DE1496237A1

DE1496237A1 - Aufladbare Batteriezelle

Info

Publication number: DE1496237A1
Application number: DE19651496237
Authority: DE
Inventors: David Yehiely
Original assignee: Sonotone Corp
Current assignee: Sonotone Corp
Priority date: 1964-06-08
Filing date: 1965-06-08
Publication date: 1969-06-12
Also published as: GB1112013A; FR1463836A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf dicht verschlossene aufladbare Batteriezellen und sie betrifft insbesondere Batteriezellen, die mit einem alkalischen Elektrolyt arbeiten. Zu derartigen Batteriezellen gehören z.Be dicht verschlossene Nickel-Kadmium-Batteriezellen sowie dicht verschlossene Nickel-Eisen-Zellen, die mit positiven und negativen Elektroden arbeiten, wie sie in dem Werk "Storage Batteries" von GoW. Vinal, 4. Auflage (1955) Seite 85 bis 100 beschrieben sind. Bei solchen dicht verschlossenen aufladbaren Teilen ist die negative Elektrode gewöhnlich mit einer größeren aktiven Elektrodenmasse versehen als die positive Elektrode. Die Erfindung läßt sich jedoch auch vorteilhaft bei ähnlichen mit einer Entlüftung versehenen aufladbaren alkalischen Zellen anwenden.

Bei einer aufladbaren Batterie, bei der mehrere dicht verschlossene Zellen hintereinandergeschaltet sind, haben die einzelnen Zellen zwar theoretisch die gleiche Kapazität, doch unterscheidet sich die Kapazität in der Praxis von Zelle zu Zelle. Wird eine solche geladene Batterie in eine last entladen,

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erreicht die Zelle mit der kleinsten Kapazität den vollständig entladenen Zustand, während die übrigen Batteriezellen noch ladungen enthalten, und der durch die vollständig entladene Zelle fließende Entladungsstrom bewirkt eine übermäßige Entladung oder ein Aufladen der Zelle mit der kleinsten Kapazität in umgekehrter Richtung bzw. mit entgegengesetzter Polarität» Es ist seit langer Zeit bekannt, daß ein solches Aufladen einer dicht verschlossenen Zelle in umgekehrter Richtung bzw. mit umgekehrter Polarität zu Schwierigkeiten führt. Beispielsweise bewirkt bei einer dicht verschlossenen Nickel-Kadmium-Zelle nachdem die Entladung die gesamte positive Elektrodenmasse aus Nickel-II-Hydroxyd bzw. Ni(OH)₂ zu Nickel-(III)-Hydroxyd oxydiert hat, eine weitere übermäßige Entladung oder ein Aufladen in der entgegengesetztenbRichtung, daß die Zelle mit der kleinsten Kapazität in dem dicht verschlossenen Gehäuse gasförmigen Wasserstoff entwickelt} diesesWasserstofgas geht innerhalb des dicht verschlossenen Gehäuses nicht oder nur unter Schwierigkeiten wieder eine Verbindung ein. Eine solche Entwicklung von gasförmigem Wasserstoff ist gefährlich und muß daher vermieden werden.

In den U.S.A.-Patenten 1 016 874, 2 104 973 und 3 080 440 sind dicht verschlossene aufladbare Zellen beschrieben, bei denen die auf die Gasentwicklung zurückzuführenden Schwierigkeiten durch die Verwendung einer dritten Zellenelektrode bzw. einer Hilfselektrode ausgeschaltet werden, bei der Platin den in dem dicht verschlossenen Zellengehäuse vorhandenen Gasen ausgesetzt wird. Wenn die gewünschte Wirkung erzielt werden soll, muß das Platin dieser dritten Zellenelektrode gegen »ede

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Berührung mit dem Elektrolyt durch ein gasdurchlässiges Antinetzmittel oder einen Überzug geschützt werden.

In den gedruckten Extended Abstracts, Band 8 der Battery-Division der Electrochemical Society, Inc. der Vorträge, die auf der Herbsttagung vom 30. Dezember 1963 gehalten wurden, beschreiben W.N. Carson jr. und J.M. McQade im Auszug Nr. 10 auf Seite 32 und 33» auf welche Weise die Spannung, die zwischen einer solchen wassergeschützten, den Gasen ausgesetzten dritten Platinelektrode und der negativen Elektrode einer dicht verschlossenen Nickel-Kadmium oder Silber-Batteriezelle entwickelt wird, benutzt werden kann, um ein übermäßiges Aufladen der Zelle zu verhindern. Jedoch entwickelt eine solche dritte Elektrode einer dicht verschlossenen aufladbaren Zelle keine Spannung, die dazu dienen könnte, bei einer dicht verschlossenen Zelle das Aufladen in der entgegengesetzten Richtung oder das übermäßige Entladen und die dabei auftretende Entwicklung von Wasserstoffgas zu unterdrücken.

Ein Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, eine dicht verschlossene aufladbare alkalische Batteriezelle der vorstehend genannten Art vorzusehen, die eine dritte Hilfselektrode umfaßt, welche es in Verbindung mit einer anderen Zellenelektrode und ihr zugeordneten Steuerschaltungsmitteln, die auf ein Aufladen der Zelle ine umgekehrter Richtung oder ein übermäßiges Entladen ansprechen, ermöglichen, den in umgekehrter Richtung fließenden ladestrom zu unterbrechen und eine Beschädigung der betreffenden Zelle zu verhindern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer solchen dicht verschlossenen Zelle, bei der die dritte

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Hilfselektrode auch dann vollständig wirksam bleibt, wenn sie der Wirkung des alkalischen Elektrolyten ausgesetzt wird.

Ferner sieht die Erfindung eine dicht verschlossene Zelle der genannten Art vor, bei der Steuermittel mit der dritten Elektrode verbunden sind, wobei diese Steuermittel auf einen schnellen Signalanstieg in der zugehörigen Steuerschaltung ansprechen, um den in der umgekehrten Richtung fließenden Strom zu unterbrechen oder auf einen gefahrlosen Wert zu verringern, bei dem keine Beschädigung der Zelle zu befürchten ist.

Weiterhin sieht die Erfindung eine Batterie vor, die mehrere ähnliche dicht verschlossene aufladbare .Zellen umfaßt, welche in einer Reihenschaltung in einem Ladekreis zusammen mit einer zusätzlichen ähnlichen Steuerzelle angeordnet sind, wobei die Kapazität der Steuerzelle kleiner ist als diejenige der übrigen in Reihe geschalteten Zellen, wobei die Steuerzelle eine zusätzliche dritte positive Elektrode umfaßt, und wobei dieser Zelle Schaltungsmittel zugeordnet sind, welche sie mit der positiven Zellenelektrode bzw. den positiven Zellenelektrpden verbinden und auf einen Signalanstieg im Stromkreis der dritten Elektrode ansprechen, um den in umgekehrter Richtung durch die Steuerzelle fließenden Ladestrom, der auch durch die übrigen Zellen fließt, zu unterbrechen oder ihn auf einen gefahrlosen Wert zu verringern, so daß eine Beschädigung von Zellen verhindert wird. Ferner sieht die Erfindung in Kombination mit einer solchen Zellenanordnung eine zweite Steuerzelle vor, die mit den erwähnten Zellen in Reihe geschaltet ist, jedoch gegenüber den übrigen Zellen umgekehrt gepolt ist, so daß sie aufgeladen wird, wenn die übrigen in Reihe geschalteten Zellen

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einen Entladungsstrom an eine Last abgeben· Diese zweite Steuerzelle hat eine ähnliche Kapazität wie die zuerst erwähnte zusätzliche Steuerzelle; sie ist mit einer eigenen dritten
positiven Elektrode versehen, und es ist eine weitere Steuerschaltung vorgesehen, mittels deren die dritte Elektrode mit
ihrer positiven Hauptelektrode verbunden ist, wobei die Steuerschaltung anspricht, wenn der den übrigen Zellen zugeführte
Ladestrom das Bestreben zeigt, einen schnellen Signalanstieg
in der zweiten Steuerschaltung hervorzurufen, um den den übri- f gen Zellen zugeführten Ladestrom zu unterbrechen oder ihn auf einen gefahrlosen Wert zu verringern, so daß keine Schaden an den Zellen auftreten können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen,

Fig. 1 ist ein teilweise schematisch gezeichneter senkrechter Schnitt durch eine Ausbildungsform einer erfindungsge- * mäßen aufladbaren dicht verschlossenen Batteriezelle·

Pig. 2 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung charakteristische Betriebskurven für eine erfindungsgemäße
Zelle.

Fig. 3 ist ein teilweise schematisch gezeichneter senkrechter Schnitt durch eine weitere Ausbildungsform einer aufladbaren dicht verschlossenen Zelle nach der Erfindung.

Fig. 4 ähnelt Fig. 3, zeigt jedoch eine andere in ein

Metallgehäuse- eingeschlossene erfindungsgemttSe Zelle.

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Pig. 5 zeigt in einem Schaltbild ein System, das es ermöglicht, eine erfindungsgemäße dicht verschlossene aufladbare Zelle zu benutzen, um das Entladen einer geladenen Batterie in eine last derart zu regeln, daß eine Beschädigung von Batteriezellen durch das Aufladen in umgekehrter Richtung verhindert wird, wobei es diese Anordnung außerdem ermöglicht, die der Batterie zugeführte Ladung zu regeln, um die Batteriezellen gegen Beschädigungen zu schützen, die durch einen übermäßigen inneren Gasdruck beim Aufladen mit einem starken Strom hervorgerufen werden könnten·

In Pig. 1 erkennt man teilweise in einem senkrechten Schnitt und teilweise in schematischer Darstellung eine Ausbildungsform einer erfindungsgemäßen dicht verschlossenen aufladbaren alkalischen Zelle. Zwar werden im folgenden Nickel-Kadmium-Zellen beschrieben, doch bietet die Erfindung Vorteile auch bei anderen Arten von aufladbaren alkalischen Batteriezellen, z.B. bei aufladbaren Nickel-Eisen-Zeilen. Bei aufladbaren Nickel-Kadmium-Zellen besteht die positive Elektrodenmasse im entladenen Zustand aus Nickel-(II)-Hydroxyd bzw. Ni(OH)₂, das im vollständig aufgeladenen Zustand in Nickel-(III)-Hydroxyd bzw. NiO(OH) verwandelt ist, wobei sich das Nickel in einem höheren Oxydationszustand befindet. Die entladene negative Elektrodenmasse einer solchen Zelle besteht aus Kadmium-(II)-Hydroxyd bzw. Cd(OH)₂* das durch vollständiges Aufladen in metallisches Kadmium verwandelt wird. Die Erfindung ist bei jeder Bauart einer dicht verschlossenen oder einer teilweise verschlosetnen aufladbaren Nickel-Kadmium-Zelle anwendbar·

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Die in Fig. 1 gezeigte Batteriezelle 10 ähnelt allgemein der in dem U.S.A.-Patent 2 708 212 beschriebenen, abgesehen davon, daß das Zellengehäuse 11 zusammen mit seiner Abdeckung 12 eine dicht verschlossene Umschließung für das Elektrodenaggregat bildet, welches den Innenraum des Gehäuses ausfüllt. Das Gehäuse 11 kann in Richtung jeder seiner Hauptabmessungen eine rechteckige Querschnittsform haben· Gemäß Fig. 1 ist das obere Ende des Gehäuses 11 durch eine Stirnwand 12 verschlossen, die mit dem offenen oberen Ende des Gehäuses 11 verschmolzen oder auf andere Weise verbunden ist·

Die Wände 11 und 12 des Zellengehäuses bestehen aus einem alkalibeständigen Kunststoff· Jedoch kann das Gehäuse auch aus Metall hergestellt werden? in diesem Falle sieht man isolierende Hülsen für die Elektroden vor·

Die in Fig. 1 gezeigte Zelle 10 umfaßt drei positive Elektrodenplatten 14(+), von denen jede mit einer hier benachbarten negativen Platte 15(-) zusammenarbeitet· Die einzelnen benachbarten Elektrodenplatten von entgegengesetzter Polarität sind voneinander durch poröse isolierende Trennschichten 16 getrennt. Beispielsweise kann sich das Elektrodenaggregat aus einem Stapel von gesinterten und gefällten Elektrodenplatten der einen Polarität zusammensetzen, wobei jeweils zwischen benachbarten Platten den Elektrolyt enthaltende Trennschichten über ähnlichen Elektrodenplatten von entgegengesetzter Polarität angeordnet sind, wie es z.B. in dem U.S.A.-Patent 2 527 868 oder dem britischen Patent 214- 799 beschrieben ist.

Die Batteriezelle 10 kann z.B. mit gesinterten Elektrodenplatten arbeiten, die mit aktiven positiven und aktiven

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negativen Elektrodenmassen gefüllt sind, wie es in dem U.S.A.Patent 2 708 212 oder in der Arbeit "Nickel Cadmium Battery Plates", Journal of Electrical Chemical Society, Band 94, Sei- · te 289 bis 299_t 2O₀ Dezember 1948 beschrieben ist. Solche Batterien arbeiten mit einem alkalischen Elektrolyt, der z.B. 20 bis 35 Gewichtsprozent Kaliumhydroxyd in Wasser enthalten kann. Gute Ergebnisse werden z.B. bei der Verwendung isolierender Trennschichten 16 erzielt, die aus alkalibeständigen Pasern, z.B. Nylonfasern, hergestellt sind, welche zu einem porösen, Flüssigkeit absorbierenden Flachmaterial verfilzt sind, das ähnliche Eigenschaften besitzt wie Löschpapier und das unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung Pellon erhältlich ist»

In die Stirnwand 12 des Zellengehäuses sind unter gasdichter Abdichtung und mit isolierender Wirkung ein positiver Anschluß 21 und ein ähnlicher negativer Anschluß 25 aus Metall eingebaut. Mehrere flexible Elektrodenzungen 22 aus Blech verbinden die positiven Elektrodenplatten 14 mit dem positiven Zellenanschluß 31· Ein Satz von ähnlichen Elektrodenzungen verbindet die negativen Elektrodenplatten 15 mit der negativen Zellenklemme 25·

Bei praktisch ausgeführten dicht verschlossenen Nickel-Kadmium-Batteriezellen wurde gute Ergebnisse erzielt, wenn man die negative Elektrode mit einer aktiven Elektrodenmasse versah, deren Kapazität um 20# bis 100$ größer war als diejenige der positiven Elektrodenplatte. Theoretisch würden die besten Ergebnisse dann erzielt, wenn man bei einer dicht verschlossenen Nickel-Kadmium-Batteriezelle dafür sorgt, daß sich sowohl die negative als auch die positive Elektrodenmasse in einem

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vollständig entladenen Zustand befindet, wenn die Elektroden in das Zellengehäuse eingeschlossen werden. Jedoch besitzt das Kadmium-(II)-Hydroxyd bei einer vollständig entladenen negativen Teilenelektrode eine schlechte Leitfähigkeit, Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, verleiht man der negativen Elektrodenmasse der dicht verschlossenen Nickel-Kadmium-Batteriezellen eine Ladung, die etwa 10$ der vollen Ladung entspricht, um einen Teil des Kadmiumhydroxyds in metallisches Kadmium zu verwandeln. Ferner das Elektrodenaggregat mit dem alkalischen | Elektrolyt imprägniert, bevor das Zellengehäuse verschlossen wird.

Die vorstehenden Angaben bezüglich einer dicht verschlossenen Nickel-Kadmium-Batteriezelle gelten auch für Nickel-Kadmium-Zellen, die in ein Gehäuse eingeschlossen sind, welches eine Entlüftungsöffnung aufweist, die durch einen Elastomerkörper verschlossen gehalten wird, wobei dieser Elastomerkörper zwangsläufig im zusammengedrückten Zustand unter einem vorbe« stimmten Dichtungsdruck in Anlage am Rand der Entlüftungsöff- { nung gehalten wird; zu diesem Zweck ist über dem Elastomerkörper und der Entlüftungsöffnung ein Halteteil aus Metall angeordnet, wie es in der U.S.A.-Patentanmeldung 343 316 vom 7. Februar 1964 beschrieben ist·

Gemäß der Erfindung ist eine dicht verschlossene Zelle der an Hand von fig. 1 beschriebenen Art mit einer dritten oder Hilfselektrode ghnlich der positiven Zellenelektrode ausgerüstet, diese zusätzliche Elektrode ist nahe einer der positiven Elektroden über einer den .Elektrolyt enthaltenden porösen Trennschicht oder einem Trennspalt angeordnet. Das Zellengehaäuse

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trägt einen dritten isolierten Anschluß aus Metall, der mit der dritten Elektrode verbunden istj mit dem dritten Anschluß ist eine Schutzschaltung verbunden, die auf einen schnellen Spannungsanstieg anspricht, um die Zelle gegen einen in umgekehrter Richtung fließenden Ladestrom zu schützen, wenn die Elektrodenmasse der positiven Elektrode vollständig entladen worden ist, jedoch bevor eine vollständige Entladung der dritten positiven Elektrode 27(+) stattgefunden hat.

Pig. 1 zeigt, auf welche Weise man eine aufladbare dicht verschlossene alkalische Zelle der beschriebenen Art mit einer solchen dritten oder Hilfselektrode versehen kann. In unmittelbarer Nähe der positiven Elektrode 14, die auf der linken Seite des eingeschlossenen Elektrodenaggregats liegt, ist eine zusätzliche ähnliche dritte positive Elektrodenplatte 27(+) angeordnet, die durch eine ähnliche Verbindungszunge 28 mit dem inneren Ende eines zusätzlichen dritten Zellenelektrodenanschlusses 29 verbunden ist, welcher isoliert in die Stirnwand 12 eingebaut ist. Diese zusätzliche dritte positive Elektrode 27(+) wird mit den anderen Zellenelektroden 14 und 15 als Bestandteil des Elektrodenaggregats innerhalb einer Umhüllung 19 kombiniert, bevor das Elektrodenaggregat in das Zellengehäuse 11, 12 eingeschlossen wird. Die zusätzliche dritte Elektrode 27 befindet sich im gleichen Entladungszustand wie die anderen positiven Elektrodenplatten 14 des Elektrodenaggregats, wenn sie in das Zellengehäuse eingeschlossen wird.

Die in Fig. 2 wiedergegebenen Kurven veranschaulichen die Lade- und Entladecharakteristiken einer dicht verschlossenen Zelle der an Hand von Pig. 1 beschriebenen Art. In Pig. 2 ist

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auf der Abszissenachse die Zeit in Minuten aufgetragen, während auf der Ordinatenachse die Spannung zwischen den positiven und negativen Elektroden der Zelle sowie zwischen der dritten Elektrode und den positiven Elektroden für den Fall aufgetragen ist, daß die Zelle aus dem entladenen Zustand durch einen,Ladevorgang in den gewünschten ladungszustand gebracht und danach wieder entladen wird. Die Angaben, auf denen die in Fig. 2 wiedergegebenen Kurven basieren, gelten für eine dicht verschlossene Zelle mit einer Ladungskapazität fron 0,75 Amperestunden, die bei etwa 70° C 100 min lang mit einem Ladestrom von 500 mA aufgeladen wurde, und der dann 80 min lang ein Entladestrom von 500 mA entnommen wurde. Die Kurve 9-A zeigt den Spannungsunterschied zwischen den positiven Zellenelektroden 14 und den negativen Zellenelektroden 15, während die Kurve 9-B den Spannungsunterschied zwischen den positiven Elektroden 14 und der dritten Elektrode 27 während der Lade- und Entladezeit der verschlossenen Zelle wiedergibt, die auf der Abszissenachse aufgetragen ist.

In Fig. 2 zeigt der linke Teil der Kurve 9-A zwischen und 100 min auf der Zeitachse einen bekannten Verlauf des Spannungsunterschiedee zwischen den positiven und den negativen Elektroden einer verschlossenen Nickel-Kadmium-Batteriezelle während dea Aufladens aus dem vollständig entladenen Zustand der positiven Elektrode oder Elektroden bis zum vollständig aufgeladenen Zustand, der nach den ersten 100 min längs der Leitachse erreicht wurde. Der rechte Teil der Kurve 9-A zwischen 100 und 180 min auf der Zeitachse zeigt den Verlauf des Spannungsunterschiedes zwischen den gleichen Elektroden für den Fall, daß eine vollständige geladene Zelle während der nächsten 80 min

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längs der Zeitachse entladen wird, wobei die positive Elektrode oder die positiven Elektroden in den vollständig entladenen Zustand gebracht werden· Die in Fig. 2 dargestellten Kurven wurden mit einer Zelle aufgenommen, die mit einem konstanten Strom von 500 mA geladen und entladen wurde.

Die Kurve 9-B in Pig. 2 gibt den Spannungsunterschied zwischen der dritten Elektrode 27 und der positiven Elektrode 14 während des beschriebenen Ladens- und Entladens der Zelle wieder» Die Kurve 9-B zeigt, daß der Spannungsunterschied zwischen der dritten Elektrode und der positiven Elektrode dieser Zelle während des Ladevorgangs sehr klein bleibt und beim entladenen Zustand der Zelle etwa -0,025 V beträgt, sich jedoch auf -0,075 V ändert, wenn die Spannung zwischen den positiven und den negativen Zellenelektroden innerhalb der Ladezeit von 100 min von 1,22 auf 1,4 V zunimmt. Der rechte Teil der Kurve 9-B zeigt während der Entladung der Zelle zwischen 100 und 180 min längs der Zeitachse, daß der Spannungsunterschied zwischen der dritten Elektrode und der positiven Elektrode bis zum Ablauf der ersten 76 min des Entladungsvorgangs sehr klein bleibt und am Beginn der Entladung -0J.05 V beträgt, sich jedoch nach 76 min während der Entladung nur auf +0,06 V ändert, und zwar kurz bevor die positive Elektrode ihren vollständigbentladenen Zustand nach einer Entladungsdauer von 80 min bzw. nach insgesamt 180 min auf der Zeitachse, erreicht hat; der Spannungsunterschied zwisohen der dritten oder Bezugselektrode der Zelle und der positiven Elektrode steigt plötzlich oder mit einer hohen Geschwindigkeit von einem Wert nahe 0 Volt auf +1,25 Volt an, wenn die positive Elektrode bzw. die positiven Elektroden 14 (+) vollständig entladen worden sind.

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Gemäß der Erfindung wird diese plötzlich oder schnell ansteigende Spannung zwischen den positiven Elektroden und der dritten positiven Elektrode, der eintritt, wenn die positiven Elektroden den entladenen Zustand erreichen, dazu benutzt, die Zelle und andere damit in Reihe geschalteten Batteriezellen, die ihren Strom an eine Last abgeben, dagegen zu schützen, daß sie von einem entgegengesetzten Ladestrom durchflossen werden, wenn die Elektrode mit der kleinsten Elektrodenmasse ihren vollständig entladenen Zustand erreicht hat. Ein Schaltungssystem, g das ein Beispiel für eine Anordnung bildet, mittels deren eine Batterie in der erwähnten Weise geschützt werden kann, wird im folgenden an Hand von Pig. 5 beschrieben·

Fig. 3 zeigt eine bekannte Bauart einer verschlossenen Batteriezelle, wie sie in kritischen Fällen verwendet wird, z.B. bei in der Raumschiffahrt benutzten Raketen; die Zelle nach Fig. 3 weist eine erfindungsgemäße dritte Elektrode auf. Die Zelle nach Fig. 3 ähnelt allgemein der in dem U.S.A.-Patent 3 064 065 beschriebenen verschlossenen aufladbaren Zelle. Sie { umfaßt ein spiralförmig gewickeltes Elektrodenaggregat mit sich deckenden positiven und negativen Elektroden der in dem U.S.A.Patent 3 083 24Θ beschriebenen Art. Die Zelle nach FAg, 3 ist jedoch erfindungsgemäß in der nachstehend beschriebenen Weise abgeändert·

Sie in Fig. 3 gezeigte Zelle besitzt ein rohrförmiges Metallgehäuse 51 mit einer Stirnwand 52 aus Metall und einem Boden 53, der ebenfalls aus Metall besteht, Sowohl die obere Wand 52 aue Metall als auch der Boden 53 aus Metall ist mit eine» Sand versehen, der »it dem benachbarten Rand des rohrförmigen

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Gehäuses 51 gasdicht verschmolzen ist.

Das Metallgehäuse 51 und der Gehäuseboden 53 bilden die negative Klemme der Zelle. In die Stirnwand 52 sind mit isolierender Wirkung und gasdicht mit Hilfe eines Verschmelzungsvorgangs eine positive Zellenklemme 21-3 und eine die Klemme isolierende Buchse 54 eingebaut. Die isolierende Buchse 54 kann aus Glas bestehen und mit der Metailklemme 21-3 sowie mit der Wand der Aufnahmeöffnung in der Stirnwand 52 gasdicht verschmolzen sein, wie es in dem U.S.A.-Patent 3 064 065 beschrieben ist, Alternativ wird ein rohrförmiger keramischer Isolator 54, dessen äußere Wandfläche metallisiert ist, gasdicht mit der Klemme 21-3 und der Wand der zugehörigen Öffnung in der Stirnwand 52 verschmolzen·

In die Stirnwand 52 aus Metall ist auf ähnliche Weise mit abgedichteter Wirkung unter Verwendung einer ähnlichen gasdichten isolierenden Buchse 54 eine Klemme 29-3 für die dritte Elektrode eingebaut, die der dritten Elektrodenklemme 29 der Zelle nach Fig. 1 entspricht«

In das Zellengehäuse 50 ist ein spiralförmig gewickeltes Elektrodenaggregat eingeschlossen, das eine positive Zellenelektrode 14-1 umfaßt, die durch eine poröse, den Elektrolyt enthaltende Trennschicht 16-1 von einer ähnlichen negativen Zellenelektrode 15-11 getrennt ist. Eine weitere dritte positive Zellenelektrode 27-1 überdeckt eine weitere den Elektrolyt enthaltende Trennspnicht 16-1 über der positiven Hauptelektrode 14-1. Die drei sich'deckenden Elektroden können sämtlich als gesinterte Platten ausgebildet »ein, die in ihren Poren die aktiven positiven bzw. negativen Elektrodenmassen enthalten,

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wie es bezüglich der Zelle nach Fig. 1 beschrieben wurde· Die drei Elektroden 14-1, 15-1 und 27-1 können jedoch auch auf beliebige andere bekannte Weise ausgebildet sein. Bei einem spiralförmig gewickelten Elektrodenaggregat nach Pig. 3 kann die innere gewickelte Elektrode durch eine negative Elektrode 15-1 gebildet sein, auf welche die nächste äußere positive Elektrode 14-1 folgt, auf deren Außenseite die dritte positive Elektrode 27-1 angeordnet ist·

Die sich deckenden Elektroden 15-1, 14-1 und 27-1 und die dazwischen liegenden Trennschichten 16-1 werden spiralförmig aufgewickelt, z.B. auf einem hohlen zentralen Kern 19-9 aus isolierendem Material. Mit den positiven und negativen Elektroden sind flexible Zungen 22-1, 26-1 und 28-1 aus Metall verschweißt. Die Zunge 26-1 der negativen Elektrode 15-1 ist durch eine elektrisch hergestellte Schweißstelle mit <iem darunter liegenden Teil des Gehäusebodens 53 verbunden.

Eine isolierende Platte 57 trennt die Unterseite des Elektrodenaggregats von dem Gehäuseboden 53 aus Metall und ist mit einem Schlitz versehen, durch den die Zunge 26-1 der negativen Elektrode nach unten ragt. Eine isolierende Platte 58 trennt die obere Gehäusestirnwand 52 aus Metall von dem darunter liegenden Elektrodenaggregat und weist öffnungen für die beiden isolierten Zellenanschlüsse 21-3 und 29-3 auf· Nach dem Verschweißen der Elektrodeneungen 27-1 und 28-1 mit den inneren Enden der Klemmen 21-3 und 29-3 wird die Stirnwand 52 in dae rohrförmige Gehäuse 51 eingeführt, und der Rand der Stirnwand wird durch eine SchmeUeehweißung mit dem benachbarten Hand des Gehäuses verbunden·

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Fig. 4 zeigt eine weitere Bauart einer in ein Metallgehäuse eingeschlossenen aufladbaren Zelle, die erfindungsgemäß mit einer dritten Elektrode versehen ist_e Die Zelle nach Fig. umfaßt ein rohrförmiges Gehaäuse 51-1» eine Stirnwand 52-1 aus Metall und einen Boden 53-2f diese Teile sind so miteinander verbunden, daß sie ein dicht verschlossenes Metallgehäuse bilden, der den inneren Raum für die Zelle umschließt. In das rohrförmige Gehäuse ist ein spiralförmig gewickeltes Elektrodenaggregat eingeschlossen, das eine innere negative Elektrode 15-2, eine positive Elektrode 16-1, eine dieser benachbarte äußere positive dritte Elektrode 27-2 und dazwischen liegende poröse isolierende Trennschichten 16-1 umfaßt} alle diese Teile sind mit einem alkalischen Elektrolyt imprägniert·

Die Stirnwand 52-1 besitzt einen Rand, der von einem isolierenden Ring 61 überlappt wird, welcher einen Teil einer isolierenden Platte 82 bildet, die den Deckel aus Metall von dem darunter liegenden Elektrodenaggregat trennt. Eine gasdichte isolierende Verbindung ist zwischen dem Rand des Metalldeckels 52-1 und dem ihn umschließenden Verbindungsabschnitt 64 des rohrförmigen Gehäuses 51-1 auf bekannte Weise vorgesehen. Auf ähnliche Weise ist die untere Gehäusewand 53-2 aus Metall gasdicht und isolierend mit dem sie umgebenden Gehäuseabschnitt 51-3 verbunden. Die positiven und die negativen Zellenelektro-* den 14-2 und 15-2 sowie die dritte positive Elektrode 27-2 sind mit flexiblen Anschlußzungen 22-2, 26-2 und 28-2 aus Metall versehen, die durch Schlitze der oberen und unteren isolierenden Trennschichten 62 ragen, und deren Enden metallisch, z.B. durch elektrisch hergestellte Schweißstellen, mit der isolierten

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Gehäusestirnwand 52-1 aus Metall bzw. dem rohrförmigen Metallgehäuse 51-1 bzw. dem isolierten Gehäuseboden 53-2 aus Metall verbunden sind. Die drei gegeneinander isolierenden Gehäusewände 51-1, 52-1 und 53-1 bilden somit drei von außen zugängliche Zellenanschlüsseι die mit den beiden Hauptelektroden 14-2 und 15-2 sowie mit der dritten positiven Elektrode 27-2 des Elektrodenaggregats verbunden sind.

Zum Unterschied von dicht verschlossenen aufladbaren Batteriezellen besitzt das Gehäuse der Zelle nach Fig. 4 eine Entlüftungsöffnung, durch die überschüssige Druckgase entweichen können. Jedoch wird diese Gehäuseentlüftungsöffnung bzw, werden mehrere solche öffnungen normalerweise durch ein Bauteil aus Metall zwangsläufig verschlossen gehalten; dieses Bauteil dichtet die Gehäuseumschließung normalerweise ab, abgesehen von Fällen, in denen ein vorbestimmter inneren Gasdruck die durch' das Bauteil aus Metall in ihrer Lage gehaltene Dichtung zwingt, die überschüssigen Druckgase entweichen zu lassen«

Die kräftig ausgebildete Stirnwand 52-1 aus ^Metall besitzt einen Hand 74, der eine Entlüftungsöffnung abgrenzt. Ferner ist eine kräftig ausgebildete äußere Stirnwand 81 aus Metall vorgesehen, die eine allgemein rohrförmige, als Abstandsorgan wirkende Wand 82 mit einem sich daran anschließenden Hand 83 aufweist, welch letzterer mit der Stirnwand 52-1 aus Metall z.B, elektrisch verschweißt ist. In dem Raum zwischen der Stirnwand 81 und der darunter liegenden öffnung 73 der Stirnwand 52-1 wird im elastisch zusammengedrückten Zustand eine relativ große Masse in Form eines nicht porösen gasdichten Elastomerkörpere 80 von vorbeetimmten Volumen festgehalten. Der durch die äußere

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Stirnwand 81 abgegrenzte Baum ist genügend groß, so daß der Elastomerkörper 80 derart zusammengedrückt werden kann, daß er sich naoh unten in den darunter liegenden Baum hinein vorwölbt und durch eine Überlappung eine gasdichte Abdichtung der Gehäuseentlüftungsöffnung 73 bewirkt.

Die zwangsläufige Zusammendrückung des Elastomerkörpers 80 gegen den Band der Gehäuseentlüftungsöffnung 53 ermöglicht es, mit hoher Genauigkeit die Höhe des überschüssigen inneren Gasdrucks zu bestimmen, bei dem sich der Elastomerkörper 80 so verformt, daß er sich von dem Band der Entlüftungsöffnung abhebt, um die überschüssigen Druckgase durch die Entlüftungsöffnung 73 und in der äußeren Stirnwand 81 vorgesehene Entlüftungskanäle 85 entweichen zu lassen. Der massive Körper 80 aus einem Elastomermaterial kann nicht auf ein kleineres Volumen zusammengedrückt werden, abgesehen davon, daß ein Zusammendrücken in einem solchen Ausmaß möglich ist, wie es durch das Vorhandensein eines vorbestimmten Volumens an geschlossenen gasdichten Foren ermöglicht wird. Bei dem in Fig. 4 gezeigten, durch ein Bauteil aus Metall in seiner gehaltenen Verschluß wird der Baum, in den hinein der zusammengedrückte Elastomerkörper 80 duroh den inneren Gasdruck gedrückt werden kann, duroh das vorbestimmte Volumen des Baums bestimmt, der zwischen dem Bandabschnitt des Elastomerkörpers 80 und der darunter liegenden Gehäueestirnwand 52-1 in der Umgebung der Entlüftungsöffnung 73 vorhanden ist. Auf diese Weise ist es möglich, mit hoher Genauigkeit den ^ruok vorherzubestimmen, bei welchem die inneren Gas« den zusammengedrückten Elastoaerkörper 80 veranlassen, die inneren Gase über die Entlüftungsöffnung 73 und- die Kanäle

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der äußeren Stirnwand 81 entweichen zu lassen.

Die erfindungsgemäßen, mit einer dritten Elektrode versehenen Zellen nach Fig. 1 und 2 sind insofern neuartig, als dann, wenn z.B. eine Nickel-Kadmium-Batterie mit mehreren in Reihe geschalteten dicht verschlossenen Zellen entladen wird, es die erfindungsgemäße Zelle ermöglicht, zwangsläufig zu verhindern, daß eine oder mehrere Zellen einer solchen Batterie in umgekehrter Richtung aufgeladen werden. Wenn man eine voll aufgeladene erfindungsgemäße Zelle mit drei Elektroden mit entgegengesetzter Polarität mit einer Batterie in Reihe schaltet, bei der mehrere dicht verschlossene Zellen hintereinandergeschaltet sind, welche vollständig oder nahezu vollständig entladen sind, ermöglicht es ferner die umgekehrt gepolte erfindungsgemäße Zelle mit drei Elektroden, die Batterie mit einer hohen Stromstärke aufzuladen, ohne daß eine Beschädigung der Batteriezellen zu befürchten ist. Dies wird dadurch erreicht, daß der starke Ladestrom unterbrochen oder auf einen Tröpfelladestrom verringert wird, bevor das Aufladen mit hoher Stromstärke dazu ftirht, daß sich in den Zellen der Batterie ein hoher innerer Gasdruck entwickelt.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung ist eine Batterie 10»B mit mehreren hintereinandergeschalteten verschlossenen aufladbaren Zellen 7-B so geschaltet, daß sie einen Gleichstrom einer Last 10-L, z.B. einem Widerstand, zuführt. Ein Schalter 2-1 ermöglicht θβ, den Stromkreis zwischen der Batterie 10-B und der Last 10-L *u öffnen und zu schließen. Eine Wecheeletromiu.ll· in Form eines Leistungstransformators 36 ist an eine Schaltung 35 zum Gleichrichten und Abgeben eines konstanten

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Stroms angeschlossen, die über eine positive ladeleitung 10(+) und eine negative ladeleitung 10(-) einen konstanten Ladestrom liefert, so daß alle Zellen der Batterie mit einem konstanten Ladestrom aufgeladen werden können·

Die Zellen 7-B der Batterie 10-B sind mit einer erfindungsgemäßen Zelle 10-BD mit drei Elektroden der an Hand von Fig. 1 bis 4 beschriebenen Art in Reihe geschaltet; diese zusätzliche Zelle umfaßt positive Elektroden 14 und negative P Elektroden 15 sowie eine dritte Elektrode 27» und die Zelle ist mit den übrigen Batteriezellen 7-B so verbunden, daß sich ihre Spannung zur Spannung der Batterie 10-B addiert. Außerdem ist mit dem anderen Ende der Batterie 10-B eine weitere ähnliche erfindungsgemäße Zelle 10-BO mit drei Elektroden in Reihe geschaltet j die Zelle 10-BC umfaßt positive Elektroden 14, negative Elektroden 15 und eine dritte Elektrode 27* Zwar ist es schwierig, dafür zu sorgen, daß alle Zellen 7-B der Batterie 10-B genau die gleiche Kapazität erhalten, doch macht es keine Schwierigkeiten, aus mehreren solchen Zellen eine oder zwei Zellen auszuwählen, die tine kleinere Kapazität haben als die übrigen Zellen der Batterie. Es sei bemerkt, daß bei verschlossenen Zellen die positive Elektrode, die eine kleinere Ladungskapazität hat als die negative Elektrode, die Ladekapazität der betreffenden Zelle bestimmt. Somit werden die beiden Zellen 10-BD und 10-BO so ausgewählt, daß sie Jeweils eine kleinere Ladekapazität haben als alle Zellen der Batterie 10»B·

In Fig. 5 bildet die untere negative Elektrode 14 der am unteren Ende der Batterie angeordneten Zelle 10-BO die negative Batterieklemme 2-B(-), während die obere positive Elektrode 15

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der oberen Zelle 1O-BD die positive Klemme 2-B(+) der Batterie bildete

Gemäß der Erfindung ist die positive Elektrode 14 ebenso wie die dritte Elektrode 27 der drei Elektroden aufweisenden Zelle 10-BD mit einem Entladungsfühlkreis 2-K in Form eines Heiais verbunden; dieses Heiais spricht auf einen Spannungsanstieg zwischen der positiven Elektrode H und der dritten Elektrode 27 an, um den Entladungsstromkreis zwischen der Batterie * 10-B und der Last 10-L zu unterbrechen und so eine weitere Entnahme von Strom aus der Batterie 10-B zu unterbinden« Die andere Zelle 10-BC mit drei Elektroden, die mit umgekehrter Polung mit den Zellen 7-B der Batterie und der Zelle 10-BD in Reihe geschaltet ist, dient dazu, den der Batterie 10-B zugeführten Ladestrom zu unterbrechen oder ihn auf einen Tröpfelladestrom zu verringern, bevor die übrigen in Reihe geschalteten Zellen einen übermäßog entladenen Zustand erreichen, bei dem sich ein übermäßiger oder gefhärlicher innere» Gasdruck in bestimmten Zellengehäusen der Batterie entwickelt.

Die Batterie 10-B gibt Strom an die Last 10-L ab, wenn der Schalter 2-L geschlossen wird. Die verschlossene, zum Regeln der Entladung dienende Nickel-Kadmium-Batteriezelle 10-BD hat eine dritte positive Elektrode 27 zusätzlich zu der positiven Nickel-(II)-Hydroxydelektrode 15(+) und der negativen Kadmium-(II)-Hydroxydelektrode 14-(+) und ist mit der Batterie 10-B in Reihe geschaltet, die sich aus mehreren in Reihe geschalteten ähnlichen verschlossenen Zellen zusammensetzt, wobei diese Zellen jedoch nicht mit -einer dritten Elektrode versehen sind. Die poBitive Hauptelektrode der drei Elektroden umfaBaenden

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Steuerzelle 10-BD ist kleiner als die Kapazität der positiven Elektroden der anderen in -Seihe geschalteten Batteriezellen 7-B der Batterie 10-B.

Die Wicklung des ^elais 2-K, die die positive dritte Elektrode 27 mit der positiven Hauptelektrode 14 der Entladungsregelzelle 10-BD verbindet, ist somausgebildet, daß sie einen Überbriickungswiderstand bildet, dessen Widerstand genügend groß ist, um zu gewährleisten, daß der größte Teil des EntladungsStroms oder nahezu der gesamte Entladungsstrom der Batterie 10-B durch die Hauptelektroden 14 und 15 der EMladungsregelzelle 10-BD fließt. Beispielsweise soll der Entladungswiderstand über die Hauptelektroden 14 und 15 der ^eIIe 10-BD etwa um das 1000-fache größer sein als der Widerstand des Überbrückungswiderstandes 2-K zwischen der dritten Elektrode 27 und der positiven Hauptelektrode 14 der Zelle 10-BD.

Wird bei einer solchen Batteriezellenanordnung die Batterie 10-B in die last 10-L entladen, erreicht die positive Wirkung der mit einer dritten Elektrode versehenen Fühlzelle 10-BD den ladungszustand Null, bevor die positiven Elektroden der übrigen in ßeihe geschalteten Zellen 7-B der Batterie 10-B diesen Zustand erreichen, so daß ein schneller Spannungsanstieg zwischen der positiven Elektrode 14(+) und der dritten Elektrode 27 auftritt und das Relais 2-K eingeschaltet wird, um die Abgabe von Strom aus der Batterie zu unterbrechen.

Es wird angenommen, daß bei dem System nach Fig. 5 die verschiedenen Schaltungselemente so ausgebildet, gewählt und kombiniert sind, wie es im folgenden beschrieben wird. Bei allen Zellen der Batterie 10-B und den Zellen 10-BD und 10-BC handelt

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es sich um verschlossene Zellen mit einer negativen Elektrode, deren Kapazität um einen vorbestimmten Betrag größer ist als die Kapazität der positiven Elektrode. Der Ladungszustand und die Kapazität der Entladungsregelzelle 1O-BD werden so gewählt, daß diese Zelle vollständig entladen wird, bevor irgendwelche anderen Zellen der Batterie 10-B oder die Zelle 10-BC vollständig entladen worden ist. Der Ladungszustand und die Kapazität der Laderegelzelle 10-BD, die mit umgekehrter Polung an die übrigen Zellen angeschlossen ist, werden so gewählt, daß diese Zelle vollständig aufgeladen ist, wenn die Zelle 10-BD vollständig entladen istj dies entspricht dem Zustand, bei dem die Zellen der Batterie 10-B ihren vollständig entladenen Zustand erreichen.

Beispielsweise wird ein guter Schutz gegen ein Aufladen von Zellen der Batterie 10-B in der falschen Richtung*gewährleistet, wenn man die Kapazität der Entladungsregelzelle 10-BD um etwa 296 bis 5# kleiner macht als die Kapazität jeder der übrigen Batteriezellen 7-Bv Eine Zelle befindet sich dann im vollständig entladenen Zustand, wenn die positive Zellenelektrode den vollständig entladenen Zustand erreicht, so daß das weitere Fließen des Zellenstroms in der gleichen Entladungsrichtung von anderen damit in Reihe geschalteten, noch nicht vollständig entladenen Zellen bewirkt, daß die betreffende Zelle in der falschen Richtung aufgeladen wird. Diee gilt auch für eine Zelle nach Pig. 1, bei dtr mehrere Paare von parallelge-Bchalteten Zellenelektroden H(+) und 15(-) von entgegengeeet«- ter Polarität Yorhanden sind·

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Gemäß Fig. 5 kann der Schalter 2-1 geschlossen werden, um der Last 10-1 einen Gleichstrom aus der Batterie 10-B zuzuführen. Wird ein Ladeschalter 2-C geschlossen, wird die Gleichstromquelle 35 mit der Batterie 10-B verbunden, um die Batterie aufzuladen. Soll die Batterie 10-B aufgeladen werden, wird der Schalter 2-C geschlossen, während der Schalter 2-L geöffnet bleibt. Sobald eine Zelle der Batterie 10-B und die Zelle 10-BB ihren vollständig aufgeladenen Zustand erreicht, ist die positive Elektrode 27 der Laderegelzelle 10-BC vollständig entladen worden, und da dann ein plötzlicher Spannungsanstieg zwischen der positiven Elektrode 14 und der positiven Elektrode 27 eintritt, wird ein Relais 1-K eingeschaltet. Wird das Relais 1-K eingeschaltet, werden die zugehörigen Kontakte 1-K1 geschlossen, um ein Halterelais 3-K einzuschalten, das sich an seinen Haltekontakzen 3-K1 eingeschaltet hält. Das so betätigte Relais 3-K überbrückt die Laderegelzelle 10-BC über einen Stromkreis, . der einen Widerstand enthalten kannj ferner öffnet das Relais 3-K den Leitungsweg des Ladestroms, da die Kontakte 3-K3 geöffnet werden, um einen Widerstand 91 in den Ladekreis einzuschalten und so den Ladestrom zu einem Tröpfelladestrom zu verringern. Um den Tröpfelladestrom zu unterbrechen, wird der Schalter 2-C geöffnet, der mit Hilfe seiner kurzzeitig geöffneten Kontakte 2-CS1 das Relais 3-K abschaltet.

Die Kapazität der positiven Hauptelektrode der Entladungsregelzelle 10-BD ist kleiner als die Kapazität der positiven' Elektroden der übrigen in Reihe geschalteten Batteriezellen 7-B der Batterie 10-B. Die Wicklung des Relais 2-K ist zwischen den positiven Elektronen 14 und 17 der Zelle 10-BD angeschlossen und so ausgebildet, daß sie einen Nebenschlußwiderstand

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bildet, dessen Widerstand genügend groß ist, um zu gewährleisten, daß der größte Teil des Entladungsstroms oder nahezu der gesamte Entladungsstrom der Batterie 10-B durch die ^aauptelektroden 14 und 15 der Zelle 10-BD fließt. Beispielsweise soll der Entladungswiderstand über die Hauptelektroden 14 und 15 der Zelle 10-BD etwa um das 1000-fache größer sein als der Widerstand des Nebenschlußwiderstandes 2-K zwischen der dritten Elektrode und den positiven Hauptelektroden der Zelle 10-BDo

Da die positive Hauptelektrode 14 der Hegelzelle 10-BD eine kleinere ladungakapazität hat als die positiven Elektroden der übrigen Batteriezellen, erreicht die Elektrode 14 ihren vollständig entladenen Zustand früher als irgendeine andere Zelle der Batterie 10-B. Der weiter fließende Entladungsstrom durch die Regelzelle 10-BD polarisiert jetzt die vollständig entladene positive Elektrode 14 der Zelle 10-BD und bewirkt, daß diese Elektrode dem Ladestrom im Vergleich zu dem Nebenschlußwiderstand 2-K zwischen der positiven Elektrode 14 und der dritten Elektrode 27 einen sehr hohen Widerstand entgegensetzt. Infolgedessen wird der größte Teil des weiter fließenden Batterieentladungsstroms zu dem der dritten Elektrode zugeordneten Nebenschlußrelais 2-K umgeleitet, so daß dieses Relais betätigt wird. Das Relais 2-K kann benutzt werden, um den Stromkreis der Batterie zu unterbrechen, die Zellen gegenüber dem Entladungskreis abzuschalten und weitere Schutzvorgänge der vorstehend beschriebenen Art durchzuführen. Wird das Relais 2-K betätigt, wird das Relais 3-K eingeschaltet, das sich selbst eingeschaltet hält und durch öffnen seiner Kontakte 3-K2 den

Batterieentladungskreis unterbricht. Ist der Batterie 10-B nur

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eine Entladungsregelzelle 10-BD zugeordnet, kann das zugehörige Relais bei seiner Betätigung den Entladungsstromkreis direkt mit Hilfe von Kontakten öffnen, die den Kontakten 3-K2 entsprechen.

Es sei bemerkt, daß man bei den vorstehend beschriebenen

Ausführungsbeispielen die verschiedensten Abänderungen und Abwandlungen vorsehen kann, ohne den -Bereich der Erfindung zu verlassen·

Patentansprüche ι 909824/0550

Claims

PATENTANSPRÜCHE

In ein Gehäuse eingeschlossene aufladbare alkalische Batteriezelle mit mindestens zwei Hauptelektroden von entgegengesetzter Polarität, umfassend eine positive Zellenelektrode mit einer positiven aktiven Masse, die mit einer benachbarten negativen Zellenelektrode mit einer negativen Elektrodenmasse zusammenarbeitet, deren Ladungskapazität größer ist als diejenige der positiven Elektrode, sowie einen den Elektrolyt enthaltenden Trennraum zwischen den Elektroden, wobei die Zelle einer Aufladung mit umgekehrter Polarität ausgesetzt ist, wenn ein Entladungsstrom von anderen mit der Zelle in Reihe geschalteten Zellen aus durch die Zelle fließt, nachdem die positive Hauptelektrode vollständig entladen worden ist, gekennzeichnet durch eine zusätzliche positive Elektrode mit einer positiven Elektrodenmasse, die durch einen den Elektrolyt enthaltenden Raum von der peeitiven Hauptelektrode getrennt ist und die Eigenschaft aufweist, daß sie eine Spannung nahe der ι Spannung der positiven Elektrode abgeben kann, solange die positive Hauptelektrode eine positive Ladung enthält, und die ferner bewirkt, daß ein erheblicher Anstieg der Spannung gegenüber der positiven Hauptelektrode eintritt, wenn die positive Hauptelektrode durch den Entladungsstrom in einen vollständig entladenen Zustand gebracht wird.
2. In ein Gehäuse eingeschlossene aufladbare alkalische Batteriezelle mit mindestens zwei Hauptelektroden von entgegengesetzter Polarität, umfassend eine positive Zellenelektrode mit einer positiven aktiven Masse, die mit einer ihr benachbarten

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negativen Zellenelektrode mit einer negativen Elektrodenmasse zusammenarbeitet, deren ladungskapazität größer ist als diejenige der positiven Elektrode, sowie einen den Elektrolyt enthaltenden Trennraum zwischen den Elektroden, wobei die Zelle einem Aufladen mit umgekehrter Polarität ausgesetzt ist, wenn ein Entladungsstrom von anderen mit der Zelle in Reihe geschalteten Zellen aus durch die Zelle fließt, nachdem die positive Hauptelektrode vollständig entladen worden ist, gekennzeichnet durch eine zusätzliche positive Elektrode mit einer positiven Elektrodenmasse, die durch einen den Elektrolyt enthaltenden Trennraum von der positiven Hauptelektrode getrennt ist und die Eigenschaft aufweist, daß sie eine Spannung nahe der Spannung der positiven Hauptelektrode zeigt, solange die positive Hauptelektrode eine positive Ladung enthält, und die die Eigenschaft besitzt, daß sie einen erheblichen Anstieg der Spannung gegenüber der positiven Hauptelektrode bewirkt, wenn die positive Hauptelektrode durch den Entladungsstrom in einen vollständig entladenen Zustand gebracht wird, sowie Schaltungsmittel, die auf den Spannungsanstieg zwischen der zusätzlichen Elektrode und der positiven Hauptelektrode ansprechen, um das Fließen des EntladungsStroms durch die mit der zusätzlichen Batterie in Reihe geschalteten Zellen zu regeln.
3. Hauptbatterie mit mehreren in Reihe geschalteten Zellen, von denen jede zwei Hauptelektroden nach Anspruch 1 umfaßt, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Zelle nach Anspruch 1, deren Ladungskapazität höchstens so klein ist wie die Kapazität der die kleinste Kapazität aufweisenden Zelle der Hauptbatterie, und die mit den Zellen der Hauptbatterie so in Reihe geschaltet ist, daß sich ihre Spannung zur Spannung der

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Hauptbatterie addiert, sowie Steuer- bzw. Regelmittel unter Einschluß von Schaltungsmitteln, die mit der positiven Hauptelektrode und der zusätzlichen positiven Elektrode verbunden sind und auf den erheblichen Spannungsanstieg zwischen der positiven Hauptelektrode und der zusätzlichen positiven Elektrode ansprechen, um ein Aufladen der Hauptbatteriezellen in umgekehrter Richtung zu verhindern, wenn mindestens einige der Hauptbatteriezellen nahezu vollständig entladen sind.
4. Aufladbare Batterieanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrodenmasse eine Nickelverbindung enthält.
5. Aufladbare Batterieanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die negative Elektrodenmasse im entladenen Zustand eine Kadmiumverbindung enthält.
6ο Aufladbare Batterieanordnung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß die positive Hauptelektrode und die zusätzliche positive Elektrode jeweils eine poröse Schicht aus gesinterten Teilchen umfaßt, welche die positive Elektrodenmasse enthält.
7. Aufladbare Batterieanordnung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die positive Hauptelektrode, die zusätzliche positive Elektrode und die begative Elektrode jeweils eine poröee Sohioht aue gesinterten leitfähigen Teilohen umfasaen, deren Poren die positive baw. die negative Elektrodennasse enthalten.

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