DE1671859B1

DE1671859B1 - Gas-tight cell of a lead-acid battery of cylindrical design

Info

Publication number: DE1671859B1
Application number: DE19671671859D
Authority: DE
Inventors: Sadao Hattori
Original assignee: NIPPON STORAGE BATTERY Manufacturing CO
Current assignee: NIPPON STORAGE BATTERY Manufacturing CO
Priority date: 1966-08-03
Filing date: 1967-02-27
Publication date: 1972-02-03
Also published as: FR1510346A; GB1149821A

Description

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tive Zellenpol S und der Bleistab 6 werden bei der schenlage eines Ringes 17 den Rand der Metallkappetive cell pole S and the lead rod 6 are in the position of a ring 17 the edge of the metal cap

Herstellung des Zellengefäßes im Preßgießverfahren 13 übergreift. Das untere Ende des Metallmantels 16Production of the cell vessel in the compression molding process 13 overlaps. The lower end of the metal shell 16

zugleich geformt. ist ebenfalls nach innen gebogen, endet jedoch etwasformed at the same time. is also bent inwards, but ends a bit

Von der Innenkante des Ringfiansches an dem außerhalb des inneren stirnseitigen Endes 14 b des hochgezogenen Teil 2 des inneren Deckels erstreckt 5 Höhlzylinders 14, um so dessen Innenkante die Besieh ein zylindrischer Teil la mit weiter verringertem running mit der Außenluft zu ermöglichen. Der Durchmesser senkrecht nach unten. Dieser Teil 2 α Metallmantel 16 hält also die ganze Konstruktion umgibt gas- und flüssigkeitsdicht den positiven zusammen.From the inner edge of the ring flange on the outside of the inner front end 14 b of the raised part 2 of the inner lid extends 5 hollow cylinder 14, so that its inner edge allows the Besieh a cylindrical part la with further reduced running with the outside air. The diameter straight down. This part 2 α metal jacket 16 thus holds the entire construction, surrounds the positive in a gas- and liquid-tight manner.

Zellenpol 7 aus Blei, der in seinem unteren Teil als Der nach unten weisende mittlere Teil 2 a des inue-Anodenkern 8 mit kreuzförmigem Querschnitt aus- io ren Deckels 3 ist am unteren Ende seines äußerenCell terminal 7 made of lead, the off than the central downwardly facing part 2 a of the inue anode core 8 of cruciform cross section in its lower part io ren cover 3 is at the lower end of its outer

gebildet ist. Umfangs abgesetzt und nimmt hier eine Ringscheibeis formed. Deposed circumference and takes a washer here

Die Außenwand des hohlzyliüdrischen Teils 2 ist 19 aus Kunstharz auf, die zusammen mit der Innen-The outer wall of the hollow cylinder part 2 is 19 made of synthetic resin, which together with the inner

mit kleinen Löchern 9 versehen, die von einer elasti- wand des Zellengefäßes 1 und dem inneren Deckel 3provided with small holes 9, which are connected by an elastic wall of the cell vessel 1 and the inner cover 3

sehen Manschette 10 (z. B. aus Gummi) bedeckt wer- einen Gasraum 20 der Akkumulatorenzelle bildet,If the cuff 10 (e.g. made of rubber) is covered, a gas space 20 of the accumulator cell is formed,

den. Dadurch kann normalerweise kein Gas durch 15 Die Ringplatte 19 ist an ihrem inneren Umfang mitthe. As a result, normally no gas can through 15 The ring plate 19 is on its inner circumference with

die Löcher 9 durchtreten. Wenn jedoch der Druck einem ringförmigen Ansatz 19 β versehen, der nachthe holes 9 pass through. However, if the pressure provided an annular projection 19 β, which after

innerhalb des inneren Deckels 3 einen vorbestimm- unten weist, und besitzt in ihrer Fläche ringförmiginside the inner cover 3 has a predetermined bottom, and has an annular surface

ten Wert überschreitet, so weitet sich die Manschette verteilte Gasdurehtrittslöcher 19 b, th value, the cuff widens distributed gas outlet holes 19 b,

10 auf und laßt Gas durch die Löcher 9 durchtreten. Unterhalb der Ringplatte 19 befinden sich im10 and let gas pass through the holes 9. Below the ring plate 19 are located in

Die Manschette 10 stellt also ein Überdruckventil dar. sq Zellengefäß 1 eine Kathode 21 und eine Anode 22The cuff 10 thus represents a pressure relief valve. Sq cell vessel 1, a cathode 21 and an anode 22

Der äußere Deckel 4 besitzt ein Mittelloch, durch sowie ein fester Elektrolyt 23, der den gesamtenThe outer cover 4 has a central hole through and a solid electrolyte 23, the entire

welches der positive Zellenpol 7 nach oben heraus- Raum um Anode und Kathode ausfüllt,which the positive cell pole 7 fills out upwards - space around the anode and cathode,

ragt. Die Manschette 10 ist zwischen dem inneren Die Kathode 21 hat den Querschnitt eines regel-protrudes. The cuff 10 is between the inner The cathode 21 has the cross-section of a regular

Deckel 3 und dem äußeren Deckel 4 geführt. Der mäßigen Sechsecks und besteht aus sechs miteinanderLid 3 and the outer lid 4 out. The moderate hexagon and consists of six interconnected

Umfangsteil des Deckels 4 und der hohlzylindrische 35 verbundenen Gitterplatten 21 a, aus einer Bleilegie-Peripheral part of the cover 4 and the hollow cylindrical 35 connected grid plates 21 a, made of a lead alloy

Teil 2 des inneren Deckels 3 bilden zwischen sich rung, die mit Bleischwamm ausgefüllt sind. Die sechsPart 2 of the inner lid 3 form between them tion, which are filled with lead sponge. The six

einen ringförmigen Gassammeiraum 11. Das in dem Ecken der Kathode 21 berühren die Innenwand desan annular Gassammeiraum 11. That in the corners of the cathode 21 touch the inner wall of the

Akkumulator entwickelte Gas kann durch die Zellengefäßes 1. Der zum negativen Zellenpol 5 füh-The gas developed by the accumulator can pass through the cell vessel 1. The lead to the negative cell pole 5

Löcher 9 in den Gassammeiraum 11 gelangen, wenn rende Bleistab 6 ist elektrisch mit der Kathode 21Holes 9 get into the gas collection space 11 when the lead rod 6 is electrically connected to the cathode 21

der Überdruck innerhalb des Akkumulatorgehäuses 30 verbunden,the overpressure connected within the accumulator housing 30,

genügend groß ist. Die Anode 22 wird aus einem säurefesten porösenis big enough. The anode 22 is made of an acid-proof porous

Der am Boden des Zellengefäßes 1 herausragende Rohr 24 gebildet, dessen oberes Ende an dem ring-Teil des negativen Zellenpols 5 ist mit einer Boden- förmigen Vorsprung 19 a der Ringplatte 19 befestigt platte 12 aus Metall bedeckt, um die Zelle im Ge- ist und das konzentrisch zu dem Anodenkern 8 nach brauch gegen Abrieb der Unterseite des negativen 35 unten verläuft. Die aktive Masse 25 aus Bleidioxid ist Zellenpols zu schützen. Die Bodenplatte 12 ist zur zwischen die Wand des Rohres 24 und den Anoden-Versteifung gewellt. Die obere Stirnfläche des posi- kern 8 eingefüllt. Das poröse Rohr 24 ist an seinem tiven Zellenpols 7, die durch das zentrische Loch des unteren Ende mit einer Kappe 26 aus Kunststoff veräußeren Deckels 4 herausragt, ist ebenfalls mit einer schlossen. Da der Anodenkern 8 kreuzförmigen Metallkappe 13 abgedeckt, um sie gegen Beschädi- 40 Querschnitt hat, hat er eine große Kontaktfläche mit gung zu schützen. der aktiven Masse 25, wodurch der EntladestromThe tube 24 protruding from the bottom of the cell vessel 1 is formed, the upper end of which is on the ring part of the negative cell pole 5 is attached to a base-shaped projection 19 a of the ring plate 19 Plate 12 made of metal is covered around the cell and that is concentric to the anode core 8 use against abrasion of the underside of the negative 35 runs down. The active mass 25 is made of lead dioxide To protect cell pole. The bottom plate 12 is for stiffening between the wall of the tube 24 and the anode wavy. The upper end face of the positive 8 is filled. The porous tube 24 is on his tiven cell pole 7, which dispose of through the central hole of the lower end with a cap 26 made of plastic Cover 4 protrudes, is also closed with a. Since the anode core 8 is cruciform Metal cap 13 is covered to protect it against damage- 40 cross-section, it has a large contact area with protection. of the active mass 25, whereby the discharge current

Das zylindrische Zellengefäß 1 wird von einem erhöht und die Entladekapazität sowie der Ladeluftdurchlässigen, porösen Hohlzylinder 14 umgeben, wirkungsgrad verbessert werden,
dessen Stirnseiten offen sind. Auf seiner Außenseite Der feste Elektrolyt 23 ist ein Gemisch von Schwebefindet sich eine aufgeschrumpfte Kunststoffolie 15, 45 feisäure und Kieselsäure im Gelzustand. Ein ringdie den Hohlzylinder 14 gegen die Außenwand des förmiger poröser Niederhalter 27 aus Kunstharz wird Zellengefäßes 1 drückt. Das obere Ende des Hohl- zwischen die Ringplatte 19 und die Oberfläche des Zylinders 14 ist am stirnseitigen Ende 14 α unterhalb gelierten Elektrolyten 23 eingelegt und der Elektrolyt des oberen Endes der aufgeschrumpften Kunststoff- mittels der Ringplatte 19 zusammengepreßt. Somit folie 15 nach innen gebogen und ragt zwischen den 50 steht der Elektrolyt 23 über den porösen Niederhalter einander gegenüberstehenden Stirnflächen des inne- 27 mit den kleinen Löchern 196 in der Ringplatte 19 ren und des äußeren Deckels in den Gassammeiraum in Verbindung.The cylindrical cell vessel 1 is increased and the discharge capacity and the charge air-permeable, porous hollow cylinder 14 are surrounded, efficiency is improved,
whose front sides are open. On its outside the solid electrolyte 23 is a mixture of suspension, there is a shrunk-on plastic film 15, 45 acid and silica in the gel state. A ring which presses the hollow cylinder 14 against the outer wall of the shaped porous hold-down device 27 made of synthetic resin is the cell vessel 1. The upper end of the hollow between the ring plate 19 and the surface of the cylinder 14 is inserted below the gelled electrolyte 23 at the front end 14 α and the electrolyte of the upper end of the shrunk-on plastic is compressed by means of the ring plate 19. Thus, the foil 15 is bent inward and protrudes between the 50, the electrolyte 23 is connected to the opposite end faces of the inner 27 with the small holes 196 in the ring plate 19 and of the outer cover in the gas collection space via the porous hold-down device.

11. Das untere Ende des Hohlzylinders 14 ist am Das bei Ladungsschluß an der Anode 22 entwik-11. The lower end of the hollow cylinder 14 is developed at the end of the charge at the anode 22

stirnseitigen Ende 14 b unterhalb der Unterkante der kelte Sauerstoffgas versucht den Elektrolyten 23 zufront end 14 b below the lower edge of the celt oxygen gas tries the electrolyte 23 to

Kunststoffolie 15 ebenfalls nach innen gebogen und 55 durchsetzen. Da der Elektrolyt 23 fest ist, setzt erPlastic film 15 is also bent inwards and 55 push it through. Since the electrolyte 23 is solid, it sets

übergreift den Rand der Bodenplatte 12 noch etwas, dem Gasdurchgang überall gleichen Widerstand ent-overlaps the edge of the base plate 12 a little, the gas passage everywhere the same resistance.

so daß es mit der Außenluft in Berührung steht. Der gegen, und so können Teile des den festen Elektro-so that it is in contact with the outside air. The opposite, and so parts of the fixed electrical

Hohlzylinder 14 stellt also einen langen Gaskanal lyten 23 nach allen Richtungen durchsetzendenHollow cylinder 14 thus represents a long Gaskanal lyten 23 penetrating in all directions

dar, der sich über den gesamten Umfang des Zellen- Sauerstoffgases die nächsten Abschnitte der Plattenwhich extends over the entire circumference of the cell oxygen gas over the next sections of the plates

gefäßes 1 erstreckt. 60 21 α der sechseckigen Kathode 21 erreichen.vessel 1 extends. 60 21 α of the hexagonal cathode 21 reach.

Die Kunststoffolie 15 ist ihrerseits von einem Negativer Zellenpol 5 und Bleistab 6 werden durchThe plastic film 15 is in turn from a negative cell pole 5 and lead rod 6 are through

hohlzylindrischen Metallmantel 16 umgeben. Das Spritzguß aus einem Stück gebildet. Beim Zusam-hollow cylindrical metal jacket 16 surrounded. The injection molding formed in one piece. When meeting

obere Ende der Kunststoffolie 15 ist oberhalb des menbau wird der Bleistab 6 an das Gitter einerThe upper end of the plastic film 15 is above the menbau, the lead stick 6 is attached to the grid of a

oberen Endes 14 α des Hohlzylinders 14 nach innen Kathodenplatte 21 α angeschweißt. Der positiveupper end 14 α of the hollow cylinder 14 inwardly cathode plate 21 α welded. The positive one

gezogen und legt sich gegen die Oberseite des äuße- 65 Zellenpol 7 mit dem Anodenkern 8 besteht aus derpulled and lies against the top of the outer 65 cell pole 7 with the anode core 8 consists of the

ren Deckels 4. Das obere Ende des Metallmantels 16 gleichen Bleilegierung wie der negative Zellenpol 5Ren cover 4. The upper end of the metal jacket 16 is the same lead alloy as the negative cell pole 5

ist nach innen gebogen und drückt von oben auf mit dem Bleistab 6 und wird in den inneren Deckel 3is bent inwards and presses from above with the lead stick 6 and is inserted into the inner cover 3

eine ringförmige Metallscheibe 18, die unter Zwi- eingegossen, wenn letzterer im Spritzgußverfahrenan annular metal disc 18, which is intermeshed if the latter is injection-molded

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hergestellt wird. Die Bleilegierung ist vorzugsweise aber erfindungsgemäß der Druck im Gasraum 20 eine Bleikalziumlegierung mit einem Kalziumgehalt einen vorbestimmten Wert überschreitet, hebt sich zwischen 0,05 und 0,2 °/o. die Manschette 10 von den Löchern 9 ab, und ein Der Innenwiderstand eines Akkumulators wird ge- Teil des angesammelten Wasserdampfes und Sauerwöhnlich durch zwei Faktoren ungünstig beeinflußt. 5 Stoffs kann in den Gassammeiraum 11 entweichen. Der eine dieser beiden Faktoren ist der Umstand, Von dort wird das entwichene Gas im oberen stirndaß das im Elektrolyten enthaltene Wasser ver- seitigen Ende 14 a des Hohlzylinders 14 absorbiert, dampft, während der Akkumulator^ unbenutzt ist, wobei sich der Wasserdampf weitgehend innerhalb wobei der Wasserdampf durch die Löcher 19 a in der des Hohlzylinders 14 niederschlägt, so daß nach dem Ringplatte 19 in den Gasraum 20 eindringt und sich io langen Weg durch den Hohlzylinder 14 kaum noch dort ansammelt. Da aber erfindungsgemäß der Gas- Spuren der Gase durch das untere stirnseitige Ende raum 20 normalerweise durch die elastische Man- 14 & in die Atmosphäre austreten. Um das Absorpschette 10 von der Außenluft abgeschlossen ist und tionsvermögen des Hohlzylinders 14 zu verbessern, die einzige Verbindung des Gassammeiraumes 11 mit kann dieser mit einem viskosen Stoff wie Öl benetzt der Außenluft über den Hohlzylinder 14 verläuft, 15 sein, oder ein solcher Stoff befindet sich im Gaskann die Verdampfung des im Elektrolyten enthalte- sammelraum 11.will be produced. According to the invention, however, the lead alloy is preferably the pressure in the gas space 20 a lead calcium alloy with a calcium content exceeding a predetermined value stands out between 0.05 and 0.2 per cent. the cuff 10 from the holes 9, and a The internal resistance of an accumulator becomes part of the accumulated water vapor and is acidic adversely affected by two factors. 5 substance can escape into the gas collection space 11. One of these two factors is the fact, From there, the escaped gas is in the upper part the water contained in the electrolyte is absorbed by the end 14 a of the hollow cylinder 14, steams while the accumulator ^ is unused, the water vapor being largely within wherein the water vapor is reflected through the holes 19 a in that of the hollow cylinder 14, so that after Ring plate 19 penetrates into the gas space 20 and hardly goes a long way through the hollow cylinder 14 accumulates there. But since, according to the invention, the gas traces of the gases through the lower front end space 20 normally through the elastic man- 14 & to the atmosphere. To the Absorpschette 10 is closed from the outside air and to improve the capacity of the hollow cylinder 14, the only connection between the gas collection chamber 11 and this can be wetted with a viscous substance such as oil the outside air passes over the hollow cylinder 14, 15, or such a substance is in the gas can the evaporation of the collecting space 11 contained in the electrolyte.

nen Wassers weitgehend unterdrückt werden. Der Bei einem ausgeführten Beispiel hatte das zylin-nen water are largely suppressed. In one example, the cylindrical

andere Faktor ist der Umstand, daß die Kathode 21 drische Zellengefäß 1 einen Außendurchmesser vonAnother factor is the fact that the cathode 21 of the cell vessel 1 has an outer diameter of

mit der Zeit inert wird und das an der Anode 22 33 mm und eine Höhe von 60 mm. Der Akkumulatorbecomes inert over time and that at the anode 22 is 33 mm and a height of 60 mm. The accumulator

entwickelte Sauerstoffgas nicht mehr absorbieren ao hatte eine anfängliche Entladekapazität von 0,13 Ahno longer absorb evolved oxygen gas ao had an initial discharge capacity of 0.13 Ah

kann, oder daß bei kräftiger Aufladung des Akku- und konnte innerhalb von 10 Stunden über lOOOmalcan, or that with a strong charge of the battery and could within 10 hours more than 10000 times

mulators die Geschwindigkeit, mit der das Sauerstoff- geladen und entladen werden, ohne daß Wasser λ mulators the speed with which the oxygen is charged and discharged without water λ

gas entsteht, größer als diejenige ist, mit welcher die nachgefüllt werden mußte. Selbst nach einer Ruhe- ™gas is produced, which is greater than that with which it had to be refilled. Even after a rest ™

Kathode den Sauerstoff absorbiert, so daß das Gas zeit von einem halben Jahr hatte die Batterie nochThe cathode absorbs the oxygen, so the battery still had the gas for half a year

durch die Löcher 19 a in der Ringscheibe 19 in den 25 eine Entladekapazität, die halb so groß wie diethrough the holes 19 a in the annular disk 19 in the 25 a discharge capacity that is half as large as that

Gasraum 20 eintritt und sich dort ansammelt. Wenn Anfangskapazität war.Gas space 20 enters and accumulates there. When was initial capacity.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

1 2 can diffuse through, on the other hand for liquids patent claims: is tight.

1. The gas-tight cell of a lead-acid battery can escape into the open. The film that forms this gas-cylindrical design with a safety valve, an absorption member, is at the bottom of the cell Sulfur fixed by the addition of silicic acid.

Acid electrolytes and a gas collection room in the As this measure helps to equalize the pressure

Cell vessel, characterized in that a rapid increase in pressure is obviously not sufficient that a porous hollow cylinder (14), the cylindri- is proposed in the same publication, surrounds the cell vessel (1) and, in turn, is supported by the gas-permeable film as a shrunk-on plastic film (15 ) and that the film tears when the pressure rises sharply, a hollow cylindrical metal jacket (16) so that such a precaution can hardly be taken as a certainty that the unit valve with the Gassammeiraum means, because it causes inevitable (11) connected end faces lent the leakage of the aggressive electrolyte.
(14 a) and the other with the outside air in connection 15 The invention has the task of freeing the initially binding front end (14 b) of the described gas-tight cell of a lead-acid battery porous hollow cylinder (14). to improve so that even with rough treatment

2. Gas-tight cell of a lead accumulator after no liquid can escape.
Claim 1, characterized in that between an inner cover (3) and an outer tight cell, that a porous hollow cover (4) of the gas collection chamber (11) is cylindrical out of the cylindrical Cell vessel surrounds and forms, in which the inwardly bent in turn by a shrunk-on plastic end (14a) of the porous hollow cylinder and a - hollow cylindrical metal jacket protrudes so (14) and the inner cover is surrounded by a cylindrical that is still drawn with the gas collection space Middle part (2) with 25 connected end face and the passage openings (9), which is surrounded by another elastic sleeve (1) connected to the outside air. front end of the porous hollow cylinder are free.

The gas collection space is preferably located between an inner cover and an outer cover.

30 formed, in which the inwardly bent end face End of the porous hollow cylinder protrudes, and the inner lid has a raised

The invention relates to a gas-tight cell of a cylindrical central part with passage openings, the lead-acid battery of cylindrical design, is surrounded with safety by an elastic sleeve.
35 Thanks to this construction, only that part of the sulfuric acid electrolyte and a gas collector can enter the gas collection space in the cell vessel. long, which is not consumed immediately in the cell itself. The development of gas in a lead-acid battery occurs. The loss of water and the leakage of the electrolytes into the gas collection space as a result of electrolysis of the water content of the sulfuric acid are consequently kept within very small limits in the last stage of the charging process 40. The gas that escapes into the open from the gas collection space and through self-discharge in the unused state must be a must. Various proposals have been made known - a very long way to go in the porous hollow cylinder, according to which the evolved gas is to be consumed within the accumulator and loses its accumulator in this way. This takes place with the entire amount of water. As a result, no liquid can escape to the outside either by combustion of the gas to water 45,
by means of a catalyst or by absorption of the gas in a connected to the cathode or standing with reference to the drawing. There electrode formed on the cathode. It has been shown

but it was found that it is difficult to

wrapped gas under all circumstances within the 50-meter lead-acid battery cell and
To transform the accumulator completely into water, F i g. 2 shows a cross section of the same along FIG

before an impermissible pressure increase occurs. Therefore line AA in Fig. 1.

is with most practically executed accumulator The actual cell container 1 consists of a

mulatoren a safety valve is available, through a cylindrical cup with a partially closed which the gas when the pressure rises above a 55 bottom, which is open at the top. A ring-shaped inner one know value can step out into the open. Now you are but the lid 3 is sitting on the upper edge of the cup 1 so far in lead-acid batteries of greater capacity and has a hollow cylindrical part 2 to reduce Use of a liquid electrolyte of a different diameter, which pointed up in the middle of the lid. Now if you have a battery that has just been purchased and an annular flange on its face written type is turned upside down or has 60. Above the inner lid 3 is located falls the bottom, the diluted sulfuric acid can be an outer lid 4 in the form of a flat bell, exit through the safety valve and considerable The cell jar 1, the inner lid 3 and the Cause damage. outer cover 4 consist of the same acidic

Furthermore, an accumulator cell is known to be resistant to plastic. In a cutout on the one in which the aforementioned problem is thereby solved 65 bottom of the cell vessel 1 is a negative cell becoming should that at least a part of the container pole 5 made of lead fastened gas- and liquid-tight, wall is formed by a material that protrudes from one end of the cell pole 5, a lead-hydrogen and in a smaller amount of oxygen 6 into the interior of the cell vessel 1. The negative