AT200200B - Alkalischer Akkumulator - Google Patents

Description

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  Alkalischer Akkumulator 
 EMI1.1 
 

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   Eine Herstellungsart der negativen Elektroden ist in Fig. 2 dargestellt. Ein Stempel 20 presst in der
Richtung des Pfeils 21 Cadmiumpulver 22 in einer Form 23 zu einer Platte. Ein Leiter 24 zur   Stromfüh-   rung ist in das Pulver 22 eingebettet d. h. der Leiter wird mit dem Pulver umpresst. Sein freies Ende ragt durch einen Schlitz 25 der Form 23 nach aussen vor. Der Leiter 24 kann beliebige   z. B.   Schleifenform haben. 



    Der Stempel 20 ist mit so grossem Druck auf das Pulver zu pressen, dass die Teilchen sich gegenseitig und mit dem eingebetteten Leiter verbinden. Ein Druck von etwa 30 t/dm ist beispielsweise erfor-   derlich, um Cadmiumpulver von 0, 15 mm Korngrösse zu einer geeigneten porösen Cadmium-Elektrode mit einem Volumengewicht von ungefähr 3-4 g/cm3 zu pressen. Eine so hergestellte poröse Cadmium- elektrode ist fest genug, ohne Verstärkungsgerüst in Elementen bzw. Akkumulatoren verwendet zu wer- den.

   Selbsttragende Cadmium-Elektroden in Batterien gemäss Fig. 1 haben sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da sie neben dem Wegfall eines   Verstärkungsgerüstes, -rahmens oder -gitters   einen hohen
Grad von Speicherfähigkeit im Verhältnis zu ihren Volumen und eine besonders grosse Oberfläche des elektrochemischen Aktivmaterials im Verhältnis zur Gesamtmasse des Elektrodenmaterials haben. Dabei ist die Befestigung des Leiters durch Einbetten in dem elektrochemischen Aktivmaterial in der dargestell- ten Art besonders einfach, sicher und in der Stromableitung günstig. 



   Um die Widerstandsfähigkeit der Cadmiumplatte, die nach dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren   hergestelltistunddie Porositätvon etwa 50-65 %   hat, zu erhöhen, kann die Platte in einer reduzierenden
Atmosphäre z. B. Wasserstoff bei einer Temperatur von etwa   310 Cundfüreine   Zeit von etwa fünf Minuten gesintert werden. Dies ist besonders zweckmässig bei grösseren Platten. Niedrigere Sintertemperatu- ren,   z. B.   bis auf ungefähr 2750 C, können auch angewandt werden, erfordern aber gewöhnlich längere
Behandlungszeiten. 



   Eine gepresste und gesinterte Cadmiumplatte 31 ist in Fig. 3 dargestellt. Sie ist in dem Ausführungs- beispiel mit einem Rahmen 32 aus Metall, z. B. aus Silber oder Kupfer, durch   Punktschweissungen   33 mittels eines Schweisswerkzeugs, das bei 33a schematisch angedeutet ist, verbunden. Der Rahmen 32 ist in einer Nut 35 der Platte 31 versenkt angeordnet, so dass er mit einer Fläche der Platte fluchtet. Der Rahmen bildet sowohl einen streifenförmigen Leiter niedrigen Widerstandes mit Verlängerung 34 als Pol als auch eine mechanische Verstärkung der Cadmiumelektrode. 



   Die positiven Elektroden 10 werden durch nicht dargestellte Leiter miteinander und mit Klemme 16 in Fig. 1 verbunden. Die negativen Elektroden 12 werden ähnlich miteinander und mit Klemme 17 verbunden. Zum Einfüllen von Elektrolyt in-das Gehäuse 15 ist eine   1ijnfüllöifnung   mit abnehmbarem Verschluss 18 vorgesehen, der auch als Entlüftung dientund Gas aus der Batterie entweichen lässt. 



   Die Scheider 13 teilen das Gehäuse in getrennte negative Kammern 9 und positive Kammern 8, die entsprechend die Cadmium- und die Silber-Elektroden sowie den Elektrolyt enthalten. In diesen Kammern treten die anodischen und kathodischen Lösungen nur durch die engen Poren der Scheider in Verbindung. Diese Trennung der Lösungen ist für die gute Wirkungsweise der Batterie wichtig. Wenn nämlich die die negativen und positiven Elektroden benetzenden Flüssigkeiten sich ungehindert mischen können, ist die Batterie nur verhältnismässig kurze Zeit gebrauchsfähig. Die Abscheider wirken wie Mikrofilter, die den Durchgang gelöster Silberoxyde verhindern, aber die kleineren geladenen Ionen fast frei durchlassen. 



   Bei der Montage der Batterie nach Fig. 1 wird das Elektrodenpaket 10-12-13, das durch eine Schlaufe 14 zusammengehalten wird, in das Gehäuse 15 als Ganzes mit nur kleinem Spiel für ein begrenztes Quellen der Scheider 13 eingesetzt. Dann wird der alkalische Elektrolyt eingefüllt. Die Scheider 13 quellen und erzeugen im Gehäuse 15 einen Überdruck   z. B.   von 6   kg/dm2   oder mehr, unter dem das Elektro denpaket mit den Scheidern ständig bleibt. Durch diesen Druck behalten die Cadmiumelektroden ihre Form und ändern sich auch nicht bei dauernder Ladung und Entladung des Akkumulators bzw. der Batterien. 



   Fig. 4 und 5 zeigen das Verhältnis der Bestandteile der positiven und negativen Elektroden in geladenem und entladenem Zustand. In geladenem Zustand besteht die selbsttragende Elektrode   12 fast ganz   aus metallischem Cadmium, während die positive Elektrode 10 sich in einem beträchtlich oxydierten Zustand befindet. Bei der Entladung wird die positive Elektrode 10a   fast vollständig   in metallisches Silber umgewandelt, während die negative Elektrode nur teilweise in Cadmiumoxyd umgewandelt wird, wobei die den Scheidern 13 benachbarten Teile 12a die oxydierten Oberflächen darstellen, während der Mittelteil 12b im wesentlichen metallisch bleibt.

   Dies ist deshalb der Fall, weil die in den negativen   Elek -   troden vorhandene aktive Cadmiummasse das elektrochemische Äquivalent der aktiven Silbermasse in den positiven Elektroden übersteigt. Die aktive Cadmiummasse in den negativen Elektroden sollte vorzugsweise 105   % - 150 %   des elektrochemischen Äquivalents der aktiven Silbermasse in den positiven 

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 Elektroden sein. Dadurch bleibt, selbst nach einer grossen Zahl von   Lade- und Entladeperioden, innerhalb   der negativen Elektroden eine zentrale Zone von hoher Leitfähigkeit und grossem mechanischem Widerstand erhalten. Ein nach diesem Prinzip hergestellter Akkumulator mit z.

   B. fünf negativen Elektroden von 3,7 cm   X   3,7 cm   X   0, 08 cm und vier dazwischen angeordneten positiven Elektroden der gleichen Grösse hat anfänglich eine Kapazität von 8 Ampèrestunden bei   l, 15 Volt,   und nach 200 Entladungen und Ladungen mit jeweils achtstündiger Entladezeit hat er immer noch eine Kapazität von 6   Ampèresmnden   bei   l, 15 Volt   und der gleichen Entladezeit. 



   Auf die gleiche Art ist es möglich und zweckmässig, einen Cadmiumüberschuss gegenüber dem elektrochemischen Äquivalent der aktiven positiven Elektrodenmasse auch bei anderen Metallen als bei Silber z. B. bei Nickel oder Kobalt anzuwenden. DieseÄquivalente werden durch die folgenden Reaktionen bestimmt : 
Für Silber   : Ag20 2 2Cd..... 2 Cd0   + Ag2 
 EMI3.1 
 
Cd..... Cd0PATENTANSPRÜCHE : 
1.

   Alkalischer Akkumulator mit einer oder mehreren positiven Elektroden, die als aktives Material Silber enthalten, und einer oder mehreren negativen Elektroden, die durch Pressen einer im wesentlichen nur aus Cadmiumpulver bestehenden Masse bei normaler oder erhöhter Temperatur gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Cadmiummasse das elektrochemische Äquivalent der Silbermasse wesentlich übersteigt, wodurch selbst bei vollständiger Entladung ein Kern aus metallischem Cadmium zurückbleibt.

Claims (1)

1. 2. Akkumulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein rahmenförmiges, die Cadmiummasse umgebendes Elektrodengerüst.

   3. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodengerüst in der Cadmiumschicht eingebettet ist und über deren Oberfläche nicht vorsteht.

   4. Akkumulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodengerüst durch Punktschweissung mit der Cadmiumschicht verbunden ist.