DE1596015C3 - Verfahren zur Unterdrückung der Selbstentladung und Verbesserung der Regeneration der OH -Ionen in alkalischen Elementen mit Luftpolarisation - Google Patents

Verfahren zur Unterdrückung der Selbstentladung und Verbesserung der Regeneration der OH -Ionen in alkalischen Elementen mit Luftpolarisation

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DE1596015C3 DE19661596015 DE1596015A DE1596015C3 DE 1596015 C3 DE1596015 C3 DE 1596015C3 DE 19661596015 DE19661596015 DE 19661596015 DE 1596015 A DE1596015 A DE 1596015A DE 1596015 C3 DE1596015 C3 DE 1596015C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung der Selbstentladung und zur Verbesserung der Regeneration der OH"-Ionen in alkalischen Elementen mit Luftdepolarisation, die eine negative Zinkelektrode enthalten, und ist dadurch gekennzeichnet, daß man dem alkalischen Elektrolyten 1 bis 9 g Chrom(VI)-oxid auf 1 1 Alkalihydroxidlösung hinzufügt.
Es sind alkalische Elemente mit Luftdepolarisation bekannt, die infolge der Regeneration der OH"-Ionen eine bessere Kapazität liefern, als dem Faradayschen Äquivalent der OH"-Ionen entspricht, mit denen sie anfangs beladen sind.
Diese Regeneration verläuft nach den Reaktionen:
Zn(OH)4-" -» Zn(OH)2 + OH"
Zn(OH)4-" -> ZnO + 2 OH" + H2O
Um bestmögliche Leistung zu erzielen, ist es notwendig, daß die Regeneration ausreichend stark ist, damit zu jedem Augenblick der Verbrauch von OH"-Ionen ausgeglichen wird, und daß die gebildeten Zinkverbindungen den guten Kontakt zwischen dem Elektrolyten und dem Zink nicht behindern.
Dennoch wird bei Beachtung der obigen Bedingungen noch keine gute Entladung gewährleistet.
In der Tat haben die zahlreichen, bis jetzt durchgeführten Entladungen die Möglichkeit offenbart, daß eine Selbstentladung stattfindet, welche eine vorzeitige Abnutzung der sich in Entladung befindlichen Zelle hervorruft^ Es wurde festgestellt, daß die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines solchen Phänomens um so größer ist, je gleichförmiger die Temperatur im Verlauf der Entladung ist. Diese Wahrscheinlichkeit ist etwa 200mal größer für im Laboratorium zwischen 15 und 300C entladene Zellen als für die Zellen, die unter bestimmten natürlichen klimatischen Bedingungen entladen werden.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß diese Selbstentladung durch die Anwesenheit von freiem Zink im Innern der gebildeten Produkte hervorgerufen wird und daß die Einschlüsse die Möglichkeit einer elektrischen Verbindung zwischen dem positiven und dem negativen Pol schaffen. Es wurde daher untersucht, welches die Bedingungen sind, die auf die Bildung von freiem Zink hinwirken.
Parallel dazu wurde eine Erweiterung auf dem Gebiet der Anwendung von Alkalizellen mit großen Leistungen und bei tiefen Temperaturen durch Verbessern der Regeneration der OH"-Ionen gesucht.
Im Rahmen der Untersuchungen, die schließlich zu der vorliegenden Erfindung geführt haben, wurden grundlegende Versuche hinsichtlich des Einflusses der Reinheit des Elektrolyten und hinsichtlich der Wirkung bestimmter Hilfsmittel für den Elektrolyten auf die Leistungen der Alkalizellen mit Luftdepolarisation bei großer Kapazität unternommen.
Die Verbesserungen bei Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Alkalizellen mit Luftdepolarisation bestehen in der Einführung eines Hilfsmittels in den Elektrolyten, das Chromsäureanhydrid oder ein Produkt ist. welches sich von Chromsäureanhydrid ableitet, wie z. B. Chromat, Alkalidichromat, und das die Selbstentladung vollständig aufhebt und die Regeneration der OH"-Ionen beträchtlich unterstützt. Man erhält so einen sehr wichtigen Kapazitätsgewinn im Vergleich mit Proben mit einer schwachen Streuung: 10% bei Entladung über 5 Ohm, 1% bei Entladung über 10 Ohm.
Man verwendet vorteilhaft einen Chromsäureanhydridgehalt von wenigstens 1 g und vorzugsweise 9 g je Liter Natriumhydroxidlösung, vorzugsweise in einer Konzentration von 5,8 n-OH"-Ionen.
In der Zeichnung zeigt die einzige Figur die Veränderung der Konzentration der Natriumhydroxidionen OH" in Mol/Liter im Laufe einer Entladung. Die gestrichelte Kurve entspricht einem Elektrolyten, der Natriumhydroxid aufweist und das Chromsäureanhydrid im Verhältnis von 9 g/l enthält.
Die vollausgezeichnete Kurve entspricht einem Probeelektrolyten, der reines Natriumhydroxid enthält.
Die Kurven zeigen an, daß die Mindestkonzentration der OH"-Ionen wenigstens gleich 3,5 N für den Elektrolyten ist, der Chromsäureanhydrid enthält, während die Mindestkonzentration an OH ~- Ionen etwa gleich 1 N für den Elektrolyten ist, der nur reines Natriumhydroxid enthält.
Es ergibt sich daraus ein besseres Verhalten von Zellen mit Chromsäureanhydrid bei Kälte und bei starken Intensitäten.
Die anderen durchgeführten Versuche, unabhängig von Chromsäureanhydrid, haben die folgenden Ergebnisse gezeitigt:
a) Die beim Ersetzen der Ausgangsmaterialien der laufenden Fabrikation verwendeten reinen Körper haben einen Kapazitätsgewinn für die Entladungen über 5 0hm gebracht, aber sie haben
keine deutliche Verbesserung für die Entladungen über 10 Ohm ergeben.
b) Unter den anderen Hilfsmitteln als CrO3, die man untersucht hat, machen das Natriummetasilikat und das Lithiumhydroxid die Selbstentladung unwahrscheinlich, doch sie machen die Inversion insbesondere bei tiefen Temperaturen (siehe Tabelle 3) möglich, während die anderen Versuche mit Hilfsmitteln, wie ZnO, Zn(OH)2, SO3Na2, Schwefel, Siliziumcarbid (die Resultate sind nicht dargestellt) oder das Fehlen von gelierendem Pulver keine praktisch interessanten Ergebnisse ergeben haben.
In den folgenden Beispielen werden die erhaltenen Ergebnisse verschiedener Versuche angegeben:
Die Prüfung der erhaltenen Ergebnisse für die Alkalizellen mit Luftdepolarisation, die gemäß der
vorliegenden Erfindung Chromsäureanhydrid enthalten, und ihr Vergleich mit den für die Proben der Herstellung erhaltenen Ergebnissen machen den Nutzen der vorliegenden Erfindung absolut deutlich.
Für jedes Beispiel wurden neun Zellen mit 1100 Ah in Reihe in Gruppen von drei entladen.
Beispiel 1
Die Entladung wurde über 5 Ohm/Zelle in einer Umgebung durchgeführt, deren Temperaturen zwischen und 300C gehalten wurden, wobei die Ruhespannung 1 V betrug.
Tabelle
Ausgangsmaterialien oder Hilfsmittel
Kapazität in Tagen für 9 entladene Zellen
Mittelwert
Minimum Maximum
Zahl der Elemente, die einer Selbstentladung unterworfen waren
Mittlere Anzahl der
Tage vor dem Beginn
der Selbstentladung
CrO3, 9 g/l
NaOHH2O dest
NaOHH2O (Leitungswasser)..
SO4K2, 15 g/l
LiOH, 15 g/l
SO4K2,7g/l
NaOHH2O dest
LiOH, 10 g/l
LiOH, 5 g/l
SiO3Na2, 5 g/l
SO3Na2
ZnO 14 g/l
SiO3Na2, 15 g/l
Element ohne Zusatz
SiO3Na2, 10 g/l
Zn(OH)2, 12 g/l
Fehlen von gelierendem Pulver Handelsprodukt auf der Gründlage von Fettaminen
233 228 228 225 223 221 219 215 207 205 201 194 179 177 175 151 105
105
225 176 210 204 183 194 184 200 195 165 180 152 159
97 166 104
93
70
250 250 235 240 243 240 246 250 250 230 225 210 225 220 210 210 130
0 3 0 3 1 3 2 1 0 0 2 7 0 6 0 8 7
165
175 197 200 165 150
157 145
116
120 94
89
Beispiel 2
Die Entladung wurde über 10 Ohm/Zelle in einer Umgebung durchgeführt, deren Temperaturen zwischen 15 und 300C gehalten wurden. Die Ruhespannung betrug 1 V.
Tabelle
Ausgangsmaterialien oder Hilfsmittel
Kapazität in Tagen für 9 entladene Zellen
Mittelwert
Minimum Maximum
Zahl der Elemente, die einer Selbstentladung unterworfen waren
Mittlere Anzahl der
Tage vor dem Beginn
der Selbstentladung
CrO3, 9 g/l
NaOHRPH2O dest
NaOHRPH2O Leitungswasser SO4K2, 15 g/l
LiOH, 15 g/l Versuch nicht beendet
SO4K2, 7 g/l Versuch nicht beendet
NaOHH2O dest....'
LiOH, 10g/l ..·
LiOH,5g/l
SiO3Na2, 5 g/l
SO3Na2
ZnO, 14 g/l
SiO3Na2, 15 g/I
>454 360 340 270
>406
254 255 365 370 256 270 290
452 456
325 380
232 432
215 " 330
406
290
167 350
195 430
335 415
330 400
176 320
230 330
242 350
0 1 3 9
6 0 0 0 9 8 0
300 221 240
176
215 200
Fortsetzung
Ausgangsmaterialien oder Hilfsmittel
Kapazität in Tagen für 9 entladene Zellen Mittelwert Minimum Maximum
Zahl der Elemente, die einer Selbstentladung unterworfen waren
Mittlere Anzahl der
Tage vor dem Beginn
der Selbstentladung
Element ohne Zusatz
SiO3Na2, 10 g/l
Zn(OH)2, 12 g/I
Fehlen Von gelierendem Pulver Handeisprodukt auf der Grundlage von Fettaminen
340 366 245 188
159
160 319 160 146
140
2 0 9 7
170
235 151
150
Beispiel 3
Die Entladungen wurden über 5 Ohm/Zelle in einer Umgebung durchgeführt, die auf einer Temperatur von 00C gehalten wurde.
Tabelle
Hilfsmittel Inversion Funktionsdauer
ohne Inversion
Probe
SiO3Na2,
5, 10, 15 g/l
Li(OH),
5, 10, 15 g/I
CrO3, 9 g/l 		0
in jeder Serie
in jeder Serie
0		 0
50 bis lOOTage
60 bis 100 Tage
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Unterdrückung der Selbstentladung und zur Verbesserung der Regeneration der OH~-Ionen in alkalischen Elementen mit Luftdepolarisation, die eine negative Zinkelektrode enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man dem alkalischen Elektrolyten 1 bis 9 g Chrom(VI)-oxid auf 11 Alkalihydroxidlösung hinzufügt.
DE19661596015 1965-09-15 1966-08-25 Verfahren zur Unterdrückung der Selbstentladung und Verbesserung der Regeneration der OH -Ionen in alkalischen Elementen mit Luftpolarisation Expired DE1596015C3 (de)

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DE1596015A1 DE1596015A1 (de) 1971-04-01
DE1596015B2 DE1596015B2 (de) 1973-09-06
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DE2807980C2 (de) * 1978-02-24 1986-12-11 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Galvanisches Element mit negativer Zinkelektrode

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GB1152588A (en) 1969-05-21
DE1596015A1 (de) 1971-04-01
DE1596015B2 (de) 1973-09-06
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