DE1471753C3 - Alkalische Sammlerzelle mit einer Cadmium oder Eisenelektrode die ein im Elektrolyten gelöstes SiIi kat enthalt - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine alkalische Sammlerzelle mit einer Cadmium- oder Eisenelektrode, die ein im Elektrolyten gelöstes Silikat enthält.

Es ist aus der deutschen Patentschrift 386 624 bekannt, aus Preisgründen an Stelle des relativ teuren Kaliumhydroxids einen Elektrolyten zu verwenden, der aus einem alkalischen Silikat besteht oder solches ' enthält. Vorzugsweise benutzt man eine Lösung von Natriumsilikat, bei welcher das Verhältnis von Kier seisäure zum Natron niedrig ist, d. h. weniger als 2:1 beträgt. Kaliumsilikat kann auch für sich allein oder im Gemisch mit kaustischem Kali oder kaustischer Soda oder Natriumsilikat benutzt werden. Die bekannte Verwendung eines Elektrolyten, der aus einem'alkalischen Silikat besteht oder ein solches enthält, hat außerdem noch den Vorteil, daß der Elektrolyt nicht an den Gefäßwänden hochsteigt.

Der vorliegenden Erfindung Hegt im Gegensatz dazu nicht die Aufgabe zugrunde, einen preiswerteren Elektrolyten zu schaffen, sondern die Lebensdauer des aktiven Materials der negativen Elektrode einer alkalischen Sammlerzelle zu erhöhen bzw. die Kapazität einer alkalischen Sammlerzelle zu regenerieren.

Diese Aufgabe wird bei einer alkalischen Sammlerzelle der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Konzentration an Silikat, gerechnet als SiO₂, im Elektrolyten zwischen 0,5 und 5 g/l beträgt.

Im Gegensatz zu dem bekannten alkalischen Sammler, bei dem der Elektrolyt ganz oder überwiegend aus alkalischem Silikat besteht, wird bei der vorliegenden. Erfindung nur mit relativ geringen SiIikatkbnzentrationen gearbeitet. Die Konzentration an gelöstem Silikat beträgt vorzugsweise 2 g/l.

Das verwendete Silikat muß selbstverständlich im Elektrolyten löslich sein, und gewöhnlich wird daher ein Alkalisilikat, vorzugsweise ein Natrium- oder Kaliumsilikat, wie Kaliummetasilikat K₂SiO₃ verwendet.

Das Silikat kann man dem Elektrolyten entweder direkt zusetzen, oder man kann es während der Herstellung der Elektroden dem aktiven Material der positiven oder negativen Elektrode zusetzen, oder man kann die Elektrodenplatten nach ihrer Herstellung mit einer Silikatlösung tränken.

Bei Überschreitung des oben angegebenen Kon- fv zentrationsbereiches nimmt die Kapazität, die mit einer gegebenen Menge negativen aktiven Materials erreichbar ist, ab. Bei Verwendung der angegebenen Silikatkonzentrationen wird die Kapazität des Sammlers jedoch nicht merklich beeinträchtigt, während die Lebensdauer, gerechnet in Ladungs- und Entladungszyklen, auch bei starken Überladungen und/ oder anormalen Entladungen, beträchtlich verbessert wird.

Der Zusatz von Silikat ist nicht nur bei der ursprünglichen Fertigung einer Sammlerzelle von Vorteil, sondern auch bei der Regenerierung einer Zelle, deren Kapazität sich verschlechtert hat.

Gemäß der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zum Regenerieren der Kapazität einer al^- kalischen Sammlerzelle, bei welchem der Elektrolyt ausgetauscht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt durch einen neuen Elektrolyten ersetzt wird, der ein gelöstes Silikat enthält, und daß die Konzentration des Silikats, gerechnet als SiO₂, auf einen Wert zwischen 0,5 und 5 g/l eingestellt wird. |

Vorzugsweise wird dabei der ursprüngliche Elekc-, trolyt durch einen frischen Elektrolyten ersetzt, der wesentlich mehr als 2 g/l Silikat (gerechnet als SiO₂) enthält, die Sammlerzelle wird dann geladen und wieder entladen, der Elektrolyt wird dann durch frischen Elektrolyten ersetzt, der nur wenig oder gar kein Silikat enthält, die Sammlerzelle wird dann erneut aufgeladen und wieder entladen, und diese Verfahrensschritte werden wiederholt, bis die Silikatkonzentration im Elektrolyten nach der Entladung zwischen 1,0 und 2,0 g/l liegt.

Man verwendet vorzugsweise einen Alkalisilikat enthaltenden frischen Elektrolyten, insbesondere einen Natrium- oder Kaliumsilikat, wie ein Kaliummetasilikat, enthaltenden frischen Elektrolyten.

Bei der angegebenen Regenerierung nimmt die Kapazität im Laufe der Ladungs- und Entladungszyklen zu und erreicht schließlich wieder ihren normalen Wert. In manchen Fällen, in denen die den Kapazitätsverlust verursachende unsachgemäße Behandlung nur von kurzer Dauer war, ergibt sich mit dem vorliegenden Verfahren eine sofortige Wiederherstellung der ursprünglichen Kapazität.

Um die Kapazität von Sammlerzellen, deren negatives aktives Material durch unsachgemäße Behänd-

lung gelitten hat, schnell wieder herzustellen, werden, wie erwähnt, vorzugsweise anfangs größere Silikatkonzentrationen angewendet. Wenn beispielsweise eine Zelle nur noch die Hälfte ihrer ursprünglichen Kapazität hat und es bekannt ist, daß dies auf eine Verschlechterung des negativen Materials zurückzuführen ist, kann zur Wiederherstellung der Kapazität der Zelle folgendermaßen verfahren werden:

Dem Elektrolyten wird pro Liter bis zu 20 g Silikat, gerechnet als Siliciumdioxid SiO₂, zugesetzt; die Zelle wird dann auf ihre volle Kapazität aufgeladen und mit normaler Geschwindigkeit entladen. Häufig ergibt sich hierbei nur eine sehr kleine Kapazität. Nun wird die Konzentration des Silikats, gerechnet als Siliciumdioxid SiO₂, bestimmt, der ermittelte Wert wird dabei gewöhnlich zwischen 10 g/l und 20 g/l, gerechnet als SiO₂, liegen, gewöhnlich sogar näher an dem oberen Wert. Der freie Elektrolyt wird dann aus der Zelle entfernt und gegen frischen Elektrolyten, der kein Silikat enthält, ersetzt, und der Ladungs- und Entladungsprozeß wird wiederholt. Man wird eine geringfügige Kapazitätserhöhung feststellen. Die Silikatkonzentration des Elektrolyten wird nun erneut bestimmt, der freie Elektrolyt der Zelle wird wieder durch silikatfreien Elektrolyten ersetzt, und das Aufladen und Entladen der Zelle werden wiederholt, bis die Silikatkonzentration im Elektrolyten nach der Entladung etwa ,1,0 bis 2,0 g/l, gerechnet als Siliciumdioxid, beträgt. Wie oft dieses Verfahren, große Mengen von Silikat zuzusetzen und dann zu laden und zu entladen und den Elektrolyten auszutauschen, um die Silikatkonzentration auf den bevorzugten Konzentrationsbereich zwischen 1,0 und 2,0 g/l, gerechnet als SiO.,, herabzusetzen, wiederholt werden muß, hängt vom Anfangszustand der Zelle ab; auf jeden Fall wird man eine Erhöhung der Kapazität der Zelle feststellen, wenn einmal die Silikatkonzentration im Elektrolyten am Ende des Verfahrens den Bereich zwischen 1,0 und 2,0 g/l, gerechnet als SiO.,, erreicht hat.

Claims (5)

• Patentansprüche:

1. Alkalische Sammlerzelle mit einer Cadmium- oder Eisenelektrode, die ein im Elektrolyten gelöstes Silikat, z.B. Alkalisilikat enthält, .dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Silikat, gerechnet als SiO₂, im Elektrolyten zwischen 0,5 und 5 g/l beträgt.

2. Sammlerzelle nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Konzentration an gelöstem Silikat bis 2 g/l beträgt. .. . .

3. Verfahren zum Herstellen einer alkalischen Sammlerzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikat dem aktiven Material der positiven oder negativen Elektrode zugesetzt wird, aus dem es dann in den Elektrolyten in Lösung geht.

4. Verfahren zum Regenerieren der Kapazität einer alkalischen Sammlerzelle mit einer Cadmium- oder Eisenelektrode, bei welchem der Elektrolyt ausgetauscht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt durch einen neuen Elektrolyten ersetzt wird, der ein gelöstes Silikat enthält, und daß die Konzentration des Silikats, gerechnet als SiO₂, auf einen Wert zwischen 0,5 und 5 g/l eingestellt wird. ■

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ursprüngliche Elektrolyt durch einen frischen Elektrolyten ersetzt wird, der wesentlich mehr als 2 g/l Silikat (gerechnet als SiO₂) enthält, daß die Sammlerzelle geladen und wieder entladen wird, daß der Elektrolyt dann durch frischen Elektrolyten ersetzt wird, der nur wenig oder kein Silikat enthält, daß die Sammlerzelle dann aufgeladen und entladen wird und daß diese Verfahrensschritte wiederholt werden, bis die Silikatkonzentration im Elektrolyten nach der Entladung zwischen 1,0 und 2,0 g/l liegt.