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Österreichische PATENTSCHRIFT Ni. 17301. ACCUMULATOREN-FABRIK AKTIENGESELLSCHAFT IN BERLIN.
Negative Polelektrode für elektrische Sammler.
Die in die Elektroden elektrischer Sammler eingetragene aktive Masse (Bleiver- bindungen) zeigt im Betriebe bekanntlich ein durchaus verschiedenes Verhalten, je nachdem die betreffende Platte als positive oder als negative Polelektrode dient. Das Superoxyd der positiven Elektrode hat bei der Entladung das Bestreben, sich, wenn auch nur wenig, aber doch mit grosser Kraft, auszudehnen : bei der darauf folgenden Ladung zieht es sich wieder zusammen, jedoch im allgemeinen nicht vollständig auf das frühere Volumen.
Es verliert infolgedessen mehr und mehr den Zusammenhang mit dem Träger und beteiligt sich immer weniger an der Stromliefcrung. Um diesem Übelstande zu begegnen, hat man vorgeschlagen, durch elastisch angedrückte perforierte Bleche die Masse zusammenzuhalten oder elastische Körper, wie Federn u. dgl, in die Masse selbst einzubetten, die bei der mit grosser Kraft erfolgenden Ausdehnung nachgeben und die Masse hinterher wieder zusammendrücken sollten.
Im Gegensatz hiezu zieht sich der Bleischwamm der negativen Polelektrode im Laufe der Ladungen und Entladungen immer mehr zusammen und nimmt zuletzt mehr oder
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lässt dann die Säure nicht mehr genügend in das Innere der negativen Masse eindringen und die Kapazität der Elektrode geht zurück. Diese Erscheinung ist unter der Bezeichnung des Schrumpfens oder des Sinterns des Bleischwamms allgemein bekannt.
Langjährige Versuche mit negativen Poleloktroden führten nun zu der Entdeckung, dass das Zusammenziehen des BIeischwamms nicht eintritt, wenn der ursprünglich ein- getragenen Masse hinreichende Mengen fein verteilter inerter Körper zugesetzt werden. Als solche Zusätze sind vorgeschlagen feinst gemahlener Koks, Gips, Bimsstein, Zellulose, PorzcIIanmt'hI, China Clay u. s. w. (Sieg : Die Akkumulatoren", 1901, S. 60). Je nach der Menge der Zusätze tritt dann vielmehr ein starkes Aufquellen des aktiven Materiales bis auf das Zweifache des ursprünglichen Volumens und darüber ein, so dass der Säure der Zutritt in das Innere der Elektrode gewahrt bleibt.
Diese Entdeckung schien zunächst
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es nahe, die Gitter in bekannter Weise auf beiden Seiten so zu schliessen, dass das Ab- bröckeln nicht eintritt. Bei solchen Gittern trat nun die bisher unbekannte und auch nicht erwartete Erscheinung ein, dass die Masse bei noch so grossen Zusätzen inerter Körper
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der Masse wurde auch beobachtet, wenn man, wie dies auch schon vorgeschlagen ist, elastische Federn in die Masse einbettet. Aus diesen Beobachtungen liess sich der Schluss ziehen, dass die Kraft, die die Masse auseinander treibt, ganz ausserordentlich klein ist Q und durch den geringsten Widerstand aufgehoben werden kann. Weitere Überlegungen führten dann zu Versuchen mit Elektroden, deren Zellen oder Hohlräume nur teilweise mit aufquellbarer Masse gefüllt sind.
Hiebei zeigte sich nun, dass, wenn die Hohlräume
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Aufquellung ungestört erfolgon kann, die Masse dorthin wächst und sich ausdehnt, wo ihr durch den nicht ausgefüllten Raum PtatjZ um Aufquellen gelassen war. Wosentlich ist
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quellens wieder entfernt werden. Der Bleischwamm nimmt dann im Laufe des Betriebes ein vollkommen lockeres Gefüge von etwa dem doppelten Volumen des ursprünglichen und darüber an und die Elektrode behält dauernd die ursprüngliche Kapazität. Die teilweise
Ausfüllung der Zellen kann in verschiedener Weise vorgenommen werden. Bei einfachen
Gitterplatten wendet man zweckmässig Lehren an, die beim Einstreichen oder Eintragen der Masse den Teil der Zellen ausfüllen, der leer bleiben soll.
Fig. 1- 5 zeigen verschiedene Arten der Zotlenfültung. Fig. 1 ist eine Ansicht eines
Gitters mit halbgefüllten Zellen vor Anbringung der durchlöcherten Deckplatte. Fig. 2 ist ein etwas vergrösserter Schnitt nach x-x der Fig. 1 durch die Eleeitrodenplatto mit den beiderseitig mittels durchlöcherten Blechs a geschlossenen Zellen. Die von den Stegen 11 gebildeten Zellen sind zur Hälfte mit dem aktiven Material c gefüllt, das im Verlauf der
Benutzung aufquillt und durch die Bleche a gezwungen wird, in die leeren Räume d hineinzuwachsen, so dass es diese nach und nach ganz ausfüllt.
Das Verhältnis des leeren
Raumes d einer Zelle zur Füllung c richtet sich nach dem Zusatz der inerten Körper.
Versuche haben ergeben, dass man vorteilhaft die Menge der Zusätze inerter Körper so zu bemessen hat1 dass die aktive Masse sich etwa um das Doppelte ihres ursprünglichen
Volumens ausdehnt ; dann sind die Zellen, wie in der Zeichnung angenommen, nur halb zu füllen. Die Fig. 3-5 zeigen andere Arten der Ausfüllung der Zellen von Gitterplatten.
Besitzen die Elektrodenplatten eine mittlere Wand, so kann die teilweise Ausfüllung der
Zellen nach Fig. 2 und 3 erfolgen. Im übrigen kann die Art der Ausfüllung mannigfach geändert werden, es kommt stets nur darauf an, dass ein hinreichend grosser Teil jeder
Zello beim Beginn der Ladungen leer ist. So könnte z.
B. nach dem Füllen der Zellen aber vor der ersten Ladung auch ein Teil der Füllung wieder entfernt werden. Das Ent- fernen dieses Teiles kann entweder mechanisch erfolgen oder man setzt der Masse lösliche
Körper hinzu, die nach dem Einfüllen der Masse in die Zellen aber vor der Benutzung der Platten ausgetaugt werden, so dass Hohlräume entstehen, in welche die Masse hineinwachsen kann. Eine weitere Abart der teilweisen Ausfüllung der Zellen zeigt Fig. 6. Hier ist in jede Zelle eine vorher aus dem aktiven, mit inerten Körpern versetztem Material geformte Pastille f irgendwelcher Gestalt eingelegt, die aber nur so gross ist, dass sie die Zelle nur so weit füllt, dass sie bei der Benutzung ungestört aufquellen kann.
Die Platten oder Bleche können aus Blei oder anderen säurebeständigen Stoffen, z. B. Hartgummi, bestellen. Sie werden nach der Füllung der Zellen in geeigneter Weise z. B. durch Ver- nietung mit dem Gitter der Zellenkörper verbunden.
Verwendet man Gitterplatten, die vorher einseitig mit dem durchlöcherten Blech oder dem Drahtnetz verbunden sind, so gestaltet sich die Herstellung und Füllung der Elektrodenplatten besonders einfach und vorteilhaft, wenn man zwei gleichartige Gitter mit der offenen Seite nach der teilweisen Füllung der Zellen vereinigt. In Fig. 7 besteht z. B. die Elektrodenplatte aus zwei gleichen, auf der einen Seite mittels einer durch- löcherten Platte a geschlossenen Gittern, deren Stege b einander gegenüberstehen und von denen nur das eine Gitter mit Masse c gefüllte Zellen besitzt, während die Zellen d des anderen Gitters leer bleiben. Die vorhin beschriebene Anwendung einer Lehre ist bei diesem Aufbau der Elektrodenplatte also völlig überflüssig.
Bei der Benutzung der Platte wachsen die Füllungen des einen Gitters in die Zellen des anderen hinein. In Fig. 8 sind die Zollen jeder Gitterplatto abwechselnd ganz gefüllt und ganz leer, derart, dass beim
Zusammenfügen der Platte jedesmal eine gefüllte Zelle des einen Gitters einer leeren
Zelle des anderen Gitters gegenüberliegt. Fig. 9 stellt im verkleinerten Massstabe die beiden
Gitterplatten nach der Einfüllung der Masse dar. Die Fig. 10-13 zeigen, wie man auch hier durch teilweise Füllung der Zellen jedes Gitters entsprechend den Fig. 2 und 3 den beabsichtigten Zweck erreichen kann. In allen Fällen ist es übrigens nicht unbedingt nötig, dass die Stege der Gitter genau zusammenfallen, es genügt, wenn das Aufquellen der Masse in den einzelnen durch die beiden Gitter gebildeten Zellen oder Räume ungestört erfolgen kann (Fig. 12).
Ebensowenig brauchen auch die leeren Räume den gefüllten genau gegen- überzustehen (Fig. 11). Eine weitere Abart der Elektrodenplatte zeigt Fig. 14. Hier
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Stärke oder eine Platte mit Mittelwand verwenden.
Die in den Fig. 7-14 dargestellton Elektrodenplatten bieten in der Herstellung den Vorteil, dass man die Bleche oder Platten a vor der Füllung der Zellen mit aktivem Material mit dem Gitter verbinden kann, beispielsweise durch Angiessen, was einfacher und billiger ist, als das nachträgliche Befestigen der Platten oder Bleche. Die Vereinigung der Gitter Fig. 7-14 nach der teilweisen Füllung der Zellen erfolgt am einfachsten mittels des Knallgasgebläses. Hiebei ist es keineswegs nötig, dass sich die Zellen des einen Gitters mit denen des anderen genau geometrisch decken, es genügt vollkommen, wenn Vorsorge getroffen ist, dass die Masse aus der gefüllten Zelle irgendwie in den ihr gegenüberliegenden Hohlraum eindringen kann, wie beispielsweise in Fig. 14 dargestellt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Negative Polelektrode für elektrische Sammler, deren Zellen aufquellbares, aktives, gegen Druck empfindliches Material enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenhohl- räume mittels durchlöcherter Platten, Bleche oder Drahtnetze geschlossen und mit Material nur so weit gefüllt werden, dass die durch den Zusatz der inerten Körper eintretende Auf- quellung in den Zellen ungestört erfolgen kann.