DE1671859C - Gasdichte Zelle eines Bleiakkumulator zylindrischer Bauart - Google Patents

Description

30 gebildet, in den das nach innen abgebogene stirn-

scitige Ende des porösen Hohlzylinders hineinragt, und der innere Deckel besitzt einen hochgezogenen

Die Erfindung betrifft eine gasdichte Zelle eines zylindrischen Mittelteil mit Durchtrittsöffnungen, der Bleiakkiimulators zylindrischer Bauart, mit Sicher- von einer elastischen Manschette umgeben ist. heitsventil, einem durch Kieselsäurezusatz festgeleg- 35 Dank dieser Konstruktion kann nur derjenige Teil ten Schwefelsäureelektrolyten und einem Gassainmel- des entwickelten Gases in den Gassammelraum geraum im Zellengefäß. langen, der nicht in der Zelle selbst alsbald verzehrt Die Gasentwicklung in einem Bleiakkumulator tritt wird. Der Wasserverlust und das Austreten der bekanntlich infolge Elektrolyse des Wasseranteils des Schwefelsäure in den Gassammelraum halten sich Elektrolyten im letzten Stadium des Ladevorgangs 40 infolgedessen in kleinsten Grenzen. Das aus dem sowie durch Selbstentladung im unbenutzten Zustand Gassammelraum ins Freie gelangende Gas muß einen ein. Es sind verschiedene Vorschläge bekanntgewor- sehr langen Weg in dem porösen Hohlzylinder zuden, wonach das entwickelte Gas innerhalb des rücklegen und verliert auf diesem Wege seinen geAkkumulators verzehrt werden soll. Dies geschieht samten Wasseranteil. Infolgedessen kann keinerlei entweder durch Verbrennung des Gases zu Wasser 45 Flüssigkeit nach außen austreten, mittels eines Katalysators oder durch Absorption des Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachGases in einer mit der Kathode verbundenen oder stehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es an der Kathode ausgebildeten Elektrode. Es hat sich zeigt

aber herausgestellt, daß es schwierig ist, das ent- Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsge-

wickelte Gas unter allen Umständen innerhalb des 50 mäßen Bleiakkumulatorzelle und Akkumulators vollständig in Wasser zu verwandeln, Fig. 2 einen Querschnitt derselben längs der

bevor ein unzulässiger Druckanstieg eintritt. Deshalb Linie A-A in Fig. I.

ist bei den meisten praktisch ausgeführten Akku- Das eigentliche Zellengefäß 1 besteht aus einem

mulatoren ein Sicherheitsventil vorhanden, durch zylindrischen Becher mit teilweise geschlossenem welches das Gas bei Druckanstieg über einen ge- 55 Boden, der oben offen ist. Ein ringförmiger innerer wissen Wert ins Freie treten kann. Nun ist man aber Deckel 3 sitzt auf dem oberen Rand des Bechers 1 bisher bei Bleiakkumulatoren größerer Kapazität auf und besitzt einen hohlzylindrisohen Teil 2 verringerdie Verwendung eines flüssigen Elektrolyten ange- ten Durchmessers, der in der Mitte des Deckels hochwiesen Wenn nun ein Akkumulator der soeben be- gezogen ist und einen Ringflansch an seiner Stirnseite schriebcnen Art auf den Kopf gestellt wird oder auf 60 aufweist. Über dem inneren Deckel 3 befindet sich den Boden fällt, so kann die verdünnte Schwefelsäure ein äußerer Deckel 4 in Form einer flachen Glocke, durch das Sicherheitsventil austreten und erhebliche Das Zellengefäß 1, der innere Deckel 3 und der Schaden anrichten. äußere Deckel 4 bestehen aus dem gleichen säure-

Ferner ist eine Akkumulatorzelle bekanntgewor- beständigen Kunststoff. In einem Ausschnitt am den, bei der das erwähnte Problem dadurch gelöst 65 Boden des Zellengefäßes 1 ist ein negativer Zellenwerden soll, daß mindestens ein Teil der Behälter- pol 5 aus Blei gas- und flüssigkeitsdicht befestigt, wand durch einen Werkstoff gebildet wird, der Von dem einen Ende des Zellenpols S ragt ein Blei-Wasserstoff und in geringerer Menge Sauerstoff hin- stab 6 in das Innere des Zellengefäßes 1. Der nega-

3 I 4

tive Zellenpol S und der Bleistab 6 werden bei der schenlage eines Ringes 17 den Rand der Metallkappe

Herstellung des Zellengefäßes im Preßgießverfahren 13 übergreift. Das untere Ende απ Metallmantels 16

zugleich geformt. _ist ebenfalls nach innen gebogen, endet jedoch etwas

Von der Innenkante des Ringflansches an dem außerhalb des inneren stirnseitigen Endes 14 b des hochgezogenen Teil 2 des inneren Deckels erstreckt 5 Hohlzylinders 14, um so dessen Innenkante die Besieh ein zylindrischer Teil 2a mit weiter verringertem rührung mit der Außenluft zu ermöglichen. Der Durchmesser senkrecht nach unten. Dieser Teil la Metallmantel 16 hält also die ganze Konstruktion umgibt gas- und flüssigkeitsdicht den positiven zusammen.

Zellenpol 7 aus Blei, der in seinem unteren Teil als Der nach unten weisende mittlere Teil la des inne-

Anodenkern 8 mit kreuzförmigem Querschnitt aus- io ren Deckels 3 ist am unteren Ende seines äußeren

gebildet ist. Umfangs abgesetzt und nimmt hier eine Ringscheibe

Die Außenwand des hohlzylindrischen Teils 2 ist 19 aus Kunstharz auf, die zusammen mit der Innen-

mit kleinen Löchern 9 versehen, die von einer elasti- wand des Zellengefäßes 1 und dem inneren Deckel 3

sehen Manschette 10 (z. B. aus Gummi) bedeckt wer- einen Gasraum 20 der Akkumulatorenzelle bildet,

den. Dadurch kann normalerweise kein Gas durch 15 Die Ringplatte 19 ist an ihrem inneren Umfang mit

die Löcher 9 durchtreten. Wenn jedoch der Druck einem ringförmigen Ansatz 19a versehen, der nach

innerhalb des inneren Deckels 3 einen vorbestimm- unten weist, und besitzt in ihrer Fläche ringförmig

ten Wert überschreitet, so weitet sich die Manschette verteilte Gasdurchtrittslöcher 19 ft.

10 auf und läßt Gas durch die Löcher 9 durchtreten. Unterhalb der Ringplatte 19 befinden sich im

Die Manschette 10 stellt also ein Überdruckventil dar. ao Zellengefäß 1 eine Kathode 21 und eine Anode 22

Der äußere Deckel 4 besitzt ein Mittelloch, durch sowie ein fester Elektrolyt 23, der den gesamten

welches der positive Zellenpol 7 nach oben heraus- Raum um Anode und Kathode ausfüllt.

ragt. Die Manschette 10 ist zwischen dem inneren Die Kathode 21 hat den Querschnitt eines regel-

Deckel 3 und dem äußeren Deckel 4 geführt. Der mäßigen Sechsecks und besteht aus sechs miteinander

Umfangsteil des Deckels 4 und der hohlzylindrische 15 verbundenen Gitterplatten 21 a, aus einer Bleilegie-

Teil 2 des inneren Deckels 3 bilden zwischen sich rung, die mit Bleischwamm ausgefüllt sind. Die sechs

einen ringförmigen Gassammeiraum H. Das in dem Ecken der Kathode 21 berühren die Innenwand des

Akkumulator entwickelte Gas kann durch die Zellengefäßes I. Der zum negativen Zellenpol 5 füh-

Löcher9 in den Gassammeiraum Il gelangen, wenn rende Bleistab 6 ist elektrisch mit der Kathode 21

der Überdruck innerhalb des Akkumulatorgehäuses 30 verbunden,

genügend groß ist. Die Anode 22 wird aus einem säurefesten porösen

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 G·:- 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 Entladestrom

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 a 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 19 b in der Ringplatte 19 ren und des äußeren Deckels in den Gassammeiraum in Verbindung.

11. Das untere Ende des Hohlzylinders 14 ist am Das bei Ladungsschluß an der Anode 22 entwik-

stirnseitigen Ende 14 b unterhalb der Unterkante der kelte Sauerstoffgas versucht den Elektrolyten 23 zu

Kunststoffolie 15 ebenfalls nach innen gebogen und 55 durchsetzen. Da der Elektrolyt 23 fest ist, setzt er

übergreift den Rand der Bodenplatte 12 noch etwas, dem Gasdurchgang überall gleichen Widerstand ent-

so daß es mit der Außenluft in Berührung steht. Der gegen, und so können Teile des den festen Elektro-

Hohlzylinder 14 stellt also einen langen Gaskanal lyten 23 nach allen Richtungen durchsetzenden

dar, der sich über den gesamten Umfang des Zellen- SauerstofTgases die nächsten Abschnitte der Platten

gefäßes 1 erstreckt. 60 21 α der sechseckigen Kathode 21 erreichen.

Die Kunststoffolie 15 ist ihrerseits von einem Negativer Zellenpol 5 und Bleistab 6 werden durch

hohlzylindrischen Metallmantel 16 umgeben. Das Spritzguß aus einem Stück gebildet. Beim Zusam-

obere Ende der Kunststoffolie 15 ist oberhalb des menbau wird der Bleistab 6 an das Gitter einer

oberen Endes 14 a des Hohlzylinders V* nach innen Kathodenplatte 21a angeschweißt. Der positive

gezogen und legt sich gegen die Oberseite des äuße- 65 Zellenpol 7 mit dem Anodenkern 8 besteht aus der

ren Deckels 4. Das obere Ende des Metallmantels 16 gleichen Bleilegierung wie der negative Zellenpol 5

ist nach innen gebogen und drückt von oben auf mit dem Bleistab 6 und wird in den inneren Deckel 3

eine ringförmige Metallscheibe 18, die unter Zwi- eingegossen, wenn letzterer im Spritzgußverfahren

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 to 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 b 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.

nen Wassers weitgehend unterdrückt werden. Der Bei einem ausgeführten Beispiel hatte das zylinandere Faktor ist der Umstand, daß die Kathode 21 drische Zeilengefäß I einen Außendurchmesser von mit der Zeit inert wird und das an der Anode 22 33 mm und eine Höhe von 60 mm. Der Akkumulator entwickelte Sauerstoffgas nicht mehr absorbieren ao hatte eine anfängliche Entladekapazität von 0,13 Ah kann, oder daß bei kräftiger Aufladung des Akku- und konnte innerhalb von 10 Stunden über lOOOmal mulators die Geschwindigkeit, mit der das Sauerstoff- geladen und entladen werden, ohne daß Wasser gas entsteht, größer als diejenige ist, mit welcher die nachgefüllt werden mußte. Selbst nach einer Ruhe-Kathode den Sauerstoff absorbiert, so daß das Gas zeit von einem halben Jahr hatte die Batterie noch durch die Löcher 19 α in der Ringscheibe 19 in den as eine Entladekapazität, die halb so groß wie die Gasraum 20 eintritt und sich dort ansammelt. Wenn Anfangskapazität war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

durchdiffundieren läßt, dagegen für Flüssigkeiten Patentansprüche: dicht ist. Bei einem Druckanstieg in der Zelle soll das gebildete Gas dann durch dieses Gasabsorptions-

1. Gasdichte Zelle eines Bleiakkumulators glied ins Freie entweichen. Die Folie, die dieses Gaszylindrischer Bauart mit Sicherheitsventil, einem 5 ahsorptionsglied bildet, ist am Boden der Zelle durch Kieselsäurezusatz festgelegten Schwefel- angebracht.

Säureelektrolyten und einem Gassammelraum im ' Da diese Maßnahme zum Druckausgleich bei ZellengeFäß, dadurch gekennzeichnet, raschem Druckanstieg offensichtlich nicht ausreicht, daß ein poröser Hohlzylinder (14) das zylindri- ist in der gleichen Druckschrift vorgeschlagen, die sehe ZellengeFäß (1) umgibt und seinerseits von io Abstützung der gasdurchlässigen Folie so zu gestaleiner aufgeschrumpften Kunststoffolie (15) und ten, daß die Folie bei starkem Druckanstieg reißt, einem hohlzylindrischen Metallmantel (16) so Eine solche Vorkehrung kann man kaum als Sicherumgeben wird, daß das mit dem Gassammelraum heitsventil bezeichnen, denn sie bewirkt unvermeid-(11) in Verbindung stehende stirnseitige Ende Hch das Austreten des aggressiven Elektrolyten. (14 α) und das andere mit der Außenluft in Ver- 15 Die Erfindung hat also die Aufgabe, die eingangs bindung stehende stirnseitige Ende (14 b) des beschriebene gasdichte Zelle eines Bleiakkumulators porösen Hohlzylinders (14) frei sind. so zu verbessern, daß auch bei rauher Behandlung

2. Gasdichte Zelle eines Bleiakkumulators nach keine Flüssigkeit austreten kann. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwi- Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße gasschen einem inneren Deckel (3) und einem äuße- ao dichte Zelle so ausgebildet, daß ein poröser Hohlren Deckel (4) der Gassammelraum (11) ausge- zylinder das zylindrische ZellengeFäß umgibt und bildet ist, in den das nach innen abgebogene seinerseits von einer aufgeschrumpften Kunstetofistirnseitige Ende (14a) des porösen Hohlzylinders folie und einem hohlzylindrischen Metallmantel so (14) hineinragt und der innere Deckel einen umgeben wird, daß das mit dem Gassammelraum hochgezogenen zylindrischen Mittelteil (2) mit 95 in Verbindung stehende stirnseitige Ende und das Durchtrittsöffnungen (9) besitzt, der von einer andere mit der Außenluft in Verbindung stehende elastischen Manschette (1) umgeben ist. stirnseitige Ende des porösen Hohlzylinders frei sind.

Vorzugsweise ist zwischen einem inneren Deckel und einem äußeren Deckel der Gassammelraum aus-