DE19642238C1

DE19642238C1 - Lead-acid battery with gas venting device

Info

Publication number: DE19642238C1
Application number: DE19642238A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Boeller; Dieter Von Dr Borstel; Peter Steffahn
Original assignee: Deta Akkumulatorenwerk GmbH
Current assignee: Deta Akkumulatorenwerk GmbH
Priority date: 1996-10-12
Filing date: 1996-10-12
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2016-10-13

Abstract

The lead-acid battery has a housing enclosing a number of battery cells fitted with a cover (1) incorporating a venting device for each of the cells, which are coupled to a central gas channel and/or which have individual openings fitted with closure bungs (4). Each of the latter is provided with a ceramics body (5) coated with a thin hydrophobic plastics mass and/or has a porous hydrophobic plastics foil (6) in front of the porous body (7) of the closure bung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Blei-Säure-Akkumulator mit ei nem mehrere Zellen enthaltenden Kasten und einem Verschluß deckel, der Einrichtungen zur Entgasung der Zellen auf weist, wobei ein an die Zellen anschließender zentraler Gaskanal und/oder die Ausgänge der einzelnen Zellen mit ei nem Verschlußstopfen versehen sind, der eine Flammschutz fritte enthält.The invention relates to a lead-acid battery with egg box containing several cells and a closure cover, the facilities for degassing the cells points, with a central adjoining the cells Gas channel and / or the outputs of the individual cells with egg Nem plugs are provided, the flame protection frit contains.

Blei-Säure-Akkumulatoren mit einem im Überschuß vorhandenen flüssigen Elektrolyten müssen in allen Lagen auslaufsicher sein. Hierbei ist zu beachten, daß ein Entweichen des beim Laden freigesetzten Gases gewährleistet ist. Diesen Anfor derungen trug man bisher durch verschiedene mechanische Einrichtungen Rechnung. Bei doppellagigen Verschlußdeckeln (Doppeldeckel), wie sie z. B. aus DE 42 16 563 A1 bekannt sind, werden Umlenkplatten, Querschnittsverengungen u. dgl. verwendet, die lange Gaskanäle schaffen, um die Flüssigkeit zurückzuhalten. Einen ähnlichen aufwendigen Aufbau haben auch die sogenannten Blockdeckel, wie z. B. in EP 0 462 403 A1 beschrieben. Die vorgenannten Ausführungen sind weiter hin mit rückzündungshemmenden Einrichtungen versehen, die aus Verschlußstopfen mit einem porösen Keramikkörper (Fritte) oder aus Kunststoff bestehen und die gleichzeitig noch im Gas enthaltene Säure bzw. Säuretröpfchen zurückhal ten sollen (vgl. auch DE 42 32 960 A1, welche sich anson sten mit dem Einbau von teilhydrophobierten Fasermatten un ter dem Blockdeckel befaßt, um eine Explosionsdruckwelle zu dämpfen). Diese bekannten Ausführungen haben neben einem umständlichen und aufwendigten Aufbau den Nachteil, daß die Verschlußstopfen bei einer Überflutung oder bei einem län geren Kontakt mit Schwefelsäure einen Säureaustritt nicht mit Sicherheit verhindern können, so daß der Akkumulator nicht auslaufsicher ist.Lead-acid batteries with one in excess liquid electrolytes must be leak-proof in all positions be. It should be noted here that the escape of the Charging released gas is guaranteed. This requirement So far, changes have been carried out by various mechanical Facilities bill. With double-layer caps (Double lid), as z. B. known from DE 42 16 563 A1 are baffles, cross-sectional constrictions u. the like uses long gas channels to create the liquid hold back. Have a similar complex structure also the so-called block cover, such as. B. in EP 0 462 403 A1 described. The above statements are further provided with anti-inflammatory devices that made of sealing plugs with a porous ceramic body (Frit) or plastic and the same time Retain acid or droplets of acid still contained in the gas ten should (see also DE 42 32 960 A1, which otherwise most with the installation of partially hydrophobic fiber mats ter the block cover to an explosion pressure wave steam). These known designs have one cumbersome and complex structure the disadvantage that the Plug in case of flooding or in the event of a län acid contact does not cause acid leakage can prevent with certainty, so that the accumulator is not leakproof.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Blei- Säure-Akkumulator der im Oberbegriff des Anspruchs 1 be zeichneten Art in allen Lagen auslaufsicher zu machen.The invention is therefore based on the object of Acid accumulator be in the preamble of claim 1 drawn to make it leak-proof in all positions.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des An spruchs 1 aufgezeigten Merkmale. Durch die Hydrophobierung der Porenoberfläche des Keramikkörpers vom Verschlußstopfen oder durch den Einbau einer hydrophoben Kunststoff-Folie vor dem Keramikkörper wird ein Austritt von Elektrolytflüs sigkeit bzw. Schwefelsäure mit Sicherheit verhindert, egal in welcher Lage sich der Akkumulator befindet. Geeignet sind verschiedene Hydrophobierstoffe, insbesondere flu orierte oder teilfluorierte Kunststoffpolymere wie PTFE, PVDF, PFA u. dgl. Je nach der Verarbeitungsweise kann ein weiter Bereich der Porengröße und Oberflächeneigenschaft eingestellt und auf die speziellen Anforderungen abgestellt werden. Solche Hydrophobierstoffe lassen sich auch leicht auf keramischen Fritten u. dgl. aufbringen.This task is solved by the in the indicator of the To Proverb 1 identified features. Through the hydrophobization the pore surface of the ceramic body from the plug or by installing a hydrophobic plastic film in front of the ceramic body there is an outlet of electrolyte fluids liquid or sulfuric acid certainly prevented, no matter the position of the accumulator. Suitable are various water repellents, especially flu orated or partially fluorinated plastic polymers such as PTFE, PVDF, PFA and. Like. Depending on the processing method, a Wide range of pore size and surface properties adjusted and adjusted to the special requirements will. Such water repellents are also easy to use on ceramic fries u. Apply the like.

Der konstruktive Aufbau des Verschlußdeckels ist erfin dungsgemäß wesentlich vereinfacht. Auf mechanische Einbau ten zum Abfangen der Tropfen kann praktisch verzichtet wer den. Der erfindungsgemäß ausgebildete Verschlußstopfen kann verschiedenen Deckeltypen zugeordnet werden. Bei einem Ver schlußdeckel mit einer Öffnung für jede Zelle kann jede Öffnung mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Verschluß stopfen versehen sein. Hat der Verschlußdeckel einen zen tralen Gaskanal, kann der Verschlußstopfen an dessen Aus gang gewissermaßen zentral angeordnet sein. Bei einer kom binierten Ausführung, wo der Verschlußdeckel für jede Zelle eine Öffnung ausweist, an die sich ein zentraler Gaskanal anschließt, kann sowohl jede einzelne Zellenöffnung als auch der Ausgang des zentralen Gaskanals mit einem erfin dungsgemäßen Verschlußstopfen ausgerüstet sein.The structural design of the cover is invented substantially simplified accordingly. On mechanical installation There is practically no need to intercept the drops the. The sealing plug designed according to the invention can can be assigned to different types of lids. In a ver end caps with an opening for each cell can each Opening with a closure designed according to the invention stopper. Has the cap a zen tralen gas channel, the plug can at its end to a certain extent centrally located. With a com Binary version, where the sealing cap for each cell identifies an opening to which a central gas duct is attached each cell opening as well also the exit of the central gas channel with an invented be equipped according to the invention.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung sieht vor, daß der Verschlußstopfen mit einem in den Gasraum der Zelle ragen den, mit Bohrungen versehenen Hülse versehen ist, gegen de ren Außen- oder Innenfläche eine hydrophobe Kunststoff- Folie anliegt. Dabei sollte das Volumen des Gasraumes über den Plattensätzen so groß sein, daß in jeder Kipplage des Akkumulators ein Bereich der Kunststoff-Folie nicht von der Elektrolytflüssigkeit bedeckt wird. Diese Ausführung stellt sicher, daß ein Gasaustritt in allen Kipplagen bis hin zur Überkopfposition möglich ist. Die Länge der Hülse und das Volumen des Gasraums sind entsprechend aufeinander abzu stimmen.A particularly advantageous embodiment provides that the Insert a plug into the gas space of the cell the, provided with sleeves, against de outer or inner surface of a hydrophobic plastic Foil is applied. The volume of the gas space should be about the plate sets be so large that in each tilt position of the An area of the plastic film does not accumulate from the battery Electrolyte liquid is covered. This version represents sure that a gas leak in all tipping positions up to Overhead position is possible. The length of the sleeve and that The volume of the gas space is to be adjusted accordingly voices.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt; es zeigtSeveral embodiments of the invention are in the Drawing shown; it shows

Fig. 1 den Rand eines Akkumulatorendeckels in einem senk rechten Querschnitt und einem Verschlußstopfen, Fig. 1 shows the edge of a rechargeable-battery cover in a perpendicular right cross-section and a plug,

Fig. 1a einen anders ausgebildeten Verschlußstopfen für den Verschlußdeckel nach Fig. 1, Fig. 1a a differently shaped closure plug for the closure cap according to Fig. 1,

Fig. 2 den Abschnitt eines anderen Verschlußdeckels mit einem Verschlußstopfen, Fig. 2 shows the section of another closure cap with a closure stopper,

Fig. 3 eine weitere Ausbildung eines Verschlußdeckels mit Verschlußstopfen, Fig. 3 shows a further embodiment of a closure cap with a closure stopper,

Fig. 4 eine zweite Ausführung eines Verschlußstopfens für den Verschlußdeckel nach Fig. 3, Fig. 4 shows a second embodiment of a closure plug for the closure cap according to Fig. 3,

Fig. 5 eine dritte Ausführung eines Verschlußstopfens für den Verschlußdeckel nach Fig. 3 und Fig. 5 shows a third embodiment of a sealing plug for the sealing cover according to Fig. 3 and

Fig. 6 einen Verschlußdeckel mit einem abgewandelten Ver schlußstopfen, jedoch in der Kopflage der Zelle. Fig. 6 is a sealing cap with a modified Ver plug, but in the top position of the cell.

Der in Fig. 1 dargestellte Verschlußdeckel 1 eines Blei- Säure-Akkumulators ist mit einem zentralen Gaskanal 2 ver sehen, der sich über die Öffnungen 3 der dem Akkumulator zugeordneten Zellen erstreckt. Der Ausgang des zentralen Gaskanals 2 ist mit einem Verschlußstopfen 4 versehen, der einen porösen Körper 7 aus Keramik oder Kunststoff enthält. Auf der nach innen weisenden Fläche ist eine poröse hydro phobe Kunststoff-Folie 6 angeordnet, so daß das beim Laden der Zellen freigesetzte Gas durch die Kunststoff-Folie 6 strömt, jedoch mitgerissene Säuretröpfchen zurückgehalten werden. Alternativ kann auch die in Fig. 1a gezeigte Aus führung eines hydrophorbierten Verschlußstopfens 4 verwen det werden, wobei die Porenoberfläche eines keramischen Körpers 5 mit einer dünnen hydrophoben Kunststoffmasse be schichtet ist. Diese Kunststoffmasse kann aus fluorierten oder teilfluorierten Polymeren bestehen, beispielsweise aus PTFE, PVDF, PFA u. dgl. Die Porengröße ist so bemessen, daß das beim Laden entstehende Gas entweichen kann, Säureflüs sigkeit jedoch durch die hydrophobierte Porenoberfläche zu rückgehalten wird.The cap 1 shown in Fig. 1 of a lead acid storage battery is seen ver with a central gas duct 2 which extends through the openings 3 of the associated accumulator cells. The outlet of the central gas channel 2 is provided with a sealing plug 4 , which contains a porous body 7 made of ceramic or plastic. On the inward-facing surface, a porous hydro phobic plastic film 6 is arranged so that the gas released when charging the cells flows through the plastic film 6 , but entrained acid droplets are retained. Alternatively, the embodiment shown in FIG. 1 a of a hydrophobized sealing plug 4 can also be used, the pore surface of a ceramic body 5 being coated with a thin hydrophobic plastic compound. This plastic mass can consist of fluorinated or partially fluorinated polymers, for example made of PTFE, PVDF, PFA and. The pore size is such that the gas generated during charging can escape, but acid liquid is retained by the hydrophobic pore surface.

Der Verschlußdeckel 1 nach Fig. 2 besitzt ebenfalls einen zentralen Gaskanal 2. Doch ist bei dieser Ausführung jeder einzelnen Zellenöffnung ein eigener Verschlußstopfen 4 mit einem porösen Körper 7 und einer hydrophoben Kunststoff- Folie 6 zugeordnet. Das beim Laden entstehende Gas strömt durch die Verschlußstopfen der Zellen trocken in den zen tralen Gaskanal 2 und durch eine Austrittsöffnung ins Freie.The closure cap 1 according to Fig. 2 also has a central gas duct 2. In this embodiment, however, each individual cell opening is assigned its own sealing plug 4 with a porous body 7 and a hydrophobic plastic film 6 . The gas produced during charging flows dry through the sealing plugs of the cells into the central gas channel 2 and through an outlet opening into the open.

Fig. 3 zeigt einen Verschlußdeckel 1, bei dem jede Zellen öffnung mit einem Verschlußstopfen 4 versehen ist. Dieser ist mit einem nicht hydrophobierten porösen Körper 7 und einer porösen hydrophoben Kunststoff-Folie 6 ausgerüstet. Die durch den Verschlußstopfen 4 tretenden Gase gelangen durch eine im Deckel vorhandene Bohrung 9 unmittelbar ins Freie. Die Fig. 4 zeigt einen für den Verschlußdeckel 1 nach Fig. 3 geeigneten Verschlußstopfen 4, der mit einem hydrophobierten Verschlußstopfen 5 bestückt ist. Für be stimmte Anwendungen ohne Rückzündsicherung ist auch ein Verschlußstopfen 4 geeignet, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, der anstelle eines Frittekörpers 7 eine Lochplatte 10 auf weist, auf der eine hydrophobe Kunststoff-Folie 6 ange bracht ist. Fig. 3 shows a cap 1 , in which each cell opening is provided with a plug 4 . This is equipped with a non-hydrophobic porous body 7 and a porous hydrophobic plastic film 6 . The gases passing through the sealing plug 4 pass directly into the open through a hole 9 in the cover. FIG. 4 shows a sealing plug 4 which is suitable for the sealing cap 1 according to FIG. 3 and which is equipped with a sealing plug 5 which has been rendered hydrophobic. For certain applications without backfire protection, a sealing plug 4 is also suitable, as shown in FIG. 5, which instead of a frit body 7 has a perforated plate 10 on which a hydrophobic plastic film 6 is introduced.

Schließlich zeigt Fig. 6 eine Ausführung, bei der eine Ent gasung in allen Kipplagen bis hin zu einer Überkopflage ge währleistet ist. Der Verschlußstopfen 4 ist mit einer in den Gasraum 15 der Zelle ragenden Hülse 11 versehen. Diese besitzt auf ihrem Umfang und Kopf Bohrungen 12 und ist auf ihrer Außen- oder Innenfläche mit einer porösen hydrophoben Kunststoff-Folie 6 versehen. Die Länge der Hülse 11 und das Volumen des Gasraumes 15 sind so aufeinander abgestimmt, daß in jeder Kipplage des Akkumulators ein Bereich der Kunststoff-Folie 6 nicht von der Elektrolytflüssigkeit 13 bedeckt wird und das Gas durch diesen Bereich aus strömen kann. In Fig. 6 ist die Oberkante 14 des Elektrodenplatten satzes angedeutet.Finally, Fig. 6 shows an embodiment in which a degassing is guaranteed in all tilt positions up to an overhead position. The sealing plug 4 is provided with a sleeve 11 projecting into the gas space 15 of the cell. This has holes 12 on its circumference and head and is provided on its outer or inner surface with a porous hydrophobic plastic film 6 . The length of the sleeve 11 and the volume of the gas space 15 are coordinated with one another in such a way that in each tilt position of the accumulator an area of the plastic film 6 is not covered by the electrolyte liquid 13 and the gas can flow through this area. In Fig. 6, the upper edge 14 of the electrode plate set is indicated.

Claims

1. lead-acid accumulator with a box containing several ent cells and a sealing cap, which has a device for degassing the cells, with a central gas channel adjoining the cells and / or the outputs of the individual cells being provided with a sealing plug which contains a re-ignition-inhibiting porous ceramic body, characterized in that the sealing plug ( 4 ) is provided with a ceramic body ( 5 ) coated with a thin hydrophobic plastic mass or a porous hydrophobic plastic material in front of the porous body ( 7 ) of the sealing plug ( 4 ). Foil ( 6 ) is arranged.

2. Lead-acid battery according to claim 1, characterized in that in a closure cover ( 1 ) with an opening ( 3 ) for each cell, each opening ( 3 ) egg NEN stopper ( 4 ) with a hydrophobic ceramic body ( 5 ) or a hydrophobic plastic film ( 6 ) is provided.

3. lead-acid battery according to claim 1, characterized in that in a closure cover ( 1 ) with a central gas channel ( 2 ) at the output of a central sealing plug ( 4 ) is arranged, which with a hydrophobized ceramic body ( 5 ) or egg ner hydrophobic plastic film ( 6 ) is provided.

4. lead-acid battery according to claim 1, characterized in that in a closure lid ( 1 ) with an opening ( 3 ) for each cell and a subsequent central gas channel ( 2 ) both each individual cell opening ( 3 ) and the Output of the central gas channel ( 2 ) is provided with a sealing plug ( 4 ) which is provided with a hydrophobized ceramic body ( 5 ) or a hydrophobic plastic film ( 6 ).

5. lead-acid battery according to one of claims 2 to 4, characterized in that the sealing plug ( 4 ) with a in the gas space ( 15 ) of the cell, provided with holes ( 12 ) sleeve ( 11 ) is provided against whose outer or inner surface bears a hydrophobic plastic film ( 6 ).

6. lead-acid battery according to claim 5, characterized in that the volume of the gas space ( 15 ) over the plate sets is so large that in each tilt position of the battery, an area of the plastic film ( 6 ) not from the electrolyte liquid ( 13 ) is covered.