Acumulador de níquel-hidruro metálico.

Un acumulador de níquel-hidruro metálico para aplicaciones industriales,

que comprende electrodos de hidróxido de níquel positivos (5) y electrodos de hidruro metálico negativos (6) separados de éstos, así como un electrolito alcalino (9) que rodea los electrodos (5, 6) y un dispositivo térmico (19) que aumenta la capacidad térmica específica del acumulador (1) y que está formado por un volumen de electrolito adicional (8), presentando el acumulador una carcasa de plástico (2) con una válvula de descarga de presión (4) que recibe los electrodos (5, 6) y el electrolito (9), caracterizado porque el volumen de electrolito adicional (8) está realizado por encima de los separadores (14, 15), de tal forma que el nivel (10) del electrolito (9) se sitúa de 20 mm a 50 mm por encima de los separadores (14, 15) que aíslan los electrodos (5, 6) entre sí, estando situado el nivel (10) por encima del nivel (11) del electrolito (9) que se requiere para un funcionamiento apropiado del acumulador (1).

Acumulador de níquel-hidruro metálico.

La invención se refiere a un acumulador de níquel-hidruro metálico para aplicaciones industriales, que comprende electrodos de hidróxido de níquel positivos y electrodos de hidruro metálico negativos separados de éstos, así como un electrolito alcalino que rodea los electrodos y un dispositivo térmico que aumenta la capacidad térmica específica del acumulador y que está formado por un volumen de electrolito adicional, presentando el acumulador una carcasa de plástico con una válvula de descarga de presión que recibe los electrodos y el electrolito.

Se conocen per se acumuladores de níquel-hidruro metálico, acumuladores de NiMH para abreviar, a partir del estado de la técnica y, por lo tanto, no es necesario detallar una lista específica de documentos de la técnica anterior a este respecto.

Los acumuladores de níquel-hidruro metálico tienen un electrodo positivo hecho de hidróxido de níquel. El electrodo negativo está formado por un hidruro metálico. Como electrolito se usa una solución alcalina, por ejemplo, una solución de potasa cáustica.

Han demostrado buenos resultados en la práctica diaria los acumuladores de níquel-hidruro metálico. En comparación con los acumuladores de níquel-cadmio, proporcionan aproximadamente el doble de la densidad de energía a la misma tensión. Además, son más duraderos que los acumuladores de níquel-cadmio y pueden funcionar sin cadmio, un metal pesado tóxico.

Sin embargo, los acumuladores de níquel-hidruro metálico reaccionan desventajosamente de forma sensible al sobrecalentamiento. Tal sobrecalentamiento puede surgir como resultado de una sobrecarga, por ejemplo. El sobrecalentamiento puede dar como resultado un descenso de la carga, es decir, de la capacidad del acumulador de níquel-hidruro metálico, dando como resultado una reducción de la vida útil.

El documento DE 102008044 162A1 ha dado a conocer una batería en la que está dispuesto al menos un elemento termoconductor para aumentar la conductividad térmica. El elemento termoconductor propuesto en este caso está realizado básicamente como un elemento con forma de varilla o placa hecho de metal. Con esta configuración, el documento DE 102008 044 162 A1 tiene el objetivo de conseguir tanto un aumento de la conductividad térmica para reducir la temperatura en caso de índices elevados de carga y descarga como un calentamiento más rápido de la batería a una temperatura de celda mínima específica a bajas temperaturas. Por lo tanto, el documento DE 102008 044 162 A1 propone usar un cuerpo sólido como elemento termoconductor, más específicamente un elemento metálico, siendo importante que se use un elemento termoconductor que tenga una conductividad térmica lo más alta posible, puesto que la exposición de acuerdo con el documento DE 102008 044 162 A1 trata de obtener una distribución de calor lo más rápida posible dentro de la batería de manera que pueda conseguirse un calentamiento de la forma más rápida posible a una temperatura de celda mínima, incluso a bajas temperaturas.

El documento DE 698 36 374 T2 ha dado a conocer un sistema de accionamiento para vehículos híbridos que comprende un módulo de batería de NiMH que suministra una alta energía específica para aumentar la autonomía del mismo y también muestra una buena gestión térmica. La última se conseguirá mediante adiciones de material termoconductor a los electrodos. Por ejemplo, estas adiciones de material pueden proporcionarse en un chapado de los electrodos con un material conductor. De forma análoga al documento DE 102008 044 162 A1 que se ha mencionado anteriormente, el documento DE 698 36 374 T2 también se refiere a la consecución de un aumento de la conductividad térmica dentro de la batería.

El documento DE 198 23 916 A1 da a conocer una batería que comprende un dispositivo de circulación de electrolito líquido para hacer circular el electrolito. La relación estequiométrica de ácido en las diferentes áreas de la batería se mejorará por esta circulación y, por lo tanto, se conseguirá una utilización mejorada de la superficie del electrodo. Un sistema de calentamiento o refrigeración que hace circular el electrolito mediante convección se instala para cuando la batería está inactiva, es decir, por lo tanto, en el caso de que el vehículo que lleva la batería no se esté moviendo.

Se conoce un acumulador industrial que no necesita mantenimiento a partir del documento DE 698 12 826 T2, más específicamente un acumulador de construcción abierta. Se propone, con el fin de evitar la pérdida de agua causada por la sobrecarga y, por lo tanto, para evitar un sobrecalentamiento del acumulador, proporcionar una cantidad excesiva de electrolito en comparación con la cantidad limitada a los poros de los componentes, almacenándose el exceso de electrolito, al menos en parte, entre la base de un grupo electromecánico y la base del recipiente, y usándose un dispositivo adicional para recombinar el oxígeno. Esta disposición pretende asegurar que el grupo electromecánico no se seque durante las tres fases operativas representadas del acumulador.

Partiendo de la situación que se ha descrito anteriormente, el objetivo de la invención es proponer un acumulador de níquel-hidruro metálico que se mejora en comparación con el estado de la técnica y que, en particular, no es sensible a las influencias de la temperatura.

Con el fin de conseguir este objetivo, la invención propone un acumulador de níquel-hidruro metálico que está caracterizado porque el volumen de electrolito adicional está realizado por encima de los separadores, de tal forma que el nivel del electrolito se sitúa de 20 mm a 50 mm por encima de los separadores que aíslan los electrodos entre sí, estando situado el nivel por encima del nivel de electrolito que se requiere para un funcionamiento apropiado del acumulador.

El acumulador de acuerdo con la invención está equipado con un dispositivo térmico que aumenta la capacidad térmica específica del acumulador. Debido a esta configuración, el acumulador de níquel-hidruro metálico de acuerdo con la invención puede absorber energía térmica adicional sin que se produzca un sobrecalentamiento. Por lo tanto, el acumulador de níquel-hidruro metálico de acuerdo con la invención es menos susceptible a las influencias de temperatura, por lo que la carga, es decir, la capacidad del acumulador, se disminuye ventajosamente al menos a un grado menor, o no disminuye incluso nada sobre todo en el caso de una influencia de la temperatura en comparación con el estado de la técnica. En consecuencia, la vida útil total del acumulador aumenta.

La configuración de acuerdo con la invención permite el aumento del uso de acumuladores de níquel-hidruro metálico en aplicaciones industriales, por ejemplo, como vehículos híbridos con acumuladores. El riesgo de sobrecalentamiento como resultado de la sobrecarga se minimiza gracias a la configuración de acuerdo con la invención, por lo que el acumulador de acuerdo con la invención es más fácil de usar en comparación con los acumuladores conocidos por el estado de la técnica.

De acuerdo con la invención, el dispositivo térmico está formado por un volumen de electrolito adicional. Para el funcionamiento normal de un acumulador de energía del tipo genérico, se proporciona suficiente electrolito de tal manera que los electrodos o los separadores que separan los electrodos entre sí estén rodeados por electrolito, es decir, los electrodos o los separadores no estén secos. Ahora se propone por la invención proporcionar un volumen de electrolito adicional con el fin de formar el dispositivo térmico, en otras palabras, dotar el acumulador de níquelhidruro metálico de más electrolito del que es necesario para el funcionamiento normal del acumulador. Por lo tanto, hay un exceso de electrolito, que aumenta la capacidad térmica específica del acumulador y forma el dispositivo térmico a este respecto.

El uso de más cantidad de electrolito no está libre de inconvenientes, en particular si el acumulador de níquel-hidruro metálico se va a usar como un acumulador para un vehículo, por ejemplo, un vehículo híbrido. El uso adicional de electrolito añade más peso. Por lo tanto, se contrarresta el esfuerzo constante para reducir el peso, en particular en la construcción de vehículos. Sin embargo, se ha descubierto de forma sorprendente que el inconveniente del aumento de peso queda compensado sobradamente por la ventaja del aumento de la capacidad térmica. En particular, esto se debe a que la vida útil del acumulador puede aumentar drásticamente, lo que, a diferencia de los acumuladores que se han conocido previamente, ayuda a evitar... [Seguir leyendo]

1. Un acumulador de níquel-hidruro metálico para aplicaciones industriales, que comprende electrodos de hidróxido de níquel positivos (5) y electrodos de hidruro metálico negativos (6) separados de éstos, así como un electrolito alcalino (9) que rodea los electrodos (5, 6) y un dispositivo térmico (19) que aumenta la capacidad térmica específica del acumulador (1) y que está formado por un volumen de electrolito adicional (8) , presentando el acumulador una carcasa de plástico (2) con una válvula de descarga de presión (4) que recibe los electrodos (5, 6) y el electrolito (9) , caracterizado porque el volumen de electrolito adicional (8) está realizado por encima de los separadores (14, 15) , de tal forma que el nivel (10) del electrolito (9) se sitúa de 20 mm a 50 mm por encima de los separadores (14, 15) que aíslan los electrodos (5, 6) entre sí, estando situado el nivel (10) por encima del nivel (11) del electrolito (9) que se requiere para un funcionamiento apropiado del acumulador (1) .

2. El acumulador de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el volumen de electrolito adicional (8) corresponde a entre el 10% y el 50% del volumen de electrolito (7) requerido para un funcionamiento apropiado del acumulador (1) .

3. El acumulador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está dispuesta una protección de retorno de arco (20) corriente arriba de la válvula de descarga de presión (4) en la dirección de la salida de gas.

4. El acumulador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un elemento de recombinación que está dispuesto preferiblemente dentro de la carcasa de plástico (2) .

5. El acumulador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un elemento de refuerzo (21) para la carcasa de plástico (2) , que se coloca por encima del nivel del electrolito (10) en el interior de la carcasa de plástico.

6. El acumulador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los electrodos (5, 6) tienen una estructura de soporte de electrodos que comprende níquel.

7. El acumulador de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la estructura de soporte de electrodos está hecha de un material no tejido niquelado.

8. El acumulador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los electrodos positivos (5) y/o los electrodos negativos (6) se disponen en bolsas (14, 15) hechas del material del separador.

9. El acumulador de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el material del separador es un material no tejido de poliolefina o de poliamida.

10. El acumulador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el electrolito (9) es una solución alcalina que está hecha de una mezcla de hidróxido de litio, hidróxido de sodio y/o hidróxido de potasio.