Ständig gasdicht verschlossener Akkumulator Die Erfindung betrifft einen ständig gasdicht ver schlossenen Akkumulator.
Nach bekannten Vorschlägen erhalten die negati ven Elektroden gasdichter Akkumulatoren eine grös- sere Kapazität als die positiven Elektroden, und der Verschluss der gasdichten Akkumulatoren erfolgt mit einer Ladereserve für die negativen Elektroden. Weiter ist bereits, bekannt, in ständig gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren die Vernichtung von sich entwickelndem Wasserstoff und Sauerstoff so vorzu nehmen, dass diesen Gasen Gelegenheit gegeben wird, sich an freiliegenden Elektrodenoberflächen, die mit dem Gasraum in Verbindung stehen, zu verzehren. Der Elektrolyt ist in porösen Separatoren festgelegt.
Weiterhin ist bekannt, poröse Elektroden aus ge sinterten Metallen einzusetzen, deren Poren aktive Masse tragen, bzw. zusätzlich gesintertes Metall, wel ches frei von Aktivmasse ist, elektrisch und/oder mechanisch mit der positiven oder negativen Elektrode zu verbinden. Das gesinterte Metall besteht vorzugs weise aus Nickel, besitzt das Potential der Elektroden und steht mit dem Gasraum in Verbindung.
Auch die Anordnung von Hilfselektroden, an denen Sauerstoff und/oder Wasserstoff absorbiert wird, ist seit langem bekannt. Die Hilfselektroden bestehen aus Metallen oder aus Kohle und tauchen vollständig oder teilweise in mit Elektrolyt gefüllte Räume ein oder sind elektrolytisch mit den Scheidern zwischen den Elektro den verbunden. Die elektrische Verbindung der Hilfs elektroden erfolgt in Parallelschaltung mit den Plus- oder Minuselektroden. Es wurde auch bereits vorge schlagen, negative Hilfselektroden aus einer porösen Schicht eines feinteiligen Metalls, das elektropositiver als Kadmium ist, einzusetzen.
Diese Schicht ist parallel zur Aussenoberfläche angeordnet und auf dem Schei- der aufgetragen. Durch die F-lilfselektroden, die mit den zugeordneten gegenpoligen Elektroden ein Hilfselement bilden, wird der Verzehr der entstehenden Gase be schleunigt. Die bekannten Vorschläge zur Verminderung der Gasresorption durch Freilegen von Oberflächen der im gasdichten Akkumulator enthaltenen Elektroden haben den Nachteil, dass diese freiliegenden Elektrodenteile nicht mit in den elektrochemischen Prozess beim Laden und Entladen des- Akkumulators einbezogen werden, wodurch sich die Kapazität des Akkumulators vermindert.
Durch die Anordnung von Hilfselektroden wird das elektrochemisch nutzbare Volumen verklei nert und das Gewicht des Akkumulators erhöht. Es tritt also eine Verringerung der spezifischen Leistung des Akkumulators ein. Hilfselektroden sind ausserdem nicht in beliebiger Grösse einsetzbar und relativ auf wendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik dargelegten Mängel zu beseitigen und ständig gasdicht verschlossene Akkumulatoren herzustellen, die gegen überbeladung und Umpolung durch ein günstiges Druckverhalten gesichert, gegen über gasdichten Akkumulatoren mit Hilfselektroden billiger sind und eine bessere spezifische Leistung als diese Akkumulatoren aufweisen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Gehäuseinnenwände des Akkumulators mit elek trisch nichtleitenden porösen Material, in dem der Elektrolyt festgelegt ist, ausgekleidet sind, und dass dieses Material in elektrolytischem Kontakt mit einer oder mehreren Elektroden einer Polarität steht, wohin gegen die elektrisch leitfähigen Gehäuseinnenwände des Akkumulators elektrisch leitend mit den Elektro den der anderen Polarität verbunden und so in die elektrochemische Gasresorption einbezogen sind.
Ein weiterer Vorteil des Akkumulators gemäss vor liegender Erfindung besteht darin, dass durch das poröse Material sämtliches beim Ladevorgang Bekann terweise freiwerdende Wasser aufgesaugt wird und nicht auf den Gehäuseboden des gasdichten Akkumu lators absinken und sich dort sammeln und somit einen Teil der freiliegenden Oberfläche der Elektroden ab decken kann. Beim Entladen steht dieses aufgesaugte Wasser wieder vollständig zur Verfügung, wodurch die Entladereaktionen begünstigt werden.
Das Material, mit dem die Gehäuse-Innenwände ausgekleidet sind, kann aus einer oder mehreren Schichten von mit Elektrolyt getränktem Gewebe und/ oder Vlies bestehen.
Die Gehäuse-Innenwände können entweder mit den negativen Elektroden oder mit den positiven Elektro den elektrisch leitend verbunden sein. Dabei steht das an den Gehäuseinnenwänden anliegende elektrolytge- tränkte poröse Material mit den jeweils entgegengesetzt polarisierten Elektroden in elektrolytischem Kontakt.
Bei Verbindung der negativen Elektroden mit den Gehäuseinnenwänden wird eine Verbesserung der Sau erstoffresorption bei Überladung und bei Verbindung der positiven Elektroden mit den Gehäuseinnenwänden eine Verbesserung der Sauerstoffresorption bei Umpo- lung des gasdichten Akkumulators erreicht.
Zweckmässig sind in dem elektrolytgetränkten an den Gjhäuseinnenwänden anliegenden Gewebe und/ oder Vlies freie Poren für den Gasdurchtritt vorhan den.
Die elektrisch leitende Oberfläche der Gehäusein- nenwände besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Akkumulatorengehäuse, bzw. auf die Gehäuseinnenwände ist eine elektrisch leitende Schicht, vorzugsweise aus Nickel, Silber oder Kadmium aufge bracht. Dies ist z. B. bei Gehäusen aus Kunststoff er forderlich. Weiterhin kann die auf die Gehäuseinnen- wand aufgebrachte elektrisch leitende Schicht eine hochporöse, vorzugsweise pulvermetallurgisch herge stellte Sinterschicht sein.
An diesen leitenden Schichten wird eine besonders gute Gasresorption erreicht.
Durch die Benutzung der Erfindung können ständig gasdicht verschlossene Akkumulatoren hergestellt wer den, die durch gutes Druckverhalten bei Ladung bzw. Überladung oder Umpolung eine wesentliche Verbesse rung der Funktionssicherheit aufweisen.
Weiterhin wird bei diesen Akkumulatoren durch die Verbesserung des Wasserhaushaltes eine gute Aus nutzung der aktiven Massen erzielt. Infolge der guten Gasresorption können diese Akkumulatoren mit hohen Stromdichten ge- und entladen werden. Somit werden Qualität und Gebrauchsfähigkeit gegenüber den be kannten Ausführungen gasdichter Akkumulatoren ver bessert.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert werden.
Zur Herstellung eines gasdichten alkalischen Nik- kel-Kadmium-Akkumulators entsprechend der Erfin dung kleidet man die Wandung eines aus vernickeltem Stahlblech bestehenden Bechers mit kreisförmigem Querschnitt mit einem porösen Vlies auf der Grund lage von Polyamidfasern aus, das bis etwa zur Hälfte seiner maximalen Aufnahmefähigkeit mit der als Elek trolyt für den Akkumulator dienenden Kalilauge ge tränkt ist. Anschliessend bringt man das Elektrodensy- stem in den als Zellengehäuse dienenden Becher ein.
Dasselbe besteht aus einer Anzahl von Plus- und Minuselektroden in Tablettenform, die abwechselnd unter Zwischenlage von Scheidern aufeinander ge schichtet sind. Die Elektroden jeder Polarität sind jeweils elektrisch und mechanisch miteinander verbun den. Die Pluselektroden stehen in elektrolytischem Kontakt mit dem Vlies, mit dem das Gehäuse ausge kleidet ist, so dass ein Ionentransport zwischen Ge- häuse und Pluselektroden erfolgen kann. Die auf dem Boden des Bechers aufliegende Elektrode ist eine Minuselektrode und ist mit dem Becher elektrisch lei tend verbunden. Elektroden und Scheider sind mit Elektrolyt getränkt.
Die Elektroden befinden sich in entladenem Zustand; wobei die Pluselektroden eine geringere Kapazität als die Minuselektroden aufweisen.
Die positiven Elektroden wurden mit dem isoliert durch den Zellendeckel geführten Pluspol des Akku mulators verbunden und der Akkumulator wird gas dicht verschlossen. Wird der Akkumulator geladen, so bildet sich nach Aufnahme der vollen Kapazität ein Sauerstoffkreislauf aus, bei weichem Sauerstoff an den positiven Elektroden entwickelt und an den Minuselek troden und der Innenwand des Gehäuses elektroche misch wieder reduziert wird. Der sich hierbei einstel lende Druck im Akkumulator beträgt etwa nur die Hälfte des Druckes, den ein gleichartig aufgebauter Akkumulator mit der gleichen Nennkapazität bei der selben Ladestromstärke aufweist, bei dem jedoch nicht die Innenwand des Gehäuses, erfindungsgemäss in das System der elektrochemischen Gasresorption einbezo gen ist.
Da der entstehende Gasdruck proportional der Ladestromstärke ist, kann der gasdichte Akkumulator nach der Erfindung mit einer wesentlich höheren Lade stromstärke als die bisher bekannten gasdichten Akku mulatoren geladen werden, ohne dass Deformation des Gehäuses eintritt. Das trifft sinngemäss auch für die Entladestromstärke bei der Umpolung eines gasdichten Akkumulators nach der Erfindung zu, wenn man die positiven Elektroden mit dem Gehäuse verbindet und das an der Innenwand des Gehäuses anliegende poröse, elektrolythaltige und elektrisch nicht leitende Material in elektrolytischem Kontakt mit den Minus elektroden bringt.