DE1047274B

DE1047274B - Permanent gas-tight closed accumulator cell with alkaline electrolyte

Info

Publication number: DE1047274B
Application number: DEN5933A
Authority: DE
Inventors: Georg Neumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-08-14
Filing date: 1952-08-14
Publication date: 1958-12-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gasdichte, ständig geschlossene Akkumulatorenzelle mit alkalischem Elektrolyt, bei welcher der Nutzelektrolyt vollständig in der aktiven Masse der Elektroden und in einem Separator aus saugfähigem Werkstoff enthalten ist, der den Zwischenraum zwischen den Elektroden entgegengesetzter Polarität ausfüllt.The invention relates to a gas-tight, permanently closed accumulator cell with alkaline Electrolyte, in which the useful electrolyte is completely in the active mass of the electrodes and in a separator made of absorbent material is included, the space between the electrodes of opposite polarity.

Bei diesen gasdichten Akkumulatoren werden die insbesondere am Ende des Ladevorgangs und beim Überladen sich bildenden Gase dadurch zum Verschwinden gebracht, daß ihnen Gelegenheit gegeben wird, sich mit der aktiven Masse wenigstens eines Teils der Elektroden zu verbinden. Damit die Gase ständig an diese Elektrodenteile herangelangen können, ist die in dem Akkumulator befindliche Elektrolytmenge begrenzt. Insbesondere darf das gesamte Elektrodenpaket nicht völlig in die Elektrolytflüssigkeit eingetaucht werden. Im allgemeinen beschränkt man sich darauf, nur diejenige Menge von Elektrolyt im Akkumulator vorzusehen, die von dem Separator und von den Elektroden selbst aufgesaugt werden kann. Um erfindungsgemäß ein Austrocknen der Separatoren zu verhindern, wird unterhalb der Elektroden ein freier Raum vorgesehen, in dem sich wenigstens zeitweise freie Elektrolytflüssigkeit befindet, und es werden ferner die Separatoren so weit nach unten verlängert, daß sie in die Elektrolytflüssigkeit hineinragen, die sich in dem genannten Raum befindet, so daß die Separatoren bei ungenügender Sättigung aus diesem Sammelraum Elektrolytflüssigkeit ansaugen können. Die in dem Sammelraum befindliche Elektrolytflüssigkeit kann entweder nur aus derjenigen Flüssigkeit bestehen, die bei einer Gasentwicklung im Innern der Zelle aus dem Elektrodenmaterial und gegebenenfalls auch noch aus den Separatoren herausgedrückt wird, oder es kann ständig ein gewisser Vorrat an Elektrolytflüssigkeit in dem genannten Sammelraum unterhalb der Elektroden vorgesehen sein.In these gas-tight accumulators, in particular at the end of the charging process and during Overcharged gases that form are made to disappear by giving them the opportunity is to connect to the active mass of at least a portion of the electrodes. So that the gases can constantly reach these electrode parts is the amount of electrolyte in the accumulator limited. In particular, the entire electrode package must not be completely immersed in the electrolyte liquid be immersed. In general, you limit yourself to only that amount of electrolyte in the Provide accumulator that can be sucked up by the separator and the electrodes themselves. In order to prevent the separators from drying out according to the invention, a Free space is provided in which there is at least temporarily free electrolyte liquid, and there will be Furthermore, the separators are extended so far down that they protrude into the electrolyte liquid, which is located in the space mentioned, so that the separators off if the saturation is insufficient can suck in electrolyte liquid in this collecting space. The electrolyte liquid located in the collecting space can either consist only of the liquid that is produced in the Inside the cell from the electrode material and possibly also pressed out of the separators is, or there can always be a certain supply of electrolyte liquid in the said Collecting space can be provided below the electrodes.

Es sei darauf hingewiesen, daß es an sich bekannt ist, in einem gasdicht verschlossenen Akkumulator neben den Elektroden, die durclh einen den Elektrolyten aufsaugenden Separator voneinander getrennt sind, einen freien Raum vorzusehen, der zur Aufnahme von Gasen dient, die sich im Akkumulator bilden, und die durch ihre Verbindung mit der aktiven Masse der Elektroden wieder zum Verschwinden gebracht werden. Elektrolytflüssigkeit wird nicht in diesen Raum austreten, da bei diesem Akkumulator die Elektrolytflüssigkeit so stark begrenzt ist, daß praktisch ein Austreten von Elektrolytflüssigkeit aus den Elektroden oder dem Separator nicht stattfindet. Bei einem anderen bekannten Akkumulator, der nicht ständig gasdicht verschlossen ist, sondern nur nach erfolgtem Ständig gasdicht geschlosseneIt should be noted that it is known per se in a gas-tight sealed accumulator next to the electrodes, which are separated from each other by a separator that absorbs the electrolyte, to provide a free space that serves to accommodate gases that form in the accumulator, and the can be made to disappear again through their connection with the active mass of the electrodes. Electrolyte liquid will not leak into this space, since the electrolyte liquid in this accumulator is so limited that there is practically leakage of electrolyte liquid from the electrodes or the separator does not take place. In another known accumulator that is not always gas-tight is closed, but only after it has been continuously closed in a gastight manner

Akkumulatorenzelle mit alkalischemAccumulator cell with alkaline

Elektrolytelectrolyte

Anmelder:Applicant:

Georg Neumann,
Heilbronn/Neckar, Hundsbergstr. 33Georg Neumann,
Heilbronn / Neckar, Hundsbergstr. 33

Georg Neumann, Heilbronn/Neckar,
ist als Erfinder genannt wordenGeorg Neumann, Heilbronn / Neckar,
has been named as the inventor

Laden gasdicht verschlossen wird, können die sich beim Entladen bildenden Gase einen Teil der Elektrolytflüssigkeit unter Senkung des Spiegels derselben in einen Nebenraum verdrängen. Hier ist aber von einem den Elektrolyten aufsaugenden Separator keine Rede und kommt irgendeine Begrenzung der Elektrolytflüssigkeit nicht in Frage. Diese bedeckt vielmehr bei der Ladung die Gesamtheit der Elektroden.Charge is sealed gas-tight, the gases that form during discharge can form part of the electrolyte liquid with lowering of the mirror displace the same into an adjoining room. But here is from one the separator absorbing electrolyte is out of the question and there is some limitation of the electrolyte liquid out of the question. Rather, it covers the entirety of the electrodes when it is charged.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt dieselbe im Längsschnitt einen erfindungsgemäß gebauten Akkumulator. In der Zeichnung ist mit 1 die positive und mit 2 die negative Elektrode dieses Akkumulators bezeichnet. Zwischen diesen Elektroden ist ein Separator angeordnet, der aus Teilen 3 besteht, welche eine gewisse Menge Elektrolytflüssigkeit durch Kapillarwirkung zurückhalten. Diese Teile 3, die an den beiden Elektroden 1 und 2 anliegen, bestehen aus einem elektrisch nicht leitenden und von dem Elektrolyten nicht angreifbaren Material, insbesondere Fasermaterial. Zwischen den Teilen 3 befinden sich in dem Separator durchgehende Hohlräume 4, die mit Gas gefüllt sind und deren Abmessungen derart gewählt sind, daß ein Film oder Häutchen aus Elektrolytflüssigkeit durch Oberflächenspannung auch gegenüber diesen Hohlräumen auf den Elektroden zurückgehalten wird.The invention is illustrated by way of example in the drawing, which shows in longitudinal section an accumulator constructed according to the invention. In the drawing, 1 denotes the positive electrode and 2 denotes the negative electrode of this accumulator. A separator is arranged between these electrodes, which consists of parts 3 which hold back a certain amount of electrolyte liquid by capillary action. These parts 3, which are in contact with the two electrodes 1 and 2, consist of an electrically non-conductive material that cannot be attacked by the electrolyte, in particular fiber material. Between the parts 3 there are continuous cavities 4 in the separator, which are filled with gas and whose dimensions are selected such that a film or pellicle of electrolyte liquid is retained on the electrodes by surface tension even with respect to these cavities.

Das Ganze ist in ein ständig gasdicht verschlossenes Gefäß 7 eingesetzt. Die sich beim Laden bildenden Gase können durch die Hohlräume 4 des Separators von der einen zur anderen Elektrode gelangen und haben so die Möglichkeit, sich mit der aktiven Masse derjenigen Elektrode zu verbinden, deren Polarität entgegengesetzt derjenigen der Elektrode ist, an der die Gase entstanden sind.The whole is inserted into a vessel 7 which is permanently closed in a gas-tight manner. The ones that form during loading Gases can pass through the cavities 4 of the separator from one electrode to the other and have the possibility to connect to the active mass of the electrode whose polarity opposite to that of the electrode on which the gases were created.

Erfindungsgemäß ist unterhalb der Elektroden im Innern des Behälters 7 ein freier Raum 5 vorgesehen,According to the invention, a free space 5 is provided below the electrodes in the interior of the container 7,

809 700/139809 700/139

und ist ferner der Separator 3, 4 nach unten so weit verlängert, daß er in die freie Elektrolytflüssigkeit hineinragen kann, die sich in diesem Sammelraum unterhalb der Elektroden ansammeln kann. Die Elektrolytflüssigkeit in dem Raum 5 kann die Flüssigkeit sein, die durch die im Innern des Akkumulators sich entwickelnden Gase aus den Poren der Elektroden und gegebenenfalls auch des Separators herausgedrängt worden ist; es kann aber auch ständig ein gewisser Vorrat an Elektrolytflüssigkeit in dem Raum 5 vorhanden sein.and the separator 3, 4 is further down so far extended that it can protrude into the free electrolyte liquid that is in this collecting space can accumulate below the electrodes. The electrolyte liquid in the space 5 can be the liquid be caused by the gases developing inside the accumulator from the pores of the electrodes and possibly also the separator has been forced out; but there can also be a certain one all the time There must be a supply of electrolyte liquid in the space 5.

Es sei bemerkt, daß die Möglichkeit, die der aus den Elektroden herausgedrängten Flüssigkeit geboten wird, sich in dem Raum 5 anzusammeln, die Rückverbindung der Gase mit der aktiven Elektrodenmasse wesentlich begünstigt, da auf diese Weise vermieden wird, daß diese Flüssigkeit sich in den gasgefüllten Zwischenräumen 4 des Separators ansammelt und deren Durchgangsquerschnitt verringert.It should be noted that the possibility of the expelled liquid from the electrodes offered will accumulate in the space 5, the reconnection of the gases with the active electrode mass significantly favored, since in this way it is avoided that this liquid is in the gas-filled Gaps 4 of the separator accumulates and its passage cross-section is reduced.

Es ist festgestellt worden, daß bei gasdichten Akkumulatoren mit einem freien Sammelraum für die aus den Elektroden verdrängte Flüssigkeit die Rückverbindung der Gase mit der aktiven Masse der Elektroden wesentlich schneller vor sich geht als bei einem im übrigen gleichen gasdichten Akkumulator ohne besonderen Sammelraum für die verdrängte Elektrolytflüssigkeit. Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten, gasdichten Akkumulatorzelle mit Cadniium-Nickel-Elektroden und mit einer Kapazität C = etwa 1 Amperestunde wurde festgestellt, daß diese Zelle mehrere Stunden lang mit einem Ladestrom von C/2 Ampere überladen werden konnte, ohne daß hierbei Beschädigungen, Zerstörungen oder Unregelmäßigkeiten im Arbeiten des Akkumulators aufgetreten wären. Andererseits hat das Hineinragen des Separators 3, 4 in die Elektrolytflüssigkeit, die sich im Sammelraum 5 befindet, zur Folge, daß der Separator diese Flüssigkeit nach Art eines Dochtes ansaugen kann, falls dieser Körper im Laufe des Betriebs zu stark austrocknet. Bekanntlich entzieht das Nickelhydroxyd der positiven Elektrode dem Separator Wasser, so daß schon deswegen ohne Ansaugen von Elektrolytflüssigkeit eine gewisse Gefahr der Austrocknung besteht. Außerdem wird beim Entladen eines Akkumulators Elektrolytflüssigkeit verbraucht, während beim Laden Elektrolyt gebildet wird. Es besteht also eine Austrocknungsgefahr einzelner Elektrodenteile, wenn die Elektroden in den zu schließenden Akkumulator im geladenen Zustand eingesetzt werden. Auch hier hat also diese Flüssigkeitsreserve eine der Gefahr der Austrocknung vorbeugende Wirkung.It has been found that in gas-tight accumulators with a free collecting space for the liquid displaced from the electrodes, the reconnection of the gases with the active mass of the electrodes is much faster than with an otherwise identical gas-tight accumulator without a special collecting space for the displaced electrolyte liquid . In a gas-tight accumulator cell designed according to the invention with cadniium-nickel electrodes and a capacity C = about 1 ampere hour, it was found that this cell could be overcharged for several hours with a charging current of C / 2 amperes without damage, destruction or Irregularities in the operation of the accumulator would have occurred. On the other hand, the protrusion of the separator 3, 4 into the electrolyte liquid, which is located in the collecting space 5, means that the separator can suck in this liquid like a wick if this body dries out too much during operation. As is well known, the nickel hydroxide of the positive electrode draws water from the separator, so that there is a certain risk of drying out without drawing in electrolyte liquid. In addition, when a battery is discharged, electrolyte liquid is consumed, while electrolyte is formed when charging. There is therefore a risk of individual electrode parts drying out if the electrodes are inserted into the rechargeable battery to be closed in the charged state. Here too, this reserve of liquid has a preventive effect against the risk of dehydration.

Werden umgekehrt die Elektroden in den Akkumulator vor dessen gasdichter Schließung im ungeladenen Zustand eingesetzt, und sind sie ebenso wie der Separator mit Elektrolytflüssigkeit gesättigt, so tritt bei der auf das Schließen des Akkumulators folgenden Ladung ein Überschuß an Elektrolytflüssigkeit auf, die erfindungsgemäß von dem Sammelraum aufgenommen wird,Conversely, the electrodes are placed in the accumulator before its gastight closure in the uncharged one State used and, like the separator, are they saturated with electrolyte fluid, see above an excess of electrolyte fluid occurs when the battery is charged after the battery is closed on, which is taken up according to the invention by the collecting space,

Claims

Claim:

Permanent gas-tight closed accumulator cell with alkaline electrolyte, in which the electrolyte completely in the active mass of the electrodes and in a separator made of absorbent Material is included, which is the gap between the electrodes of opposite polarity completely fills, characterized in that inside the cell, below the electrodes a normally free space is provided in which free electrolyte fluid can collect, and that the separator is extended so far down that it is possibly free in this The electrolyte liquid contained in the space is immersed.

Considered publications:
German patent specifications No. 674 829, 647 003,
118 666;

Italian patent specification No. 444 864,

1 sheet of drawings