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DE69605739T2 - Auslaufsicheres Entgasungssystem für elektrischen Akkumulator - Google Patents

Auslaufsicheres Entgasungssystem für elektrischen Akkumulator

Info

Publication number
DE69605739T2
DE69605739T2 DE69605739T DE69605739T DE69605739T2 DE 69605739 T2 DE69605739 T2 DE 69605739T2 DE 69605739 T DE69605739 T DE 69605739T DE 69605739 T DE69605739 T DE 69605739T DE 69605739 T2 DE69605739 T2 DE 69605739T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chamber
battery
electrolyte
reservoir
opening
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69605739T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69605739D1 (de
Inventor
David Thomas Poe
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.)
Johnson Controls Technology Co
Original Assignee
General Motors Corp
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 General Motors Corp filed Critical General Motors Corp
Publication of DE69605739D1 publication Critical patent/DE69605739D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69605739T2 publication Critical patent/DE69605739T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383Flame arresting or ignition-preventing means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394Gas-pervious parts or elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/668Means for preventing spilling of liquid or electrolyte, e.g. when the battery is tilted or turned over
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Description

  • Diese Erfindung betrifft Elektrospeicherbatterien und insbesondere leckdichte Entlüftungssysteme dafür.
  • Hintergrund der Erfindung;
  • Pb-Säure-Speicherbatterien erzeugen unter anderem Gase während ihrer Zyklen. Diese Gase werden aus den Batterieinnenräumen an die Umgebung über Entlüftungssysteme entlüftet, die so konstruiert sind, daß sie einen Gasdurchgang zulassen, während der Ausfluß von Elektrolyt (d. h. aus den Innenräumen an die Umgebung) durch diese verhindert wird. Elektrolyt, das in dem Entlüftungssystem aufgefangen wird, wird dann zurück in die Batteriezellen geleitet, von denen es abstammt.
  • Es sind üblicherweise im wesentlichen zwei Typen von Batterieentlüftungssystemen im Gebrauch. Diese Typen können als entweder Vertikaltyp oder Horizontaltyp abhängig von der Orientierung der Kammer klassifiziert werden, die dazu verwendet wird, um den Elektrolytausfluß zu hemmen. In dieser Hinsicht umfassen beide Typen typischerweise eine Elektrolytauffangkammer, die zwischen einer Entlüftungs- /Ausflußöffnung, die zu den elektrochemischen Innenräumen der Batterie (d. h. Platten, Elektroden, Trenneinrichtungen, etc.) führt, und einem Austragsdurchlaß, der an die Atmosphäre führt, angeordnet ist. Die Ent- lüftungs- /Ausflußöffnung verläuft üblicherweise durch den Boden der Elektrolytauffangkammer und ist so dimensioniert, daß ein Gasdurchgang zugelassen wird, während ein Eintritt von Elektrolytspritzern in die Auffangkammer minimiert wird. Dennoch dringt üblicherweise Elektrolyt in die Auffangkammern ein, das infolge einer starken Überladung, einem übermäßigen Schwappen, Spritzen, etc. (d. h. infolge einer falschen Handhabung, Vibration, Kippen oder dergleichen) durch die Entlüftungs- /Ausflußöffnung nach oben gelangt.
  • Um im wesentlichen zu verhindern, daß Elektrolyt aus der Batterie austritt, sind die Auffangkammern typischerweise mit einer Vielzahl von Ablenkplatten oder dergleichen ausgerüstet, um die Elektrolytmobilität zu hemmen und im wesentlichen zu verhindern, daß es den Austragsdurchlaß erreicht und an die Umgebung austritt. Typischerweise werden geneigte Kammerböden verwendet, um ein Zurückfließen (d. h. einen Rückfluß) des Elektrolyten in die Innenräume durch die gleiche Öffnung, von der es abstammt, zu erleichtern.
  • Getrennte Ventilstopfen, die bei vielen Batterien vorhanden sind, veranschaulichen Entlüftungssysteme vom Vertikaltyp und umfassen typischerweise eine tiefe zylindrische Kammer, die eng in den Füllschacht der Batterie eingepaßt ist. Eine Trennung des Elektrolyten von dem Gas findet hauptsächlich durch Schwerkraft statt, wenn die Gase vertikal durch die Zylinderkammer ansteigen und das Elektrolyt an den Kammerboden fällt. Der Boden der Kammer ist in Richtung einer Zentralöffnung geneigt, durch welche die Gase nach oben gelangen können und das Elektrolyt zurück in die Innenräume abfließen kann. Der obere Bereich der Kammer weist einen Austragsdurchlaß zum Austrag der Gase an die Atmosphäre auf. Die Kammer kann auch eine Vielzahl von inneren Ablenkplatten enthalten, um zu verhindern, daß Elektrolyt den Austragsdurchlaß erreicht.
  • Andererseits sind Entlüftungssysteme vom Horizontaltyp am häufigsten einstückig mit der Batterieabdeckung ausgebildet und umfassen typischerweise eine längliche Kammer, die sich horizontal über zumindest einen Teil des oberen Bereichs der Batterie erstreckt. Die Entlüftungs- / Ausflußöffnung ist gewöhnlich seitlich entfernt von dem Austragsdurchlaß und in bezug auf die Höhe niedriger als der Austragsdurchlaß angeordnet, und die Gase, die durch die Entlüftungs- / Ausflußöffnung verlaufen, überqueren horizontal den größten Teil der Länge der Kammer, bevor sie an die Umgebung ausgetragen werden. Solche Konstruktionen verwenden häufig eine Verteilungseinrichtung, so daß verschiedene Auffangkammern einen einzelnen Austragsdurchlaß teilen können. Ein derartiges System vom Horizontaltyp ist in dem U. S. -Patent Nr. 4,486,516 offenbart, das auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. Während bisher verwendete Entlüftungssysteme vom Horizontaltyp bei der Beseitigung von Lecks in Batterien, die in der aufrechten Stellung angebracht sind, ziemlich wirkungsvoll gewesen sind, benötigt zumindest ein Automobilhersteller Batterien, die nach zwei Zyklen eines Tests kein Leck aufweisen dürfen, bei dem die Batterie 90º aus der Lotrechten gekippt wird, so daß sie auf jeder ihrer Seiten / jedem ihrer Enden für eine Zeitdauer von einer Minute auf jeder Seite / jedem Ende pro Zyklus ohne zu Lecken liegt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Elektrospeicherbatterie mit einem Elektrolyt auffangenden, leckdichten Entlüftungssystem für Batteriegas mit niedrigem Umriß vom Horizontaltyp mit abgeteilten Feldern, das einstückig mit der Abdeckung eines Bat teriegehäuses ausgebildet ist und den Anforderungen des vorher genannten Tests gerecht werden kann. Das Entlüftungssystem umfaßt:
  • 1. einen Austragsdurchlaß an einem Ende, um die Batteriegase an die Umgebung zu leiten;
  • 2. eine Austragskammer benachbart dem Austragsdurchlaß;
  • 3. eine Elektrolytausflußöffnung an dem anderen Ende; um Gase von den Innenräumen, der Batterie zu entlüften und Elektrolyt an die Innenräume der Batterie zurückzuführen, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist;
  • 4. innere und äußere beabstandete Abtrennungen, die ein in Fächer unterteiltes Reservoir über der Ausflußöffnung definieren, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist, um aus den Innenräumen der Batterie austretendes Elektrolyt aufzufangen, wenn die Batterie um 90º gekippt wird, wobei das Reservoir innere und äußere Fächer aufweist;
  • 5. eine erste Durchbrechung in der inneren Abtrennung, die mit zwei Fächern in Verbindung steht und in einer Ebene liegt, die über der Öffnung beabstandet ist, wenn die Batterie auf einer ihrer Seiten oder Enden liegt;
  • 6. eine zweite Durchbrechung in der äußeren Abtrennung, (i) die das äußere Fach mit einer Isolationskammer des Entlüftungssystems in Verbindung bringt, (ii) in einer Ebene liegt, die über der Öffnung beabstandet ist, wenn die Batterie auf der anderen ihrer Seiten oder Enden liegt und die erste Durchbrechung in einer Ebene unterhalb der Öffnung liegt, und (iii) in einer Ebene unterhalb der Öffnung liegt, wenn die Batterie auf der einen ihrer Seiten oder Enden liegt;
  • 7. eine Isolationskammer zwischen der Austragskammer und der Reservoirkammer mit einem Boden, der von der Austragskammer ab wärts zu der Reservoirkammer geneigt ist, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist;
  • 8. eine Trenneinrichtung, welche die Austragskammer von der Isolationskammer trennt;
  • 9. eine dritte Durchbrechung in der Trenneinrichtung zwischen ihren Enden, um Gas in die Austragskammer aufzunehmen und jegliches Elektrolyt darin zurück in die Isolationskammer zurückzuführen; und
  • 10. ein Paar von Ablenkplatten, die sich von der Trenneinrichtung in die Isolationskammer auf jeder Seite der dritten Durchbrechung erstrecken, um so einen Korridor für ein Eindringen von Gas in die Austragskammer bzw. ein Austreten von Elektrolyt aus der Austragskammer zu definieren.
  • Detaillierte Beschreibung der Erindung
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung einer spezifischen Ausführungsform in Verbindung mit den verschiedenen Figuren besser verständlich, in welchen:
  • Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Batterie ist, die das Entlüftungssystem der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Draufsicht in der Richtung 2 - 2 von Fig. 3 des Entlüftungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
  • Fig. 3 eine Seitenschnittansicht ist, die in der Richtung 3 - 3 von Fig. 2 genommen ist;
  • Fig. 4 eine Ansicht in der Richtung 4 - 4 von Fig. 3 ist;
  • Fig. 5 eine perspektivische Explosionsansicht des Entlüftungssystems für eine Zelle einer Mehrzellenbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
  • die Fig. 6A - 6D Elektrolyteinschlüsse bei verschiedenen Orientierungen der Batterie zeigen.
  • Fig. 1 veranschaulicht eine Batterie 2, die ein Gehäuse 4 mit einer Hauptabdeckung 6 umfaßt, die an dem Gehäuse 4 befestigt ist. Die Hauptabdeckung 6 umfaßt ein Entlüftungssystem 8, das durch eine Nebenabdeckung 10 bedeckt ist, die Austragsdurchlässe 12 und 14 umfaßt, um Gase von dem Entlüftungssystem zu der Umgebung zu leiten. Jede Zelle der Batterie besitzt ihr eigenes individuelles darüberliegendes Entlüftungsfach 16, und die folgende Beschreibung wird auf ein einzelnes derartiges Fach begrenzt.
  • Jedes Fach 16 ist in eine Austragskammer 18, eine Isolationskammer 20 und eine Reservoirkammer 22 unterteilt. Eine Füllöffnung 24 ist in der Austragskammer 18 vorgesehen, um während des Aufbaus der Batterie Elektrolyt in die Innenräume einführen zu können. Die verschiedenen Austragskammern 18 der benachbarten Fächer 16 stehen untereinander über Durchbrechungen 26 in den Abtrennungen 28 und 30 in Verbindung, die ansonsten die verschiedenen Austragskammern 18 voneinander trennen. Die Durchbrechungen 26 sind selbst Austragsdurchlässe für die verschiedenen Austragskammern 18 und bilden zusammen mit den Austragskammern 18 einen Verteiler zur Beförderung der Gase an die Umgebung über eine mikroporöse Flammensperre 32, die benachbart der Austragsdurchlässe 12 und 14 angeordnet ist. Wie am besten in Fig. 5 gezeigt ist, sind die einzelnen Austragsdurchlässe 26 in denjenigen Abschnitten der Abtrennungen 28 und 30 ausgebildet, die Teil der Unterseite der Nebenabdeckung 10 sind, so daß die unteren Abschnitte 2 W und 3 V der Abtrennungen 28 und 30 als Barrieren dienen können, um zu verhindern, daß irgendwelches Elektrolyt seinen Weg von einer Austragskammer 18 in eine andere Austragskammer 18 finden kann.
  • Die Austragskammer 18 ist von der Isolationskammer 20 durch eine Trenneinrichtung 32 getrennt, die eine Durchbrechung 34 darin aufweist, um zu ermöglichen, daß Gas in die Austragskammer 18 eintreten und, wenn es erforderlich ist, jegliches Elektrolyt darin zurück an die Isolationskammer 20 zurückfließen kann. Die Durchbrechung 34 ist durch ein Paar Ablenkplatten 36 flankiert, die einen engen Korridor bilden, der sich in die Isolationskammer 20 erstreckt, um zu verhindern, daß irgendwelches Elektrolyt, das in der Isolationskammer 20 vorliegen kann, über die Durchbrechung 34 in die Austragskammer 18 eintreten kann. Die Isolationskammer 20 besitzt einen Boden 38, der sich abwärts von der Austragskammer 18 zu der Reservoirkammer 22 neigt, so daß jegliches Elektrolyt, daß in die Isolationskammer 20 eintritt, nach unten zurück zu der Reservoirkammer 22 fließen wird, wenn sich die Batterie in der aufrechten Stellung befindet.
  • Eine innere Abtrennung 40 ist von einer äußeren Abtrennung 42 beabstandet und definiert zusammen mit dieser ein Reservoir 22 mit einer Innenkammer 44 und einer Außenkammer 46, die zwischen den Abtrennungen 40 und 42 liegt. Die innere Abtrennung 40 ist kontinuierlich, außer einem Durchbrechungsschlitz 48 an ihrem einen Ende. In ähnlicher Weise ist die äußere Abtrennung 42 kontinuierlich, außer einer geschlitzten Durchbrechung 50 an ihrem einen Ende: Die geschlitzten Durchbrechungen 48 und 50 sind nicht miteinander ausgerichtet, sondern vielmehr an den entgegengesetzten Extremen in bezug zueinander angeordnet und bilden einen labyrinthartigen Eintritt zu der Innenkammer 44. Die Reservoirkammer 22 weist einen Boden 52 auf, der einen abwärts geneigten Abschnitt 54 umfaßt. Eine Ausflußöffnung 56 ist in dem geneigten Abschnitt 54 des Bodens 52 ausgebildet und ist mit einem rohrförmigen Stopfen 58 abhängig von der Endabdeckung 10 befüllt, wie am besten in Fig. 5 gezeigt ist. Der rohrförmige Stopfen 58 umfaßt einen länglichen Schlitz 60, der sich von unterhalb des Bodens 52 zu oberhalb des oberen Niveaus 62 des Bodens 52 erstreckt, um zu ermöglichen, daß Gase von der Zelle in das Entlüftungssystem entweichen können. Der Stopfen 58 umfaßt auch eine Vielzahl von engen Nuten 64, um zu ermöglichen, daß irgendwelches Elektrolyt in der Reservoirkammer 22 zurück in die Zelle zurückfließen kann. Die Nuten 64 sind vorzugsweise so dimensioniert, daß sie das Elektrolyt kapillarisch zurück in die Zelle zurückführen, während gleichzeitig einem Elektrolytaustritt von der Zelle durch diese entgegengewirkt wird. Der Schlitz 60 in dem rohrförmigen Stopfen 58 ist so orientiert, daß er zu dem geneigten Abschnitt 54 des Bodens 52 geneigt ist. In dieser Hinsicht wird das höchste Abschnitt des Schlitzes 60 stets bei einem Niveau oberhalb jeglichen Elektrolyts gehalten, das in der Reservoirkammer 22 aufgefangen werden kann, wenn die Batterie in ihrer auf rechten Stellung ist. Dies verhindert, daß Elektrolyt in das hohle Zentrum 63 des rohrförmigen Stopfens 58 eintreten kann und durch Oberflächenspannungseffekte einen richtigen Gasaustausch der darunterliegenden Zelle durch diesen blockiert. Ein solcher Gasaustausch der darunterliegenden Zelle ist nicht nur zur Entlüftung der Gase von der darunterliegenden Zelle wichtig, sondern auch, um einen Aufbau von Druck in der Zelle zu verhindern, der dem Rückfluß des Elektrolyten zurück zu dieser über die verschiedenen Nuten 64 entgegenwirken würde.
  • Die Positionierung der Durchbrechungen 48 und 50 in den jeweiligen Abtrennungen 40 und 42 ist so gestaltet, daß eine wesentliche Aufnahme des Elektrolyten in dem Reservoir 22 sichergestellt wird, wenn die Batterie auf eine ihrer Seiten oder Enden gekippt wird. In Hinblick darauf ist die Durchbrechung 48 so angeordnet, daß sie in einer Ebene liegt, die über der Öffnung 56 beabstandet ist, wenn die Batterie entweder auf ein Ende oder eine Seite der Batterie gekippt wird. Daher ist beispielsweise in Fig. 2 die Durchbrechung 48 oberhalb der Öffnung 56 beabstandet, wenn die Batterie auf ihrer Südseite (S) oder ihrem Westende (W) liegt. In ähnlicher Weise liegt die Durchbrechung 50 in einer Ebene, die oberhalb der Öffnung 56 beabstandet ist, wenn die Batterie entweder auf das andere Ende oder die andere Seite der Batterie gekippt wird. Daher wird die Durchbrechung 50 oberhalb der Öffnung 48 liegen, wenn die Batterie entweder auf ihre Nordseite (N) oder ihr Ostende (E) gelegt wird.
  • Wie am besten in Fig. 5 gezeigt ist, besitzen alle Abtrennungen, Wände, Ablenkplatten und die Trenneinrichtung zwei Komponenten, d. h. eine untere Komponente, die in der Hauptabdeckung gebildet ist, und eine obere Komponente, die in der Nebenabdeckung gebildet ist. Während des Endaufbaues wird die Nebenabdeckung 10 an der Hauptabdeckung 6 mittels Wärme oder Lösungsmittel abgedichtet, so daß die Abtrennungen, Ablenkplatten, Wände und die Trenneinrichtung aneinander geschweißt sind und kontinuierlich von dem oberen Teil zu dem Boden verlaufen, außer, wenn Durchbrechungen vorgesehen sind, um einen Gas- und / oder Elektrolytfluß zu ermöglichen, wie oben diskutiert ist. Daher wird beispielsweise die durch Wärme bewirkte Abdichtung der Nebenabdeckung 10 an der Hauptabdeckung 6 die Füllöffnung 24 vollständig schließen, dennoch können die Austragskammern 18 mit den anderen Austragskammern und den äußeren Austragsdurchlässen 12 und 14 über Durchbrechungen 26 und mit der Isolationskammer 20 über Durchbrechung 34 in Verbindung stehen. In ähnlicher Weise kann die Isolationskammer 20 mit der Reservoirkammer 22 über die Durchbrechungen 48 und 50 an den Enden der Abtrennungen 40 bzw. 42 in Verbindung stehen.
  • Die Fig. 6 A - 6 D veranschaulichen, wie Elektrolyt in dem Entlüftungssystem bei vier verschiedenen Orientierungen einer Batterie, die um 90º aus ihrer aufrechten Stellung geneigt (d. h. auf ihre Seite oder ihr Ende gelegt) ist, abgefangen wird. Daher und unter Bezugnahme auf die in Fig. 2 gezeigten N-E-S-W-Richtungen veranschaulicht Fig. 6 A die Batterie auf ihrer Südseite liegend, Fig. 6 B veranschaulicht die Batterie auf ihrem Ostende liegend, Fig. 6 C veranschaulicht die Batterie auf ihrem Westende liegend und Fig. 6 D veranschaulicht die Batterie auf ihrer Nordseite liegend. Bei der in den Fig. 6 A und 6 C gezeigten Orientierung liegt die Durchbrechung 48 in der Abtrennung 40 in einer Ebene oberhalb der Öffnung 56, während die Durchbrechung 50 in der Abtrennung 42 in einer Ebene unterhalb der Öffnung 56 liegt. Andererseits liegt bei der in den Fig. 6 B und 6 D gezeigten Orientierung die Durchbrechung 50 in der Abtrennung 42 in einer Ebene oberhalb der Öffnung 56, während die Durchbrechung 48 in einer Ebene unterhalb der Öffnung 56 liegt. Ungeachtet dessen, welche Orientierung angelegt wird, tritt, wenn die Batterie auf ihr Ende oder ihre Seite gedreht wird, Elektrolyt aus den Innenräumen durch die Öffnung 56 in die Reservoirkammer 22 ein und beginnt, darin anzusteigen, bis das Niveau an Elektrolyt darin höher als die Öffnung 56 ansteigt. Wenn dies auftritt, wird die Batterie luftdicht, d. h. es kann keine Luft in die darunterliegende Zelle eintreten, wodurch ein Vakuum in der Zelle gebildet wird, wenn das Elektrolytniveau darin abfällt, und das System schließlich in ein Gleichgewicht kommt und ferner die Befüllung der Kammer 22 beendet wird. An diesem Punkt liegt das Niveau des Elektrolyten in der Kammer 22 oberhalb der Öffnung 56, aber niedriger, als das Niveau des Elektrolyten in der Zelle, der dieser dient.
  • Es sei angemerkt, daß einiges Elektrolyt aus dem Reservoir 22 entweichen und in der Isolationskammer 20 abgefangen werden kann, wie bei 65 gezeigt ist. Derartiges Elektrolyt 65 wird durch die Ablenkplatten 36 daran gehindert, in die Austragskammer 18 einzutreten.
  • Während die Erfindung hauptsächlich im Hinblick auf ihre bestimmten spezifischen Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei angemerkt, daß damit keine Begrenzung beabsichtigt ist, sondern der Schutzumfang vielmehr durch die nachstehend angefügten Ansprüche definiert ist.

Claims (4)

1. Elektrospeicherbatterie 2 mit einem Gehäuse 4 zur Aufnahme der aktiven Elemente einer Batterie, wobei das Gehäuse 4 ein Paar gegenüberliegender Enden und ein Paar gegenüberliegender Seiten aufweist, einer Abdeckung 6, die an dem Gehäuse 4 befestigt ist, und einem Entlüftungssystem 8 vom Horizontaltyp, das in der Abdeckung 6 ausgebildet ist, um Gase von den Innenräumen der Batterie freizugeben, wenn die Batterie in einer aufrechten Stellung ist, und um zu verhindern, daß Elektrolyt aus dieser entweichen kann, wenn die Batterie um neunzig Grad aus der aufrechten Stellung auf eines ihrer Enden oder eine ihrer Seiten gekippt wird, wobei das Entlüftungssystem umfaßt:
a. einen Austragsdurchlaß 12, 14, 26, um die Gase an die Umgebung zu leiten, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist;
b. eine Austragskammer 18 benachbart dem Austragsdurchlaß 12, 14, 26;
c. eine Elektrolytausflußöffnung 56, um Elektrolyt von den Innenräumen zu entlüften bzw. Elektrolyt an die Innenräume der Batterie zurückzuführen, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist;
d. innere 40 und äußere 42 Abtrennungen, die voneinander beabstandet sind und zusammen ein Reservoir 22, 46 benachbart der Öff nung 56 definieren, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist, um das aus den Innenräumen der Batterie austretende Elektrolyt aufzufangen, wenn die Batterie um neunzig Grad gekippt wird, wobei das Reservoir eine Innenkammer 44 aufweist, die von einer Außenkammer 46 umgeben ist, wobei diese voneinander durch die innere Abtrennung 40 getrennt sind;
e. eine erste Durchbrechung 48 in der inneren Abtrennung 40, die mit den Kammern 44 und 46 in Verbindung steht und in einer Ebene liegt, die oberhalb der Öffnung 56 beabstandet ist, wenn die Batterie auf entweder ein erstes Ende oder eine erste Seite gekippt wird;
f. eine zweite Durchbrechung 50 in der äußeren Abtrennung, die die äußere Kammer 46 mit einer Isolationskammer 20 in Verbindung bringt und in einer Ebene liegt, die oberhalb der Öffnung 56 beabstandet ist, wenn die Batterie auf entweder ein zweites Ende oder eine zweite Seite gekippt wird;
g. wobei die ersten 48 und zweiten 50 Durchbrechungen jeweils in einer Ebene unterhalb der Öffnung 56 liegen, wenn die andere der Durchbrechungen in einer Ebene oberhalb der Öffnung 56 liegt;
h. eine Isolationskammer 20 zwischen der Austragskammer 18 und der Reservoirkammer 22, um zu verhindern, daß irgendwelches aus der Reservoirkammer 22 austretendes Elektrolyt in die Austragskammer 18 eintritt, wobei die Isolationskammer 20 einen Boden aufweist, der abwärts von der Austragskammer 18 zu der Reservoir kammer 22 geneigt ist, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist;
i. eine Trenneinrichtung 32, welche die Austragskammer 18 von der Isolationskammer 20 trennt; und
j. eine dritte Durchbrechung 34 in der Trenneinrichtung zwischen den Enden der Trenneinrichtung, um das Gas in die Austragskammer 18 aufzunehmen und jegliches Elektrolyt, das in die Austragskammer 18 eintreten kann, zurück in die Isolationskammer zurückzuführen;
wobei Elektrolyt, das von den Innenräumen in die Reservoirkammer 22 gelangt, während sich die Batterie in irgendeiner der gekippten Stellungen befindet, hauptsächlich in der Reservoirkammer 22 aufgefangen und daran gehindert wird, von dieser ihn die Austragskammer zu wandern.
2. Elektrospeicherbatterie 2 mit einem Gehäuse 4 zur Aufnahme der aktiven Elemente einer Batterie, wobei das Gehäuse 4 ein Paar gegenüberliegender Enden und ein Paar gegenüberliegender Seiten aufweist, einer Abdeckung 6, die an dem Gehäuse 4 befestigt ist, und einem Entlüftungssystem 8 vom Horizontaltyp, das in der Abdeckung 6 ausgebildet ist, um Gase von den Innenräumen der Batterie freizugeben, wenn die Batterie in einer aufrechten Stellung ist, und um zu verhindern, daß Elektrolyt aus dieser entweichen kann, wenn die Batterie um neunzig Grad aus der aufrechten Stellung auf eines ihrer Enden oder eine ihrer Seiten gekippt wird, wobei das Entlüftungssystem umfaßt:
a. einen Austragsdurchlaß 12, 14, 26, um die Gase an die Umgebung zu leiten, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist;
b. eine Austragskammer 18 benachbart dem Austragsdurchlaß 12, 14, 26;
c. eine Elektrolytausflußöffnung 56, um Elektrolyt von den Innenräumen zu entlüften bzw. Elektrolyt an die Innenräume zurückzuführen, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist;
d. innere 40 und äußere 42 Abtrennungen, die voneinander beabstandet sind und zusammen ein Reservoir 22, 46 über der Öffnung 56 definieren, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist, um das aus den Innenräumen austretende Elektrolyt aufzufangen, wenn die Batterie um neunzig Grad gekippt wird, wobei das Reservoir eine Innenkammer 44 aufweist, die durch eine Außenkammer 46 umgeben ist, wobei diese voneinander durch die innere Abtrennung 40 getrennt sind;
e. eine erste Durchbrechung 48 in der inneren Abtrennung 40, die mit den Kammern 44 und 46 in Verbindung steht und in einer Ebene liegt, die oberhalb der Öffnung 56 beabstandet ist, wenn die Batterie auf entweder ein erstes Ende oder eine erste Seite gekippt wird;
f. eine zweite Durchbrechung 50 in der äußeren Abtrennung, die die äußere Kammer 46 mit einer Isolationskammer 20 in Verbindung bringt und in einer Ebene liegt, die oberhalb der Öffnung 56 beabstandet ist, wenn die Batterie auf entweder ein zweites Ende oder eine zweite Seite gekippt ist;
g. wobei die ersten 48 und zweiten 50 Durchbrechungen jeweils in einer Ebene unterhalb der Öffnung 56 liegen, wenn die andere der Durchbrechungen in einer Ebene oberhalb der Öffnung 56 liegt;
h. eine Isolationskammer 20 zwischen der Austragskammer 18 und der Reservoirkammer 22, um zu verhindern, daß irgendwelches aus der Reservoirkammer 22 austretendes Elektrolyt in die Austragskammer 18 eintritt, wobei die Isolationskammer 20 einen Boden aufweist, der abwärts von der Austragskammer 18 zu der Reservoirkammer 22 geneigt ist, wenn die Batterie in der aufrechten Stellung ist;
i. eine Trenneinrichtung 32, welche die Austragskammer 18 von der Isolationskammer 20 trennt;
j. eine dritte Durchbrechung 34 in der Trenneinrichtung 32 zwischen den Enden der Trenneinrichtung 32, um das Gas in die Austragskammer 18 aufzunehmen und irgendwelches Elektrolyt, das in die Austragskammer 18 eintreten kann, zurück in die Isolationskammer zurückzuführen; und
k. ein Paar von Ablenkplatten 36, die sich von der Trenneinrichtung 32 in die Isolationskammer auf jeder Seite der dritten Durchbrechung 34 erstrecken und einen Korridor für ein Eintreten von Gas in die Austragskammer 18 bzw. ein Austreten von Elektrolyt aus der Austragskammer 18 durch die dritte Durchbrechung 34 definieren, wobei die Ablenkplatten 36 dazu dienen, ein Eintreten von Elektrolyt in die Austragskammer durch das Elektrolyt im wesentlichen zu verhindern;
wobei Elektrolyt, das von den Innenräumen in die Reservoirkammer 22 gelangt, während sich die Batterie in irgendwelchen gekippten Stellungen befindet, hauptsächlich in der Reservoirkammer 22 abgefangen und daran gehindert wird, aus dieser in die Austragskammer zu wandern.
3. Entlüftungssystem nach Anspruch 1,
wobei die Reservoirkammer durch einen Boden 52 definiert ist, der einen geneigten Abschnitt 54 aufweist, und die Öffnung 56 durch den geneigten Abschnitt 54 verläuft.
4. Entlüftungssystem nach Anspruch 3,
umfassend einen rohrförmigen Stopfen 58 mit einer Außenfläche, die eng in die Öffnung eingepaßt ist, einem Schlitz 60 in der Außenfläche benachbart dem geneigten Abschnitt 54, der sich von oberhalb des Bodens der Reservoirkammer 22 zu unterhalb des Bodens der Reservoirkammer in die Innenräume erstreckt, um die Gase oberhalb des Niveaus von irgendwelchem Elektrolyt zu entlüften, das in der Reservoirkammer vorliegt, wenn sich die Batterie in der aufrechten Stellung befindet, und zumindest einer kleinen Nut 64 in der Außenfläche benachbart des untersten Abschnittes des geneigten Abschnittes 54, um irgendwelches Elektrolyt in der Reservoirkammer kapillarisch zurück in die Innenräume zurückzuführen.
DE69605739T 1995-09-14 1996-08-13 Auslaufsicheres Entgasungssystem für elektrischen Akkumulator Expired - Lifetime DE69605739T2 (de)

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