DE1596022A1 - Primaerbatterie mit niederem Kraftausstoss und verlaengerter Wirksamkeit - Google Patents

Description

Pofenicinwälte
Dr.-Ing. HANS RUSCHKE
Dipl.-Ing. HEINZ AGULAR

6 München 27, Pier:2anauerS'/r. 2

D 1360 Dr.K/pö

The Dow Chemical Company, Midland, Michigan,

V.St.A.

Primärbatterie mit niederem Kraftausstoß und verlängerter Wirksamkeit

Die Erfindung betrifft ein Primärzellsystem von niederer Spannung, insbesondere eine mehrzellige Primärbatterie mit niedriger Spannung unter Verwendung von Magnesiumanoden oder Anoden auf der Basis von Magnesiumlegierungen.

Aufgrund der vorliegenden Erfindung wurden Batterien mit verlängerter Wirksamkeit zugänglich, die einen niedrigen Kraftausstoß während langer Zeiträume liefern, wobei nur eine geringe oder gar keine Unterhaltung während des Lebenszeitraumes der Batterie notwendig ist. In den Zellen der Batterie gemäß der Erfindung werden übliche Elektrolyten, z.B. Eintauchen in Salzlösung, mit zu vernachlässigendem Kurzschluß zwischen der Zelle verwendet. Die Batterien gemäß der Erfindung

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bestehen aus einer Mehrzahl von Zelleinhefen, wobei jede Einheit zwei plattenähnliche Magnesiumanoden oder Anoden aus Magnesiumlegierungen innerhalb eines nicht elektronenleitenden Gehäuses und benachbart zu den Seitenwänden desselben angebracht enthält, die elektrisch parallelgeschaltet sind, einer plattenartigen Kathode, die zwischen den Anoden angebracht und praktisch von denselben den gleichen Abstand hat, wobei die Einheiten zum Eintauchen in eine Elektrolytlösung durch das Vorhandensein mindestens einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung in dem Gehäuse geeignet sind, wobei die Elektrolytkammer der Einheit ein Volumen von mindestens dem 2,7-fachen der Summe der Volumen der Anoden hat. Als wesentliches Merkmal der Batterien gemäß der Erfindung liegt die Summe des Verhältnisses der Querschnittsfläche zu der Länge jeder der Einlaß- und Auslaßöffnungen zwischen 0,025 und 5,1 mm (0,001 bis 0,2 inch). Vorzugsweise sind die Anoden der Batterie aus einer binären Legierung von Magnesium gefertigt, die 0,8 bis 0,9 Gew.% Mangan enthält, und die Kathode ist aus Weichstahl gefertigt.

Die Hauptmerkmale der Batterien ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, worin

Fig. 1 eine Seitansicht, teilweise im Schnitt, einer

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Ausführungsform einer Zelleinheit, die in der Batterie gemäß der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 einen Querschnitt einer Zelleinheit entlang Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine aus einer Mehrzahl der in Fig. 1 gezeigten Zelleinheiten aufgebauten Batterie, wobei die Zellen in Reihe geschaltet sind,

Fig. 4 eine Endansicht eines Kappenbauteiles für eine in Fig. 1 gezeigte Zelle mit speziellen Elektrodenverbindungseinrichtungen darin,

Fig. 5 eine Obenansiht des in Fig. 4 gezeigten Kappenbauteiles

darstellen.

Im allgemeinen besteht die Batterie aus einer Mehrzahl von Einzelzellen oder Zelleinheiten, die in Reihe geschaltet sind. Jede der Zelleinheiten enthält zwei Magoder
nesiumanoden/auf der Basis von Magnesiumlegierungen, eine elektronenleitende Kathode aus einem Material mit einen Standard-Elektrodenpotential im Bereich zwischen etwa +1 und etwa -1,5 Volt, bezogen auf eine Wasserstoffspannung von 0 bei 25⁰C sowie eine wässrige Elektrolytlösung. Die Zellen befinden sich in einem Gehäuse oder sind auf andere Weise mit Einrichtungen versehen,

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die Einlaß-und Auslaßöffnungen der bestimmten Verhältnisse von Querschnittsfläche zu Öffnungslänge ergeben, wodurch ein Widerstandsweg des Elektrolyten gebildet wird, der tolerable Beträge an Interzellkurzschluß während des Betriebes ergibt.

In einer Ausführüngsform der Erfindung, die in den Zeichnungen dargestellt ist, enthält jede Zelle 10 zwei Anoden 11. Jede dieser Anoden liegt innerhalb und benachbart einer der Seitenwände 12 eines oben offenen, hohlen, nicht elektronenleitenden Gehäuses 13 mit rechteckigen Seitwänden. Die Anoden 11 werden an Ort und Stelle durch Einkerbungen 14 an entgegengesetzten Seiten des inneren Bodens 15 des Gehäuses 13, benachbart zu den Wänden 12,gehalten. Eine dünne plattenartige Kathode befindet sich in einer Nute 17, die teilweise in den Boden eingeschnitten ist und entlang der Mittelachse des Bodens 15 des Gehäuses 13 läuft, so daß die Flächen 18 der Kathode 16 parallel zu denjenigen der Anoden 11 an den Seiten des Gehäuses sind.

Weiterhin ergibt ein leitender Streifen oder Draht 19, der im Boden 15 des Gehäuses 13 eingebettet ist, Kontakt zwischen den Bodenkanten der beiden Anoden 11 in der Einkerbung oder Vertiefung 14, so daß diese parallelgeschaltet werden. Kleine Einlaßöffnungslöcfeer 20

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sind im Boden 15 des Gehäuses 13 angebracht.

Eine nicht elektronenleitende Kappe oder Oberteil 21 mit eingekerbten Schultern 22, die zum Halten der Oberkanten der beiden Anoden 11 gegen die Seitwand 12 des Gehäuses 13 bestimmt sind, und ein zweiter Satz eingekerbter Schultern 23 nahe der äußeren Kante der Kappe ist gleitend in die innere Oberfläche der Seitenwand 12 des Gehäuses 13 eingesetzt.' Diese Kappe 21 ist auch mit einer Kerbe 24, die entlang der Kappe an ihrer Mittelachse läuft, versehen, um die Oberkante der Kathode 16 aufzunehmen, so daß diese in einer festen Stellung in der Zelle gesichert ist.

Diese Kappe 21 enthält Leitstreifen oder -drähte ähnlich denjenigen, die im Boden des Gehäuses eingebettet sind. Eine dieser Verbindungen 25 berührt den Oberteil der Kathode und erstreckt sich nach außen durch eine Seite der Kappe 21 oberhalb des Gehäuseoberteiles, wodurch das Ende dieses Leiters mit einem Leiter von der Anode einer benachbarten Zelle in der Batterie verbunden werden kann. Eine weitere Verbindung 26 berührt eine der Anoden 11 und erstreckt sich nach außen durch die benachbarte Kante 27 der Kappe 21. Diese Verbindung oder dieser Leiter 26 von der Anode erlaubt eine Verbin-

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dung mit dem Leiter von der Kathode einer benachbarten Zelleinheit. Die Kappe 21 enthält Auslaßöffnungen 28.

Eine besonders brauchbare Ausgestaltung der Kappe ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Bei dieser besonderen Ausführungsform endet die Verbindung von dem Anodenleiter 26 in einem Stecker 29, der sich nach außen von einer Seite der Kappe 21 erstreckt, und der Kathodenleiter 25 endet in einem Hohlstecker 30 an der entgegengesetzten Seite der Kappe 21. Mit diesen Endverbindungen kann jede Einzelzelle leicht an eine zweite Zelle angeschlossen und diese wiederum an eine dritte Zelle u.dgl. in Reihe verbunden werden, so daß sich eine Batterie mit bestimmtem Kraftausstoß ergibt. Die Leiter in den Endzellen der Batterie können gleicherweise leicht direkt an die die Kraft empfangende Einheit oder an Leiter von dieser Einrichtung angeschlossen werden.

In Fig. 3 ist im Schnitt eine Batterie dargestellt, die aus einer Mehrzahl der vorstehend beschriebenen Zellen gebildet ist. Bei der Konstruktion der Batterie besteht das Hauptziel darin, daß die Verbindungen und Leiter, die die Zelle verbinden, vor der ElektrolytUmgebung geschützt sind. Dies ist besonders wichtig für solche Batterien, die während des Betriebes in den Elektrolyten eingetaucht werden. Dieses Problem wird durch überziehen der .Leiter mit einem elektrolytbeständigen überzug, bei-

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spielsweise Asphalt, Teer, Kautschuk, Kunststoff u.dgl., nach der Herstellung der Verbindung erreicht. Andererseits kann die gesamte Zellanordnung durch einen einhüllenden Schutzmantel überzogen oder geschützt werden.

Die Zellen selbst können auch physikalisch verbunden werden, beispielsweise durch ktö>ende Verbindung der

Wände benachbarter Zellen, wobei die Zellen in fester Stellung mittels einer Klammer oder Bandeinrichtung gehalten werden. Bei den zur Verwendung mit Meerwasser bestimmten Batterien oder für andere Betriebe, wobei die gesamte Einheit in den Elektrolyten eingetaucht wird, ist es nicht nötig, die Batterie mit dem Elektrolyten vor dem Eintauchen zu füllen, da der Elektrolyt die Batterie in einfacher Weise füllt, wenn er durch die Öffnungslöcher nach dem Eintauchen in die Flüssigkeitsumgebung strömt. Bei anderen Einrichtungen kann die Batterie mit einer Elektrolytzufuhrquelle versehen oder auf andere Weise mit einem derartigen Reservoir verbunden sein, aus dem Elektrolyt in die Batterie durch die Einlaßöffnungslöcher eingeführt wird. In beiden Fällen gehen die während der Umsetzung gebildeten Gase und der Elektrolyt, der durch die Einheit während des Betriebes geführt wurde, durch die Ablaßöffnungen in oder nahe dem Oberteil der Batterie ab.

Die Betriebsfähigkeit der vorliegenden Batterie mit

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tolerierbar niedrigen Beträgen des Interzellkurzschlusses wird durch Verwendung dieses Einlaß-Auslaß-öffnungssystems erreicht und es steht in Beziehung sowohl zu dem gesamten offenen Raum, der durch das Öffnungslöchersystem einer gegebenen Batterie gebildet wird, als auch zu den Durchmessern der Einzelöffnurigen. Für die Betriebsfähigkeit einer Batterie wird der Durchmesser der Öffnungslöcher zwischen etwa 0,4 und 6,6 mm (1/64 bis 1/4 inch), vorzugsweise zwischen etwa 0,8 und 1,65 mm (1/32 bis 1/16 inch), gehalten. Innerhalb dieses Bereiches wird die Summe der Verhältnisse der Querschnittsfläche zu der Länge der öffnungen zwischen etwa 0,025 mm (0,001 inch) bis zu etwa 5jl mm (0,2 inch), üblicherweise zwischen etwa 0,127 mm (0,005 inch) bis etwa 1,27 mm (0,05 inch) und vorzugsweise zwischen etwa 0,25 mm (0,01 inch) bis etwa 0,5 mm (0,02 inch) gehalten.

Für die öffnungen mit größerem Durchmesser können zur Erzeugung des betriebsfähigen Verhältnisses von Öffnungs lochquerschnitt sfläche/öffnungslänge Rohre eingesetzt werden, die z.B. aus der Batterie heraus in die Elektrolytzufuhr vorstoßen.

Durch Aufrechterhaltung des Öffnungssystems innerhalb der vorstehend angegebenen Größenbereiche wird der Inter-

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zellkurzschluß auf einem verträglich niedrigen Niveau, beispielsweise bis herab zu 10$ oder weniger, während des Zellbetriebes gehalten, so daß erreicht wird, daß ein hoher Prozentsatz des Magnesiumverbrauches während des Batteriebetriebes brauchbar zur Krafterzeugung verwendet wird. Zusätzlich wird durch Anwendung dieses gut begrenzten öffnungssystemes eine natürliche Pumpwirkung erreicht, die den Elektrolyten durch die Batterie bewegt.

Das in den Zellen verwendete Anodenmaterial besteht gewöhnlich aus Magnesium oder einer Legierung auf Magnesiumbasis mit einem Magnesiumgehalt von mindestens 80 Gew.%, die zu der gewünschten Form gebildet werden kann. Günstigerweise wird die Auswahl des Anodenmaterials aus solchen Legierungen getroffen, bei denen optimale Zellspannungen und hohe Anodenwirksamkeit erreicht werden können. Besonders wertvolle Anodenmaterialien sind die Legierungen, welche etwa 1 Gew.% Mangan oder etwa 1 bis etwa 6 QeW. % Aluminium enthalten.

Beispiele für eine Anzahl brauchbarer Legierungen sind die im Handel erhältlichen Magnesiumlegierungen, die die ASTM-Bezeichnungen AZ31, AZlO, ΑΖβ3, AZ 61, A3A, AZ21 und Ml tragen, deren nominale Zusammensetzungen in der nachfolgenden Tabelle enthalten sind:

- 10 BAD

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Al % Zn % Mn % A

AZ31	3	1	0,2
AZlO	1	0,5	0,2
AZ63	6	3	°.»2
AZ6l	6	1	0,2
AZ-21"	2	1	0,2
A3A	3	- .	-
Ml			1

0,1

Die Größe der Anode wird durch die Größenverhältnisse der Zelle bestimmt. Die Dicke der Anode wird durch die in der Zelle gewünschte Länge der Betriebsdauer bestimmt. Normalerweise liegt für die meisten Arbeiten die Anodenstärke im Bereich zwischen etwa 0,25 und 12,7 mm (0,010 bis 0,50 inch) oder darüber.

Die Kathode der Zelle besteht aus einem dünnen bogenartigen Bauteil und kann aus einer Vielzahl von elektronenleitenden Materialien mit einem Standardelektronenpotential zwischen etwa +1 und -1,5 hergestellt werden, und hierzu gehören z.B. Weichstahl, Nickel, Eisen, Kupfer, Chrom, rostfreie Stähle, Kohlenstoff oder Messing. Solche Kathodenmaterialien, die normalerweise in Gegenwart der angewandten Elektrolytmedien korrosiv angegriffen werden, können in der vorliegenden Batterie angewandt werden, da sie kathodisch durch die Magnesium-

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anode geschützt sind. Mit dieser Zellart ist kein enger Abstand der Elektroden wegen des niedrigen Stromabzuges während des Betriebes erfcrderlich, und der Widerstand des Elektrolytionenweges kann sehr hoch sein. Infolgedessen können die Elektroden ausreichend weit voneinander angebracht werden_s um zu erreichen, daß kein unerwünschter Aufbau von Korrosionsprodukt und Verstopfung des Raumes zwischen den Elektroden durch dieses Material stattfindet.

Das äußere Gehäuse oder der Behälter der Zelle und die Kappe für dieses Gehäuse kann aus einer großen Vielzahl isolierender, nicht elektronenleitender Stoffe hergestellt werden, die die erforderlichen Eigenschaften und Eignungen aufweisen, um die Strukturbedingungen und Begrenzungen sowie die Umgebungseinflüsse, denen die Batterie ausgesetzt sein kann, aufweisen. Natürliche und synthetische Kautschuke, Kieselsäuregläser, keramische Materialien, Phenolformaldehydharze, Polystyrolharze, Polyäthylen, Polypropylen, Stoffe auf der Basis

von Asphalt, hydrophobe Wachse, Acrylharze oder Vinylchlorid/

iderAiarze sind Beispiele für isolierende Materialien, die für diesen Zweck geeignet sind.

Gehäuse und Kappen können durch übliche Formverfahren - beispielweise Preßformen, Strangpressen oder Ziehen hergestellt werden. Bequemerweise könHen die Verbindungen

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zum parallelen Verbinden der Kathoden und Anoden, falls mehr als eine dieser Arten in einer gegebenen Zelle vorhanden sind, und zum Verbinden von zwei oder mehr Zellen in Reihe zur Herstellung einer mehrzelligen Batterie in dem Gehäuse und Kappenbauteil während des Pormarbeitsganges eingebettet und angebracht werden, wie es vorstehend geschildert wurde.

Obwohl eine große Vielzahl wässriger Elektrolytlösungen zum Betrieb der vorliegenden Zelle brauchbar sind, wird bevorzugt der Elektrolyt für die Zelle aus Meerwasser, Alkalichloriden und -bromiden, Ammoniumchlorid, Ammoniumbromid und den Erdalkalichloriden und -bromiden einschließlich von Magnesiumchlorid und Magnesiumbromid gewählt. Diese Elektrolyten können allein oder als Mischungen angewandt werden.

Die Konzentration des anzuwendenden Elektrolyten ist nicht kritisch, da bei Verwendung von Meerwasser ein zufriedenstellendes Arbeiten erreicht wird, welches als hauptsächlichen gelösten Bestandteil etwa 3 GeMJ,% Natriumchlorid enthält, und sogar verdünntere Lösungen - d.h. solche, die etwa 1 Gew.% oder weniger gelösten Stoff enthalten -als auch bei stärker konzentrierten Elektrolyten, einschließlich sogar solcher, die mit dem gelösten Bestandteil gesättigt sind, ein zufriedenstellendes Arbeiten erhalten wird.

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Bei der Herstellung der Einzelzellen wird die Abstandsausbildung so gewählt, daß die Elektrolytvolumenkapazität ausreicht, um die während der betrieblichen Lebensdauer der Zelle gebildeten Korrosionsprodukte aufzunehmen. Das Volumen selbst kann erreicht werden, indem die Elektroden in dem erforderlichen Abstand voneinander in der Zelle angebracht werden oder andererseits kann, falls es gewünscht wird, die Elektroden in näherem Abstand voneinander zu halten, die Einheit mit einer Schlammaustiefung im Boden versehen sein.

Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung wurde entsprechend der in den Pig. I bis 3 gezeigten Ausführungsform eine Batterie hergestellt. Von dieser Batterie wurde gefordert, daß sie fähig sein muß, 2 Watt bei 6 Volt während eines Zeitraumes von mindestens zwei Jahren in Meerwasser zu ergeben, und ihr wurde eine Gewichtsbegrenzung von 226 kg (500 pounds) abzüglich des Elektrolyten und eine Volumenbegrenzung von 0,283 m (10 cubic feet) gesetzt.

Unter Verwendung einer Magnesium-Mangan-Legierungsmasse, die etwa 0,8 bis 0,9 Gew.Jf Mangan und als Rest Magnesium enthielt, (ASTM-Bezeichnung: Legierung Ml) für die Anoden wurden zwei Platten von 50,8 χ 50,8 χ 0,76 cm (20 Inch χ 20 inch χ 0,30 inch) an den benach-

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barten Wänden eines Hartkautschukgehäuses, das zur Aufnahme der Platten eingerichtet war, angebracht. Sowohl die Wand- als auch die Bodenstärke des Gehäuses betrug etwa 0,63 cm (0,25 inch). Ein elektronenleitender Leitdraht, der im Boden des Gehäuses eingebettet .war, berührte die beiden Anoden, wenn diese in den Aussparungen im Boden des Gehäuses angebracht waren, so daß diese Anoden parallelgeschaltet waren. Eine Kathode aus einer Weichstahlplatte von 50,8 χ 50,8 χ 0,075 cm (20 inch χ 20 inch χ 0,031 inch) wurde in der Kerbe entlang der Mittellinie des inneren Bodens des Gehäuses befestigt. Zwei Elektrolyteinlaßöffnungen von 0,79 mm Durchmesser (1/32 inch) wurden in den Boden des Gehäuses, wie in der Abbildung gezeigt, gebildet.

Die Innenabmessungen des Gehäuses waren so, daß der Abstand zwischen der Fläche der Kathodenplatte und denjenigen der beiden gegenüberstehenden Anoden etwa 20,6 mm (0,81 inch) betrug. Da die innere Wandlänge und die Höhe des Gehäuses praktisch gleich derjenigen der Anode ist, hat eine Zelle dieser Breite einen Inhalt der gesamten Elektrolytkammer von etwa 10,6 ι (648 cubic inches). Das Gesamtvolumen der beiden Anoden betrug etwa 3»9 £ (240 cubic inches). Somit hatte diese Zelle eine Elektrolytkammer vom etwa 2,7-fachen Volumen des Anoden-Volumens.

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Eine Hartkautschukkappe mit Schultern, die die Anoden an der in den Pig. 1-3 gezeigten Stelle hält, und die eine Kerbe zur Aufnahme der Oberkante der Kathode aufwies, wurde dann auf die Oberseite des Gehäuses gesetzt und mittels eines Klebstoffes darauf fest verbunden. Diese Kappe enthielt einen Leittffraht, welcher die Kathode berührte und sich durch eine Seite des Oberteils erstreckte, sowie einen zweiten Leiter, welcher mit einer der Anoden Kontakt hat, wobei sich dieser Leiter aus der Seite der Kappe, die zu der Anodenstellung benachbart ist, erstreckt. Die Kappe enthält auch zwei Öffnungslöcher, jedes mit einem Durchmesser von etwa 0,198 mm (1/64 inch).

Fünfzehn derartiger Zellen wurden in Reihe geschaltet. Die ausgesetzten Leiterdrähte und -verbindungen wurden in geeigneter Weise bedeckt, so daß diese nicht in Berührung mit dem Elektrolyten kommen konnten. Die Zellen wurden dann miteinander zur Bildung einer Kompakteinheit verbunden.

Das Gesamtvolumen der erhaltenen Batterie betrug etwa 246 £ (8,7 cubic feet), und das Gesamtgewicht der Struktur, ausschließlich des Elektrolyten, betrug etwa 170 kg (375 pounds). Die Summe der Verhältnisse von Querschnittsfläche/Länge der Öffnungslöcher für die Batterie betrug etwa 0,279 nun (0,011 inch).

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Laboratoriumswerte wurden für eine Einzelteile mit einer Anode aus derselben Magnesiumlegierung und einer Kathode aus einer Weichstahlplatte erhalten, die während 50 Tagen in einer wässrigen Natriumchloridlösung von 3 Gew.% entladen worden war. Am Ende dieses Zeitraumes betrug die Zellspannung der Testzelle etwa 0,4 V

2 bei einer Stromdichte von etwa 60 mA je 0,09 m (square foot) und war völlig stabil.

Weiterhin wurde eine fünfzellige Batterie im Laboratoriumsmaßstab, im allgemeinen ähnlich der in Fig. 3 gezeigten, auf folgende Weise hergestellt:

Einzelzellbauteile wurden unter Verwendung eines oben offenen, rechteckig geformten Polyacrylatbehälters mit einer inneren öffnung von etwa 7»6 cm Länge (3 inch), 7,6 cm Höhe (3 inch) und 1,9 cm Breite (0,75 inch) hergestellt. Eine dünne Stahlkathodenplatte von etwa 7,6 χ 7,6 cm (3 x 3 inch) wurde in die Mitte der Zelle eingesetzt, so daß sie parallel zu den Längsseitenwänden des Behälters waren. Zwei AZ31-Legierungsplatten von etwa 7,6 χ 7,6 χ 0,127 cm (3 x 3 x 0,050 inch) wurden in den Behälter eingebracht, eine auf jeder Seite der Kathode, so daß der Abstand zwischen jeder Kathodenfläche und der gegenüberstehenden Anodenfläche etwa 6,35 nun (1/4 inch) betrug. Auf diese Weise betrug das Elektrolytvolumen etwa das 5-fache des Anodenvolumens.

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Die Anoden wurden parallelgeschaltet. Ein Oberteil von etwa 1,59 cm (5/8 inch) Dicke wurde fest auf das Gehäuse gesetzt und diente ebenfalls zum Halten der Anoden und Kathoden an Ort und Stelle. Leitdrähte, jeweils einer von der Kathode und einer von den Anoden, erstreckten sich aus dem Behälter heraus. Ein Öffnungsloch von 0,79 nan (1/32 inch) wurde in einem Winkel durch die 6,35 mm (1/4 inch) dicke Endwand des Behälters nahe dem Boden und ein Loch von 1,59 mm (1/16 inch) wurde durch die Kappe nahe der Seite an einem Ende gebohrt. Dadurch ergibt sich ein Gesamtwert von Querschnittsfläche/Länge der Löcher, bezogen auf die beiden Öffnungen, für die Einheit von 0,2 mm (0,008 inch).

Die Einzeleinheiten wurden dann in Reihe geschaltet und miteinander in der Weise befestigt, daß die Öffnungslöcher in den Kappen, von oben her betrachtet, ein Zick-zack-Muster darstellten. Dieses öffnungslöcher-muster diente zur Erhöhung des Ionenwiderstandsweges zwischen den Zellen und diente zur Geringhaltung des Interzellkurzschlusses. Hierdurch ergab sich ein Gesamtverhältnis des Öffnungssystems für Querschnittsfläche/Länge für die fünf Zellen von etwa 1,0 mm (0,04 inch).

Beim Zusammensetzen der fünf Zellen zur Batterie wurde

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darauf geachtet, die Leiter zu schützen und sicherzustellen, daß kein Elektrolyt in Berührung mit den Verbindungen zwischen den Zellen kam.

Die Batterie wurde in natürliches Meerwasser als Elektrolyt eingesetzt, so daß sämtliche Zellen in Berührung mit dem gemeinsamen Elektrolyten waren, der durch die Öffnungslöcher ging.

Diese Batterie arbeitete bei etwa 2,2 Volt (0,44 Volt/Zelle

bei einer Stromdichte von etwa 5,7 mA/dm (53 mA/square foot). Während des Betriebes der Batterie wurde beobachtet, daß Wasserstoffgas durch die Öffnungslöcher in der Kappe entwich.'

Zum Vergleich wurde eine Einzelzelle derselben Zusammensetzung, Geometrie und Ausbildung in ein weiteres Bad des gleichen Elektrolyten eingesetzt. Es zeigte sich, daß diese Zelle bei etwa 0,44 Volt bei praktisch derselben Stromdichte wie die fünfzellige Batterie arb8itete. Die durch die Einzelzelle und die fünf in Reihe geschalteten Zellen gelieferten Spannungen zeigen an, daß der Interzellkurzsehluß in der mehrzelligen Batterie vernachlässigbar ist.

Durch Extrapolieren dieser bei Laborversuchen erhalte-

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nen Werte ergibt sich, daß die zur Erläuterung angegebene Meerwasserbatterie die erforderlichen 2 Watt bei 6 Volt während mindestens 2 Jahren liefern kann, wenn sie zur Krafterzeugung eines sichtbaren, hörbaren oder einer Radionavigationshilfe oder einer Klangvorrichtung, einer Heulboje oder anderen ähnlichen Ausrüstungen verwendet wird, bei denen ein niedriger Kraftausfluß erforderlich ist.

- Patentansprüche -

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Claims (3)

1. " ²⁰ " Ί596022

   Patentansprüche -

   fly Primärbatterie mit niederer Kraftabgabe und verlängerter Wirksamkeit, bestehend aus einer Mehrzahl von Zelleinheiten, wobei jede Zelleinheit zwei plattenähnliche Anoden aus Magnesium oder Legierungen auf Magnesiumbasis, die an der Innenseite und benachbart zu den Seitwänden eines nicht elektronenleitenden Gehäuses angebracht sind und elektrisch parallelgeschaltet sind, und eine plattenähnliche Kathode, die zwischen den Anoden in praktisch gleichem Abstand davon angebracht ist, enthält, wobei die Zelleinheiten zum Eintauchen in eine Elektrolytlösung aufgrund mindestens einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung in dem Gehäuse geeignet sind, und die Elektrolytkammer der Einheit ein Volumen vom mindestens 2,7-fachen der Summe der Volumen der Anoden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Verhältnisse der Querschnittsflächen zu der Länge jeder der Einlaß- und Auslaßöffnungen zwischen 0,025 und 0,51 mm (0,001 bis 0,02 inch) beträgt.
2. 2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden aus einer binären Legierung von Magnesium bestehen, die 0,8 bis 0,9 Gew.% Mangan enthält.
3. 3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Kathode aus Weichstahl besteht.

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