DE1671864C3

DE1671864C3 - Thermisch aktivierbares galva nisches Element

Info

Publication number: DE1671864C3
Application number: DE1671864A
Authority: DE
Inventors: Claude Chilly-Mazarin Essonne Charnay; Claude Antony Nee; Claude Clamart Pathe
Original assignee: NORD-AVIATION NATIONALE DE CONSTRUCTIONS AERONAUTIQUES PARIS Ste
Current assignee: NORD-AVIATION NATIONALE DE CONSTRUCTIONS AERONAUTIQUES PARIS Ste
Priority date: 1966-10-11
Filing date: 1967-10-10
Publication date: 1973-11-08
Also published as: JPS4928048B1; DE1671864A1; DE1671864B2; GB1202230A; SU551000A3; US3516868A; FR1503730A

Description

Vorteilhaft besteht die Zündmischung aus 38°/o

65 Zirkonium, 57 °/o Bariumchromat und 5 °/o neutralen Fasern, wobei sie einen Elektrolyten mit einem An-

Die Erfindung betrifft ein thermisch aktivierbares teil von etwa 35 Gewichtsteilen auf 100 Teile der Migalvanisches Element mit einem metallischen Behäl- schung enthalten kann, der von der gleichen Art sein

kann, wie der im Element verwendete, oder aber einen höheren Schmelzpunkt hat.

Zusätzlich zum Elektrolyten kann die Zündmischung einen Depolarisator mit einem Anteil von 5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Teile der Gesamtmischung, enthalten.

Erfindungsgemäß wird die Zündmischung in der Weise hergestellt, daß der Depolarisator und der

Elektrolyt mit den Plättchen der Zündmisrhune ent-

weder durch Beimengung während der Herstellung io aktion verbleiben die Rückstände, durchtränkt vom des Plättchens, durch Ausfüllen von Öffnungen in- Elektrolyten, in fester Form.

Elementes, deren negative Elektrode, Depolarisator, Elektrolyt und positive Elektrode identisch sind, bei gleichem Belastungswiderstand darstellen.

Die Zündmischung zur Auslösung einer exothermen Reaktion kann z.B. aus einer Mischung von 38" ο Zirkonium und 57 "o Bariumchromat in Pulverform bestehen, der 5» ο neutrale Fasern z.B. aus Glas oder Asbest beigegeben sein können, um ein Formen der Plättchen "zu ermöglichen. Nach der Re-

nerhalb des Plättchens odei durch Überziehen mit einer dünnen Schicht verbunden wird.

Iw weiterer Ausgestaltung sind die Plättchen der Zündmischung mit Zündschnüren aus der Zündmischung versehen, die durch den Behälter des Elements hindurchgeführt sind. In einer be\orzugten Ausführungsform besteht der Behälter aus Nickel. der innen mit Gold beschichtet ist und als positive Elektrode dient, wobei der Depolarisator aus Eisensulfat besteht und mit dem Behälter durch ein leitendes Gitter in Kontakt gehalten ist, ein Plättchen aus der Zündmischung mit einer Zündschnur verbunden ist und ein poröser Träger für den schmelzbaren Elektrolyten, der aus einer eutektischen Mischung aus Lithiumchlorid und Kalziumchlorid besteht, und eine zentrale negative Elektrode aus Kalzium 'Orgesehen sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der folgenden Beschreibung, die sich auf die Zeichnung bezieht, erläutert. In der Zeichnung ist

Fig 1 ein Diagramm, das den Verlauf der Spannung über der Zeit für eine bekannte und für ein erfindun^sgemäß erregtes Element zeigt und

F i g. 2 eine auseinandergezogene Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Elementes mit erfindungsgemäßer Erregung schematisch im Längsschnitt dargestellt.

Dieser Mischung kann ein Elektrolyt mit z. B.

35 Gewichtsteilen auf 100 Teile der Zündmischuni; beigegeben sein.

Dieser Mischung können wiederum 5 Teile eines

Depolarisators auf 100 Teile beigegeben sein.

Eine erfindungsgemäßt Batterie setzt sich aus

einer oder mehreren Zellen zusammen, die aus der folgenden Schichtung bestehen:

eine metallische positive Elektrodenplatte I (Fig. 2), auf die ein positives Gitter2 aus dem gleichen Metall aufgeschweißt ist, eine Schicht 3 der fein zerkleinerten Mischung aus Depolarisator und Elektrolyt, die auf das Gitter 2 gepreßt ist.

ein Plättchen der Zündmischung 4, das mit einem Zünder 5 ausgerüstet ist, ein isolierendes Gewebe, das von dem Elektrolyten 6 durchtränkt ist,

ein metallisches Plättchen 7 als negative Elektrode, zu dessen beiden Seiten die obengenannten Bauelemente symmetrisch angeordnet sind.

Jede Zelle dieses Typs ist eine selbständige Einheit, und man kann Batterien mit jeder gewünschten Spannung und Leistung durch einfache Kombination von Zellengruppen in Serien- und Parallelschaltung herstellen.

._D Die erfindungsgemäße Batterie hat eine Aktivie·

Erfindungsgemäß wird für ein Element, das durch 40 rungszeit in der Größenordnung von 0,2 bis 0,3 Sedas Schmelzen des Elektrolyten erregt wird, eine sehr künden und eine Betriebszeit in der Größenordnung kurze Aktivierungszeit erzielt, da der Wärmefluß von 20 Sekunden. Man kann jedoch die Aktivienicht erst den Wärmewiderstand, der durch die Wan- rungszeit noch weiter verkürzen, indem man »Dopdung der metallischen positiven Elektrode und des pel-Zellen«, wie sie oben beschrieben werden, mit positiven Gitters, das mit einer Schicht des Depolari- 45 »Einfach-Zellen« verbindet, deren Elemente kleiner sators bedeckt ist, ^;iberwinden muß und da sich die sind und deren Temperatur folglich schneller an-Wärme, die durch die exotherme Reaktion erzeugt
wird, direkt auf den Elektrolyten und die Bestandteile des Elementes überträgt. Die Aktivierungszeit

beträgt etwa 0,2 bis 0,3 Sekunden wie aus dem Dia- 50 »Doppel-Zellen« bereits Strom zu liefern, die ihrergramm in Fi g. I, in dem auf der Abszisse die Zeit in seits dann während der erforderlichen Betriebszeit Sekunden und auf der Ordinate die Klemnu-nspan- den Strom liefern. Das Zusammenschalten von Einnung in Volt bei einem Bclastungswiderstand des zelzellen mit unterschiedlicnen Eigenschaften zu Elementes von R ■= 2,5 Ohm aufgetragen ist und in einer Batterie (schnelle Erregung und genügende Bedem die Kurven I und 2 die Änderung der Klem- 55 tricbszeit) ergibt beachtliche Einsparungen im Platzmenspannung unter Last eines mit bekannten Mitteln bedarf, Gewicht und Preis im Verhältnis zu heute beerregten Elementes bzw. eines erfindungsgemüßen kannten Lösungen.

steigt. Die letztgenannten Zellen haben eine wesentlich kürzere Betriebszeit als die erstgenannten, die jedoch ausreicht, während der Aktivierungszeit der

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ί 671 864 ι 2 ter als positive Elektrode, der einen Depolarisator Patentansprüche: trägt und eine negative Elektrode enthalt und in wel chem der Elektrolyt durch eine im Inneren der Zelle

1. Thermisch aktivierbares galvanisches FJe- mittels einer Zündmischung erzeugte exotherme Rcment mit einem metallischen Behälter als positive 5 aktion zwischen einem Metall und einem Oxyda· Elektrode, der einen Depolarisator trägt und eine tionsmittel auf seine Schmelztemperatui gebracht negative Elektrode enthält und in welchem der wird.

Elektrolyt durch eine im Inneren der Zelle mit- Elemente dieser Art sind an sich bereits bekannt tels einer Zündmischung erzeugte exotherme Re- (schwedische Patentschrift 176 887). Die Rückstände aktion zwischen einem Metall und einem Oxyda- _lo dieser exothermen Reaktion beteiligen sich anschlietionsmitte! auf seine Schmelztemperatur gebracht ßend an dem elektrochemischen Prozeß, und zwar wird, dadurch gekennzeichnet, daß nur teilweise, da die negative Elektrode zum größten die Zündmischung von einem porösen Träger aus Teil durch den in der Zündmischung enthaltenen inerten Fasern Tn Plättchenform (4) gehalten Schwefel oxydiert wird, wodurch die Leistungsfähigwird, der dem Depolarisator anliegt, und daß 15 keit dieser Elektrode stark herabgesetzt wird, zwischen d<"n Träger und der negativen Elek- Die erwähnte thermische Aktivierung wird mit trode (7) ein vom Elektrolyten durchtränktes iso- Hilfe einer Zündmischung erzielt, die jede Zelle umlierendes Gewebe (6) angeordnet ist. schließt, z.B. in der Weise, daß abwechselnd zylin

2. Element nach Anspruch I. dadurch gekenn- drische Zellen und Tabletten aus der Zündmischung zeichnet, daß die Zündmischung aus 38 "Ό Zirko- 20 aufeinander gesetzt werden. Die Zündung dieser nium, 57 »0 Bariumchromat und 5°o neutralen Zündmischung wird mit Hilfe eines elektrischen Si-Fasern besteht. gnals oder eines mechanischen Schlages ausgelöst.

3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Die Aktivierun_bszeit, d.h. die Zeit, die zwischen zeichnet, daß die Zündmischung einen Elektroly- dem elektrischen oder mechanischen Signal zur Zünlen mit einem Anteil von etwa 35 Gewichtsteilen 25 dung und dem Zeitpunkt vergeht, an dem die Batteauf 100 Teile der Mischung enthält, der von der rie ihre maximale Leistung abgibt, hat für Batterien gleichen Art ; ;m kann, wie der im Element ver- aus Doppelzellen, wie sie oben beschrieben sind, die wendete, oder aber einen höheren Schmelzpunkt Größenordnung von Sekunden, denn damit ein so!- hat. ches Element eine elektrische Leistung abgibt, muß

4. Element nach den Anspr ichen 1 bis 3, da- 30 die Temperatur der gesamten Masse des Elektrolyten durch gekennzeichnet, daß die Zündmichung von der Umgebungstemperatur (meistens etwa a ißer einem Elektrolyten einen Depolarisator mit 20° C) auf eine Temperatur gebracht werden, die einem Anteil von 5 Gewichtsteilen, bezogen auf höher ist als seine Schmelztemperatur.

100 Teile der Gesamtmischung, enthält. Ehe der Elektrolyt schmilzt, muß der Wärmefluß

5. Element nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 35 den Wärmewiderstand der Wandung der metallizeichnet, daß die Plättchen (4) der ZUndmi- sehen Kathode und des kathodischen Gitters, das mit schung mit Zündschnüren (5) aus der Zündmi- einer Schicht des Depolarisator bedeckt ist, überschung versehen sind, die durch den Behälter (1) winden.

des Elementes hindurchgeführt sind. Nun besteht in bestimmten Anwendungsfällen,

6. Element nach den Ansprüchen 1 bis 5, ge- 40 speziell in der Waffentechnik, die Forderung nach kennzeichnet durch einen Behälter aus Nickel möglichst kurzen Aktivierungszeiten, jedenfalls weil), der innen mit Gold beschichtet ist und als sentlich kürzer als eine Sekunde, wie auch immer die positiver Pol dient, einen Depolarisator (3), ikr Umgebungsbedingungen des Elementes sind.

aus Eisensulfat besteht und mit dem Behälter Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein durch ein leitendes Gitter (2) in Kontakt gehalten 45 Element der eingangs erwähnten Gattung derart ausist, ein Plättchen aus der Zündmischung (4), das zubilden, daß es diesen Forderungen genügt, so daß mit einer Zündschnur (5) verbunden ist, einen Aktivierungszeiten weit unterhalb einer Sekunde erporösen Träger für den schmelzbaren Elektroly- zielt werden, ohne dabei die Leistung oder die Kapalen (6), der aus einer eutektischen Mischung aus zität der Batterie zu beeinträchtigen. Lithiumchlorid und Kalziumchlorid besteht, und 50 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gedurch eine zentrale negative elektrode (7) aus löst, daß die Zündmischung von einem porösen Trä-Kalzium. ger aus inerten Fasern in Plättchenform gehalten

7. Verfahren zur Herstellung der Zündmi- wird, der dem Depolarisator anliegt, und daß zwischung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch ge- sehen dem Träger und der negativen Elektrode ein kennzeichnet, daß der Depolarisator und der 55 vom Elektrolyten durchtränktes isolierendes Gewebe Elektrolyt mit den Plättchen (4) der Zündmi- angeordnet ist. Durch diese Maßnahmen wird einerschung entweder durch Beimengung während der seits eine sehr kurze Ativierungszeit und anderer-Herstellung des Plättchens, durch Ausfüllen von seits die Bildung eines Diaphragmas auf den porösen Öffnungen innerhalb des Plättchens oder durch Fasern durch die Reaktionsrückstände erreicht, das Überziehen mit einer dünnen Schicht verbunden 60 die Bewegung des Depolarisators von der positiven wird. zur negativen Elektrode bremst, wodurch die Betriebszeit des Elements bei konstanter Ausgangsspannung erhöht wird.