用于以电解液充注蓄电池的单体的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于以电解液充注蓄电池的至少一个单体的设备，具有一充注装置，一用于接收该充注装置和该蓄电池的、能抽真空的密封容器，以及一穿过容器壁用于给该充注装置供给电解液的导送装置。
[0002]此外，本发明涉及一种用于在密封容器的内腔中以电解液充注蓄电池的至少一个单体的方法，尤其是用于充注用开头提到的类型的设备的方法。
【背景技术】
[0003]蓄电池具有作为基本单元的由电极组组成的直流单体，该电极组布置在电解液浴中。在此，蓄电池按构造方式和使用目的能具有多个这种单体，这些单体如在用于机动车的蓄电池中那样并排布置在壳体中。为了用电解液充注所述单体，对于一排蓄电池必要的是:在充注前对单体抽真空，以便一方面避免空气夹杂或者小空气泡的形成，尤其是在使用凝胶形式的电解质时。另一方面，在充注前对单体抽真空有利于减少充注时间，尤其在凝胶形式的电解质的情况下由于技术原因充注时间应尽可能短。相应地由现有技术已知开头提到的类型的许多不同的充注装置和充注方法。
[0004]EP I 142 042公开了一种用于充注至少一个蓄电池单体的装置，其中，在能借助真空栗抽真空的容器的内腔中接收该蓄电池。此外，该装置具有同样被接收在该容器的内腔中的充注装置，该充注装置用于将电解质引入该单体的充注口中。在此，该装置通过供给管道给供给电解液，该电解液被真空密封地导入该容器中。此外，供给管道在一侧分别具有带出口接管的充注头，所述出口接管在充注位置带有间隙地的嵌入或插入该单体的充注开中。由于插入的出口接管与充注口之间的所述间隙，该单体在充注前能以简单的方式通过对整个容器抽真空而一起被抽真空，以便接着通过充注装置充注电解液。尽管通过用这类型装置在充注前对单体抽真空能避免电解质中的空气夹杂或者小气泡形成。然而，在这种情况下能达到的充注时间通常还不令人满意地长，尤其是充注由于其粘度而非常粘稠的胶体形式电解质时。
[0005]此外由US 4，061，163已知一种具有能抽真空的容器的充注装置，在该容器中能布置一个或多个锂单体用于一电解液充注。在此，首先将这些锂单体以它们的唯一充注口指向下方地定位在容器内部的立柱上。接着对容器抽真空，以便从单体去除水和水蒸汽。然后进行轻微提高该容器中的低压，使得它处于要充注的电解质的沸点之上。接着，首先用电解液充注该容器，其中，锂单体的充注口浸入电解质中。在充注该容器的底部区域后，进一步提高该容器中的低压，首先提高到大气压并且然后到大气压之上的一压力，由此电解液能通过充注口被迫进入锂单体中。但该装置不利的是这种情况:单体外侧或蓄电池外侧的部分在浸入到电解质浴中时与化学腐蚀性的电解液接触，使得在充注后必须用很高的技术费用以及时间费用仔细清洁单体或蓄电池。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的任务是，将开头提到的类型的用于以电解液充注蓄电池的单体的设备以及方法这样改进，使得能在尽可能短的时间内并且在避免蓄电池外侧受电解质污染的情况下对单体抽真空并且尤其是充注单体。同时，电解液应尽可能饱满地充入单体内的电极组中。
[0007]根据本发明，该任务通过如权利要求1所述的设备以及通过如权利要求13所述的方法解决。从属权利要求的目标是本发明的有利的构型。
[0008]根据本发明，所述设备具有充注装置、用于接收充注装置和蓄电池的能抽真空的密封容器以及用于给充注装置供给电解液的穿过容器壁的导送装置，其特征是，充注装置具有至少一个能用电解液充注的中间容器，该中间容器在充注状态中在电解液液面上方与密封容器的内腔处于压力平衡并且该中间容器在该单体的内腔相对于该密封容器的内腔压力密封地封闭的情况下通过处于电解液液面下方的至少一个出口能与要充注的单体的充注口形成流通连接。
[0009]通过这种出口能使密封容器的内腔与要被充注的单体的内腔相对于该密封容器的内腔压力密封地形成流通连接，通过这种出口以本发明方式达到:在该单体的内腔和该密封容器的内腔、尤其是所述电解液液面上方的空间之间，形成压力差，以便借助压力将电解液从该中间容器输送到单体内腔中。
[0010]为此，首先对该要充注的单体的内腔以及该容器的内腔优选借助真空栗抽真空，其中，通过使蓄电池带有打开的充注口地被接收在真空密封的密封容器的内腔中，自动进行对该单体的抽真空。在抽真空期间，同样被接收在密封容器中的充注装置能通过所述至少一个出口已经压力密封地与要充注的单体的内腔处于流通连接，因为中间容器在抽真空期间应该还没被充注。在这种情况中，单体的内腔通过出口和与压力容器的内腔处于压力平衡中的中间容器排出空气。但是，替代地，中间容器也可以在栗吸之后才与要充注的单体的内腔压力密封地形成流通连接。在抽真空并且形成流通连接后，用电解液对中间容器进行充注，优选通过充注装置的导送装置。接着或已经在充注期间，使密封容器的内腔中的压力提高，例如其方式是，对密封容器缓慢加气。在此，被引入中间容器中的电解液形成压力屏障，通过它，在压力提高时在密封容器中在要充注的单体的内腔和处于电解液液面上方的中间容器空间之间可形成压力差，该中间容器空间与密封容器的内腔处于压力平衡。
[0011]该压力差以有利的方式使得充注过程相比于例如仅通过重力引起的电解质流入明显更快地进展。此外，通过在该电解液液面上施加压力达到:电解质能很好地进入要充注的单体的电极组中。这尤其在单体的内腔如在现代机动车蓄电池中那样构造有无纺布材料时是有意义的。电解液应该尽可能饱满地进入无纺布材料中，直到它完全吸满并且不具有空气夹杂。只有这样才能确保该蓄电池的无缺陷的功能。在电解质饱满地进入单体内腔还能通过如下方式加速或者改善:容器的内腔中的压力提高到大气压并且还提高到高于大气压力。因为单体的内腔和密封容器的内腔之间的压力差越大，充注过程进行得越快并且可进入的电解液的量越大。
[0012]此外，通过借助于出口使单体的内腔相对于密封容器的内腔压力密封地封闭达到:单体或蓄电池的外侧能以最小的方式与电解液接触。省去了对蓄电池外侧费事地清除粘附的电解质。
[0013]根据本发明的第一有利实施方式，通过如下方式达到电解质特别可靠地充入单体中:所述至少一个开口具有至少一个充注接管，所述充注接管在单体的内腔相对于密封容器的内腔压力密封地封闭的情况下能与要充注的单体的充注口形成流通连接。尤其可设置:所述至少一个充注接管能导入充注口中。伸入或导入充注口中的充注接管使得在充注口下方电解液被直接输送到要充注的单体的内腔中。由此避免电解液越过充注口的边缘向外流出或无意地溢出。
[0014]为了使单体的内腔相对于密封容器的内腔的压力密封地封闭，所述至少一个出口或所述至少一个充注接管具有密封装置。该密封装置例如可以是布置在中间容器的出口下方的密封圈或是设置在充注接管的周边上并且相应地在充注接管或者出口与单体的充注口之间建立气密的或压力密封的封闭的密封圈。在本发明中，压力密封地封闭理解为这样的封闭，它可耐受单体的内腔和密封容器的内腔之间的压力差。该封闭应能承受两个方向上的压力梯度，但优选至少能承受向单体的内腔方向上的压力降，即承受这种状态:密封容器的内腔中的压力大于单体的内腔中的压力。
[0015]密封装置以有利的方式这样构造:它们相对于腐蚀性电解液、尤其相对于硫酸，有化学抵抗力。优选地，为此选择有化学抵抗力的合成材料、尤其橡胶作为用于密封装置的材料，例如乙烯-丙烯-二烯橡胶或含氟弹性体材料。作为密封装置例如可想到，由乙烯-丙烯-二烯橡胶组成的O形圈，它布置在密封套管的圆边上或在出口的区域中，并且压力密