrichtung (12) eine gebogene Blattfeder ist, die einen ersten Endabschnitt (12a) und einen zweiten Endabschnitt (12b) aufweist, wobei der erste Endabschnitt (12a) an der Verlängerung (11 ) befestigt ist und der zweite Endabschnitt (12b) seitlich abgespreizt ist.
3. Durchmischungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei an dem zweiten Endabschnitt (12b) der Blattfeder (12) wenigstens eine erste Befestigungskralle (13) angeordnet ist.
4. Durchmischungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei an der Oberkante der Strömungskanalplatte (2) wenigstens eine zweite Befestigungskralle (14) angeordnet ist.
5. Durchmischungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Strömungskanalplatte (2) einen inneren Stützsteg (15) aufweist, der sich längs und mittig entlang der Strömungskanalplatte (2) erstreckt.
6. Durchmischungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei wenigstens zwei dieser Durchmischungsvorrichtungen (1 ) an den Mischwannenlangswanden (4, 5) mittels Foliengelenken (16) miteinander verbunden sind.
7. Durchmischungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Mischwanne (3) abgestuft ist und vor dem ersten Mischwannenboden (7a) einen zweiten Mischwannenboden (7b) mit einer zweiten Öffnung (8b) aufweist.
8. Flüssigelektrolytbatterie mit wenigstens zwei Batteriezellen, wobei jede der Batteriezellen eine Durchmischungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
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