專利名稱：可再充電電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可再充電電池，該可再充電電池殼體具有包括至少一個(gè)單元電池 區(qū)域(cell area)的可再充電電池殼體，具有多個(gè)電極，以及在每個(gè)單元電池區(qū)域中具有液 體電解質(zhì)，并且在每種情況下在單元電池區(qū)域中具有至少一個(gè)壁元件，以將單元電池區(qū)域 在每種情況下再分為至少兩個(gè)彼此連通的容積區(qū)域，其中，在用于液體電解質(zhì)的容積區(qū)域 之間在容積區(qū)域的下部區(qū)域中有連通連接部，并且在容積區(qū)域之間在容積區(qū)域的上部區(qū)域 中有壓力平衡連接部，以確保彼此連通的容積區(qū)域中的氣壓相同。
背景技術(shù)：
US 4，963，444A與US 5，096，787A公開了具有殼體的鉛酸電池，該殼體被再分為 多個(gè)單元電池區(qū)域。包含鉛的電極板堆被固定在單元電池區(qū)域中，并且通過分隔器彼此分 開。而且，單元電池區(qū)域填充了液體電解質(zhì)，該液體電解質(zhì)尤其包含硫酸。在操作過程中，酸濃度可以在可再充電電池的高度上被不均勻地分布，因此導(dǎo)致 了可再充電電池的存儲(chǔ)容量降低。因此期望在操作過程中混合液體電解質(zhì)。為了該目的， 通過與可再充電電池殼體的側(cè)壁鄰近的壁元件而產(chǎn)生靜液力泵。當(dāng)可再充電電池移動(dòng)時(shí)， 電解質(zhì)越過壁的上邊緣飛濺進(jìn)入由壁限定出的容積區(qū)域內(nèi)，其結(jié)果是該容積區(qū)域中的電解 質(zhì)水平高于鄰近容積區(qū)域中的電解質(zhì)水平。在移動(dòng)過程中，電解質(zhì)另外通過下部區(qū)域中的 開口流入由壁元件限定出的容積區(qū)域。在該容積區(qū)域中目前較高的電解質(zhì)水平導(dǎo)致容積區(qū) 域中的靜壓過壓，其結(jié)果是電解質(zhì)再次流出裝得溢出的容積區(qū)域，進(jìn)入鄰近的容積區(qū)域。因 此靜液力泵確保了產(chǎn)生循環(huán)電解質(zhì)運(yùn)動(dòng)。然而，循環(huán)電解質(zhì)運(yùn)動(dòng)具有缺點(diǎn)，需要收集沉淀在下部區(qū)域中的淤渣與顆粒，并且 將其移動(dòng)至分隔器上方的區(qū)域內(nèi)。這增加了短路的風(fēng)險(xiǎn)。US 529，199公開了一種可再充電電池系統(tǒng)，其中，通過泵設(shè)備使得流體循環(huán)。在 一個(gè)實(shí)施例中，為了使用出口元件與凹槽，以確保電解質(zhì)循環(huán)，將可再充電電池安裝在搖桿 上。

發(fā)明內(nèi)容
與該背景技術(shù)相反，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種改進(jìn)的具有最初提及類型的可再 充電電池殼體的可再充電電池，其中，有效地抵制了操作過程中的酸分層的形成，同時(shí)，已 經(jīng)沉淀的淤渣不再移動(dòng)至上部單元電池區(qū)域。該目標(biāo)通過最初提及類型的可再充電電池來實(shí)現(xiàn)，其中，壁元件至少向上延伸，在 第一步驟中，當(dāng)將運(yùn)動(dòng)載荷作用于可再充電電池時(shí)，電解質(zhì)經(jīng)由下部區(qū)域中的連通連接部 流入至少一個(gè)容積區(qū)域中，并且在第二步驟中，電解質(zhì)再次經(jīng)由下部區(qū)域中的連通連接部 流出該至少一個(gè)容積區(qū)域，不會(huì)有液體電解質(zhì)從一個(gè)容積區(qū)域越過壁元件的上邊緣溢出到 鄰近的容積區(qū)域。與已知的實(shí)施例相比，連通管的原理被用于確保電解質(zhì)經(jīng)由容積區(qū)域的下部區(qū)域
3中的連通連接部前后運(yùn)動(dòng)，并且電解質(zhì)不能循環(huán)。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于因?yàn)殡娊赓|(zhì)不循環(huán)，聚集 在底部的淤渣保留于此。例如這樣的必須利用連通管發(fā)生的電解質(zhì)運(yùn)動(dòng)足以克服酸分層。對(duì)此而言的重要因素在于壁元件沿蓋的方向向上延伸，其封閉單元電池區(qū)域，在 正常操作中在可再充電電池的運(yùn)動(dòng)期間，也就是說，在可再充電電池被傾斜、加速或減速的 情況下，沒有明顯量的電解質(zhì)溢出越過壁元件進(jìn)入鄰近的容積區(qū)域中。而且，只要在容積區(qū)域之間的上部區(qū)域中壓力被平衡，就能夠確保連通管的功能， 以使得位于容積區(qū)域中的電解質(zhì)上的氣壓大約相同。為了該目的，壓力平衡連接部被設(shè)置 在容積區(qū)域之間。在正常操作過程中，在由每個(gè)壁元件限定出的平面與靜止位置中的電解質(zhì)水平之 間的角度大約為90°。當(dāng)在電解質(zhì)水平與由壁元件限定出的平面之間的角度減少至83°， 優(yōu)選至80°，尤其優(yōu)選至70°時(shí)，仍然發(fā)生正常操作。目標(biāo)在于為了在這種正常加載過程 中實(shí)現(xiàn)連通管的效果，應(yīng)防止電解質(zhì)溢出越過壁元件的上邊緣，例如直至這樣的傾斜位置 的電解質(zhì)水平。相應(yīng)地，壁元件因此應(yīng)向上延伸，當(dāng)將電解質(zhì)填充至由制造商規(guī)定的標(biāo)稱填充高 度時(shí)，使得電解質(zhì)不會(huì)在當(dāng)前電解質(zhì)水平與在可再充電電池殼體中限定的正常電解質(zhì)水平 之間溢出，直至至少7°的角度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該角度為至少10°，并且在特別優(yōu) 選的實(shí)施例中，其為至少20°。有利地是，壁元件被緊鄰豎直的單元電池區(qū)域壁來布置，從而豎直壁區(qū)段延伸超 過電極的高度，電極處于板的形式并且被保持于單元電池區(qū)域中，以及水平壁區(qū)段在電極 板上方從豎直壁區(qū)段起始。在例如這樣的實(shí)施例中，又一豎直壁區(qū)段可以從水平壁區(qū)段，與 電極相反地，沿單元電池區(qū)域的蓋部分的方向延伸。這就形成了在電極板上方的存儲(chǔ)區(qū)域， 在該存儲(chǔ)區(qū)域中，電解質(zhì)可以聚集，該電解質(zhì)在可再充電電池的向前運(yùn)動(dòng)過程中，從下部區(qū) 域流入容積區(qū)域。在可再充電電池的向后運(yùn)動(dòng)過程中，或當(dāng)其隨后靜止時(shí)，已經(jīng)聚集在收集 區(qū)域中的電解質(zhì)經(jīng)由彼此連通的容積區(qū)域的下部區(qū)域再次向下流動(dòng)，進(jìn)入鄰近的容積區(qū)域 中。這使得電解質(zhì)向前與向后流動(dòng)，其導(dǎo)致通過湍流而混合。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，尤其當(dāng)電極板彼此鄰近，并且僅允許可忽略量的酸經(jīng)過 時(shí)，容積區(qū)域由堆疊電極板的彼此鄰近的側(cè)邊緣而部分地劃分。因此，由分隔器彼此分開的 電極板的側(cè)邊緣，與這些分隔器一起形成壁元件的一部分。壁元件可以在單元電池區(qū)域的兩個(gè)彼此相對(duì)的側(cè)壁之間延伸，并且能夠以密封方 式被連接至這些側(cè)壁。這使得容積區(qū)域沿限定的傾斜方向被限制。壁元件優(yōu)選地在矩形單 元電池區(qū)域的緊鄰的側(cè)壁之間延伸。為了產(chǎn)生與相對(duì)的側(cè)壁鄰近的單元電池區(qū)域部分中的容積區(qū)域，單元電池區(qū)域可 以每個(gè)均具有兩個(gè)彼此相對(duì)的壁元件。連通管因此在兩個(gè)相對(duì)的單元電池區(qū)域部分上在向 前與向后運(yùn)動(dòng)的過程中起作用，在向前運(yùn)動(dòng)過程中一個(gè)單元電池區(qū)域部分中的存儲(chǔ)區(qū)域被 填充，而在相對(duì)的容積區(qū)域中的存儲(chǔ)區(qū)域同時(shí)被放空。在向后運(yùn)動(dòng)過程中，該過程相應(yīng)地相 反。壁元件可以以密封的方式被連接至可再充電電池殼體的鄰近蓋部分，在每種情況 中，其在頂部處封閉單元電池區(qū)域。這就完全防止了電解質(zhì)溢出越過壁元件的上邊緣。然 而，在例如這樣的實(shí)施例中，必須設(shè)置壓力平衡連接部，例如，通過孔來制成，該孔從容積區(qū)
4域經(jīng)過蓋部分。


參照一個(gè)示范實(shí)施例與附圖，在以下文字中將以更多細(xì)節(jié)解釋本發(fā)明，其中圖1示出了穿過具有由壁元件分隔開的兩個(gè)容積區(qū)域的可再充電電池的剖面圖；圖2a與b示出了圖1中示出的可再充電電池處于在兩個(gè)相反的傾斜位置；圖3示出了可再充電電池殼體中的壁元件的略圖，其向上成角度；以及圖4示出了布置于電極板堆上方的壁元件的略圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了可再充電電池1的剖視圖，該可再充電電池1以本身已知的方式具有 可再充電電池殼體2，其由蓋(未示出)以本身已知的方式封閉。排氣通道能夠以本身已 知的方式形成于該蓋中，例如，該蓋處于具有上下蓋部分、且在上下蓋部分之間具有網(wǎng)狀物 (webs)的雙蓋形式。可再充電電池殼體2被再分為單元電池區(qū)域，圖1中的剖面示出了一個(gè)這樣的單 元電池區(qū)域3。處于板形式的電極4被堆疊在單元電池區(qū)域3中，彼此鄰近，但由分隔器彼 此分隔開。在該情況中，電極板4可以被插入到分隔器凹口內(nèi)。例如這樣的電極板堆具有 交替的正極板與負(fù)極板。為了與電極4 一起形成電化學(xué)元件，單元電池區(qū)域3填充有液體電解質(zhì)，尤其填充 有硫酸。區(qū)域5表示具有更高的濃度的電解質(zhì)。至少一個(gè)壁元件6被安裝在單元電池區(qū)域3中，并且向上延伸超過電解質(zhì)水平7， 當(dāng)該水平處于由制造者規(guī)定的標(biāo)稱填充高度時(shí)。作為示例，壁元件6具有第一區(qū)段、水平區(qū) 段和豎直端區(qū)段，該第一區(qū)段平行于電極板4的一個(gè)側(cè)邊緣延伸，該水平區(qū)段例如在電極 板4上方橫向地以一角度起始，該豎直端區(qū)段鄰近電解質(zhì)水平7并且經(jīng)過電解質(zhì)水平7，當(dāng) 該電解質(zhì)水平7處于標(biāo)稱填充高度時(shí)。其結(jié)果是，在單元電池區(qū)域3的左手側(cè)限制出第一 容積區(qū)域8，所述容積區(qū)域具有上部區(qū)域中的存儲(chǔ)區(qū)域。第二容積區(qū)域9由單元電池區(qū)域3 的右手側(cè)的壁元件從第一容積區(qū)域8限制出來。第一容積區(qū)域8與第二容積區(qū)域9被彼此連接，以在下部區(qū)域中提供連通。為此， 在一個(gè)優(yōu)選示范實(shí)施例中，對(duì)于壁元件6可以不在下部區(qū)域中完全延伸至可再充電電池殼 體2的邊緣處，該邊緣向內(nèi)傾斜延伸。然而，還可行的是在下部區(qū)域中壁元件6被成形為與 可再充電電池殼體2形成整體，并且在壁元件6的下部區(qū)域中設(shè)置開口，電解質(zhì)可以通過該 開口從第一容積區(qū)域8流入第二容積區(qū)域9，反之亦然。重要因素在于壁元件6至少向上延伸超過電解質(zhì)水平7，使得在正常操作過程中， 沒有明顯量的電解質(zhì)流過壁元件6的上邊緣。而且，容積區(qū)域8，9的上部區(qū)域中的開口 10確保了在容積區(qū)域8，9之間的壓力平 衡連接，其結(jié)果是容積區(qū)域8，9的上部區(qū)域中的氣壓相同。這樣就產(chǎn)生了連通管的系統(tǒng)。連通管與連通容器是這樣的容器，其在上部開口，但 其在底部彼此連接，并且其中液體水平與平衡狀態(tài)中預(yù)先確定的比密度一樣高，不管彼此 連通的容器的容積。
圖2示出了圖1的可再充電電池1處于兩個(gè)相反的傾斜位置。在圖2a)中，可再 充電電池向左傾斜，這導(dǎo)致第一容積區(qū)域8與第二容積區(qū)域9中的不同電解質(zhì)水平7a，7b。 兩個(gè)電解質(zhì)水平7a，7b之間的差d導(dǎo)致容積區(qū)域中的平衡，從而電解質(zhì)從底部經(jīng)由在第一 與第二容積區(qū)域8，9之間的連通連接部在第二容積區(qū)域9的下部區(qū)域中流入第一容積區(qū)域 8。因此，更高度濃縮的電解質(zhì)(區(qū)域5)被向上供應(yīng)，其與較低程度濃縮的電解質(zhì)相混合。當(dāng)向后傾斜至圖2b)中示出的相反的傾斜位置時(shí)，第一容積區(qū)域8中的電解質(zhì)水 平7a高于第二容積區(qū)域9中的電解質(zhì)水平7b。這導(dǎo)致存儲(chǔ)于第一容積區(qū)域8中的電解質(zhì) 經(jīng)由容積區(qū)域8，9的下部區(qū)域中的連通連接部部分地再次流回到第二容積區(qū)域9內(nèi)。該流 動(dòng)產(chǎn)生了渦旋，其導(dǎo)致了高度濃縮的電解質(zhì)(區(qū)域5)以及其余的電解質(zhì)被完全混合。容積區(qū)域8，9的下部區(qū)域中的流動(dòng)方向由箭頭指示。重要因素在于壁元件6防止了電解質(zhì)在電解質(zhì)水平的上部區(qū)域中向后和向前流 動(dòng)，如由虛線箭頭所指示的。對(duì)于所使用的起作用的原理而言更重要的因素在于將壁元件6拔出足夠高，沒有 明顯量的電解質(zhì)可以從一個(gè)容積區(qū)域流過壁元件的上邊緣進(jìn)入鄰近的容積區(qū)域。這確保了 電解質(zhì)可以僅經(jīng)由容積區(qū)域8，9的下部區(qū)域中的連通連接部流動(dòng)。這具有優(yōu)點(diǎn)，出現(xiàn)在下 部區(qū)域中的任何淤渣與顆粒殘留物不會(huì)被循環(huán)，而該循環(huán)增加了短路的風(fēng)險(xiǎn)。圖3示出了壁元件的略圖，該壁元件在電解質(zhì)板4上方成角度，并且在成角度的端 部處具有豎直向上延伸的區(qū)段。壁元件6沿著電極板的側(cè)邊緣延伸超過電極板4的高度的 相當(dāng)大的部分。為了從中央容積區(qū)域9限制出兩個(gè)側(cè)容積區(qū)域，除了圖示的壁元件之外，相 應(yīng)的壁元件還可以被布置在相反的側(cè)面上。有利地是，壁元件在單元電池區(qū)域3的那些側(cè)壁之間延伸，該側(cè)壁彼此靠近，也就 是說不平行于電極板4。圖4示出了壁元件6的另一實(shí)施例，其中，壁元件的一部分由電極板4的側(cè)邊緣形 成。因此壁元件具有僅一個(gè)布置于電極板4上方的水平區(qū)段以及豎直區(qū)段，該豎直區(qū)段從 其開始并且沿可再充電電池殼體2的蓋(未示出)的方向向上延伸。
權(quán)利要求
一種可再充電電池(1)，具有包括至少一個(gè)單元電池區(qū)域的可再充電電池殼體(2)，具有多個(gè)電極(4)，以及在每個(gè)單元電池區(qū)域(3)中具有液體電解質(zhì)，并且在每種情況下在該單元電池區(qū)域(3)中具有至少一個(gè)壁元件(6)，以將該單元電池區(qū)域(3)在每種情況下再分為至少兩個(gè)彼此連通的容積區(qū)域(8，9)，其中，在用于該液體電解質(zhì)的該容積區(qū)域(8，9)之間在該容積區(qū)域(8，9)的下部區(qū)域中有連通連接部，并且在該容積區(qū)域(8，9)之間在該容積區(qū)域(8，9)的上部區(qū)域中有壓力平衡連接部，以確保彼此連通的該容積區(qū)域(8，9)中的氣壓相同，其特征在于，該壁元件(6)至少向上延伸，使得在第一步驟中，當(dāng)將運(yùn)動(dòng)載荷作用于該可再充電電池(1)時(shí)，電解質(zhì)經(jīng)由該下部區(qū)域中的連通連接部流入至少一個(gè)容積區(qū)域(8，9)中，并且在第二步驟中，電解質(zhì)再次經(jīng)由該下部區(qū)域中的該連通連接部流出該至少一個(gè)容積區(qū)域(8，9)，而不會(huì)有液體電解質(zhì)從一個(gè)容積區(qū)域越過該壁元件(6)的上邊緣溢出到鄰近的容積區(qū)域(8，9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再充電電池(1)，其特征在于，該壁元件(6)向上延伸，使 得電解質(zhì)不會(huì)在當(dāng)前電解質(zhì)水平(7)與在水平狀態(tài)中的限定的正常電解質(zhì)水平之間溢出， 直至至少7°的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可再充電電池(1)，其特征在于，該壁元件(6)向上延伸，使 得電解質(zhì)不會(huì)在當(dāng)前電解質(zhì)水平(7)與在水平狀態(tài)中的限定的正常電解質(zhì)水平之間溢出， 直至至少10°的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可再充電電池(1)，其特征在于，該壁元件(6)向上延伸，使 得電解質(zhì)不會(huì)在當(dāng)前電解質(zhì)水平(7)與在水平狀態(tài)中的限定的正常電解質(zhì)水平之間溢出， 直至至少20°的角度。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可再充電電池(1)，其特征在于，該壁元件(6)被 布置成由一間隙而與豎直單元電池區(qū)域壁分開，使得豎直壁區(qū)段延伸超過該電極(4)的高 度，該電極處于板狀形式并且被保持在該單元電池區(qū)域中，以及水平壁區(qū)段在該電極板(4) 上方從該豎直壁區(qū)段起始。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可再充電電池(1)，其特征在于，又一豎直壁區(qū)段從該水平壁 區(qū)段，與該電極(4)相反地沿該單元電池區(qū)域(3)的蓋閉合的方向延伸。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可再充電電池(1)，其特征在于，該容積區(qū)域(8， 9)由該堆疊的電極板(4)的彼此鄰近的側(cè)邊緣而被部分地劃分，該電極板(4)的側(cè)邊緣形 成部分的該壁元件(6)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可再充電電池(1)，其特征在于，壁元件(6)在 該單元電池區(qū)域(3)的兩個(gè)彼此相對(duì)的側(cè)壁之間延伸，并且以密封的方式被連接至這些側(cè) 壁。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可再充電電池(1)，其特征在于，為了產(chǎn)生與側(cè) 壁鄰近的單元電池區(qū)域部分中的容積區(qū)域(8，9)，該單元電池區(qū)域(3)各具有兩個(gè)壁元件 (6)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可再充電電池(1)，其特征在于，該壁元件(6) 以密封的方式被連接至該可再充電電池殼體(2)的鄰近蓋部分，在每種情況中，其在頂部 處封閉該單元電池區(qū)域(3)，并且該壓力平衡連接部通過孔來制成，該孔從該容積區(qū)域(8， 9)經(jīng)過該蓋部分。
全文摘要
具有蓄電池殼體的蓄電池，其具有至少一個(gè)電池腔室，每個(gè)電池腔室中具有幾個(gè)電極與液體電解質(zhì)，電池腔室中具有至少一個(gè)壁元件，以將電池腔室劃分為至少兩個(gè)相互連通的容積腔室(8，9)。在容積腔室(8，9)的下部區(qū)域中為用于容積腔室(8，9)之間的液體電解質(zhì)的連通連接部，并且容積腔室(8，9)之間的壓力平衡連接部布置于容積腔室的上部區(qū)域，以確保相互連通的容積腔室(8，9)中的相等的氣壓。壁元件(6)向上延伸至少一定距離，以使得在蓄電池(1)的運(yùn)動(dòng)上，首先，至少一個(gè)容積腔室(8，9)中的電解質(zhì)流過下部區(qū)域中的相互連通的連接部，其次，電解質(zhì)再次流過下部區(qū)域中的相互連通的連接部，流出所述至少一個(gè)容積腔室(8，9)，沒有液體電解質(zhì)越過壁元件(6)的上邊緣從一個(gè)容積腔室(8，9)溢出至鄰近的容積腔室(9，8)。
文檔編號(hào)H01M10/42GK101904032SQ200880121521
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者A·科貝爾, D·布雷默, I·科赫 申請(qǐng)人:Vb汽車電池有限責(zé)任公司