DE1496256C3 - Verfahren zur Herstellung eines gas- und flüssigkeitsdicht verschlossenen Akkumulators mit alkalischem Elektrolyten - Google Patents

Description

3 4

infolge des verringerten Wassergehaltes die beim aktiven Masse der positiven Elektrode, z. B. Silbererfindungsgemäßen Überladen durch Elektrolyse er- oxid, Nickel(III)-oxid u. a. zu Wasser oxidiert werden, zeugbare Gasmenge vermindert wird, sondern es wobei ein äquivalenter Teil der aktiven Masse der werden außerdem beim teilweisen Eintrocknen des positiven Elektrode zu einer niedrigeren Wertigkeits-Elektrolyten im Separator zahlreiche Poren erzeugt, 5 stufe oder zum Metall reduziert wird,
die einen Durchtritt der entstehenden Gase zur gegen- Sobald sich der Gleichgewichtszustand eingestellt überliegenden Elektrode ermöglichen, so daß die Gase hat, entweichen keine weiteren Gasmengen mehr nach mit oder an der aktiven Masse der Elektroden unge- außen, und in diesem Zustand wird der Akkumulator hindert reagieren können. Ein zusätzlicher Raum zum verschlossen. Der Akkumulator entwickelt daher nach Sammeln der Gase oder zur Aufnahme eines aus- io seinem gasdichten Verschluß, wenn beim späteren weichenden Elektrolyten erübrigt sich auf diese Weise. Überladen die zur Gleichgewichtseinstellung ange-

Der beim Überladen alkalischer Akkumulatoren wandte, vorbestimmte maximale Stromstärke nicht auftretende Sauerstoff wird in an sich bekannter überschritten wird, keinen inneren Überdruck oder Weise von der aktiven Masse der negativen Elektrode, höchstens einen unter einer wählbaren Druckgrenze beispielsweise von Cadmium, Zink, Eisen usw., ge- 15 bleibenden Druck. .··■-■·■
bunden. Da die Austrocknung einen Entzug von Zum Überladen vor dem Verschließen des Akku-Lösungsmittel bedeutet, erfolgt eine Senkung des mulators wähle man höhere Stromdichten, z. B. von Flüssigkeitspegels bzw. eine Verringerung der Flüssig- mindestens etwa 2 C. Hierbei erwärmt sich die Zelle keitsbedeckung bzw. eine Freilegung von Elektroden- merklich, so daß ein Teil des Elektrolytwassers aus teilen. ao der noch vorhandenen Öffnung verdampft, während

Auch der beim Überladen gegebenenfalls entstehende ein weiterer Teil elektrolytisch zersetzt wird. Der Wasserstoff wird weitgehend in äquivalenter Menge Gleichgewichtszustand stellt sich dabei im wesentzu Wasser oxydiert, so daß trotz kontinuierlicher Gas- liehen auf Grund der erhöhten Temperatur ein. entwicklung kein über das vorgesehene Maß hinaus- Wenn die danach dicht verschlossene Zelle später gehender innerer Überdruck entsteht. Der Akku- 25 mit einer Stromstärke überladen wird, die kleiner mulator nach der Erfindung hat daher die vorteilhafte oder gleich der zur Einstellung des Gleichgewichts-Eigenschaft, daß der beim Überladen mit der vor- zustandes angewandten Stromstärke bleibt, so kann bestimmten maximalen Stromstärke entstehende und hierbei unter sonst vergleichbaren Bedingungen auch vorher festgelegte und bestimmbare Gasdruck höher bei lang andauerndem Überladen keine Temperatur werden darf als die im allgemeinen für der Größe nach 30 erzeugt werden, die über der Temperatur liegt, bei der unbekannte Gasdrücke vorgesehene Sicherheitsgrenze. das Gleichgewicht eingestellt worden ist. Der innere

Die Neigung des erfindungsgemäßen Akkumulators Druck steigt nicht über den eingestellten Grenzwert, zur Gasentwicklung bei konventioneller Betriebsart, Soll der Akkumulator bei höheren Außentemperad. h. bei niedrigen Ladeströmen, ist gering, anderer- tuien eingesetzt werden, z. B. in den Tropen, im WeItseits wird ein Gleichgewichtszustand unter den 35 raum usw., so empfiehlt es sich, die Temperatur der Reaktionsteilnehmern in gasförmig-fester und gas- Gleichgewichtseinstellung der vorgesehenen Umgebung förmig-flüssiger Phasengrenze eingestellt, auf Grund entsprechend hoch zu wählen,
dessen bei hohen Ladeströmen sich zeitweilig bildende Die beschriebene Gleichgewichtseinstellung kann Gasüberschüsse bis zu sehr hohen Drücken unver- auch bei höheren Ladestromstärken fast ausschließzüglich wieder in der festen und/oder flüssigen Phase 40 Hch durch elektrolytische Wasserzersetzung herbeichemisch und/oder physikalisch resorbiert werden. geführt werden, wenn die Überladung isotherm, z. B.

Die Erfindung bringt weiterhin den wesentlichen in einem Thermostaten bei niedriger Temperatur

Vorteil mit sich, daß beide Elektroden mit gleicher erfolgt. Diese Methode ist insbesondere dann vorteil-

Kapazität geladen und somit voll ausgenutzt werden haft, wenn die gasdicht verschlossenen Akkumula-

können. Sobald beide Elektroden vollständig geladen 45 toren später in kälterer Umgebung zum Einsatz

sind, entwickelt die Zelle beim weiteren Überladen kommen sollen.

gleichzeitig Sauerstoff und Wasserstoff. Ein Teil Es ist vorteilhaft, wenn bei der Einstellung des

beider Gase entweicht dabei durch die noch vor- Gleichgewichtes die die Zelle umgebende Gasatmo-

handene Öffnung des Gehäuses, während sich ein sphäre einen definierten Feuchtigkeitsgehalt aufweist,

anderer Teil im Innern chemisch umsetzt. 50 der sich in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit

Nach einigen Minuten — bei größeren Elektrolyt- vom Sättigungsdampfdruck des Wassers bei yormengen, niedrigeren Elektrolyt-Konzentrationen und/ gegebener Temperatur einstellen läßt. Unter diesen oder kleineren Ladestromstärken erst nach längerer Umständen behält der Elektrolyt während der Gleich-Zeit — kommt das Ausströmen von Gas allmählich gewichtseinstellung wegen seiner hygroskopischen zum Stillstand, und es stellt sich ein Gleichgewichts- 55 Eigenschaften einen reproduzierbaren Feuchtigkeitszustand ein, bei dem die gleiche Gasmenge, die durch gehalt, der insbesondere bei der Fertigung größerer die Überladungs-Elektrolyse freigesetzt wird, im Serien erwünscht ist. _;
Innern der Zelle wieder gebunden wird. Unter dem Außer von der Temperatur, dem umgebenden katalytischen Einfluß des im Sintergerüst der Elek- Wasserdampfdruck und dem Gasdruck der Umgebung troden im allgemeinen vorhandenen Nickels können 60 wird der Gleichgewichtszustand auch von den Partialsich äquivalente Mengen Sauerstoff und Wasserstoff drücken des Wasserstoffs und des Sauerstoffs beeinzu Wasser vereinigen. Ein erheblicher Teil des durch flußt, die sich während der elektrolytischen Zersetzung bei der Überladung frei werdenden Sauerstoffs wird in der Zelle einstellen. ,

in an sich bekannter Weise von der aktiven Masse An Hand der Figuren, in denen zwei Ausführungs-

der negativen Elektrode gebunden, wobei beispiels- 65 formen des Akkumulators nach der Erfindung als

weise metallisches Cadmium zu Cadmiumhydroxid auch die Vorrichtung, mit deren Hilfe der Gleichge-

oxidiert. Auch ein Teil des bei der Überladungs-Elek- wichtszustand für eine oder mehrere Akkumulator-

trolyse frei werdenden Wasserstoffs kann von der zellen bei beliebigem Gasdruck eingestellt werden

5 6

kann, schematisch dargestellt sind, sei der Erfindungs- Partialdrucks im Gefäß 3 soll verhindern, daß während

gedanke näher erläutert. der Gleichgewichtseinstellung in der Zelle 1 Wasser-

Es zeigt dampf in größerer Menge aus der Öffnung 2 in den

F i g. 1 eine Ausführungsform der Lade-Vor- Gasraum des Gefäßes 3 hinausdiffundiert und der

richtung, S Elektrolyt in unerwünschtem Maße an Restfeuchtig-

F ig. 2 und 3 Ausführungsformen des Akku- keit verarmt. Wenn man in das Gefäß 3 eine kleine

mulators. Menge flüssigen Wassers einbringt, so stellt sich darin

In F i g. 1 bedeutet 1 einen Akumulator, dessen sein nur von der Temperatur abhängiger Sättigungs-Gehäuse eine öffnung 2 aufweist und in eine Druck- dampfdruck ein. Zu niedrigeren Werten gelangt man kammer 3 eingeführt ist, deren Halsöffnung durch io beispielsweise durch Sättigung des für die Durcheinen Verschlußstopfen 4 mit Druckgewinde 6 mittels spülung benötigten Gasstroms mit Wasserdampf bei eines Dichtungsrings 5 dicht verschließbar ist. Die einer vorgegebenen Temperatur, die niedriger sein Druckkammer besteht nach dem Ausführungsbeispiel muß als die Temperatur im Gefäß 3. Wenn man beizur Erzeugung höherer Drücke aus Metall, z. B. Stahl. spielsweise den obenerwähnten Wasserstoffstrom Die erforderlichen Stromzuführungen 7 sind durch 15 durch eine mit Wasser oder mit einer wäßrigen je eine nach dem Beispiel konische Hülse 8 aus Lösung gefüllten Waschflasche, deren Temperatur ^elektrisch nichtleitendem Material, wie Keramik oder auf 25° C konstant gehalten wird, hindurchleitet, so Kunststoff, gegen den metallischen Verschlußstopfen 4 erhält man im Gefäß 3 einen Wasserdampf-Partialisoliert. Über Anschlußklemmen 9 können Anschluß- druck von rund 23 Torr, sofern die Temperatur im stifte 10 des Akkumulators an einen äußeren Lade- ao Gefäß 3 mehr als 25°C beträgt. Ein hoher Wasserstromkreis angeschlossen werden. Zwei Fenster 11 stoff-Partialdruck begünstigt die Bildung von Wasser aus dickwandigem Glas oder durchsichtigem Kunst- und damit die Beibehaltung einer höheren Reststoff ermöglichen eine Beobachtung des Inneren des feuchtigkeit im Elektrolyten.
Gefäßes 3. Die Beimischung eines inerten Gases würde erst

Durch den durch das Ventil 12 verschließbaren 25 bei entsprechend höherem Gesamtdruck zu dem-

Anschluß kann der Kammer von außen Gas, z. B. selben Gleichgewichtszustand führen. Es ist daher

Wasserstoff, zugeführt werden. Durch ein einstell- zweckmäßig, den Partialdruck solcher Gase, wie z. B.

bares Überdruck-Ventil 13 kann beim Durchspülen Stickstoff, möglichst niedrig zu halten,

des Gefäßes oder durch Erzeugung eines inneren Man kann das Gefäß 3 vor und/oder während der

Überdruckes Gas austreten. Mit seiner Hilfe läßt 30 Überladung auch mit Sauerstoff füllen, dessen Partial-

sich zugleich die veränderliche obere Druckgrenze druck ebenfalls die Lage des Gleichgewichtes günstig

für die Einstellung des Gleichgewichtes in der Zelle 1 beeinflußt. Jedoch wird stets ein erheblicher Teil des

festlegen. Mittels eines Manometers 14 und eines Sauerstoffs in heterogener Reaktion durch die aktive

Thermoelementes 15 können Druck und Temperatur Masse der negativen Elektrode zu Hydroxid umge-

jm Innern der Kammer 3 gemessen werden. 35 setzt, wobei ein Teil der negativen Elektrodenmasse

Wenn die Gleichgewichtseinstellung bei Normal- entladen wird, ohne daß für die Erhaltung der elek-

druck oder einem hiervon nur wenig abweichenden trischen Leitfähigkeit notwendiges Wasser zurück-

Druck vorgenommen werden soll, kann man an Stelle gebildet wird.

des Metallgefäßes 3 auch einen Glaskolben ver- Befindet sich in dem die Zelle 1 umgebenden Gewenden. Sein Verschlußstopfen, der ebenfalls aus ₄₀ faß 3 Luft, so stellt sich unter sonst vergleichbaren Glas bestehen kann und in den die Stromzuführungs- äußeren Bedingungen wieder ein anderer Gleichleitungen 7 eingeschmolzen sein können, sowie die gewichtszustand ein. Seine Lage ist, infolge des Meßeinrichtungen, lassen sich mit ihm durch Schliff- niedrigen Wasserstoff-Partialdrucks — der sich in Einsätze verbinden. diesem Falle ausschließlich im Zuge der Gasent-

Es ist besonders vorteilhaft, die Gleichgewichtsein- 45 wicklung während des Überladens aufbaut — und

stellung bei normalem Barometer-Druck vorzunehmen. infolge des hohen Partialdruckes an Stickstoff, der

Man kann hierzu das Gefäß 3, in das die noch unver- sich an den chemischen Umsetzungen in der Zelle

schlossene Zelle 1 eingeführt ist, mit Wasserstoff nicht beteiligt, ungünstiger, da hieraus ein niedrigerer

durchspülen, bis die zuvor darin enthaltene Luft Gehalt an Restfeuchtigkeit im Elektrolyten resultiert,

entfernt ist. Das Ventil 13 wird dabei so eingestellt, 50 Wird jedoch ein Minimum des elektrischen Innen-

daß es sich bei geringfügigem Überschreiten des Widerstandes nicht angestrebt, so zeichnet sich dieser

äußeren Luftdruckes selbsttätig öffnet und nach be- Weg durch seine einfache Handhabung und höhere

endigter Durchspülung wieder schließt. Wirtschaftlichkeit aus, insbesondere weil man auf

Beim anschließenden Überladen der Zelle mit einer eine Druckkammer nach F i g. 1 verzichten kann,

vorgegebenen Stromstärke entweicht Sauerstoff und/ 55 Es ist grundsätzlich vorteilhaft, die Öffnung 2

oder Wasserstoff aus der öffnung 2 in den Gasraum im Zellengehäuse möglichst eng zu gestalten, um

des Gefäßes 3. Der hierdurch bedingte Überdruck während der Gleichgewichtseinstellung, insbesondere

gleicht sich durch selbsttätiges öffnen des Ventils 13 bei nachlassendem Ausströmen von Gas aus der Zelle,

aus. Wenn sich danach das Ventil 13 wieder bleibend eine Rückdiffusion von Sauerstoff und/oder Stickstoff

schließt, hat sich in der Zelle 1 der beschriebene Gleich- 60 in die Zelle weitgehend zu verhindern. In diesem Fall

gewichtszustand eingestellt. Die Zelle 1 kann nach kann man sogar, wenn das die Zelle umgebende Gas

Unterbrechung des Ladestromes aus dem Gefäß 3 Luft sein soll, auf ein Gefäß 3 ganz verzichten,

hei ausgenommen und gasdicht verschlossen werden. Nach beendigter Gleichgewichtseinstellung wird

Die lüllung des Gefäßes 3 mit Wasserstoff führt zu der Ladestrom unterbrochen, die Zelle 1 gegcbenen-

cincm relativ hohen Wasscrstoff-Partialdruck während 65 falls aus dem Gefäß 3 herausgenommen und gasdicht

der (jleichgewiehlscinslellung und dadurch zu einem verschlossen, z. B. durch Einschrauben einer Dichtung,

höheren (ichalt an Restfeuchtigkeit im lilcktrolytcn. durch Zukleben oder Verschweißen der öffnungen

Die hiii.slellung eines definierten Wasserdampf- oder durch Abdichten mit Vergußmasse.

7 8

Die so hergestellten Zellen sind während ihres Stromstärke auftretende Gasdruck von der vorvorschriftsmäßigen Gebrauchs nicht mit inneren handenen Elektrolytmenge und von der nicht mit Überdrücken belastet. Man kann aber auch das Elektrolytflüssigkeit umspülten Fläche der Elektroden Gleichgewicht bei höheren Drücken der umgebenden abhängen, geht aus der schematischen Darstellung Gasphase im Gefäß 3 einstellen, wenn die Konstruk- 5 in F i g. 2 hervor, die diese Zusammenhänge stark tion des Zellengehäuses das Auftreten begrenzter vereinfacht wiedergibt.

innerer Überdrücke erlaubt. Der Vorteil dieses Ver- Im Gehäuse Γ des Akkumulators 1 befindet sich

fahrens liegt in der Beibehaltung einer höheren Rest- eine Öffnung 2. Eine scheibenförmige positive Elek-

feuchtigkeit des Elektrolyten, als bei Normaldruck trode 16 steht einer entsprechenden negativen Elek-

erzielbar ist. Das Verschließen der Zellen kann inner- io trode 17 gegenüber. Die Stromzuführiingen 10 sind

halb der Druckapparatur erfolgen, die zur Gleich- durch die obere Gehäusewand dichtschließend hin-

gewichtseinstellung benutzt wird. durchgeführt.

In den meisten Fällen genügt es jedoch, nach Ein- Wenn die Elektrolytflüssigkeit 18 die Elektroden 16

stellung des Gleichgewichtes den Überladevorgang und 17 vollständig überflutet, wie im Pegelstand A

bzw. die Wärmezufuhr zu beenden, den Druckaus- 15 beispielsweise angegeben, so besitzt der Akkumulator

gleich mit der umgebenden Luft herbeizuführen und minimalen inneren Widerstand. Die sich beim Über-

den Akkumulator — gegebenenfalls unter gleich- laden des Akkumulators an den Elektroden 16 und 17

zeitiger Abkühlung—alsdann gasdicht zu verschließen. entwickelnden Gase Sauerstoff und/oder Wasserstoff,

Hierbei lassen sich an Hand von Eichkurven die steigen in Form kleiner Bläschen in der Elektrolytauftretenden inneren Überdrücke in Abhängigkeit 20 flüssigkeit empor und reichern sich in dem sich aus der von der Ladestromstärke und von anderen Betriebs- Konstruktion eines solchen herkömmlichen Akkubedingungen, z. B. der Temperatur, der Zellengröße mulators ergebenden elektrolytfreien Raumteil 19 des usw., angeben. Gehäuses 1' an, ohne dort mit den Elektroden 16

Die Gleichgewichtseinstellung läßt sich auch bei und 17 unmittelbar in Verbindung treten zu können, kleineren Drücken als 760 Torr erreichen, wobei man 25 Lediglich ein geringer, im Elektrolyten gelöster Andie bei der Überladungs-Elektrolyse frei werdenden teil dieser Gase kann mit der aktiven Elektroden-Gase über das Ventil 13 absaugen kann. Zwar wird masse in Reaktion treten. Beim Verschließen der hierdurch die Restfeuchtigkeit des Elektrolyten stärker Öffnung 2 würde daher der während des Überladens vermindert, für Zellen, die im Vakuum betrieben auftretende innere Gasdruck so groß werden, daß er werden sollen, beispielsweise im Weltraum, verein- 30 das Gehäuse 1' sprengen würde,
facht sich aber hierdurch erheblich das Problem Der Pegel B der Elektrolytflüssigkeit Hegt etwas ihres gasdichten Verschlusses. niedriger, so daß die Elektroden 16 und 17 nicht

Die Einstellung des Gleichgewichts kann auch vollständig im Elektrolyten eingetaucht sind. Die frei

zugleich mit einem an sich bekannten Formieren der liegende Fläche der negativen Elektrode 17, die über

Elektroden verbunden werden. Die Zeit, in der das 35 den Elektrolytpegel B hinausragt, kann dann mit dem

Gleichgewicht bei vorgegebenen Bedingungen an- beim Überladen an der positiven Elektrode 16 frei

nähernd erreicht wird, hängt außer von den bereits werdenden und im Raumteil 19 sich ansammelnden

genannten Zustandsgrößen, die das Gleichgewicht Sauerstoff reagieren, wobei ein äquivalenter Teil der

charakterisieren, noch ab von der aus der Elektrolyt- negativen Elektrodenmasse unter Aufzehrung dieses

phase zu entfernenden Wassermenge, sowie von der 40 Gases oxidiert wird.

Größe der Öffnung, aus der die innerhalb der Zelle In gleicher Weise kann die entsprechend kleine,

entstehenden Gase entweichen können. Eine rasche frei liegende Fläche der positiven Elektrode 16, die

Gleichgewichtseinstellung, die im wirtschaftlichen ebenfalls über den Elektrolytpegel B hinausragt, mit

Interesse liegt, wird daher z. B. erreicht durch Ein- dem beim Überladen an der negativen Elektrode 17

füllen eines nur geringen Überschusses an Elektrolyt 45 frei werdenden und sich gleichfalls im Raumteil 19

möglichst hoher Konzentration. Die Anwendung ansammelnden Wasserstoff reagieren, wobei ein

eines Überschusses an Elektrolytlösungsflüssigkeit äquivalenter Teil der positiven Elektrodenmasse unter

während des Fertigungsvorgangs ist jedoch für die Aufzehrung dieses Gases reduziert wird. Ein weiterer

vollständige Benetzung der Elektroden, die meist eine Anteil Wasserstoff kann auch schließlich unter dem

sehr große innere Oberfläche besitzen, zweckmäßig. 50 katalytischen Einfluß der Elektrodenwerkstoffe mit

Die im Gleichgewichtszustand zurückbleibende gasförmigem Sauerstoff unter Rückbildung von Elektrolytmenge wird insbesondere bei elektrolytischer Wasser reagieren. Der innere Widerstand des Akku-Zersetzung durch das Oberflächen- und Kapazitäts- mulators ist für den Pegelstand B größer als für den Verhältnis der positiven zur negativen Elektrode be- Pegelstand A. Während der Akkumulator mit dem einflußt. Wenn die Oberflächen wie auch die Kapa- 55 Pegelstand A grundsätzlich nur bei offenem Gehäuse zitäten beider Elektroden gleich groß gemacht werden, überladen werden darf, kann beim Pegelstand B die erhält die Zelle bei gegebenem Gewicht oder Volumen Öffnung 2 verschlossen werden. Ein gefahrloses Überihre maximale Kapazität, während in allen anderen laden ist aber dann nur mit relativ geringen Strom-Fällen die Kapazität der Zelle nicht größer sein kann stärken möglich,
als die Einzelkapazität der kleineren Elektrode. 60 Die für den Pegelstand B beschriebenen Verhältnisse

An Hand der F i g. 2, in der eine Ausführungsform treffen vereinfacht für die bisher bekannten gasdichten des Akkumulators nach der Erfindung ohne Separator Akkumulatoren zu. Wenn der beim Pegelstand B dargestellt ist, sei erläutert, wie die Restfeuchtigkeit während des Überladens mit einer Stromstärke von des Elektrolyten auf ein Optimum eingestellt werden beispielsweise 0,1 C im verschlossenen Gehäuse aufkann, bei dem der innere Widerstand der Akku- 65 tretende Gasdruck z. B. 1 ata beträgt, so würden beim mulatorzelle möglichst gering ist. Überladen mit höheren Stromstärken erheblich

Wie der innere Widerstand eines Akkumulators und größere Drücke auftreten, die den Akkumulator

der während des Überladens mit einer vorgegebenen gefährden.

9 10

Erst beim Absenken des Pegelstandes auf ein sammen mit einem elektrolytgetränkten porösen niedrigeres Niveau als B kann ein Überladen auch mit Separator 20 das gesamte Gehäuse aus. Beim Überhöheren Stromstärken ohne Gefahr durchgeführt laden dieses Akkumulators entweicht aus der Öffwerden, wenn nämlich für den schnelleren Verzehr nung 2 Sauerstoff und/oder Wasserstoff, wobei sich der sich in entsprechend größeren Mengen entwickeln- 5 innerhalb des Separators 20 kleine Kanäle 21 bilden, den Gase eine entsprechend größere, nicht mit Elek- die den Durchtritt von Gas von einer Elektrode zur trolyt umspülte, Elektroden-Oberfläche zur Verfugung gegenüberliegenden gestatten. Das Verhältnis dieser steht. Gasbrücken 21 zu den noch verbleibenden Elektrolyt-

Es ist jedoch wünschenswert, den Pegelstand des brücken 22 ist veränderlich und erlaubt die Einstellung

Elektrolyten nicht mehr als erforderlich abzusenken, io eines Optimalwertes.

um nicht den inneren Widerstand des Akkumulators Eine andere, besonders wirtschaftliche Ausführungsunnötig zu vergrößern. form des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,

Gemäß der Erfindung stellt sich ein solches opti- daß die mit Elektrolytlösung getränkten Elektroden

males Niveau C beim Überladen des Akkumulators und Separatoren vor dem Einbau in ein Gehäuse so

bei noch unverschlossener öffnung 2 mit einer vor- 15 weit partiell eingetrocknet werden, daß die darauf-

gewählten Stromstärke bei vorgewähltem Gasdruck folgende weitere Eintrocknung des Elektrolyten in

durch elektrolytische Zersetzung des überschüssigen noch unverschlossenem Gehäuse des danach im

Wassers, beispielsweise ausgehend von einem Pegel- wesentlichen fertiggestellten Akkumulators auf den

stand B, von selbst ein. Je nach Wahl der Zustands- zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften er-

größen in der Umgebung des Akkumulators läßt sich 20 forderlichen Grad kurzzeitig durchgeführt werden

die Lage des Pegelstandes C beeinflussen. kann, worauf die Akkumulatorzelle gasdicht ver-

Sobald der Pegelstand C erreicht ist, kann die schlossen wird.

öffnung 2 verschlossen und der Akkumulator unter Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Tränden vorgesehenen Betriebsbedingungen gefahrlos über- kung der Elektroden und Separatoren mit Elektrolytladen werden. Wird der Elektrolytpegel, z. B. durch 25 lösung zwecks besserer Benetzung ihrer großen Verdampfen des Wassers aus der Öffnung 2, auf ein inneren Oberfläche bei Unterdruck in einer Vakuumnoch tieferes Niveau D gesenkt, so ist der beim Über- Apparatur vorzunehmen, in der auch gegebenenfalls laden unter sonst gleichen Bedingungen auftretende anschließend eine partielle Eintrocknung der Elektro-Gasdruck zwar noch kleiner als beim Pegelstand C, lytlösung auf den benetzten Elektroden und Separaaber der innere Widerstand des Akkumulators ist 30 toren erfolgen kann. Bei Akkumulatoren gemäß der hierbei unnötigerweise entsprechend angestiegen. Erfindung ist es möglich, mit Ladestromstärken von

Die Einstellung eines optimalen Pegelstandes C mindestens C/6 zu arbeiten, ohne daß hierbei unerermöglicht also die Überladung des Akkumulators wünscht hohe oder gar gefährliche Überdrücke entmit einer vorgewählten hohen Stromstärke und einem stehen können. Darüber hinaus können jedoch auch in Abhängigkeit hiervon definierten Gasdruck bei 35 wesentlich höhere Ladestromstärken von beispielsmöglichst niedrigem inneren Widerstand. weise 6 C angewandt werden, wobei sich der Vorteil

In F i g. 3 sind diese Verhältnisse auf einen Akku- extrem kurzer Ladezeiten ergibt, die weniger als

mulator zweckmäßiger Bauart schematisch über- 6 Stunden betragen und sich möglicherweise nur auf

tragen. Die Elektroden 16 und 17 füllen hierin zu- etwa 10 Minuten belaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 legeschrift 1 020 391 vorgeschlagen, aus dem Akku-Patentansprüche· mulator nach dem erstmaligen Überladen überschüssigen Elektrolyten dadurch zu entfernen, daß der Elektrolyt mittels eines Dochtes abgezogen wird.

1. Verfahren zur Herstellung eines gas- und 5 Danach wird der Akkumulator gasdicht verschlossen, flüssigkeitsdicht verschlossenen Akkumulators mit Aus der deutschen Auslegeschrift 1135 976 ist ein alkalischem Elektrolyten, bei dem der Akkumu- Verfahren zur Herstellung eines ständig gasdicht lator vor dem gasdichten Verschließen bis zum verschlossenen alkalischen Akkumulators bekannt, Entweichen von Gas überladen wird, dadurch bei dem das Gehäuse bei gleichzeitiger Unterbrechung gekennzeichnet, daß der den Elektrolyt io des Ladestromes dicht verschlossen wird, nachdem enthaltende Akkumulator in unverschlossenem der Akkumulator bis zum Abzug von Gas aus dem Zustand so lange mit einem Ladestrom von wenig- Gehäuse, d. h. nachdem die Luft entfernt ist, mit einer stens C/6 A, wobei C die Kapazität des Akku- hohen Ladestromstärke aufgeladen und überladen mulators in Ah ist, überladen wird und die Über- wurde. Ein Überladen eines solchen Akkumulators ladung so lange fortgesetzt wird, bis kein Gas mehr 15 mit einer Ladestromstärke von beispielsweise ¹I₂ C aus dem Akkumulator entweicht, und daß der führt jedoch bereits zu gefährlich hohen Innendrücken. Akkumulator danach gas- und flüssigkeitsdicht Aus Sicherheitsgründen . sind daher für gasdicht verschlossen wird. verschlossene Akkumulatoren oft niedrige Lade-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Stromstärken vorgeschrieben oder Sicherheitsventile zeichnet, daß der Akkumulator gleichzeitig er- 20 vorgesehen. Beispielsweise werden Ladeströme von wärmt wird. etwa C/20 bis C/6 in Ampere angewendet. Höhere

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, Stromstärken führen während des Überladens auch dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung in bei Anwendung der erwähnten Maßnahmen zu einer mit Wasserstoff gefüllten Druckkammer mit unkontrollierbaren und im Einzelfalle unbekannten möglichst hohem Feuchtigkeitsgehalt erfolgt. 25 inneren Überdrücken, die den Akkumulator gefährden

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- oder zerstören können.

zeichnet, daß in der Druckkammer Atmosphären- Der beim Überladen eines Akkumulators auf-

druck eingestellt wird. ' tretende innere Überdruck ist abhängig von der angewendeten Ladestromstärke und der Temperatur 30 der Akkumulatoren-Zelle. Es ist, wenn man diese

beiden Größen konstant hält, für jede Zellen-Konstruktion und -Größe unveränderlich.
Die vorliegende Erfindung setzt sich die Aufgabe,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einen Akkumulator zu schaffen, dessen Druckenteines gas- und flüssigkeitsdicht verschlossenen Akku- 35 wicklung beim Überladen von vornherein möglichst mulators mit alkalischem Elektrolyten, bei dem der gering und in Abhängigkeit von der Ladestromstärke Akkumulator vor dem gasdichten Verschließen bis und der Temperatur bekannt und einstellbar ist. Der zum Entweichen von Gas überladen wird. Akkumulator soll mit sehr hohen Stromstärken in

Bekannte gasdicht verschlossene Akkumulatoren kürzester Zeit aufgeladen werden können, ohne daß —

besitzen einen Gas-Sammelraum, in dem z. B. beim 40 auch bei. beliebig langem Überladen — gefährliche

Überladen entstehender Wasserstoff und/oder Sauer- Überdrücke entstehen.

stoff zu Wasser rekombinieren oder sich mit der Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

aktiven Masse der Elektroden umsetzen kann. gelöst, daß der den Elektrolyt enthaltende Akku-

Abgesehen von dem konstruktiven Aufwand, der mulator in unverschlossenem Zustand so lange mit

hiermit verbunden ist, ist dabei eine Überkapazität 45 einem Ladestrom von wenigstens C/6 A, wobei C

der negativen gegenüber der positiven Elektrode not- die Kapazität des Akkumulators in Ah ist, überladen

wendig, so daß die Kapazität der negativen Elektrode wird und die Überladung so lange fortgesetzt wird,

nicht voll genutzt werden kann. Die auftretenden bis kein Gas mehr aus dem Akkumulator entweicht,

Überdrücke können infolge fertigungstechnischer Un- und daß der Akkumulator danach gas- und flüssig-

regelmäßigkeiten sehr unterschiedlich sein. 50 keitsdicht verschlossen wird. Dabei kann der Akku-

Es ist auch bekannt, im Innern gasdichter Akku- mulator gleichzeitig erwärmt werden,

mulatoren Adsorptionsmittel zur Bindung entstehen- Man erhält auf diese Weise einen gasdicht ver-

der Gase anzuordnen. Bei längerem Überladen er- schlossenen Akkumulator, dessen beim Überladen

schöpft sich jedoch deren Fähigkeit, weitere Gas- auftretende innere Überdrücke in Abhängigkeit von

mengen zu binden, so daß unkontrollierbare Über- 55 Stromstärke und Temperatur bekannt und unabhängig

drücke auch auf diese Weise nicht auf die Dauer ver- von diesen Größen auf bestimmte Werte, die sich

mieden werden können. nach dem vorgesehenen Anwendungszweck richten,

Bei üblichen gasdicht verschlossenen alkalischen einstellbar sind.

Akkumulatoren nimmt der aus Elektroden und Da sich der innere Widerstand des Akkumulators Separatoren gebildete Block infolge seiner Porosität 60 mit dicht gepackten Elektroden, die durch einen durch Kapillarwirkung den für die elektrochemischen elektrolytgetränkten Separator voneinander getrennt Reaktionen notwendigen Elektrolyten auf. Wenn im sind, bei Erhöhung der Elektrolytkonzentration verAkkumulator frei beweglicher Elektrolyt vorhanden hältnismäßig wenig ändert, lassen sich an Stelle des ist, steigt der Innendruck der Akkumulatoren am üblichen Elektrolyten, von beispielsweise 20- bis Ende der Aufladung stark an. Zur Vermeidung dieses 65 30%iger Kalilauge, auch wesentlich höher konzen-Nachteils ist es bereits bekannt, dem Akkumulator trierte Hydroxid-Lösungen, beispielsweise eine geeine möglichst definierte geringe Elektrolytmenge zu sättigte Hydroxidlösung mit Bodenkörper, verwenden, geben. Dazu ist beispielsweise in der deutschen Aus- Hierdurch wird nicht nur der Vorteil erreicht, daß