DE1267295B - Galvanische Fuellbatterie, insbesondere Meerwasserbatterie - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIm

Deutsche Kl.: 21b-10/02

Nummer: 1267295

Aktenzeichen: P 12 67 295.6-45

Anmeldetag: 19. Januar 1963

Auslegetag: 2. Mai 1968

Die Erfindung betrifft eine Füllbatterie, insbesondere Meerwasserbatterie, mit übereinandergestapelten Elektrodenplatten, die eine durch den Elektrolyten korrodierbare und mit ihm Schlammabsonderungen bildende negative Schicht, beispielsweise aus Magnesium, und eine darauf aufgebrachte positive Schicht, beispielsweise aus Silberchlorid, besitzen, wobei benachbarte Elektrodenplatten voneinander durch Abstandhalter getrennt sind, die den Durchfluß einer Elektrolytflüssigkeit ermöglichen, und wobei die negative Schicht jeder Elektrodenplatte eine über die positive Schicht vorstehende Randzone bildet, die in einer im Querschnitt etwa U-förmigen Isolierhülle eingefaßt ist, und hat eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung zum Gegenstand, durch welche die Kapazität und die Haltbarkeit verbessert wird.

Beim Eintauchen einer solchen Batterie in einen geeigneten Elektrolyten, z. B. Meerwasser, zirkuliert der Elektrolyt durch den von den Abstandhaltem geschaffenen Raum und verursacht die elektrochemische Arbeit. Um einen zusätzlichen Widerstandsverlust zu vermeiden, muß der Abstand zwischen den Elektroden auf ein Mindestmaß gehalten werden. Die Abstandhalter, beispielsweise Glasperlen, werden daher so angeordnet, daß die Abstände etwa 0,038 mm betragen. Durch diesen geringen Abstand zwischen den recht großen Elektrodenflächen entgegengesetzter Polarität besteht die Gefahr einer Berührung an den Rändern. Deshalb werden diese Ränder von einer im Querschnitt etwa U-förmigen Isolierhülle eingefaßt.

Trotz dieser konstruktiven Maßnahmen lag der Kapazitätswert bei Batterien dieser Art sehr niedrig, und schon nach etwa 7,5 Minuten waren Spannung und Strom unregelmäßig. Untersuchungen haben gezeigt, daß im Bereich des Elektrolytabflusses der Batterie an den Isolierhüllen der Elektrodenplatten größere Schlammengen ablagerten, die teilweise eine verfestigte Masse bildeten. Diese verfestigten Schlammassen verursachen eine Abnahme der Zellenspannung, außerdem wird der Elektrolyt von den Zellen weggehalten und der Zellenwiderstand erhöht.

Zur Beseitigung dieser Nachteile und Schwierigkeiten ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Isolierhülle mit ihrem einen Schenkel bis an den zurückstehenden Rand der positiven Schicht ragt, während der andere Schenkel verkürzt ist und nur einen Teil der negativen Randzone abdeckt. Durch diese Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise die Bildung einer Schlammbarriere am Rand der Isolierhülle weitgehend verhindert. Im Randbereich wird Galvanische Füllbatterie,
insbesondere Meerwasserbatterie

Anmelder:

Yardney International Corp.,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. G. Ackmann, Patentanwalt,

4100 Duisburg, Claubergstr. 24

Als Erfinder benannt:

Renato Di Pasquale, Rutherford, N. J.;

George Abbe Dalin, Union, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. Januar 1962 (169 790)

dadurch, daß einerseits der Rand der positiven Platte durch die besondere Ausgestaltung der Isolierhülle gegenüber dem gegenüberliegenden Schenkel nach innen versetzt angeordnet ist, die Stromdichte zwischen zwei Elektrodenplatten im Bereich der Isolierhülle niedriger sein, als bei den herkömmlichen Ausführungen. Beim Erfindungsgegenstand neigt die Abtragung der negativen Schicht zu einer Abrundung, so daß hierdurch eine Schlammablagerung vermieden wird. Die Bandränder bilden kein Strömungshindernis mehr, welches eine Schlammablagerung begünstigt.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Seewasserbatterie in einem Längsschnitt,

F i g. 2 den Gegenstand der F i g. 1 in einem mittleren Querschnitt nach Linie 2-2,

F i g. 3 und 3 a in schematischer Darstellung zwei Elektrodenplatten mit Isolierhüllen in herkömmlicher Ausführung,

F i g. 4 und 4 a zwei Elektrodenplatten mit Isolierhüllen in der erfindungsgemäß vorgesehenen Ausführung und

F i g. 5 ein Diagramm mit Entladeproben von Elektrodeneinrichtungen gemäß Fig. 3 bis 4a.

Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Meerwasserbatterie ist in den F i g. 1 und 2 dargestellt. Sie be-

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steht aus einem zylindrischen Gehäuse 2 mit einem oberen abnehmbaren Deckel 4 und einem unteren abnehmbaren Deckel 6. Für den Gebrauch werden die Deckel 4 und 6 abgenommen, um ein Durchfließen des Meerwassers durch die Batterie in einer weiter unten beschriebenen Art und Weise zu erlauben.

Die Batterie 1 ist mit zwei negativen Endplatten 12 und 12' ausgerüstet, die an den beiden Batterieenden angeordnet und miteinander durch eine negative Sammelschiene 14 verbunden sind. Eine einzelne positive Platte 16 ist zwischen den negativen Platten 12 und 12' angebracht und an eine positive Sammelschiene 18 angeschlossen.

Die Batterie 1 enthält weiterhin eine größere Anzahl von Elektrodenplatten 20, die weiter unten näher beschrieben sind, von denen jede zwei gerade Randteile 22 und 22' sowie zwei runde Randteile 24 und 24' besitzt. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist eine keramische Masse 26 zur Ummantelung der runden Randteile der Batterieplatten vorgesehen, während die geraden Randteile 22 und 22' und der Raum zwischen den Platten an diesen Stellen offengelassen wird, so daß Meerwasser zwischen die Platten strömen kann. Die keramische Masse 26 dient dazu, die Batterieplatten 20 gegenüber der inneren zylindrischen Gehäusewand 2 in Stellung zu halten. Die geraden Randteile 22 und 22' haben vom Gehäuse 2 einen Abstand und bilden beide vertikale Kanäle 23 und 23', durch welche Meerwasser strömen kann.

Die Einzelheiten der Batterieplatten 20 sind den Fig. 3 bis 4a zu entnehmen. Jede Platte20 besteht aus einer Silberchloridschicht 28, deren Oberfläche zur Aufnahme eines metallischen Silberüberzuges vorbereitet ist, einer mittleren Silberfolie 30 und aus einer Magnesiumschicht 32. Sowohl die Silberfolie 30 als auch die Magnesiumschicht 32 erstrecken sich seitlich über die Ränder des Silberchloridplättchens. Eine größere Anzahl aus Glas oder einem anderen geeigneten nichtleitenden Material bestehende Kugeln 21 (vgl. Fig. 1 und 2) sind in der Oberfläche der Silberschicht 28 gleichmäßig verteilt eingebettet, so daß sie nach außen hervorstehen. Sie dienen dazu, die Batterieplatten 20 in einem bestimmten Abstand voneinander zu halten, so daß horizontale Kanäle 36 gebildet werden, durch welche das Meerwasser strömen kann.

Die Silberchloridschicht 28 ist auch mit einer größeren Anzahl in der Zeichnung nicht dargestellter Löcher versehen, die vom Kopf zur Bodenfläche reichen. Die von diesen Löchern gebildeten Flächen sind ebenfalls zur Einrichtung mit Silberlagen ausgestaltet, die die oberen und unteren bearbeiteten Flächen der Silberchloridplatten elektrisch verbinden.

Die Platte 20 ist an ihrem ganzen Umfang mit einer Isolierhülle 40 versehen, welche sowohl die Silberfolie 30 als auch die Magnesiumschicht 32 einfaßt. Hierdurch sollen Kurzschlüsse im Bereich der Plattenränder verhütet werden.

Die Silberchloridschicht dient als" positive Platte für eine Zelle bei Meerwasserbatterien, während die Magnesiumschicht die negativen Platten darstellt. Die Silberfolie 30 hat eine doppelte Funktion, und zwar wirkt sie sowohl als Trennwand zwischen den Batteriezellen wie auch als Sammler und Leiter für den Strom von der negativen Platte einer Zelle (Magnesiumschicht) zur positiven Platte der nächsten Zelle (Silberchloridschicht). Äußere Drähte oder Bügel zur Leitung des Stromes von einer Zelle zur anderen entfallen.

Wie F i g. 4 zeigt, ist die Silberschloridschicht 28 jeder Elektrodenplatte am Rand derart zurückgezogen, daß dieser mit Abstand innen vor dem einen Schenkel der Isolierhülle angeordnet ist. Diese Anordnung ist jedoch nur an der Wasserausflußseite der Platte notwendig, da dies der Bereich ist, in dem das Ansetzen feststellbar ist. Wenn auch dieser Abstand für die Praxis nicht ausschlaggebend ist, ist es zweckmäßig, die Silberchloridschicht von der inneren Kante der Isolierhülle in einem Abstand von etwa 3,2 mm zu halten. Obwohl eine solche Anordnung nur auf einer Seite erforderlich ist, kann eine ähnliche Anordnung erforderlichenfalls auch anderswo verwendet werden.

Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Ausführung nach F ϊ g. 4 ist vorgesehen, daß die Isolierhülle 40 mit ihrem einen Schenkel bis an den zurückstehenden Rand der positiven Schicht ragt, während der andere Schenkel verkürzt ist und nur einen Teil der negativen Randzone abdeckt. Zwischen den beiden Platten 20 nach Fig.4 sind Feldlinien angedeutet, die zu erkennen geben, daß diese von der positiven Silberschloridschicht 28 zur benachbarten Magnesiumschicht 32 hin im Randgebiet auseinanderlaufen. Die Stromdichte ist in dieser Randzone also verringert. Anders hingegen bei einer älteren Vergleichsausführung entsprechend F i g. 3, wo bei der Isolierhülle und bei den Abmessungen der positiven Silberschloridschicht die Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht verwirklicht werden. Bei dieser Vergleichsausführung liegt der Rand der positiven Silberchloridschicht zwischen zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln der Isolierhülle 40, so daß die Feldstärke zwischen den beiden entsprechenden Platten im Randbereich verstärkt wird. Die Folge ist, wie F i g. 3 zu erkennen gibt, eine verstärkte Absonderung und damit eine erhöhte Schlammbildung. Das abgeschwächte Kraftfeld, wie es erfindungsgemäß vorgesehen ist und wie es sich aus F i g. 4 zu erkennen gibt, verhindert eine Barrierebildung, da nach innen zu ein gleichmäßig zunehmender Abtrag der Elektroden erfolgt (vgl. Fig.4a).

Die relative Arbeitsleistung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Plattenkonstruktion im Vergleich zu der älteren Ausführung zeigt Fig. 5. Diese Kurven stellen Entladekürven dar, bei denen die Spannung gegen die Entladezeit aufgetragen ist. Kurve HI ist die Entladekurve für die ältere Ausführung und Kurve IV zeigt die Entladekurven der Konstruktion, die der vorliegenden Erfindung entspricht.

Aus diesen Kurven ist zu entnehmen, daß bei der älteren Ausführung nach etwa 6,5 Minuten Entladung die Spannung stark abfällt und schwankt. Im Gegensatz hierzu ist die Kurve IV von der erfindungsgemäßen Ausführung auch nach 6,5 Minuten Entladezeit gleichmäßig gut.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Galvanische Füllbatterie, insbesondere Meerwasserbatterie, mit übereinandergestapelten Elektrodenplatten, die je eine durch den Elektrolyten korrodierbare und mit ihm Schlammabsonderungen bildende negative Schicht, beispielsweise aus Magnesium, und eine darauf aufgebrachte positive Schicht, beispielsweise aus Silberchlorid, be-

sitzen, wobei benachbarte Elektrodenplatten voneinander durch Abstandhalter getrennt sind, die den Durchfluß einer Elektrolytflüssigkeit ermöglichen, und wobei die negative Schicht jeder Elektrodenplatte eine über die positive Schicht vorstehende Randzone bildet, die in eine im Querschnitt etwa U-förmige Isolierhülle eingefaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülle (40) mit ihrem einen Schenkel bis an den zurückstehenden Rand der positiven Schicht ragt, während der andere Schenkel verkürzt ist und nur einen Teil der negativen Randzone abdeckt.

2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den verschieden breiten Schenkeln versehene Isolierhülle (40) wenigstens an den auf der Elektrolytausflußseite der Batterie befindlichen Elektrodenplatten vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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