DE1282114B - Elektrodenanordnung fuer ein galvanisches Fuellelement - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIm

Deutsche Kl.: 21 b -10/02

Nummer: 1282 114

Aktenzeichen: P 12 82 114.6-45 (Y 683)

Anmeldetag: 25. Februar 1963

Auslegetag: 7. November 1968

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für ein galvanisches Füllelement mit wenigstens zwei streifenförmigen Elektroden entgegengesetzter Polarität, z. B. aus Magnesium und Silberchlorid, die ungefähr flächengleich aneinanderliegen und spiralig zu einem Elektrodenwickel gewickelt sind, und hat eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung zum Gegenstand, durch welche die Arbeitsweise verbessert und die Lebensdauer erhöht wird.

Elektrodenanordnungen mit spiralförmig aufgewickelten Elektroden, die als Füllelement ausgestaltet sind, haben sich in der Praxis nicht bewährt. Sie haben eine kurze Lebensdauer, einen schnellen Spannungsabfall und eine schwankende Spannung bei der Entladung und eine nicht festlegbare Überspannung. Auch sind diese Elemente schwierig zu handhaben und leicht kurzgeschlossen.

Die Erfindung geht davon aus, daß Akkumulatoren mit plattenförmigen Elektroden bekannt sind, zwischen denen aus einem Isoliermaterial bestehende fadenförmige Abstandshalter angebracht sind.

Um ein leichtes spiralförmiges Aufwickeln der Elektrodenstreifen zu ermöglichen und einen bestmöglichen Elektrolytdurchfluß zu den Elektroden zu ermöglichen, ist demgegenüber erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein fadenförmiger Abstandshalter aus Isoliermaterial, der in auseinandergezogenen, im spitzen Winkel zu der Achse des Wickels verlaufenden Windungen um den einen Elektrodenstreifen herumgewunden ist.

Durch die spiralförmige Aufwicklung eines fadenförmigen Abstandshalters wird ein freier Durchflußraum für den Elektrolyten geschaffen, wobei sich dieser spiralförmig durch die Elektrodenanordnung erstreckt. Der hierdurch ermöglichte freie Elektrolytdurchfluß nimmt den zwischen den Elektroden gebildeten und abgelagerten Schlamm mit fort, wodurch sogar bei hohen Entladungen eine gute Ausnutzung des Aktivmaterials gewährleistet wird. Beim Aufwickeln der Elektrodenstreifen vergrößert sich der Abstand der außenliegenden Windungsteile gegenüber den nach innen gerichteten Teilen, so daß eine besondere Dimensionierung der Abstandshalter nicht erforderlich ist. Das Aufwickeln der fadenförmigen Abstandshalter ermöglicht somit den Aufwickelvorgang und verbessert die Wirkung des Füllelements.

Zweckmäßig sind die Elektrodenstreifen um einen wenigstens angenähert zylindrischen inneren Kern gewickelt. Vorzugsweise finden flüssigkeitsdurchlässige fadenförmige Abstandshalter Verwendung.

Um eine besonders günstige Verwendung des

Elektrodenanordnung für ein galvanisches
Füllelement

Anmelder:

Yardney International Corp.,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. G. Ackmann, Patentanwalt,

4100 Duisburg, Claubergstr. 24

Als Erfinder benannt:

Milton Comanor, Queens, N. Y.;

Charles M. Gold,

Franklin Square, L. I., N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. Mai 1962 (191 829) - -

Silberchlorids zu erhalten, ist eine Silberfolie an den Silberchloridstreifen angeschmolzen.

Weitere Merkmale dieser Erfindung betreffen die besondere Ausgestaltung und Anordnung der fadenförmigen Abstandshalter und ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Elektrodenanordnung für ein galvanisches Füllelement in einer auseinandergezogenen Ansicht,

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 im zusammengebauten Zustand in einem Längsschnitt nach Linie 2-2,

F i g. 3 eine aufgewickelte Elektrodenanordnung in einer perspektivischen Darstellung,

F i g. 4 eine andere Ausführungsform in einem Querschnitt ähnlich dem nach Fig. 2,

F i g. 5 eine Elektrodenanordnung in einem Querschnitt ähnlich dem nach F i g. 2 mit vier Zellen, die vor dem Aufwickeln auf einen Kern aneinandergereiht sind,

F i g. 6 eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Abstandsmitteln um die Elektroden in einer Ansicht und

F i g. 7 den Gegenstand der F i g. 6 in einem Querschnitt nach Linie 7-7.

In der Zeichnung sind gleiche Teile der ver-

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schiedenen Ausführungen mit gleichen Bezugs- Fadens 14, die über den Kanten der Silberchloridzeichen versehen. Eine aufgewickelte Elektroden- teile 6 liegen, sind mit Lacktupfen 23 auf der Elekanordnung für ein galvanisches Füllelement ist in trodenanordnung 6 befestigt. Fig. 3 mit 1 bezeichnet. Sie besteht aus einem Die Magnesium-Elektrodenanordnung 18 besteht hohlen Zylinderkern 2 (ζ. B. einem Holzkern), um 5 aus einem Paar Magnesiumstreifen 24, die an einem welchen die Elektroden gewickelt sind. Die Elektro- Ende an einer Silberanschlußzunge 26 befestigt sind, den sind durch einheitliche Abstandsfäden 14 in Die Anschlußzunge 26 ist mit einem Isolierband 28 einem bestimmten Abstand voneinander gehalten. überdeckt. Die Ränder der Magnesiumstreifen 24, Diese Abstandsfäden bilden zwischen den Elektro- die der Anschlußzunge 26 gegenüberliegen, tragen den Kanäle, durch welche der Elektrolyt (z. B. Meer- ίο ebenfalls Isolierbänder 30, während die oberen und wasser) frei durchfließen kann. unteren Ränder mit einem Lacküberzug 31 versehen Die Elektrodenausgestaltung vor dem Aufwickeln sind. Die Magnesiumstreifen 24 können ebenfalls in auf den Kern 2 ist am besten aus den F i g. 1 und 2 Abhängigkeit von den Eigenschaften des Elements zu ersehen. Mit 6 ist eine Silberchlorid-Elektroden- verschieden dick sein. Mit einer Dicke von 0,28 mm anordnung bezeichnet, die aus einem Paar Silber- 15 wurden gute Ergebnisse erzielt, chloridstreifen 8 besteht, zwischen denen eine Zwecks Zusammenbaus der Ausführung nach den streifenförmige Silberfolie 10 liegt. Die Silberchlorid- F i g. 1 und 2, welche eine einzellige Anordnung streifen sind vorzugsweise aus gesintertem Silber- zeigt, wird die Silberchlorid-Elektrodenanordnung 6 chlorid hergestellt, welches zu einer Folie ausgewalzt zwischen den Magnesiumstreifen 24 des Magnesium- und dann in Streifen geschnitten wurde. Nach einer ao Elektrodensatzes 18 angeordnet. Die Lage der Teile zu bevorzugenden Ausführung werden die Chlorid- zueinander im zusammengesetzten Zustand ist aus streifen auf die Silberfolie durch Warmpressen bei F i g. 2 zu ersehen. In diesem Zustand wird die EinTemperaturen von etwa 230 bis 290° C aufgebracht. richtung dann um den Kern 2 gewickelt, und die Die Dicke der Silberchloridstreifen oder der Silber- Enden werden umwickelt, um ein Abwickeln des folie kann in Abhängigkeit der gewünschten Eigen- 25 Elements zu verhüten.

schäften des Elements sehr verschieden sein. Eine Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besteht

geeignete Elektrode kann aus 0,2 mm dicken Silber- der Silberchlorid-Elektrodensatz aus einem Streifen

chloridstreifen und 0,025 mm dicker Silberfolie her- Silberfolie 10, auf welche nur ein einfacher Streifen 8

gestellt werden. Vorzugsweise ist der Silberchlorid- aus Silberchlorid heiß aufgepreßt ist. In diesem Fall

streifen mit Perforationen 12 versehen. Erforder- 30 ist zwischen zwei derartige Silberchlorid-Elektroden

lichenfalls können die Silberchloridstreifen vor dem ein Streifen Magnesium 24 zwischengelagert. Weiter-

Gebrauch auf ihrer Oberfläche mit einem dünnen hin ist bei dieser Ausführung der fadenförmige Ab-

Uberzug aus Metallsilber versehen werden. Standshalter 14 um den Magnesiumstreifen 24 ge-

Die Elektroden entgegengesetzter Polarität werden wickelt. Die betreffenden Elektrodensätze sind in ge-

durch Abstandshalter getrennt gehalten, welche den 35 eigneter Weise durch Isolierbänder 36, 37, 38, 39

Elektrolyt frei durchfließen lassen. In einer bevor- und 40 voneinander isoliert. Diese Ausführung ist

zugten Ausführungsform besteht der Abstandshalter weiterhin mit Silberfolienanschlußzungen 16 und 26

14 aus einer fadenförmigen Wicklung, welche straff versehen, die ebenfalls mit einem Isolierband 36 und

um die Silberchlorid-Elektrodenanordnung 6 ge- 41 abgedeckt sind.

wickelt ist. Die Windungen haben einen gleich- 40 Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 besteht aus mäßigen Abstand, so daß zwischen diesen ein freier vier Zellen (von der gleichen Ausführung wie nach Raum entsteht, durch welchen der Elektrolyt leicht den F i g. 1 und 2), die zu einer Reihe zusammendurchfließen kann. Die gleichmäßige Wicklung gefügt sind. Wie in F i g. 2 ist die Silberchlorid-Elekschafft gleichfalls einheitliche Abstände zwischen den trodenanordnung 6 in jeder Zelle zwischen den Elektroden, die es möglich machen, die elektrische 45 Schenkeln des Elektrodensatzes 18 eingelagert. Die Ausbildung der Elektrodenanordnung zu vereinheit- Elektroden entgegengesetzter Polarität sind in jeder liehen. Die Abstände zwischen den Windungen des einzelnen Zelle voneinander durch Isolierbänder 30 Abstandmaterials können verschieden sein. Aus- und 20 isoliert. Jedoch ist der Silberchloridgezeichnete Ergebnisse wurden mit einem Windungs- Elektrodensatz 6 einer vorausgehenden Zelle elekabstand von 4 mm erhalten. 50 irisch mit dem Magnesium-Elektrodensatz 18 der Für die Abstandshalter können verschiedene nächsten Zelle dieser Reihe auf eine geeignete Weise Fäden verwendet werden. Eine gute Wirkung wurde verbunden. Eine Verlängerung der streifenförmigen mit Fäden erzielt, welche permeabel und durch Silberfolie 10 ist zu einer U-förmigen Falte umElektrolyt leicht benetzbar sind, wie z. B. Baumwolle gebogen, welche in Reihenfolge die Enden der fäden. Der einzelne Querschnittsdurchmesser des 55 Magnesiumstreifen 24 der nächsten Zelle umfaßt. Fadens ist nicht von besonderer Bedeutung. Baum- Diese sind alle von einem Isolierband 42 umwickelt, wollfäden mit einem Querschnittsdurchmesser von Nach dem Zusammenbau der Zellen zu der Reihe, 0,38mm ergaben gute Resultate. wie sie Fig. 5 zeigt, wird der Bausatz um einen An der Silberchlorid-Elektrodenanordnung 6 ist hölzernen zylindrischen Kern, ähnlich dem, der in eine Anschlußzunge 16 angebracht, die mit einer 60 Fig. 3 gezeigt ist, gewickelt. Die Wicklung wird Verlängerung 17 der streifenförmigen Silberfolie 10 dann befestigt, um ein Aufrollen des Elements zu befestigt ist. Die Anschlußzunge 16 kann die Form verhüten.

einer streifenförmigen Silberfolie haben, die U-förmig Wie bereits vorstehend beschrieben, wird die Abgefaltet und an die Verlängerung 17 angeschweißt ist. Standshaltung nach einer bevorzugten Ausführung Um die Silberchlorid-Elektrodenanordnung 6 ent- 65 durch eine Umwicklung der Elektrodeneinrichtung lang ihrer Kanten von den Magnesium-Elektroden- mit Baumwolle od. dgl. erreicht, die mit einem beteilen 18 zu isolieren, sind die ersten mit Isolier- stimmten Abstand zwischen jeder Umwicklung aufeinspannungen 20 und 21 versehen. Die Teile des zuwickeln ist. Eine Vorrichtung zur beschleunigten

Ausführung dieses Arbeitsvorganges ist in den F i g. 6 und 7 gezeigt.

Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung50 besteht aus einer vorderen und rückwärtigen Auflagefläche 52 bzw. 54, die in einem bestimmten Abstand zueinander stehen. In diesem Zwischenraum ist eine Baumwollwickelvorrichtung 56 angeordnet, die weiter unten näher beschrieben wird.

Die rückwärtige Auflagefläche 52 ist mit zwei Führungselementen 58 und 60 für die flache Elektrodeneinrichtung ausgestattet, welche die Bewegung der Elektrodeneinrichtung 62 zu der Baumwollumwickelvorrichtung 56 führen. Die Elektrodeneinrichtung wird von einem Schiebeelement 64 bewegt, dessen Querarm 66 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Gewindebohrung hat und auf einer Führungsspindel 68 läuft. Über dem Führungselement 60 ist auf der rückwärtigen Auflagefläche 52 eine Führungsstange 70 vorgesehen, welche durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Öffnung des ao Schiebeelements 64 ragt. Hierdurch soll die Bewegung des Schiebeelements 64 geführt werden.

Eine Drehung der Führungsspindel 68 verursacht eine Bewegung des Schiebeelements 64 in Richtung der Wickelvorrichtung 56. Das Schiebeelement 64 drückt gegen die entgegenstehende Kante der Elektrodeneinrichtung 62 und treibt diese in Richtung und durch die Wickelvorrichtung 56 in einer weiter unten näher beschriebenen Weise hindurch. Die Einzelheiten der Wickelvorrichtung 56 sind am besten in F i g. 7 dargestellt. Sie besteht aus einem Gehäuse 72, welches ein Antriebsritzel 74 und ein Treibrad 76 umgibt. An das Treibrad 76 ist ein Ring

75 angenietet. Dieser Ring 75 gestattet ein Drehen des Treibrades 76 auf den Führungsrollen 78.

Auf dem Treibrad 76 mit diesem drehbar ist eine Spule 80 mit einem aufgewickelten Baumwollfaden 82 befestigt. Der Baumwollfaden 82 wird durch einen Fadenführer 84 gesteckt und dann zwischen die Fadenspannrolle 86 geführt. Beide sollen den Baumwollfaden gegenüber der Elektrodeneinrichtung 62 gespannt halten. Weiterhin ist zur Führung des Fadens zur Elektrode ein Führungsstift 88 vorgesehen. Fadenführer 84, Spannrolle 86 und Führungsstift 88 sind alle am Treibrad 76 befestigt und so ausgeführt, daß sie mit diesem mitdrehen.

Das Antriebsrad 76 weist eine zentrale öffnung 90 auf, durch welche die Elektrodeneinrichtung 62 vom Schiebeelement 64 bewegt wird, wie es weiter oben näher beschrieben wird. Beim Drehen des Treibrades

76 und beim Vortrieb der Elektrodeneinrichtung 62 durch die öffnung 90 wird der Baumwollfaden 62 mit einem gleichmäßigen Zwischenraum um die Elektrodenanordnung gewickelt. Die Drehbewegung des Antriebsrades wird durch das Antriebsritzel 74 gesteuert, und die lineare Bewegung des Schiebeelements 64, welches von der Führungsspindel 68 gesteuert wird, muß durch Verwendung einer gemeinsamen Welle 92 synchronisiert werden, welche also die Drehbewegung sowohl für das Antriebsritzel 74 wie auch für die Führungsspindel 68 abgibt.

Die Welle 92 ist mit einem Kettenrad 94 versehen, das mit einem Kettenantrieb 96 zusammenarbeitet, in welches ein Kettenrad 98 eingreift. Dieses Kettenrad 98 wird über eine Welle 99 von einem Motor 100 angetrieben. Auf der vorderen Auflagefläche 54 ist außerdem ein Führungselement 102 angeordnet, welches die mit einem Faden umwickelte Elektrodeneinrichtung hält und führt, wenn diese aus der Wickelvorrichtung 56 herauskommt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrodenanordnung für ein galvanisches Füllelement mit wenigstens zwei streifenförmigen Elektroden entgegengesetzter Polarität, z. B. aus Magnesium und Silberchlorid, die ungefähr flächengleich aneinanderliegen und spiralig zu einem Elektrodenwickel gewickelt sind, gekennzeichnet durch einen fadenförmigen Abstandshalter (14) aus Isoliermaterial, der in auseinandergezogenen im spitzen Winkel zu der Achse des Wickels verlaufenden Windungen um den einen Elektrodenstreifen herumgewunden ist.

2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstreifen um einen wenigstens angenähert zylindrischen inneren Kern (2) gewickelt sind.

3. Elektrodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der fadenförmige Abstandshalter (14) flüssigkeitsdurchlässig ist.

4. Elektrodenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Silberfolie an den Silberchloridstreifen angeschmolzen ist.

5. Elektrodenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei äußere Streifen einer Polarität an gegenüberliegenden Seiten eines inneren Streifens der anderen Polarität angeordnet sind, wobei der innere Streifen vom fadenförmigen Abstandshalter (14) umwickelt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 726 826, 849 659.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 630/591 10.68 © Bundesdruckerei Berlin