DE1241505B - Elektrische Fuellbatterie - Google Patents

Description

UNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND HOIm

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

6^34

Deutsche Kl.: -2-tb- 10/02

Nummer: 1 241 505

Aktenzeichen: S 96387 VI b/21 b

Anmeldetag: 6. April 1965

Auslegetag: 1. Juni 1967

Die Erfindung betrifft eine elektrische Füllbatterie aus primären Elementen mit Lm Abstand angeordneten bipolaren Elektroden und mit einer Umhüllung, die an ihrer Ober- und Unterseite mit einer Öffnung versehen ist und in welcher das Innere der einzelnen Elemente mit beiden Öffnungen so verbunden ist, daß Luft durch die obere Öffnung entweichen kann, während Elektrolyt durch die untere Öffnung beim Eintauchen der Batterie in den Elektrolyten eintritt.

Füllbatterien werden erst kurz vor Gebrauch der Batterien mit Elektrolyt gefüllt, um die verschiedenen Elemente zu aktivieren. Sie können daher nahezu unbegrenzte Zeit ohne Kapazitätsverlust gelagert werden und sind trotzdem sofort gebrauchsfähig. Darüber hinaus kann durch völliges Trockenhalten der Batterie und ihrer Elemente bis kurz vor Gebrauch Elektrodenmaterial potentiell hoher elektrochemischer Aktivität verwendet werden, weil keine Verschlechterung bei Lagerung auftritt. Beispielsweise können negative Lösungselektroden aus Magnesium und positive Silberchloridelektroden verwendet werden, um äußerst hohe Ströme im Verhältnis zur Größe und dem Gewicht der Elementenmaterialien zu liefern. Diese Batterien können dazu verwendet werden, um Vorrichtungen wie Annäherungszünder, Notrufgeräte und Heulbojen mit Energie zu versorgen.

Füllbatterien der beschriebenen Art können eine Mehrzahl von primären Elementen enthalten, die jeweils eine Magnesiumelektrode, eine Silberchlorelektrode, ein Silberblatt, welches am Silberchlorid als Stromkollektor anliegt, und Mittel aufweisen, um die Elektroden verschiedener Polarität elektrisch zu trennen und einen Zwischenraum für ein späteres Einfüllen von Elektrolyt zu schaffen. Es ist allgemein üblich, das Silberblatt an eine Seite der Magnesiumelektrode durch Punktschweißen oder auf andere Art elektrisch und mechanisch zu befestigen, und die oberen Kanten wie auch die unteren Kanten zur Bildung einer bipolaren Elektrode zu ummanteln. Diese Baugruppe wird in der Batterie angeordnet, indem die frei liegende Fläche des Silberblattes an die Silberchloridelektrode angelegt wird. Die verschiedenen Elemente werden so in einem Paket in Reihe geschaltet, wobei das Paket zur Bildung der Batterie umhüllt oder auf andere Weise verkleidet und verbunden ist. Klemmendrähte werden an den Elektroden der äußeren Elemente befestigt, an denen das Gerät, in welchem die Batterien zu verwenden sind, anschließbar ist. Zum Einfüllen von Elektrolyt in die Batterie sind Öffnungen in der Elektrische Füllbatterie

Anmelder:

Servel Inc., Freeport, JIl. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. F. Pommer, Rechtsanwalt,
Düsseldorf-Gerresheim, Heyestr. 52

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. April 1964 (358 320) - -

Umhüllung vorgesehen, und die Batterien werden aktiviert, indem sie entweder in vorbereiteten Elektrolyt oder in Meerwasser als Elektrolyt getaucht werden.

Beim Eintauchen der Batterie in den Elektrolyt, welcher ja bis zu einem gewissen Grad elektrisch leitend ist, werden die Elektroden der verschiedenen Elemente der Batterie tatsächlich über den außerhalb der Batterie befindlichen Elektrolyten elektrisch miteinander verbunden. Da diese Elektroden unterschiedliche Potentiale aufweisen, ergibt sich ein merkbarer Stromfluß. Dieser Leckstrom nimmt der Batterie einen, wenn auch kleinen, aber doch merkbaren Teil ihrer elektrischen Kapazität.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, solche Leckströme bei Füllbatterien nach dem Aktivieren zu verringern. Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß das Innere der einzelnen Elemente mit den beiden Öffnungen in der Umhüllung nur über lange Kanäle verbunden ist, die elektrisch isolierende Wände aufweisen. Auf diese Weise sind beim Eintauchen der Batterie in einen flüssigen Elektrolyten zum Aktivieren die durch den Elektrolyten gebildeten Leckstromwege verhältnismäßig lang. Die in diesen Kanälen gebildete Säule von Elektrolyt stellt einen elektrischen Widerstand dar, durch welchen die Größe der Leckströme begrenzt wird.

Die Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und im folgenden beschrieben:

F i g. 1 ist eine Ansicht einer Baugruppe, welche bestimmte Teile eines Elementes mit erfmdungs-

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Claims (1)

1. 3 . 4

   gemäßen, einen Leckweg bestimmenden Abstands- zahl von Baugruppen gemäß F i g. 1 gebildet wird,

   mitteln im eingebauten Zustand zeigt; Eine einzelne- Magnesiumplatte überdeckt die frei

   F i g. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer voll- liegende positive Elektrode an einem Ende des

   ständig zusammengebauten Füllbatterie nach der Paketes. An die äußersten Elektroden des Paketes

   Erfindung; . 5 sind Anschlußdrähte 8 beispielsweise geschweißt oder

   F i g. 3 zeigt einen Querschnitt der Füllbatterie gelötet. An entgegengesetzten Enden des Element-

   längs der Linie 3-3 in Fig. 2; paketes sind Abdeckungen 9 aus Faserplatten oder

   Fig. 4 zeigt einen Querschnitt der Batterie längs einem anderen geeigneten Material angeordnet. Die

   der Linie 4-4 in F i g. 2; Elemente sind mittels eines Streifenbandes 10 zu-

   F i g. 5 ist eine auseinandergezogene Ansicht be- ίο samniengehalten und verkleidet, wobei öffnungen 11

   nachbarter Batterie-Baugruppen, welche die Leck- und 12 freigelassen sind, damit Elektrolyt in das

   stromwege zeigt, und Innere aller Elemente eintreten und Luft daraus

   F i g. 6 ist eine Einzelansicht im Querschnitt längs entweichen kann, die von dem Elektrolyt beim Ein-

   der Linie 6-6 in Fig. 2, welche den Batterieaufbau tauchen der Batterie verdrängt wird,

   nach der Erfindung zeigt. 15 Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich ist, sind die

   Bei Füllbatterien bekannter Konstruktion, bei- Kanäle 13 durch Öffnungen 11 und 12 zur Atmospielsweise der Batterie nach USA.-Patent 3 061 659, Sphäre hin offen und auch mit dem Inneren der ist das Innere der verschiedenen Elemente direkt Elemente hinter den Enden der Abstandsmittel 7 zur Atmosphäre hin offen, derart, daß beim Ein- verbunden. Wenn die Batterie eingetaucht wird, tauchen zum Aktivieren das Innere der Elemente 20 dringt Elektrolyt schnell durch die öffnung 12 ein, direkt zu dem Elektrolyten außerhalb der Batterie und Luft entweicht durch die obere öffnung 11, bis hin offen ist. Die Elektroden der Batterieelemente der Innenraum der Batterie vollständig mit Elektrosind also durch den Elektrolyt direkt miteinander lyt gefüllt ist. Der Strom von Elektrolyt und Luft verbunden, mit dem Ergebnis, daß merkliche Leck- ist durch Pfeile 14 angedeutet, die ebenfalls die ströme auftreten. Diese Kanäle, welche die poten- 25 Leckstromwege der eingetauchten Batterie anzeigen, tiellen Leckwege darstellen, sind gewundener und Im Gegensatz zu den bekannten direkt frei liegenden daher langer ausgebildet, wodurch der Leckstrom- Füllbatterien verlaufen hier die elektrischen Leckfluß verringert wird. Verbindungswege von den öffnungen 11 und 12, die

   Wenn Fig. 1 auch kein vollständiges einzelnes auf der Mitte zwischen den Enden der Batterie anElement zeigt, so stellt sie doch eine Baugruppe dar, 30 geordnet sind, um die Enden der Abstandsmittel 7 welche alle in den Elementen verwendeten Teile herum und erst dann zu den Elektroden der prienthält. Eine Magnesiumplatte 1 gibt der Baugruppe mären Elemente. Die Größe der Leckströme ist ihre mechanische Stabilität. Eine Silberfolie 2 be- daher dadurch verringert, daß die langen Wege deckt die ganze Fläche der Magnesiumplatte und einen elektrischen Widerstand bilden, durch welchen wird zu einem Strom kollektor für das Silberchlorid 3, 35 die Leckströme begrenzt werden,
   welcher am Silberblatt 2 anliegt. Die Magnesium- Es versteht sich, daß die hier beschriebene neuplatte und das Silberblatt sind durch nichtleitende artige Konstruktion bei Batterien unter Benutzung U-förmige Streifen 4 und 5 an zwei gegenüber- jedes beliebigen elektrochemischen Systems verliegenden Kanten, nämlich den oberen und unteren wendet werden kann und das Magnesium-Silber-Kanten, in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs- 40 chlorid-System als Beispiel verwendet ist. Der beispiel miteinander verbunden. Auf der Silber- wesentliche Gedanke der Erfindung liegt in den chloridelektrode sind im Abstand voneinander nicht- langen Kanälen, die entsprechend lange elektrische leitende Trennglieder 6 angeordnet. Hierfür können Wege bestimmen. Es versteht sich weiterhin, daß vorteilhaft Nylonfäden verwandt werden. Trenn- die gewünschten langen Kanäle durch mechanische glieder 6 dienen dazu, einen Abstand zwischen der 45 Konstruktionen geschaffen werden können, die von positiven Elektrode 3 und einer benachbarten hier als beispielsweise Ausführung der Erfindung Lösungselektrode 1 zu halten, die bei der zusammen- gezeigten und beschriebenen besonderen Struktur gebauten Batterie auf der in Fig. 1 gezeigten etwas abweichen. So z.B. können die öffnungen 11 Struktur aufliegt. und 12 an einem Ende der Batterie angeordnet sein

   Mit den Streifen 4 und 5 der bipolaren Elektroden 50 und die Abstandsmittel 7 zum gleichen Ende der

   sind an ihren oberen und unteren Kanten längliche Batterie geführt sein, so daß die Kanäle über die

   Abstandsmittel 7 aus elektrisch nichtleitendem Ma- gesamte Länge der Batterie verlaufen, ehe sie in die

   terial verkittet. Diese Abstandsmittel enden kurz Elemente münden, oder es können öffnungen an

   vor den Seitenkanten der bipolaren Elektrode, wie beiden Enden der Batterie vorgesehen sein mit

   dargestellt ist, sind im Abstand von den oberen und 55 einem Zwischenraum in den Abstandsmitteln in der

   unteren Kanten der bipolaren Elektrode angeordnet, Mitte der Batterie, der die Kanäle mit den EIe-

   und ihre Dicke ist ungefähr gleich der Gesamtdicke menten verbindet,

   der Silberchloridelektrode 3 und der Trennglieder 6 PatentansDriiche·
   abzüglich der Dicke der Streifen. Dadurch werden

   in der Batterieanordnung durch die Abstandsmittel 7, 60 1. Elektrische Füllbatterie aus primären EIe-

   die Innenflächen der BatterieumhüJIung 10 und der menten mit im Abstand angeordneten bipolaren

   Streifen 4 oder 5 Kanäle 13 für den Durchgang von Elektroden und mit einer Umhüllung, die an

   Elektrolyt und Luft gebildet. Wenn die Batterie ein- ihrer Ober- und Unterseite mit einer öffnung

   getaucht wird, werden diese Kanäle zu elektrischen versehen ist und in welcher das Innere der ein-

   Leckwegen. ' 65 zelnen Elemente mit beiden öffnungen so ver-

   Die in den F i g. 2 bis 4 gezeigten Füllbatterien bunden ist, daß Luft durch die obere Öffnung

   bestehen aus einer Reihe von primären Elementen, entweichen kann, während Elektrolyt durch die

   die durch Aneinandersetzen der gewünschten An- untere öffnung beim Eintauchen der Batterie in

   den Elektrolyten eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der einzelnen Elemente mit den beiden öffnungen (11, 12) in der Umhüllung (9, 10) nur über lange Kanäle verbunden ist, die elektrisch isolierende Wände aufweisen.

   2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den oberen und unteren Kanten der bipolaren Elektrode U-förmige Streifen (4, 5) aus nichtleitendem Werkstoff angeordnet sind, auf denen sich längliche Abstandsmittel (7) erstrecken.

   3. Batterie nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Umhüllung (9, 10) aus elektrisch nichtleitendem Material, die Streifen (4,5) und die Abstandsmittel (7) die Wände der Kanäle bilden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 3 061 659.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   709 588/148 5. 67 © Bundesdruckerei Berlin