DE1596005B1

DE1596005B1 - Battery activated with liquid ammonia

Info

Publication number: DE1596005B1
Application number: DE19651596005D
Authority: DE
Inventors: Smiley Charles E; Meyer William F
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1964-09-08
Filing date: 1965-06-25
Publication date: 1970-12-17

Description

Mit flüssigem Ammoniak aktivierbare Batterien sind beispielsweise in den USA: Patenschriften 2 992 289 und 3 083 252 beschrieben und hinsichtlich der Arbeitsweise erläutert. Außerdem zeigt die USA.-Patentschrift 2 800 930 eine mit flüssigem Ammoniak aktivierbare Batterie mit einem Ammoniakbehälter und einem hiervon durch eine zerstörbare Scheidewand getrennten Zellenbehälter, der eine mittige Zelle und um diese angeordnete, ringsementartig ausgebildete Zellen sowie ein Verteilersystem für das Ammoniak in dem Ammoniakbehälter an alle Zellen aufweist.For example, batteries that can be activated with liquid ammonia are in the United States: Patent Documents 2,992,289 and 3,083,252 and regarding the way of working is explained. U.S. Patent 2,800,930 also shows one Liquid ammonia activated battery with an ammonia container and a cell container separated from this by a destructible septum, the one in the middle Cell and arranged around this, ring element-like cells and a distribution system for the ammonia in the ammonia container to all cells.

Aufgabe der Erfindung war es, gegenüber diesem Stand der Technik verbesserte Batterien mit optimaler Raumausnutzung und erhöhter Leistung je Volumeneinheit sowie mit geringeren Kriechstromverlusten zu bekommen.The object of the invention was to provide improvements over this prior art Batteries with optimal space utilization and increased performance per volume unit as well with lower leakage current.

Die erfindungsgemäße, mit flüssigem Ammoniak aktivierbare Batterie finit einem Ammoniakbehälter und einem hiervon durch eine zerstörbare Scheidewand getrennten Zellenbehälter, der einen mittigen Zellenabschnitt und um diesen angeordnete, ringsegmentartig ausgebildete Zellenabschnitte sowie ein Verteilersystem für das Ammoniak in dem Ammoniakbehälter an alle Zellen aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenabschnitte aus mehreren übereinander angeordneten, gemeinsam von einer Kunststoffhülle umschlossenen Zellen bestehen.The battery according to the invention, which can be activated with liquid ammonia finite an ammonia container and one of these through a destructible partition separate cell container, which has a central cell section and arranged around this, Cell sections designed like a ring segment as well as a distribution system for the Having ammonia in the ammonia container on all cells is characterized by that the cell sections are made up of several superimposed, shared by one Cells enclosed in plastic are made.

Durch die kompakte, den vorgegebenen Zylinderraum optimal ausnutzende Anordnung der Zellen wird die Ergiebigkeit der Batterie bzw. die auf das Volumen bezogene gespeicherte elektrische Energie erhöht. Durch die Zellenabschnitte aus mehreren übereinander angeordneten, gemeinsam von einer Kunststoffhülle umschlossenen Zellen werden die Kriechstromverluste innerhalb der Batterie stark reduziert und die Erzeugung in engen Toleranzen konstanter elektromotorischer Kraft gewährleistet. Durch die in gewissen Grenzen beliebige Aufteilung der Zellen auf die Zellenabschnitte wird eine Unabhängigkeit der erreichbaren Ausgangsspannung von der Länge der Zellenstapel erreicht, und durch die flache, in axialer Richtung konstante und auch in radialer Richtung gegenüber den bekannten Batterien verschmälerte Ausbildung der einzelnen Zellen wird eine wirkungsvolle und vollständige Reaktivierung der einzelnen Zellen gewährleistet.Due to the compact, optimal use of the given cylinder space The arrangement of the cells will affect the yield of the battery or the volume related stored electrical energy increased. Through the cell sections several arranged one above the other, together enclosed by a plastic cover Cells, the leakage current losses within the battery are greatly reduced and ensures the generation of constant electromotive force within tight tolerances. Due to the arbitrary division of the cells into the cell sections within certain limits the achievable output voltage becomes independent of the length of the cell stack achieved, and by the flat, constant in the axial direction and also in the radial direction Direction compared to the known batteries narrowed training of the individual Cells will be an effective and complete reactivation of each cell guaranteed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der mittige Zellenabschnitt sechseckig ausgebildet, und zwischen dem mittigen Zellenabschnitt und den ringsegmentartigen Zellenabschnitten sind Ammoniakverteilerräume vorgesehen, die über Öffnungen in der Innenwand der ringsegmentariigen Zellenabschnitte mit den einzelnen Zellen in Verbindung stehen. Bei einer anderen, wechselweise verwendbaren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der mittige Zellenabschnitt zylindrisch ausgebildet, und in seiner Außenwand sind im Abstand voneinander axial verlaufende Verteilernuten vorgesehen, die über Öffnungen in der Innenwand der ringsegmentartigen Zellenabschnitte mit den einzelnen Zellen in Verbindung stehen. Schließlich ist es zweckmäßig, den Zellenbehälter aus einer Kunststoffhülle zu fertigen, um eine hervorragende Isolierung zu erhalten.In a preferred embodiment, the central cell section is hexagonal, and between the central cell section and the ring segment-like Cell sections are provided with ammonia distribution chambers through openings in the inner wall of the ring segmentary cell sections with the individual cells in Connected. In another, alternately usable preferred embodiment of the invention, the central cell portion is cylindrical, and in his Outer wall are provided axially extending distribution grooves at a distance from each other, via openings in the inner wall of the ring segment-like cell sections are related to the individual cells. Finally, it is useful to use the cell container to be made from a plastic shell to achieve excellent insulation.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. F i g. 1 ist ein Aufriß einer Batterie nach der Erfindung, wobei einige Teile gebrochen und einige Teile im Schnitt gezeigt sind.The invention is further explained with reference to the drawing. F i g. Figure 1 is an elevation of a battery according to the invention with some parts broken and some parts are shown in section.

F i g. 2 ist die perspektivische Darstellung des auseinandergenommenen Zellenbehälters, teilweise im Schnitt und teilweise gebrochen, der in F i g. 1 dargestellten Batterie.F i g. 2 is the perspective view of the disassembled Cell container, partly in section and partly broken, the in F i g. 1 shown Battery.

F i g. 3 ist eine perspektivische Darstellung eines abgewandelten mittigen Zellenabschnitts.F i g. 3 is a perspective view of a modified one central cell section.

Die Batterie 10 enthält einen Ammoniakbehälter 12 für flüssiges Ammoniak und einen Zellenbehälter 14. Die Scheidewand 16 trennt den Ammoniakbehälter 12 von dem Zellenbehälter 14. Die Scheidewand 16 besitzt in der Mitte eine verdünnte Zone 18 mit einer zerreißbaren Membran, die mit Hilfe einer Lanze 20 in bekannter Weise durchbohrt werden kann.The battery 10 contains an ammonia container 12 for liquid ammonia and a cell container 14. The partition 16 separates the ammonia container 12 from the cell container 14. The septum 16 has a thinned zone in the center 18 with a tearable membrane, which with the help of a lance 20 in a known manner can be pierced.

Der Zellenbehälter 14 besteht aus sechs ringsegmentartigen Zellenabschnitten 26, die mit Drähten miteinander verbunden sind. Jeder dieser Zellenabschnitte ist aus mehreren Zellen 26 zusammengesetzt, die übereinandergeschichtet sind und negative und positive Elektroden in bekannter Weise enthalten. Außerdem ist jeder dieser Zellenabschnitte in eine gegossene Polypropylenhülle 30 eingeschlossen, welche am oberen Ende durch eine aufgesiegelte Platte 32 verschlossen ist. Eine Metallplatte 34 liegt über der obersten der Zellen, und die Leitung 36 ist mit dieser bei 38 verlötet. Um die Leitung auf der Platte zu befestigen, ist die Platte 32 zunächst mit einer Öffnung 40 versehen, die anschließend verschlossen und abgedichtet werden kann. An ihrer Innenseite besitzt jede der Polypropylenhüllen 30 Öffnungen 42 als Verbindung zu den anderen Zellenabschnitten. Der mittige Zellenabschnitt 44 besteht aus einem Polypropylenbehälter 46, der in F i g. 2 mit hexagonaler Form und verschlossenem Boden 48 und verschlossenem oberen Ende 50 gezeigt ist. Eine mittige Öffnung 52 ist in dem nach den Rändern hin geneigten oberen Ende 50 vorgesehen, und eine Röhre 54 von kleinem Durchmesser als Öffnung 52 erstreckt sich abwärts und ist mit dem Boden 48 verbunden.The cell container 14 consists of six ring segment-like cell sections 26 which are connected to one another with wires. Each of these cell sections is composed of a plurality of cells 26 which are stacked one on top of the other and contain negative and positive electrodes in a known manner. In addition, each of these cell sections is enclosed in a molded polypropylene envelope 30, which is closed at the top by a sealed plate 32. A metal plate 34 overlies the top of the cells and the lead 36 is soldered to it at 38. In order to fasten the line on the plate, the plate 32 is first provided with an opening 40 which can then be closed and sealed. On its inside, each of the polypropylene sleeves 30 has openings 42 as a connection to the other cell sections. The central cell section 44 consists of a polypropylene container 46 which is shown in FIG. 2 is shown with a hexagonal shape and closed bottom 48 and closed top 50. A central opening 52 is provided in the edge-sloping upper end 50, and a small-diameter tube 54 as opening 52 extends downwardly and is connected to the floor 48 .

Eine metallene Grundplatte 56 besitzt eine darauf befestigte Führungsröhre 24 mit Kerben 58 in ihrem oberen Ende, und diese Führungsröhre bildet einen Teil des Ammoniakspeichersystems. Die Halterungen 60 sind an der Unterseite der Grundplatte befestigt, und Leitungen 62 erstrecken sich durch die Grundplatte und sind mit den einzelnen Zellenabschnitten verbunden.A metal base plate 56 has a guide tube attached thereon 24 with notches 58 in its upper end, and this guide tube forms part the ammonia storage system. The brackets 60 are on the underside of the base plate attached, and lines 62 extend through the base plate and are with the individual cell sections connected.

Die Ammoniakverteilerräume 64 werden bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform verwendet, bei der der mittige Zellenabschnitt sechseckig ausgebildet ist. Diese Ammoniakverteilerräume besitzen flache Innenflächen 66, die an den äußeren Flächen des mittigen Zellenabschnitts anliegen. Die Seiten 68 und die Endflächen 70 sind so ausgebildet, daß sie mit der gekrümmten Innenfläche der ringsegmentartigen Zellenabschnitte in Berührung gelangen, wenn die Batterie zusammengesetzt ist. Mehrere Öffnungen 72 sind in dem oberen Teil der Ammoniakverteilerräume vorgesehen. Wenn die Batterie, wie in F i g. 1 gezeigt, zusammengesetzt ist, bilden alle Einzelteile eine kompakte Einheit, in der sich die verschiedenen Einzelteile nicht durch Vibration od. dgl. verschieben können. Wenn der Zellenbehälter zusammengesetzt ist, wird eine obere Scheibe aus Polypropylen od. dgl. mit den Hüllen der Zellenabschnitte heiß versiegelt, so daß ein vollständig isolierter und abgedichteter Zellenbehälter mit Ausnahme der mittigen Öffnung 76 erhalten wird.The ammonia distribution spaces 64 are in the case of FIG. 2 shown Embodiment used in which the central cell section is hexagonal is. These ammonia headers have flat inner surfaces 66, the outer Faces of the central cell section are in contact. The sides 68 and the end faces 70 are designed so that they with the curved inner surface of the ring segment-like Cell sections come into contact when the battery is assembled. Several Openings 72 are provided in the upper part of the ammonia headers. if the battery, as shown in FIG. 1 is shown assembled, all form individual parts a compact unit in which the various individual parts do not vibrate or the like. Can move. When the cell container is assembled, a upper disc off Polypropylene or the like with the covers of the cell sections heat sealed, making a fully insulated and sealed cell container except for the central opening 76 is obtained.

Wenn man die Batterie aktivieren will, wird die Lanze 20 abwärts bewegt und zerreißt dabei die verdünnte Zone 18 der Scheidewand 16, so daß flüssiaes Ammoniak abwärts in die Führungsröhre fließt. Durch die Kerben bei 58 gelangt er nach außen, so daß er über das geneigte obere Ende 50 und dann durch die Öffnungen 72 und 42 fließt, um die Zellen 28 in den ringsegmentartigen Zellenabschnitten der Batterie zu erreichen. Gleichzeitig fließt das flüssige Ammoniak durch den Raum zwischen der mittigen Öffnung 52 und dem oberen Ende 50 und kommt so in innige Berührung mit den Zellen 28 in dem mittigen Zellenabschnitt.When it is desired to activate the battery, the lance 20 is moved downwards and thereby tears the thinned zone 18 of the septum 16, so that liquid ammonia flows downwards into the guide tube. It comes out through the notches at 58, so that it passes over sloping upper end 50 and then through openings 72 and 42 flows to the cells 28 in the ring segment-like cell sections of the battery to reach. At the same time, the liquid ammonia flows through the space between the central opening 52 and the upper end 50 and so comes into intimate contact with cells 28 in the central cell section.

Wenn erwünscht, könnten Nuten od. dgl. in dem oberen Ende 50 vorgesehen sein, um die Verteilung des flüssigen Ammoniaks zu erleichtern oder zu steuern.If desired, grooves or the like could be provided in the upper end 50 to facilitate or control the distribution of liquid ammonia.

Eine Abwandlung der Erfindung ist in F i g. 3 gezeigt, in der ein runder mittiger Zellenabschnitt 78 gezeigt ist. Dieser ist mit einer mittigen Öffnung 80 und Verteilernuten 82 in seinen Seitenwänden zur Aufnahme des Ammoniaks versehen. Außerdem können noch entsprechende Durchbrüche für elektrische Verbindungen vorgesehen sein. Im Betrieb ist ; der Fluß des flüssigen Ammoniaks im wesentlichen der gleiche wie bei der in F i g. 2 beschriebenen Ausführungsform.A modification of the invention is shown in FIG. 3 shown in the a round central cell section 78 is shown. This one has a central opening 80 and distribution grooves 82 in its side walls for receiving the ammonia. In addition, appropriate openings for electrical connections can also be provided be. Is in operation; the flow of liquid ammonia is essentially the same as in the case of FIG. 2 described embodiment.

Claims

Claims: 1. With liquid ammonia activated battery with an ammonia container and one separated from it by a destructible partition Cell container, which has a central cell section and ring segment-like arranged around it trained cell sections and a distribution system for the ammonia in the Having ammonia container on all cells, characterized in that the cell sections (26, 44) of several arranged one above the other, together with a plastic cover (30, 46) enclosed cells (28) exist. z. Battery according to claim 1, characterized characterized in that the central cell section (44) is hexagonal and between the central cell section (44) and the ring segment-like cell sections (26) Ammonia distributor spaces (64) are provided, which have openings (42) in the Inner wall of the ring segment-like cell sections (26) with the individual cells (28) related. 3. Battery according to claim 1, characterized in that that the central cell section (44) is cylindrical and in its outer wall at a distance from one another axially extending distribution grooves (82) which over Openings (42) in the inner wall of the ring segment-like cell sections (26) with the individual cells (28) are in communication. 4. Battery according to claim 1 to 3, characterized in that the cell container (14) consists of a plastic cover consists.