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Elektrolyt zur Aktivierung alkalischer Lagerbatterien
Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten zur Aktivierung alkalischer Lagerbatterien mit Silber/Zink-, Silber/Blei-, Silber/Kupfer-oder Silber/Kadmium-Elektroden.
Die Erfindung gehtdavon aus, dass Lagerbatterien oft bei sehr niedrigen Temperaturen gebraucht werden müssen. Bei solchen Temperaturen besitzen die Batterien infolge einer Polarisation der Elektrodenoberflächen und infolge der geringen Leitfähigkeit des Elektrolyten einen hohen inneren Widerstand. Der Widerstand ist dabei so gross, dass er die Entladung der Batterien empfindlich stört. Bisher beseitigte man diesen Nachteil durch Erwärmung der Batterien von einer andern Stromquelle her oder auf Grund eines Kurzschlusses in den Leitungen, wobei die durch den inneren Widerstand entstehende Wärmemenge die Batterie auf die zum Arbeiten erforderliche Mindesttemperatur erwärmt.
Doch erfordert diese Methode über eine Stunde Zeit, um eine Batterie von-400 C auf die Arbeitstemperatur anzuheizen, was jedoch vielfach bei dem heutigen Kraftbedarf zu lange dauert.
Der Vorschlag, den Elektrolyten vor seiner Verbindung mit den Elektroden zu erwärmen, stösst dagegen auf die Schwierigkeit, dass genügend elektrische oder chemische Mittel vorhanden sein müssen, um diesen bis zur Arbeitstemperatur zu erwärmen. Ein Grund hiefür ist der geringe Elektrolytanteil im. Ver- hältniszudemgrossenanteil an Zellensubstanz. Beim Erwärmen des Elektrolyten bis zum Siedepunkt wird die Temperatur der z. B. auf-400 C abgekühlten Batterie etwa auf-150 C erhöht, bei der sie ihre Energie nur in geringem Masse gebrauchen kann. Ein anderer Nachteil dieser Methode der Zellenerwärmung ist darin zu sehen, dass bei der ersten Berührung des erwärmten Elektrolyten mit den Scheidern und den Aktivmassen schädliche Wirkungen hervorgerufen werden, indem eine lange Leistung der Batterie gestört wird.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektrolytzusammensetzung für die Zellen von alkalischen Lagerbatterien, welche wenigstens mit einer Elektrode exotherm reagieren, zu finden, welche solche Zellen sofort aktivieren, wenn diese anhaltend bei niedrigen Temperaturen aufbewahrt waren. Weiterhin soll die Elektrolytzusammensetzung eine Steuerung der Elektrolyttemperatur in der zu aktivierenden Zelle geben, bis das normale Arbeitsniveau erreicht ist.
Die Erfindung besteht darin, dass der Elektrolyt ausser dem an sich bekannten Alkalihydroxyd einen Zusatz enthält, der aus niederen Alkylaldehyden oder Mischungen aus niederen Alkylaldehyden und niederen Alkylalkoholen besteht.
Zu'den niederen Alkylaldehyden und-alkoholen, die erfindungsgemäss praktisch Verwendung finden können. rechnen Formaldehyde, Azetaldehyde, Propionaldehyde, Buttersäurealdehyde, Methylalkohol, Äthylalkohol, Propylalkohol und Isobutylalkohol, wie auch Isomere dieser Verbindungen.
Bei der Zubereitung des neuen Zusatzes können die Mengenanteile der betreffenden Komponenten in weitem Umfang variiert werden. Das Alkalihydroxyd wird in einer üblichen wässerigen Lösung verwendet.
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der Elektrolytlösung, verwendet, wobei der Gehalt vorzugsweise nicht über 15 Gew. -0/0 liegt. Wenn auch die angegebenen Gehalte keinesfalls kritische Grenzen aufzeigen, so hat sich doch gezeigt, dass sich die gewünschten Vorteile ausserhalb der genannten Bereiche nicht vollständig einstellen, obwohl eine solche
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Wirkung nachweisbar ist.
Sofern eine Zusatzmischung Verwendung findet, werden 4-40% Aldehyd und 1-lolo Alkohol. bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung, gebraucht. Die Gegenwart des Alkohols in dieser Zusammensetzung ergibt eine gute Temperatursteuerung auf die gewünschte Arbeitstemperatur.
Die neue Zusammensetzung lässt sich durch einfaches Mischen der Komponenten in der gewünschten Menge bei Raumtemperatur und verrühren zu einer homogenen Masse herstellen.
Eine genauere Beschreibung der Erfindung erfolgt an Hand mehrerer Beispiele. In diesen Beispielen sind alle Mengen- und Prozentangaben auf das Gewicht bezogen.
Beispiel 1 : Eine wiederaufladbare Silber/Zinkbatterie, die ein Nennladvermögen von 12, 5 Am- perestunden hat, wurde über Nacht bei-450 C gelagert. 100 cm3 eines Elektrolytes, der 45% KOH in Wassermiteinemspezifischcn Gewicht von 1, 445 enthält, wurde der Zelle zugegeben. Diese Zelle diente zum Vergleich. Eine ähnliche Zelle wurde durch Zugabe von 100 cm3 eines Elektrolytes aktiviert, der 45% KOH in Wasser mit einem spezifischen Gewicht von 1, 445 enthält und dem darüberhinaus 60 g einer 38%-gen Fqrmaldehydlösung zugegeben waren.
Die Zellentemperatur ergibt sich aus folgender Tabel- le :
Tabelle 1
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<tb>
<tb> Zeit <SEP> nach <SEP> der <SEP> Aktivierung <SEP> Temperatur <SEP> (0 <SEP> C)
<tb> (gemessen <SEP> mit <SEP> Hilfe <SEP> eines <SEP> KupferKonstantanelementes, <SEP> das <SEP> in <SEP> die <SEP> Zellenpackung <SEP> eingelagert <SEP> war, <SEP> und <SEP> mit
<tb> Hilfe <SEP> eines <SEP> Galvanometers)
<tb> 5 <SEP> sec-230 <SEP> C
<tb> 15 <SEP> sec-180 <SEP> C
<tb> 30 <SEP> sec-6. <SEP> 67C <SEP>
<tb> 60 <SEP> sec <SEP> 37. <SEP> 780 <SEP> C
<tb> 3 <SEP> min <SEP> 72. <SEP> 200 <SEP> C
<tb>
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Aktivierunggeschlossen. Bei Belastung wurden 1, 5 V gemessen. Die Vergleichszelle erreichte dagegen diese Spannung noch nicht einmal in einer Stunde.
Die erzielte Kapazität beträgt 70% von der bei Raumtemperatur gegebenen Vergleichskapazität.
Beispiel 2 : Eine gemäss Beispiel 1 gelagerte Batterie wurde mit einem Elektrolyten aktiviert, der eine 44%-ige wässerige Kaliumhydroxydlösung enthielt, die durch Zugabe von Acetaldehyd auf 33% verdünnt wurde. Die Arbeitsspannung wurde bei 100 C nach einer Minute und fünfzig Sekunden erreicht, während die Vergleichszelle hiefür mehr als eine Stunde benötigte.
Beispiel 3 : Eine wiederaufladbare Silber/Zinkbatterie mit einem Nennladevermögen von 12,5 Amperestunden wurde bei-450 C über Nacht aufbewahrt. Der Zelle wurden 100 cm3 eines Elektrolytes zugegeben, der eine 45%-ige wässerige KOH-Lösung mit einem spezifischen Gewicht von l, 445 enthielt. Diese Zelle stellte die Vergleichszelle dar. Eine ähnliche Zelle wurde durch Zugabe von 100 cm3 eines Elektrolytes aktiviert, der ebenfalls eine 45%-ige wässerige KOH-Lösung mit einem spezifischen Gewicht von l, 445 und zusätzlich 40 g einer 38%-igen Formaldehydlösung und 20 g absoluten Alkohol enthielt.
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Tabelle 2
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<tb>
<tb> Zeit <SEP> nach <SEP> der <SEP> Aktivierung <SEP> Temperatur <SEP> (0 <SEP> C)
<tb> (gemessen <SEP> mit <SEP> Hilfe <SEP> eines <SEP> KupferKonstantanelementes, <SEP> das <SEP> in <SEP> der
<tb> Zellenpackung <SEP> eingelagert <SEP> war, <SEP> und
<tb> mit <SEP> Hilfe <SEP> eines <SEP> Potentiometers)
<tb> 5 <SEP> sec-22. <SEP> 20 <SEP> C
<tb> 15 <SEP> sec <SEP> -15. <SEP> 50 <SEP> C <SEP>
<tb> 30 <SEP> sec <SEP> 1. <SEP> 11 <SEP> 0 <SEP> C <SEP>
<tb> 1 <SEP> min <SEP> 15. <SEP> 50 <SEP> C
<tb> 3 <SEP> min <SEP> 20. <SEP> 00 <SEP> C
<tb>
Die Temperatur stieg niemals über 200 C. Dies lässt die Temperatursteuerung erkennen, wenn ein niederer Alkylalkohol mit dem Aldehyd Verwendung findet. Bei der Vergleichszelle war hingegen die Arbeitsspannung, wie in den vorstehenden Beispielen, in einer Stunde nicht erreicht.
In der den Elektro- lytzusatz enthaltenden Zelle wurde nach einer Minute eine Belastung von 19 A angelegt, wobei die Spannung 1. 50 V betrug. Die erzielte Kapazität betrug 801o von der bei Raumtemperatur gegebenen Vergleichskapazität.
Die gemäss der Erfindung vorgeschlagene, Elektrolytzusammensetzung bedingt viele Vorteile. Zum Beispiel können die neuen Elektrolyte verwendet werden, um eine Zelle in einer kurzen Zeit auf die normale Arbeitstemperatur zu erwärmen, nachdem sie längere Zeit extrem niedrigen Temperaturen ausgesetzt war.
Darüber hinaus sind die als Elektrolytzusatz verwendeten Aldehyde und/oder Aldehyde und Alkohole leicht auf dem Markt erhältlich und billig. Weitere Vorteile der Erfindung liegen auf der Hand.
PATENTANSPRÜCHE :
1. ElektrolytzurAktivierung alkalischer Lagerbatterien mit Silber/Zink-,-Silber/Blei-, Silber/Kupfer- oder Silber/Kadmium-Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe ausser dem an sich be- kannten Alkalihydroxyd einen Zusatz enthält, der aus niederen Alkylaldehyden oder Mischungen aus niederen Alkylaldehyden und niederen Alkylalkoholen besteht.