CH445587A - Verfahren zum Vorbereiten der Benutzung eines elektrischen Akkumulators - Google Patents

Description

  Verfahren zum Vorbereiten der Benutzung eines elektrischen     Akkumulators       Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorberei  ten der Benutzung eines elektrischen Akkumulators.  



  Sobald beim Wiederaufladen von Akkumulatoren  die aktive Masse der Elektroden vollständig regeneriert  ist, werden bei fortgesetzter Stromzufuhr an den Elek  troden Gase freigesetzt, die als kleine Bläschen im  Elektrolyten aufsteigen und sich in dem Raume, der  nicht mit Elektrolyt ausgefüllt ist, anreichern.  



  Sofern die Elektroden nicht vollständig von     Elek-          trolytflüssigkeit    überflutet sind, können sich die Gase  jeweils an der ihrer Erzeugungselektrode entgegenge  setzt gepolten Elektrode unter Rückbildung flüssiger  oder fester Stoffe wieder umsetzen. Man kann daher  Akkumulatoren grundsätzlich gas- und flüssigkeitsdicht  verschliessen.  



  Bei Anwendung höherer Ladestromstärken verläuft  jedoch in den bekannten Akkumulatoren die Entste  hung der Gase, Wasserstoff und/oder Sauerstoff,  rascher als ihre Aufzehrung, so dass relativ hohe in  nere     Überdrücke    sich einstellen, die     zur        Zerstörung    des  Akkumulators führen können.  



  Es ist bereits bekannt, aus diesem Grunde gasdicht       betreibbare    Akkumulatoren mit einem Sicherheitsventil       zu    versehen,     das        beim    Auftreten unzulässig hoher inne  rer Überdrücke in     Tätigkeit        tritt    und kurzzeitig     kleine     Gasmengen aus dem Akkumulator entweichen lässt.  



  Bei diesen Ventilen tritt gewöhnlich der Übelstand  auf, dass     Elektrolytflüssigkeit    in ihren inneren Mecha  nismus eindringt. Vor allem neigen alkalische Elektro  lyte dazu, in engste Poren und Ritzen hineinzukrie  chen, wobei in Berührung mit der     hussenluft    die festen  Bestandteile, beispielsweise     Kaliumhydroxyd,    auskri  stallisieren und häufig auch an der Aussenseite des  Akkumulators wahrzunehmen sind.  



  Da ein gasdichter Verschluss unter diesen Umstän  den nicht mehr zu erreichen ist, diffundiert Luftsauer  stoff ins Innere des Akkumulators und führt dadurch  eine mehr oder weniger rasche Selbstentladung der  negativen Elektrode herbei. Zugleich verkleben oder  korrodieren einzelne Teile des Ventils so stark, dass    auch seine Funktion als Sicherheitsorgan gegen einen  spontan sich einstellenden höheren     überdruck    ausfällt.  



  Auf die Dauer ermöglicht also ein derart von Elek  trolyten angegriffenes Ventil weder den notwendigen  gasdichten Abschluss des Akkumulators, noch bietet es  zuverlässige Sicherheit gegen spontan sich einstellende  innere     überdrücke.     



  Es besteht somit die Aufgabe, diese Schwierigkeit  bei einem elektrischen Akkumulator, der mit Elektro  den und einem sie     verbindender.    Elektrolyten sowie  mit einem Sicherheitsventil versehen ist, zu vermeiden.  



  Nach der Erfindung wird dieses Ziel dadurch er  reicht, dass der Akkumulator mit hoher Stromstärke so  lange überladen wird, bis die Gasentwicklung so klein  geworden ist, dass sich das Ventil selbsttätig schliesst  und dass dann die Ventilöffnung ständig dicht ge  schlossen wird.  



  Der Akkumulator bleibt nun bei Nichtüberschrei  tung obiger     Stromstärke        dauernd    geschlossen. Da die  Ventilöffnung dicht verschlossen ist, besteht keine Ge  fahr mehr, dass sein Mechanismus, z. B. durch eindrin  genden     Elektrolyt,    beschädigt wird.  



  Im folgenden sind weitere Einzelheiten von Aus  führungsbeispielen der Erfindung erläutert:  Bei weiterem Laden mit einer nicht höheren  Stromstärke ist die Gasbildung dann so gering, dass  sich kein Ventil öffnender     überdruck    mehr ergibt. Die  Verringerung der Gasbildung ist eine Folge der Verar  mung des Elektrolyten an Lösungsmittel, insbesondere  an Wasser. Diese Verarmung erfolgt hauptsächlich  durch die beim überladen stattfindende Elektrolyse  und zu einem weiteren Anteil, je nach     Erwärmung    des  Akkumulators, durch ein Verdampfen des Lösungsmit  tels.  



  Mit zunehmender Konzentration wächst die freilie  gende, nicht von Elektrolyt umgebene     Elektrodenober-          fläche,    und im Innern des     Separators    entstehen zahlrei  che mehr oder weniger grosse trockene Kanäle, durch  die die an den Elektroden entstehenden Gase unmittel  bar zu den entgegengesetzt gepolten Elektroden hin-           wandern    und     dort    in Reaktion treten können, ohne  zuvor in einen     Gassammelraum    ausweichen     zu    müssen.  



  Mit fortschreitender Konzentration des Elektroly  ten erhöht sich also zwar der innere Widerstand des  Akkumulators, zugleich erhöht sich aber infolge der  genannten Ursachen auch die Geschwindigkeit, mit der  die entstehenden Gase im Innern des Akkumulators  wieder aufgezehrt werden können. Bei hinreichend lan  gem Überladen mit vorzugsweise konstanter Strom  stärke stellt sich schliesslich ein dynamischer Gleichge  wichtszustand ein, in dem die in irgendeinem Zeitinter  vall entstehende Gasmenge stets gleich der aufgezehr  ten ist. In diesem Gleichgewichtszustand ist der im  Innern des Akkumulators herrschende Druck gleich  dem     Ansprechdruck    des Ventils. Unter diesen Umstän  den verschliesst sich das Ventil und verhindert damit  den Austritt weiterer Gasmengen.

   Der Druck und die  Temperatur sind innerhalb der durch Material und  Konstruktion des Akkumulators bedingten Grenzen bei  der Gleichgewichtseinstellung frei wählbar. Ebenso ist  die Stromstärke, mit der der Akkumulator längere Zeit  überladen werden kann, bis zur Grenze der grössten  zulässigen     Erwärmung    frei wählbar. Die zu konzentrie  rende     Lösungsmittelmenge    im Elektrolyten und damit  der innere Widerstand des Akkumulators ist eine  Funktion dieser unabhängigen Veränderlichen. Um die  Anwendung einer hohen Ladestromstärke bei niedri  gem Innenwiderstand des Akkumulators zu ermögli  chen, soll das Ventil so eingestellt sein, dass es auf  einen möglichst hohen, für die Gehäusekonstruktion  noch zulässigen Innendruck sich öffnet.  



  Man kann aber auch das Ventil auf einen Innen  druck einstellen, der zumindest annähernd dem     äusse-          ren    Atmosphärendruck gleich ist. Man erhält dann  einen mit hoher Stromstärke     überladbaren    Akkumula  tor, jedoch mit einem grösseren inneren Widerstand.  



  Ein derartiger Akkumulator bedarf keiner beson  ders ausgeprägten druckstabilen Gehäusekonstruktion.  Die     partielle    Konzentrierung des Elektrolyten über  das nur relativ kurze Zeit geöffnete Ventil ermöglicht  ein Laden und Überladen des danach ständig gasdicht       verschlossenen    Akkumulators mit so hohen Stromstär  ken, wie sie bisher nicht anwendbar waren. Bezeichnet  man mit C die Ladekapazität des Akkumulators in       Ampere-Stunden,    so kann man nach Division durch  die Zeiteinheit die Ladestromstärke in Ampere mit  Hilfe von C ausdrücken. Für die bekannten     Akkumu-          latorentypen    sind Ladestromstärken von etwa       C110-C15    vorgeschrieben.

   Unter diesen Umständen  benötigt ein vollständig entladener Akkumulator für  seine vollständige     Wiederaufladung    10-5 Stunden.  



  Es ist auch eine     Aufladung    mit einer Stromstärke  von C/2 an einer herkömmlichen     Nickel-Cadmium-          Zelle    beschrieben worden. Jedoch überstieg der beim  Überladen mit dieser Stromstärke im Innern des Akku  mulators entstehende Überdruck 12 atü. Derart hohe  Überdrücke erfordern für die     Gehäuse-Konstruktion     und ihren gasdichten Verschluss einen beträchtlichen  technischen Aufwand.  



  Demgegenüber sind die für Akkumulatoren gemäss  der vorliegenden Erfindung anwendbaren Stromstär-         ken,    die ein     gefahrloses    Überladen zulassen, grösser als  C/6, oder auch als ca. 1 C, beispielsweise 10 C.  



  Solange die vorgewählte maximale Ladestrom  stärke nicht überschritten wird, entstehen im Akkumu  lator keine höheren     Drücke    als     während    der Verfah  rens zur Vorbereitung zu seiner Benutzung und das  Ventil ist damit überflüssig geworden.  



  Das Ventil kann so ausgebildet sein, dass es nach  Ausübung seiner Aufgabe ständig dicht verschlossen  oder entfernt und gegen einen dicht schliessenden Teil,  z. B. eine     aufschraubbare    Dichtung oder eine     aufzu-          schweissende    Folie ausgewechselt werden kann, oder  zusätzlich abgedichtet ist, beispielsweise durch Verkle  ben     mit        Äthoxylinharz        oder    durch     Aufschrauben    eines  dicht abschliessenden     überwurfteils.    Weiterhin kann es  zweckmässig sein, dass das Gerüst der Elektroden an  sich bekannte Stoffe enthält, insbesondere gepresstes  Nickelpulver und/oder feinkörnige gesinterte Metalle,  wie Nickel,

       Cobalt,    Silber und/oder Metalle der Platin  gruppe, die die chemischen Reaktionen, die zur Bin  dung der während der Überladung im Akkumulator  ständig neu entstehenden Gase führen, katalytisch be  schleunigen.  



  Der     Ansprechdruck    des Ventils ist den Anwen  dungszwecken     anzupassen;    bei einfacher Bauart     mit     vergleichsweise hohem inneren Widerstand dadurch,  dass das Ventil sich bei relativ niedrigem inneren  Überdruck von weniger als 1 atü öffnet; bei einem be  sonders gegen inneren Überdruck stabilen Gehäuse  und vergleichsweise niedrigem inneren Widerstand  dadurch, dass das Ventil sich erst bei höheren über  drucken von mehr als 1 atü öffnet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Vorbereiten der Benutzung eines elektrischen Akkumulators, der mit Elektroden und einem diese verbindenden Elektrolyten, sowie mit einem Sicherheitsventil versehen ist, dadurch gekenn zeichnet, dass der Akkumulator mit hoher Stromstärke so lange überladen wird, bis die Gasentwicklung so klein geworden ist, dass sich das Ventil selbsttätig schliesst, und dass dann die Ventilöffnung ständig dicht abgeschlossen wird. PATENTANSPRUCH 1I Akkumulator, hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilöffnung durch einen dichtschliessenden, mit dem Gehäuse fest verbundenen Teil abgeschlossen ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Akkumulator nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper des Sicherheits ventils mit dem Gehäuse dicht verschliessend fest ver bunden ist. 2. Akkumulator nach Patentanspruch 1I oder Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Stoffe enthält, die die Bindung der während der Überladung entstehenden Gase katalytisch beschleunigen.