一種用于生產(chǎn)充滿有液體電解質(zhì)的蓄電池的方法、一種灌裝容器、一種設(shè)備以及一種蓄電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)充滿有液體電解質(zhì)（2，11）的蓄電池（10）的方法，其中電池（10）包括外殼（1），外殼（1）具有頂面（3）和在頂面（3）對(duì)面的底面（4），頂面（3）在電池（10）正常操作過程中位于電池的頂部，其中電池電極（6）設(shè)置在外殼（1）中，外殼（1）具有至少一個(gè)用于灌裝液體電解質(zhì)（2，11）的灌裝口（5），灌裝口（5）設(shè)置在外殼（1）的頂面（3）中或至少設(shè)置在外殼（1）的中央上方，其特征在于，將液體電解質(zhì)（2，11）通過至少一個(gè)灌裝口（5）注入，這樣在用液體電解質(zhì)（2，11）灌裝電池過程的任何時(shí)候，電池電極（6）相對(duì)于重力的作用方向的最高點(diǎn)（16）都不會(huì)完全被液體電解質(zhì)（2，11）所覆蓋。本發(fā)明還涉及一種設(shè)計(jì)用于實(shí)施該方法的灌裝容器、一種設(shè)備和一種蓄電池。
【專利說明】—種用于生產(chǎn)充滿有液體電解質(zhì)的蓄電池的方法、一種灌裝容器、一種設(shè)備以及一種蓄電池
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的用于生產(chǎn)充滿有液體電解質(zhì)的蓄電池的方法。本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)置為實(shí)施該方法的灌裝容器，本發(fā)明還涉及一種根據(jù)權(quán)利要求書12所述的設(shè)備和一種根據(jù)權(quán)利要求書13所述的蓄電池。
[0002]本發(fā)明涉及意在得到充滿有液體電解質(zhì)的諸如鉛/酸蓄電池的蓄電池領(lǐng)域，以作為例如機(jī)動(dòng)車輛起動(dòng)用蓄電池使用。這樣的蓄電池是已知的，例如US5，356，733所披露的蓄電池。在生產(chǎn)這種蓄電池的過程中，根據(jù)圖1所示的步驟實(shí)施液體電解質(zhì)的灌裝實(shí)施。通過灌裝口 5實(shí)施灌裝，所述灌裝口 5設(shè)置在外殼I的頂面3或至少設(shè)置在外殼的中央上方。電池10豎立著使其底面4在水平面上。外殼I的內(nèi)部空間通過減壓排空。由于壓力減小，預(yù)定量的液體電解質(zhì)2通過灌裝口 5被吸入外殼I中。由于液體電解質(zhì)的迅速灌裝，設(shè)置在外殼I中的電池電極6上方形成一種“色淀”(lake)，即液體電解質(zhì)2的積聚物7，積聚物7隨后在重力作用下進(jìn)一步分布在電池電極6之間并流向底面4。在這種情況下，由于液體電解質(zhì)2的進(jìn)入，氣體被包封在電池電極6之間或被包封在圍繞電池電極6的隔膜材料中，因此氣體無法排出或很難排出。
[0003]特別是在使用極細(xì)的纖維隔膜材料的情況下，由于毛細(xì)管效應(yīng)，使氣體的排出變得更加困難。然而，即使電池電極結(jié)構(gòu)不同，或即使電池電極的外殼(casing)不同，還是會(huì)產(chǎn)生上述效應(yīng)。
[0004]—方面,被包封的氣體可能是大量的周圍空氣(ambient air),盡管進(jìn)行了排空操作，但周圍氣體依然殘留。此外，在很多情況下，在向鉛/酸蓄電池灌裝液體電解質(zhì)時(shí)，可以相對(duì)迅速地形成二氧化碳，而在前述類型的灌裝操作中，所形成的二氧化碳可能同樣不能排出或很難排出。
[0005]由于發(fā)明本身的目的是用液體電解質(zhì)將電池電極區(qū)域完全充滿，所以殘留于電池電極區(qū)域中的氣體的積聚是不期望的。此外，在使用特定的蓄電池類型時(shí)，被包封的氣泡會(huì)使得隔膜材料上形成污點(diǎn)，這也是不期望的。因此，水溶性物質(zhì)被分開并且可見地沉積在分隔物材料上。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)充滿有液體電解質(zhì)的蓄電池的方法，這種方法使得在持續(xù)灌裝液體電解質(zhì)過程中，防止或至少大幅度減少在外殼中氣體的包封以及在隔膜材料上的污點(diǎn)的形成。此外，本發(fā)明還提供一種適合于此目的的灌裝容器、一種用于灌裝該灌裝容器的設(shè)備以及一種相應(yīng)的蓄電池。
[0007]通過生產(chǎn)充滿有液體電解質(zhì)的蓄電池的方法來實(shí)現(xiàn)此目的，其中，蓄電池具有外殼，外殼具有頂面和在頂面對(duì)面的底面，在蓄電池的正常操作過程中，所述頂面在蓄電池的頂部，其中電池電極設(shè)置在外殼中，外殼具有至少一個(gè)用于灌裝液體電解質(zhì)的灌裝口，灌裝口設(shè)置在外殼的頂面或至少設(shè)置在外殼中央的上方，其中，通過至少一個(gè)灌裝口來補(bǔ)給液體電解質(zhì)，這樣在液體電解質(zhì)的灌裝操作過程中的任何時(shí)候，相對(duì)于重力的作用方向的電池電極的最高位置都不會(huì)被液體電解質(zhì)完全覆蓋。[0008]本發(fā)明基于一種具有外殼的蓄電池，所述外殼具有用于灌裝液體電解質(zhì)的至少一個(gè)灌裝口。還可以提供多個(gè)開口，其中，在灌裝操作過程中，其余的開口可以關(guān)閉。所述至少一個(gè)用于灌裝液體電解質(zhì)的灌裝口設(shè)置在外殼的頂面，例如，設(shè)置在蓋子部分。然而，至少所述灌裝口設(shè)置在外殼的中央上方，也就是說，設(shè)置在這樣的平面上方，理論上這樣的平面在外殼的頂面和底面之間中間。建議通過所述至少一個(gè)灌裝口來補(bǔ)給液體電解質(zhì)，這樣在液體電解質(zhì)的灌裝操作過程中的任何時(shí)候，相對(duì)于重力的作用方向的電池電極的最高位置都不會(huì)被液體電解質(zhì)完全覆蓋。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)補(bǔ)給液體電解質(zhì)時(shí)，使得電池電極相對(duì)于重力的作用方向的至少一個(gè)最高位置上不存在液體電解質(zhì)。然后，在這個(gè)最高位置處，不需要中斷操作，就可以排出積聚的氣體。例如，排出的氣體可以首先積聚在位于電池電極的最高位置上方的外殼區(qū)域中，或氣體可通過外殼的諸如灌裝口或其他開口排出。本發(fā)明的方法的結(jié)果是，可以防止在電池電極表面形成介紹中提到的“色淀”，這樣始終存在用于氣體排出的自由路徑。因此，可以生產(chǎn)一種蓄電池，這種蓄電池不存在不期望的氣體包封或者氣體包封量大幅度減少。該方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可持續(xù)向蓄電池灌裝液體電解質(zhì)，也就是說，例如，不需要為了排出包封的氣體而中斷灌裝操作。這還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以迅速地用已知方法實(shí)施灌裝液體電解質(zhì)，這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)工藝有利。在該方法中，為了支持灌裝操作還可以進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)置以排空外殼。
[0009]另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，雖然灌裝口位于較高的位置，但是實(shí)質(zhì)上外殼的灌裝以及因此進(jìn)行的電池電極的潤濕是從其底面實(shí)施的。由液體前沿推動(dòng)的氣體未被包封，因此干燥氣體排出路徑保持暢通。這樣有利于使得蓄電池的灌裝和電池電極的潤濕相對(duì)均勻。因此可以避免生產(chǎn)出較差灌裝位置的蓄電池。由此可以實(shí)現(xiàn)蓄電池特性的均勻，從而使得蓄電池可以達(dá)到更高的效率。
[0010]在蓄電池水平延伸的情況下，可以認(rèn)為電池電極的上邊緣是電池電極的最高位置，電池電極的上邊緣面向外殼的頂面，并且參照?qǐng)D1所示出的已知方法，電池電極的上邊緣被液體電解質(zhì)所覆蓋。在蓄電池非水平的情況下，電池電極相對(duì)于重力的作用方向上的最高位置例如可以是電池電極的向上延伸角(upwardly extending corner)。
[0011]本發(fā)明適用于意在得到充滿有液體電解質(zhì)的各種類型的蓄電池，不論電池電極屬于什么類型或具有什么結(jié)構(gòu)。本發(fā)明適用于完全被隔膜材料包圍的電池電極(也就是說，電池電極位于由袋形隔膜材料形成的外殼中)，本發(fā)明也適用于使用各種類型的隔膜電極。本發(fā)明適于通常具有類似口袋結(jié)構(gòu)的隔膜材料的電池電極，其中隔膜材料突出于蓄電池保持架(cage)的邊緣之外，并且適于隔膜材料不突出于蓄電池保持架的電池電極。就這點(diǎn)而言，在本發(fā)明的應(yīng)用背景下，隔膜被理解為電池電極的一部分。如果隔膜突出于電池電極的保持架之外，則對(duì)于電池電極的最高位置是有利的，所述電池電極的最高位置意在于液體電解質(zhì)的灌裝操作過程中保持不存在液體電解質(zhì)并且被認(rèn)為是電池電極的突出的隔膜的最高位置。如果在單個(gè)蓄電池單元中提供了多個(gè)電池電極以形成所謂的電池電極堆疊，也就是說，形成大量直接相互鄰近設(shè)置的電池電極，則有利于在液體電解質(zhì)的灌裝操作過程中使電池電極堆疊的最高位置不存在液體電解質(zhì)。
[0012]本發(fā)明可以使用棱柱外殼結(jié)構(gòu)形狀以及其它諸如圓形或橢圓形的外殼結(jié)構(gòu)形狀。
[0013]蓄電池可以由單個(gè)蓄電池單元或多個(gè)蓄電池單元形成。如果蓄電池由多個(gè)單元構(gòu)造而成，則與外殼相關(guān)的實(shí)施例同樣適用于蓄電池外殼的各自的外殼部分，在不同情況下，蓄電池的各自的外殼部分包圍單個(gè)蓄電池單元。在單個(gè)蓄電池單元的情況下，則每個(gè)單元相應(yīng)的外殼部分同樣可以相應(yīng)地形成蓄電池的整個(gè)外殼。至于多個(gè)蓄電池單元，對(duì)于每個(gè)單元或每個(gè)單元的外殼部分有利的設(shè)置是至少具有其自己用來灌裝液體電解質(zhì)的灌裝口。
[0014]用液體電解質(zhì)灌裝蓄電池可以受控制的或不受控制的方式實(shí)施。在不受控制灌裝的情況下，液體電解質(zhì)的補(bǔ)給意在例如用測試的方法進(jìn)行調(diào)整，通過這樣的方式，在灌裝操作過程中，電池電極的最高位置不會(huì)被電解質(zhì)覆蓋。這樣可以例如通過調(diào)節(jié)計(jì)量龍頭的方式來實(shí)施灌裝。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利發(fā)展方面，憑借控制系統(tǒng)，將液體電解質(zhì)以計(jì)量的方式引入到外殼內(nèi)。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，在液體電解質(zhì)灌裝操作過程中的任何時(shí)候，控制系統(tǒng)可確保相對(duì)于重力的作用方向的電池電極的最高位置都不會(huì)被液體電解質(zhì)完全覆蓋。
[0015]控制系統(tǒng)可以被構(gòu)造為王動(dòng)控制系統(tǒng)或被動(dòng)控制系統(tǒng)。在王動(dòng)控制系統(tǒng)的情況下，提供例如機(jī)械或電子控制器形式的控制器，向其提供例如外殼中的液體電解質(zhì)的當(dāng)前灌裝高度的輸入變量。然后控制器控制灌裝高度到預(yù)定的期望值。以這種方式有利地確定期望值，從而在液體電解質(zhì)的灌裝操作過程的任何時(shí)候，相對(duì)于重力的作用方向的電池電極的最高位置都不會(huì)被電解質(zhì)完全覆蓋。例如，憑借如下所述的灌裝容器通過至少一個(gè)長型中空構(gòu)件進(jìn)行灌裝的情況下，控制系統(tǒng)還可以被動(dòng)方式構(gòu)造。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展方面，通過至少一個(gè)灌裝口來補(bǔ)給液體電解質(zhì)，于是無論何時(shí)，面向頂面的電池電極的上邊緣都不會(huì)被液體電解質(zhì)完全覆蓋。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，蓄電池的灌裝可使用所提供的如圖1所示出的水平設(shè)置的生產(chǎn)裝置來實(shí)現(xiàn)。不需要提供新的或更換生產(chǎn)裝置。因此，用已知的生產(chǎn)裝置即可生產(chǎn)蓄電池，而不會(huì)有不期望的氣體包封，或者使得氣體包封量大幅度減少。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，在液體電解質(zhì)灌裝操作過程中，蓄電池傾斜放置或以一側(cè)放置。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，可提供位于相對(duì)高的位置的限定的氣體排出位置用于灌裝操作。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，根據(jù)本發(fā)明，蓄電池的灌裝還可以使用輔助裝置被進(jìn)一步優(yōu)化，例如，尚未描述的灌裝容器，或灌裝操作的速度。特別是，即使在實(shí)施不受控制的灌裝時(shí)，仍然可以使灌裝更迅速，還可避免不期望的氣體包封。當(dāng)蓄電池傾斜放置時(shí)，外殼的底面可以例如相對(duì)于水平面呈至少10°或至少30°，或45至135°范圍的角。例如，傾斜約為30°是有利的。傾斜呈90°也是有利的，這最終相當(dāng)于蓄電池或外殼以側(cè)面放置。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，在灌裝液體電解質(zhì)的之后，在蓄電池繼續(xù)傾斜放置或以一側(cè)放置的過程中，規(guī)定了蓄電池的停留時(shí)間。停留時(shí)間是靜止時(shí)間的一種形式，在靜止時(shí)間內(nèi)，液體電解質(zhì)可以均勻分布，殘留氣體可以排出。根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，在停留時(shí)間過程中，降低蓄電池的傾斜位置。停留時(shí)間過去之后，蓄電池又處于水平位置。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，用這樣的蓄電池來實(shí)現(xiàn)蓄電池的傾斜位置，其中包圍所述蓄電池單兀的外殼部分具有長外殼面和短外殼面，長外殼面比短外殼面長，且長外殼面在外殼部分的短外殼面的上方。在單個(gè)蓄電池單元的情況下，外殼部分還可以形成整個(gè)外殼。因此得到了相對(duì)于長外殼面幾乎軸線垂直的傾斜角度。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，外殼部分的底面與頂面之間的高度之差可以被最大化。還有可能在長外殼面上方提供傾斜位置，或者同時(shí)在長外殼面和短外殼面的上方同時(shí)提供傾斜位置。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，在液體電解質(zhì)的灌裝操作過程中，圍繞電池電極并吸收液體的材料吸收液體電解質(zhì)。這種吸收液體的材料有利于永久吸收液體電解質(zhì)并在灌裝操作之后仍然保留液體電解質(zhì)。因此，本發(fā)明還特別適合用細(xì)纖維隔膜材料圍繞電池電極的蓄電池。于是隔膜材料吸收液體電解質(zhì)。這種吸收液體的材料可以是微玻璃纖維的多孔墊，還可能包含一定比例的聚合物纖維。這種方法特別適合AGM電池形式的蓄電池。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，通過至少一個(gè)例如軟管或管子的長型中空構(gòu)件將包含液體電解質(zhì)的灌裝容器連接至外殼，將長型中空構(gòu)件引入穿過所述至少一個(gè)灌裝口進(jìn)入到外殼的內(nèi)側(cè)直到相對(duì)于重力的作用方向低于所述至少一個(gè)灌裝口的位置。然后，液體電解質(zhì)從長型中空構(gòu)件上的一個(gè)排出口流出長型的中空構(gòu)件，并流入蓄電池外殼的內(nèi)側(cè)。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，根據(jù)本發(fā)明，蓄電池的灌裝可用簡單經(jīng)濟(jì)的輔助手段來實(shí)施。灌裝容器可以由例如簡單的塑料瓶或袋子構(gòu)成。在多個(gè)蓄電池單元的情況下，多個(gè)灌裝容器可在并列固定在保持構(gòu)件中，從而通過與各自蓄電池單元關(guān)聯(lián)的灌裝容器來實(shí)施各個(gè)蓄電池的平行灌裝。還有個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，灌裝容器事先已提供了定量的液體電解質(zhì)從而實(shí)際的灌裝操作只需要幾個(gè)手部動(dòng)作，不需要任何特別高水平的條件。每個(gè)蓄電池單元只能通過各自的長型中空構(gòu)件連接至灌裝容器。灌裝操作可通過重力的作用來實(shí)施，也就是說，液體電解質(zhì)由于重力的作用，通過長型中空構(gòu)件，從灌裝容器中流入到蓄電池的外殼內(nèi)。這項(xiàng)操作還可易于自動(dòng)化進(jìn)行。
[0022]于是可以例如通過對(duì)長型中空構(gòu)件的直流橫截面進(jìn)行合理選擇來實(shí)施液體的量的計(jì)量，或通過灌裝容器上的計(jì)量閥或長型中空構(gòu)件來實(shí)施液體的量的計(jì)量。灌裝容器可以具有例如壓力補(bǔ)償口，通過壓力補(bǔ)償口，氣體可以流入灌裝容器內(nèi)。灌裝容器可以具有例如設(shè)置在頂面處的壓力補(bǔ)償口。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，灌裝容器還被構(gòu)造為封閉的，也就是說，長型中空構(gòu)件的排出口是唯一的開口。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，液體電解質(zhì)的計(jì)量補(bǔ)給的被動(dòng)控制可以經(jīng)濟(jì)有效的方式實(shí)施。液體電解質(zhì)通過長型中空構(gòu)件流入到外殼中，直到排出口被外殼中的電解質(zhì)液面覆蓋，而灌裝容器的壓力補(bǔ)償不再出現(xiàn)為止。隨后在灌裝容器中形成的減少的壓力進(jìn)一步阻止電解質(zhì)流進(jìn)入到外殼內(nèi)，直到外殼中的電解質(zhì)液面再次下降并釋放排出口為止。通過調(diào)整蓄電池外殼中的長型中空構(gòu)件的排出口的期望位置，從而在整個(gè)灌裝操作過程中可以調(diào)整并保持期望的電解質(zhì)液面，這樣有利于足夠的氣體排出。特別是對(duì)于具有被吸收液體的材料圍繞的電池電極的蓄電池，由于液體吸收和毛細(xì)管效應(yīng)，電解質(zhì)會(huì)把電池電極完全潤濕即使其在電解質(zhì)上方，以這樣的方式進(jìn)行控制從而受控的電解質(zhì)液面可以被確定為較低，而這也有利于位于電池電極頂面的氣體排出。當(dāng)從灌裝容器至長型中空構(gòu)件的排出口之間的路徑中的長型的中空構(gòu)件具有持續(xù)向下的梯度時(shí)，所提到的進(jìn)一步發(fā)展特別有利。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，相對(duì)于重力的作用方向，長型中空構(gòu)件的排出口的位置低于電池電極的最高位置。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，長型中空構(gòu)件有兩個(gè)相互分離的通道，其中，第一通道用于補(bǔ)給電解質(zhì)到外殼中，第二通道用于補(bǔ)給空氣到灌裝容器中。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，由于有兩個(gè)通道相互分離，可以在灌裝容器中實(shí)現(xiàn)的確定的壓力補(bǔ)償，同時(shí)，可以實(shí)施前面提到的電解質(zhì)液面的被動(dòng)控制。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，長型中空構(gòu)件不一定必須有從灌裝容器至排出口的持續(xù)向下的梯度，但可以具有例如一個(gè)直接向上的曲線。從而還可簡化灌裝容器的操作。有利的是，例如，第一通道與第二通道可實(shí)質(zhì)上在相對(duì)于重力的作用方向的同樣高度的位置上終止。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，在灌裝容器中壓力補(bǔ)償過程中，形成的氣泡較少。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，與用于補(bǔ)給空氣的第二通道的相比，用于補(bǔ)給電解質(zhì)的第一通道可以在較低的位置上終止。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，由第二通道的較高的進(jìn)氣口來確定所控制的電解質(zhì)液面水平，同時(shí)，第一通道較低的排出口一直被浸泡在電解質(zhì)當(dāng)中。特別地，因此可以實(shí)現(xiàn)向外殼補(bǔ)給均勻的電解質(zhì)而不會(huì)在外殼中形成氣泡。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，外殼中第一通道的排出口與第二通道的進(jìn)氣口安裝在實(shí)質(zhì)上同樣的高度上。
[0027]本發(fā)明還涉及到一種灌裝容器，其具有連接到灌裝容器的長型中空構(gòu)件，灌裝容器被配置為實(shí)施上述類型的方法。
[0028]本發(fā)明還涉及到一種設(shè)備，其被配置為向上述類型的一個(gè)或多個(gè)灌裝容器灌裝液體電解質(zhì)。根據(jù)有利發(fā)展，所述設(shè)備被配置成將預(yù)定量的液體電解質(zhì)自動(dòng)灌裝到各自的灌裝容器。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，可以提供具有準(zhǔn)確量的液體電解質(zhì)的預(yù)灌裝好的灌裝容器。這樣可以確保蓄電池的灌裝簡單并可靠，而不需要詳細(xì)確保所使用的液體的量。
[0029]本發(fā)明還涉及一種蓄電池，其具有外殼，外殼具有頂面和在頂面對(duì)面的底面，頂面在蓄電池正常操作過程中位于頂部，電池電極安裝在外殼中，其中，至少一個(gè)電池電極被隔膜材料包圍，并且用于液體電極的至少一個(gè)灌裝口設(shè)置在外殼的頂面或至少在外殼的中央上方，并且蓄電池具有被引入的液體電解質(zhì)，其特征在于，隔膜材料沒有污點(diǎn)或每個(gè)污點(diǎn)大小不超過2cm2或不超過電池電極一側(cè)的整個(gè)隔膜表面積的3%。蓄電池可例如根據(jù)上述任何一種方法來生產(chǎn)。
[0030]下面使用附圖，參考發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。
[0031]圖1示出的是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施的對(duì)蓄電池進(jìn)行的灌裝工作；
[0032]圖2至圖4示出的是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的對(duì)蓄電池進(jìn)行的灌裝工作；
[0033]圖5示出的是具有灌裝容器的蓄電池；
[0034]圖6示出的是灌裝容器的另一實(shí)施例。
[0035]在這些圖中，使用同樣的參考數(shù)字表示彼此對(duì)應(yīng)的部件。
[0036]圖1示出了蓄電池10，其中液體電解質(zhì)2根據(jù)前言所介紹的現(xiàn)有技術(shù)來提供。液體電解質(zhì)2在減壓作用下通過灌裝口 5被引入到外殼I中，以這樣的方式，液體7的積聚物(已在前面介紹中被提到)產(chǎn)生在電池電極6上方。在此情況下，已經(jīng)位于外殼I中的液體電解質(zhì)11具有液面12。如圖所示，電池電極6被纖維隔膜材料圍繞，所述電池電極6另外具有用于電氣連接的連接片9。在根據(jù)權(quán)利要求1的灌裝操作中，氣泡17殘留在例如隔膜材料的電池電極區(qū)域內(nèi)。由于相應(yīng)的反應(yīng)，平面污點(diǎn)8形成在隔膜材料中，實(shí)質(zhì)上形成在氣泡17形成的位置處。
[0037]圖2示出了蓄電池10，其中液體電解質(zhì)按計(jì)量的方式通過被動(dòng)控制來提供。蓄電池10具有外殼1，外殼具有頂面3和在頂面3對(duì)面的底面4，在蓄電池10的正常操作過程中所述頂面3在蓄電池頂端。正常操作意在指參照說明書中所指的蓄電池的位置，所述位置實(shí)質(zhì)與水平位置一致，可以允許與水平位置略有偏差。蓄電池10具有位于外殼I里面的電池電極6，所述電池電極6被吸收液體的隔膜材料圍繞。電池電極6具有連接片9。根據(jù)圖2的實(shí)施例，蓄電池10位于水平位置。還示出了例如可以是瓶子或袋子的形式的灌裝容器13。灌裝容器13連接到長型中空構(gòu)件14，在示出的實(shí)施例中所述長型的中空構(gòu)件14被構(gòu)造成軟管。軟管14通過灌裝開口 5被引入到外殼I中直到液體電解質(zhì)11所期望的水平面12。軟管14在排出口 15終止，液體電解質(zhì)從軟管14的排出口 15流出。灌裝容器13填滿了液體電解質(zhì)。灌裝容器13固定持在保持裝置(未示出)中。灌裝容器13進(jìn)一步以封閉的方式被構(gòu)建。通過將排出口 15的位置選擇在略低于電池電極6的上邊緣18處，以一種受控方式將電解質(zhì)的液面同樣保持在電池電極6的上邊緣18的下方。因此電池電極6的上邊緣保持脫離液體電解質(zhì)，從而氣體可以向上排出。
[0038]圖3示出了灌裝液體電解質(zhì)過程中的蓄電池10。為了按計(jì)量方式補(bǔ)給液體電解質(zhì)，通過控制裝置30、31、32實(shí)施主動(dòng)控制?？刂蒲b置30、31、32具有控制器30、傳感器31和一個(gè)致動(dòng)器32?？刂破?0例如可以是電子控制器的形式，例如，具有微處理器的電子電路，所述微處理器具有用以實(shí)施控制功能的相應(yīng)的程序。傳感器31被設(shè)置為檢測液面12。傳感器31可以以不同的方式被制造，例如，以圖3所示的電子照相機(jī)的形式，所述電子照相機(jī)從外殼的一側(cè)對(duì)蓄電池10拍照，傳感器31也可以是設(shè)置在外殼I的頂面3上的超聲波傳感器，其可以在不接觸的情況下檢測液面12，傳感器31還可以是具有例如漂浮物的機(jī)械傳感器。在圖3所示的實(shí)施例中，構(gòu)造成攝像機(jī)31的傳感器以光學(xué)方式檢測液面12。為了這個(gè)目的，至少外殼I被照相機(jī)31檢測的那一側(cè)構(gòu)造成透明的，所以，通過處理照相機(jī)31拍下的圖像，可以確定液面12。為了在圖像檢測過程中改進(jìn)對(duì)比度，還可以提供例如照亮蓄電池10的光源34。光源34可以例如發(fā)出彩色光。這樣，充滿有電解質(zhì)11的蓄電池10的區(qū)域與沒有充滿電解質(zhì)11的區(qū)域之間的對(duì)比度因此增強(qiáng)了，從而照相機(jī)31可以獲得更好的圖像檢測。照相機(jī)31還可以被構(gòu)造成熱成像照相機(jī)，或者可以提供溫度傳感器。在此情況下，可以通過溫度測量建立液面12，但必須保證引入的電解質(zhì)11的溫度與外殼I的溫度不同。這樣即使在外殼完全不透明的情況下，也能確定液面12。
[0039]致動(dòng)器32可以被構(gòu)造成電力致動(dòng)的計(jì)量閥，計(jì)量閥用以排出液體電解質(zhì)，所述液體電解質(zhì)通過補(bǔ)給通道33，經(jīng)過灌裝口 5以計(jì)量的方式被排出至外殼I內(nèi)?？刂破?0評(píng)估傳感器31傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，由此確定液面12的實(shí)際值，將其與期望值比較來控制致動(dòng)器32，從而不讓進(jìn)入的電解質(zhì)的數(shù)值變得過大，所以液面12的實(shí)際值不會(huì)超過期望值。
[0040]圖4示出了蓄電池10，其中蓄電池10在液體電解質(zhì)的灌裝操作過程中以傾斜方式放置?？梢钥闯?，在水平面與外殼I的底面4之間形成了 α角。由于傾斜放置，在這種狀態(tài)下，相對(duì)于重力的作用方向，電池電極的最高位置16的間隔較大，在這種情況下，這個(gè)最高位置不是由電池電極的上邊緣18形成的。在灌裝操作過程中，即使電解質(zhì)的補(bǔ)給不受控制，蓄電池的傾斜放置或以一側(cè)放置可以使液體電解質(zhì)的灌裝相對(duì)迅速。然而，控制系統(tǒng)的設(shè)置還具有另外的優(yōu)點(diǎn)。
[0041]圖5示出的是在液體電解質(zhì)灌裝操作過程中以一側(cè)放置的蓄電池10?？梢钥闯?，在這種狀態(tài)下，外殼I的頂面3和底面4都是垂直取向的。根據(jù)圖5的實(shí)施例，例如，參考圖2所述的具有軟管14的灌裝容器13用于灌裝?？梢钥闯?，由于在灌裝操作過程中蓄電池10的橫向支承，在重力的作用方向上的電池電極6的最高位置16與液面12之間產(chǎn)生了較大的間隔。在這種情況下，考慮以液面12不高于灌裝口 5的方式來選擇液面12。然而，用預(yù)先確定好量的液體電解質(zhì)實(shí)施完全灌裝是可能的，而不需要使液體電解質(zhì)從灌裝口 5再次流出。這可以由隔膜材料來實(shí)現(xiàn)，所述隔膜材料在灌裝操作過程中吸收液體并接收液體電解質(zhì)。由于毛細(xì)管作用，液體電解質(zhì)還在灌裝口 5上方將隔膜材料潤濕。[0042]圖6示出的是具有長型中空構(gòu)件60的灌裝容器13的實(shí)施例，長型中空構(gòu)件60具有兩個(gè)相互分離的通道61、62。通道61、62可以是例如以單獨(dú)的軟管或管子的方式形成的，或在同一條軟管或管子中相互分離的通道。第一通道61用來補(bǔ)給電解質(zhì)到外殼I中。第一通道61在排出口 63處終止。第二通道62用來補(bǔ)給空氣到灌裝容器13中。第二通道62具有進(jìn)氣口 64。進(jìn)氣口 64例如還可以設(shè)置為與排出口 63在同樣的高度，也就是說，實(shí)質(zhì)上在液體電解質(zhì)液面12的高度處。進(jìn)氣口 64還可以設(shè)置在更高或更低的位置。設(shè)置進(jìn)氣口64略高于排出口 63處對(duì)進(jìn)氣口 64是有利的。
[0043]如圖所示，蓄電池10可以由單個(gè)或多個(gè)蓄電池單元組成。如果是由多個(gè)蓄電池單元組成，則各圖顯示單個(gè)蓄電池單元的灌裝過程。
【權(quán)利要求】
1.一種用于生產(chǎn)充滿有液體電解質(zhì)(2，11)的蓄電池(IO )的方法，其中蓄電池(IO )具有外殼(1)，外殼(I)具有頂面(3)和在頂面(3)對(duì)面的底面(4)，頂面(3)在蓄電池(10)正常操作過程中位于蓄電池的頂部，其中電池電極(6)設(shè)置在外殼(I)內(nèi)，外殼(I)具有用于灌裝液體電解質(zhì)(2，11)的至少一個(gè)灌裝口(5)，灌裝口(5)設(shè)置在外殼(I)的頂面(3)或至少設(shè)置在外殼(I)的中央的上方,其特征在于,液體電解質(zhì)(2，11)通過至少一個(gè)灌裝口( 5)進(jìn)行補(bǔ)給，這樣在液體電解質(zhì)(2，11)的灌裝操作過程中的任何時(shí)候，電池電極(6)相對(duì)于重力的作用方向的最高位置(16)都不會(huì)被液體電解質(zhì)(2，11)完全覆蓋。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，液體電解質(zhì)(2，11)是通過控制系統(tǒng)以計(jì)量的方式進(jìn)行補(bǔ)給的。
3.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，液體電解質(zhì)(2，11)通過所述至少一個(gè)灌裝口(5)進(jìn)行補(bǔ)給，這樣無論何時(shí)，面向頂面(3)的電池電極(6)的上邊緣(18)都不會(huì)被液體電解質(zhì)(2,11)完全覆蓋。
4.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在液體電解質(zhì)(2，11)的灌裝操作過程中，蓄電池(10 )傾斜放置或以一側(cè)放置。
5.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在液體電解質(zhì)(2，11)的灌裝操作過程中，圍繞電池電極(6)并吸收液體的材料將液體電解質(zhì)(2，11)吸收。
6.如上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過至少一個(gè)例如軟管或管子的長型中空構(gòu)件( 14，60 )來將容納有液體電解質(zhì)(2，11)的灌裝容器(13 )連接至外殼(I)，將所述長型中空構(gòu)件(14，60)引導(dǎo)穿過至少一個(gè)灌裝口(5)進(jìn)入外殼(I)的內(nèi)側(cè)直到相對(duì)重力的作用方向上低于所述至少一個(gè)灌裝口(5)的位置。
7.如權(quán)利要求書6所述的方法，其特征在于，長型中空構(gòu)件(14，60)的排出口(15，63)相對(duì)于重力的作用方向上的位置低于電池電極(6)相對(duì)于重力的作用方向上的最高位置(16)。
8.如權(quán)利要求書6或7中所述的方法，其特征在于，長型中空構(gòu)件(14，60)具有兩個(gè)相互分離的通道(61，62)，其中第一通道(61)用于將電解質(zhì)補(bǔ)給至外殼(1)，并且第二通道(62)用于將空氣補(bǔ)給至灌裝容器(13)。
9.如權(quán)利要求書8中所述的方法,其特征在于，第一通道(61)的排出口(63)在外殼(O內(nèi)設(shè)置為實(shí)質(zhì)與在第二通道(62)的進(jìn)氣口(64)在相同的高度上。
10.如權(quán)利要求書6至9任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，灌裝容器(13)被進(jìn)一步設(shè)置成封閉的。
11.一種灌裝容器(13)，其具有連接到灌裝容器(13)的長型中空構(gòu)件(14，60)并且長型中空構(gòu)件(14，60)被設(shè)置為實(shí)施如權(quán)利要求6-10所述的方法。
12.—種設(shè)備，所述設(shè)備被設(shè)置為用液體電解質(zhì)灌裝如權(quán)利要求11所述的一個(gè)或多個(gè)灌裝容器。
13.一種蓄電池(10)，其具有外殼(1)，外殼(I)具有頂面(3)和在頂面(3)對(duì)面的底面(4)，在蓄電池(10)的正常操作過程中所述頂面(3)在蓄電池的頂部，蓄電池還具有設(shè)置在外殼(I)內(nèi)的電池電極(6),其中至少一個(gè)電池電極(6)被隔膜材料包圍，并且用于灌裝液體電解質(zhì)(2，11)的至少一個(gè)灌裝口(5)設(shè)置在外殼(I)的頂面或至少設(shè)置在外殼(I)的中央上方，并且蓄電池具有被引入的液體電解質(zhì)(2，11)，其特征在于，隔膜材料沒有污點(diǎn)或每個(gè)污點(diǎn) (8)的大小不超過2cm2或不超過電池電極(6)的一側(cè)的整個(gè)隔膜表面積的3%。
【文檔編號(hào)】H01M10/10GK103733387SQ201280039605
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月17日
【發(fā)明者】埃伯哈德·邁斯納 申請(qǐng)人:Vb汽車電池有限責(zé)任公司