DE1029438B

DE1029438B - Staendig gasdicht verschlossene alkalische Glaettungs- oder Stabilisationszelle

Info

Publication number: DE1029438B
Application number: DEA23141A
Authority: DE
Inventors: Dr Freimut Peters
Original assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Current assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Priority date: 1955-07-30
Filing date: 1955-07-30
Publication date: 1958-05-08

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine ständig dicht verschlossene alkalische Glättungs- oder Stabilisationszelle mit porösen Elektroden, feinporiger, zwischen dein Elektrodenplatten befindlicher Separation, durch Kapilfliarkraft festgelegtem Elektrolyten sowie zwecks Gasaufzehrung mit frei liegenden Elektrodenteilen, die in Berührung mit dem im Akkumulator vorhandenen Gasraum stehen.

Die alkalischen Akkumulatoren der bekannten Ausführungsarten enthalten als positive aktive Masse Nickelhydroxyd und als negative aktive Masse eine elektrolytisch oder auf anderem Wege gewonnene Cadmiummasse. Diese Akkumulatoren waren bisher im allgemeinen mit Vorrichtungen zum Nachfüllen des Elektrolyten und zum Abzug der im Innern entwickelten Gase versehen.

In neuerer Zeit sind verschiedene Vorschläge bekanntgeworden, um alkalische Akkumulatoren ständig gasdicht zu verschließen, so daß hierdurch ein Nachfüllen des Elektrolyten und überhaupt eine Wartung des Akkumulators überflüssig wird. Durch besonders konstruktive Maßnahmen und durch besondere BehandlungsVorschriften konnte bei diesen gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren erreicht werden, daß sich im Innern nur Sauerstoff entwickelt, der durch Berührung mit frei liegenden Teilen der Elektroden elektrochemisch umgesetzt und dadurch verzehrt wurde. Auch diese gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren besitzen die gleichen Massen wie die obengenannten Akkumulatoren der offenen Bauart.

Der Nachteil solcher Zellen, die bei der positiven Elektrode eine nickelhaltige Masse verwenden, liegt · darin, daß sich die Nickelmasse nach Aufladung in einem Undefinierten Oxydationszustand befindet und zur starken Selbstentladung neigt. Solche Zellen sind, da bei ihnen ein zu starker Spannungsabfall vorliegt, als Glättungszellen nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung war, eine ständig dicht geschlossene alkalische Glättungs- oder Stabilisationszelle zu konstruieren, die nicht zur Selbstentladung neigt und deren Wirkung so groß ist, daß sie beim Glätten von mit Wechselstrom überlagertem Gleichstrom auch größere Kondensatoren ersetzen kann.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Gegensatz ζαι den üblichen Ausführungsformen alkalische Zellen, bei denen für die positiven und negativen Elektroden verschiedene aktive Massen verwendet werden, die Elektroden der alkalischen Zelle nach der Erfindung die gleiche aktive Masse, nämlich eine für alkalische Akkumulatoren übliche auf elektrolytischem oder anderem Wege hergestellte Cadmiummasse enthalten.

Der Aufbau der galvanischen Zellen mit alkalischem Ständig gasdicht verschlossene alkalische Glättungs- oder Stabilisationszelle

Anmelder:

Accumulatoren-Fabrik

Aktiengesellschaft,

Hagen (Westf.)

Dr. Freimut Peters, Hagen (Westf.),
ist als Erfinder genannt worden

Elektrolyten nach der Erfindung ist grundsätzlich der gleiche wie der Aufbau der bekannten gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren¹. Der Elektrolyt ist in den Poren einer feinporigen, elektrolytbeständigen, zwischen den Elektrodenplatten befindlichen Separation und in den Poren der Elektroden durch Kapillarkraft aufgenommen. Infolge der Festlegung des Elektrolyten sind Teile der Elektroden freigelegt, d. h., sie sind in Berührung gebracht mit dem im Innern der Zelle vorhandenen Gasraum. Da Teile der Elektroden freigelegt sind, werden an diesen frei liegenden Teilen die im Innern der Zelle entwickelten Gase verzehrt.

Die galvanische Zelle nach der Erfindung besitzt folgende Wirkungsweise: Wird sie in einen Stromkreis eingeschaltet und von einem elektrischen Strom durchflossen, so entwickelt sich an der auf positivem Potential befindlichen Elektrode sofort oder kurze Zeit nach dem Einschalten des Stromes Sauerstoff. Gleichzeitig wird ein geringer äquivalenter Teil der negativen Elektrode kathodisch reduziert. Der entwickelte Sauerstoff \vird an den frei liegenden Teilen der auf negativem Potential befindlichen Elektrode elektrochemisch umgesetzt, so daß in der gasdicht verschlossenen Zelle nur ein geringer Gasdruck besteht.

Da eine Elektrode das Potential der normalen negativen Elektrode gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulatoren: und die andere das normale Potential der positiven Elektrode gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulatoren besitzt, entspricht die Klemmenspannung der erfindungsgemäßen galvanischen Zelle der Klemmenspannung gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulatoren mit den üblichen aktiven Massen bei der Ladung.

Unterschiedlich jedoch verhält sich die sogenannte Kapazität. Da die auf positivem Potential befindliche Elektrode aus dem gleichen Material gefertigt wird

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wie die auf negativem Potential befindliche Elektrode, ist die Kapazität der Zelle im Vergleich zu dem Speichervermögen der negativen Elektrode nur gering. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Zellen trotz der gleichartigen Masse in beiden Elektroden immerhin noch eine Kapazität besitzen, die einem Zehntel bis einem Dreißigstel des Speichervermögens der auf negativem Potential befindlichen Elektrode entspricht.

Die Stromstärke, mit der diese galvanischen Zellen belastet werden, kann derart gewählt werden, daß die auf negativem Potential befindliche Elektrode in etwa 10 bis 5 Stunden aufgeladen wäre.

Die erfindungsgemäßen galvanischen Zellen, die infolge ihres Aufbaues auch als symmetrische Zellen bezeichnet werden können, zeichnen sich durch besondere Verwendungsmöglichkeiten und besondere Vorteile gegenüber den bisher bekannten gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren aus. Sie können unter der Bezeichnung Stabilisations- oder Glättungszellen in elektrolytischen Kreisen, z. B. in Rundfunkschaltungen, als feste Bauelemente verwendet werden. Aufgabe dieser Stabilisations- oder Glättungszellen ist es, als Bauelemente mit niederohmigen Wechselstromwiderständen von Wechselstrom überlagerten Gleichstrom zu glätten und einzuebnen. Diese Wirkung ist derart erheblich, daß durch galvanische Zellen Kondensatoren größerer Kapazität ersetzt werden können. Beispielsweise vermag eine Zelle nach der Erfindung mit einer Speicherfähigkeit von 5 mAh an die Stelle von Kondensatoren in der Größe von etwa 10 000 μΈ zu treten.

Infolge der geringen Speicherfähigkeit erreichen die galvanischen Zellen nach der Erfindung ihre volle Wirksamkeit in wesentlich kürzerer Zeit nach dem Einschalten des Stromes als die üblichen gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren, insbesondere dann, wenn die Zellen beim Einschalten des Stromes in entladenem Zustand vorliegen.

Gegenüber den normalen gasdichten alkalischen Akkumulatoren bieten sie weiterhin den Vorteil, daß sie mit einer größeren Stromstärke auch im Dauerbetrieb belastet werden können, z. B. der doppelten Stromstärke. Bei kurzzeitiger Belastung ist sogar die vierfache und eine noch höhere Stromstärke möglich.

Dieser erfindungsgemäße Aufbau galvanischer ZeI-len läßt sich auf alle bis jetzt entwickelten Typen gasdichter Zellen anwenden, z. B. auf die Kleinstzellen, die wegen ihrer Form und Kleinheit Knopfzellen genannt werden, ebenso aber auch auf größere Zellen. Nach dem gleichen Prinzip lassen sich auch Zellen aufbauen, die als sogenannte alkalische Gegenzellen Verwendung finden sollen und die infolge der größeren Stromstärken größere Ausmaße besitzen müssen. Gegenüber den bisher bekannten alkalischen Gegenzellen besteht hier der Vorteil, daß eine Wartung nicht mehr nötig ist.

Der erfindungsgemäße Aufbau der alkalischen Zellen macht es ohne weiteres möglich, die Polarität der Anschlüsse zu vertauschen, da die Elektroden sich vor der elektrischen Behandlung im gleichen Zustand, d. h. im gleichen Oxydationszustand der aktiven Masse befinden. Kehrt sich also zufällig oder bewußt in einem Stromkreis-, in dem sich eine ZeIk nach der Erfindung befindet, der Strom um, so vertauschen die Elektroden lediglich ihre Funktion, ohne daß die inneren Vorgänge in der Zelle im Prinzip geändert werden. Derartige Zellen sind also gegen eine Umkehr der Stromrichtung gesichert. Diese besondere Eigenschaft macht es möglich, die Zellen nach der Erfindung auch in reinen Wechselstromkreisen als Bauelemente zu verwenden.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle besteht darin, daß bei ihr nicht von den Separatoren bedeckte Flächenteil'e der Elektroden als der Gasaufzehrung dienende frei liegende Elektrodenteile vorgesehen sind. Diese frei liegenden Elektrodenteile werden zweckmäßigerweise durch Teile von Taschenekktroden, Sinterelektroden, Preßelektroden od. dgl. gebildet. Es hat sich weiterhin als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die als aktive Masse der Elektroden vorgesehene Cadmiummasse völlig oder zum großen Teil aus Cadmiumoxyd oder Cadmiumhydroxyd besteht.

Claims

PatentANSPKüCHE:

1. Ständig gasdicht verschlossene alkalische Glättungs- oder Stabilisationszelle mit porösen Elektroden, feinporiger, zwischen den Elektrodenplatten befindlicher Separation, durch Kapillarkraft festgelegtem Elektrolyten sowie zwecks Gasaufzehrung mit frei liegenden Elektrodenteilen in Berührung mit dem im Akkumulator vorhandenen Gasraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden beider Polaritäten die gleiche, als negative aktive Masse für alkalische Akkumulatoren übliche Cadmiummasse enthalten.

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als der Gasaufzehrung dienende, frei liegende Elektrodenteile nicht von den Separatoren bedeckte Flächenteile der Elektroden vorgesehen sind.

3. Zelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die frei liegenden Elektrodenteile durch Teile von Taschenelektroden, S inter elektroden, Preßelektroden od. dgl. gebildet sind.

4. Zelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als aktive Masse der Elektroden vorgesehene Cadmiummasse völlig oder zum großen Teil aus Cadmiumoxyd bzw. Cadmiumhydroxyd besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 646 455; G. W. Vinal, »Storage Batteries«, 4. Ausg., 1955, S. 287.