DE1696565B2

DE1696565B2 - Aufladbare galvanische zelle mit drei von einem alkalischen elektrolyten umspuelten elektroden

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Publication number: DE1696565B2
Application number: DE19671696565
Authority: DE
Priority date: 1966-10-25
Filing date: 1967-10-23
Publication date: 1973-03-29
Also published as: US3532548A; GB1201954A; DE1696565A1; AT292809B

Description

Sauerstoff reduziert. Eine zweite negative Luft- oder

^durch

Die Gasdifiusiomelektrode kann die G^diffusionsdetaoden^l^ ^_{1-7 einge}-Stand der Technik verschieden gegenüberliegenden Bach^e£^* _{Ue 4 dur}chragt seinemporösenfestenKohlen- xo taßL Sie werden von eme^me ^ ^

SSem geeigneten Katalysator imprä- und sind mt Abdichtmgn L- ^ ^„^ _M S Sr porösen Süberfolie oder aus gesinter- einen Austritt von.E^oly^ _{den 3j} y _be-

SüberGestehen oder es kann ein Katalysator verhmdem. ^Ό*^™£_οή^η Nickelplatten,

so

gewählt, daß bei Einwirkung Metallelektrode2

wird. Eine Stromanscblusse

_der Antriebs-

ustand in ihrer metallischen Form oder in der
ihrer Oxide oder Hydroxide vorliegen. In einer
h dargestellten Ausführung besteht

lators an

der Zeichnung

\_βεΓεη strom angeschlossen (m aui _{1U) wobei nU}r die

™^r| 3, ^ _die negat.ven

iil

trisch leitenden Material oesiencu, wuum ....

die Elektroden oder ihre Anschlüsse in der weiter euuigi u«.... _o

unten beschriebenen Weise mit geeigneten lsolierun- 65 elektroden 1 und 1' unu uci n^₆« ....

gen, z. B. Gummischlaufen od. dgl., versehen sein troden 2. Wie bereits ausgeführt ist, sind die posimüssen. Mehrere Zellengehäuse können nebenein- tiven Ladeelektroden 3, 3' perforiert, damit der -■-< Ku*_t„„A nnoenrdnet werden, um einen Strom direkt zwischen den Elektroden 1, 1' und 2

sr_mifSnf S= =. - -

ohne jede Abschirmwirkung fließen kann. Für große Anzahl Perforationen 17, die etwa 20 bis 70 °/o der Stromentnahmen ist die zur Verfügung gestellte Elektrodenfläche in Abhängigkeit des Ladungsprofils Spannung der Gasdiffusionselektrode niedrig, und die ausmachen können. Hierbei ist neben der Strom-Ladeelektroden 3, 3' werden nun gemeinsam mit den menge auch die Dauer des Stromflusses zu berück-Gasdiffusionselektroden 1, 1' durch die vorgenann- 5 sichtigen. Die Kapazität der Ladeelektroden 3, 3' ist ten Schaltelemente zur Anwendung gebracht. im wesentlichen niedriger als die der negativen

Beim Gebrauch der positiven Ladeelektrode 3, 3' Metallelektroden. Entsprechend ist die Anzahl der

mit der Gasdiffusionselektrode entsteht ein doppelter erhältlichen Stromimpulse begrenzt. In der Regel ist

Vorteil. Vorteilhaft ist einerseits die größere Span- dies aber kein Nachteil, da das Kapazitätsverhältais

nung der Nickeloxidelektrode gegenüber der Gas- io der positiven und negativen Elektroden auf eine

diffusionselektrode, die etwa zwischen 0,4 bis 0,7 Volt bestmögliche Ladungsform eingestellt werden kann,

bei vergleichbaren Stromdichten betragen kann. In den F i g. 4 und 5 sind andere Ausführungen

Weiterhin kann die Nickeloxidelektrode bei wesent- unter Verwendung einer stationären negativen

lieh höheren Entladungsströmen arbeiten, bei denen Metallelektrode dargestellt. Diese stationäre Metall-

die Spannung von Luftsauerstoffelektroden allein viel 15 elektrode besteht in üblicher Weise aus Zink, Kad-

zu niedrig wäre. mium, Zinn oder Eisen und besitzt vorzugsweise eine

Ein weiterer Vorteil ist, daß bei Verwendung einer oder mehrere Schichten eines Separatormaterials 19,

positiven Ladeelektrode, z. B. eine Nickeloxidelek- um Kurzschlüsse zwischen den Elektroden entgegen-

trode, bei Bedarf hohe Stromstöße oder -impulse gesetzter Polarität zu verhindern. Bekanntlich neigt

abgegeben werden können. Ein solcher Bedarf an so insbesondere Zinn zur Ablagerung in Dendritenform

hohen Stromimpulsen oder -stoßen kann beispiels- und führt schnell zu Brückenbildung und damit zu

weise im Zusammenhang mit elektrischen Automo- Kurzschlüssen. Diese Schwierigkeiten werden aber

bilen oder beim Umschalten von Übertragungs- durch die Verwendung von drehbaren Metallelek-

anlagen (Eingang — Ausgang) entstehen. troden entsprechend F i g. 1 oder durch Abstreifer

F i g. 2 unterscheidet sich von F i g. 1 nur dadurch, «5 gemäß F i g. 2 oder auch durch den Einbau von

daß Abstreifelemente 16, 16' an den negativen Separatoren 19 gemäß den F i g. 4 und 5 vermieden.

Metallelektroden 2 vorgesehen sind. Die Separatoren sind semipermeabel und in an sich

F i g. 3 zeigt einen Abschnitt einer Ladeelektrode 3 bekannter Weise hergestellt, z. B. aus regenerierten

in vergrößertem Maßstab. Sie hat eine größere Cellulose- und Polyvinylalkoholfolien.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Die bekannten Nickel-Zinkzellen lassen sich zwar Patentansprüche: bei hohen Stromentnahmen entladen, haben aber nur ein mittleres Verhältnis Energie zu Gewicht.

1. Aufladbare galvanische Zelle mit drei von Andererseits ist bei den bekannten Sauerstoff-Zinkeinem alkalischen Elektrolyten umspülten Elek- 5 zellen das Verhältnis Energie zu Gewicht groß, doch troden, nämlich einer positiven Gasdiffusions- können diese nicht bei hohen Stromentnahmen elektrode, einer aufladbaren negativen Metall- arbeiten.

elektrode und einei metallischen Ladeelektrode, Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß die Lade- zugrunde, eine aufladbare galvanische Zelle mit einer elektrode aas einem im Elektrolyten oxydierbaren, io positiven Gasdiffusionselektrode, einer aufladbaren gegenüber der Aktivmasse der negativen Elek- negativen Elektrode und einer metallischen Ladetrode positiven Metall besteht und daß Schalt- elektrode zu entwickeln, welche mit hohen Stromorgane vorgesehen sind, um bei erhöhter Strom- entnahmen entladen werden kann und die Vorteile entnahme die Ladeelektrode zur Gasdiffusions- der Sauerstoff-Zinkzellen und Nickel-Zinkzellen elektrode parallel zu schalten und die negative 15 verbindet

Elektrode gegen diese paral/elgeschalteten Elek- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

troden zu entladen. gelöst, daß die Ladeelektrode aus einem im Elek-

2. Zelle nach Anspruch I, dadurch gekenn- trolyten oxydierbaren, gegenüber der Aktivmasse zeichnet, daß die Aufladekapazität der Lade- der negativen Elektrode positiven Metall besteht und elektrode geringer ist als die der negativen 20 daß Schaltorgane vorgesehen sind, um bei erhöhter Elektrode. Stromentnahme die Ladeelektrode zur Gasdiffusions-

3. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- elektrode parallel zu schalten und die'negative Elekkennzeichnet, daß die Aktivmasse der negativen trode gegen diese parallelgeschalteten Elektroden zu Elektrode im aufgeladenen Zustand aus Zink, entladen.

die der Ladeelektrode aus Nickeloxiden besteht, as Durch die neuartige Kombination einer üblichen

4. Zelle nach einem der vorhergehenden An- Depolarisationszelle mit einer üblichen Akkumulasprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die positive torenzelle wird der Vorteil erreicht, daß die Strom-Gasdiffusionselektrode aus einem Nickelmaschen- entnahme über den einen oder anderen Zellentyp draht besteht, der mit einem aktiven Kohlen- oder über beide gemeinsam erfolgen kann. Hierdurch stoffkatalysator und Polytetrafluoräthylen über- 30 sind hohe Stromentnahmen möglich, die aus einer zogen ist. Depolarisationszelle allein nicht erhältlich sind.

5. Zelle nach einem der vorhergehenden An- Vorzugsweise ist die Aufladckapazität der Ladesprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nega- elektrode geringer als die der negativen Elektrode, tive Elektrode in dem Elektrolyten gegenüber Die Aktivmasse im aufgeladenen Zustand besteht den anderen Elektroden bewegbar ist. 35 bei der negativen Elektrode zweckmäßig aus Zink

6. Zelle nach einem der vorhergehenden An- und bei der Ladeelektrode aus Nickel. Eine positive spräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas- Gasdiffusionselektrode aus einem Nickelmaschendiffusionselektrode (1, V) in an sich bekannter draht, der mit einem aktiven Kohlenstoffkatalysator Weise ein die negative Elektrode (2) mit Abstand und PoJytetrafluoräthylen überzogen ist, erweist sich umgebendes Gehäuse bildet und die Ladeelek- 40 als besonders günstig. Zur Vermeidung einer Dentrode (3, 3') aus zwei gelochten Platten besteht, dritenbildung an der negativen Elektrode kann diese die zwischen der negativen Elektrode und zwei im Elektrolyten gegenüber den anderen Elektroden einander gegenüberliegenden Gehäusewänden bewegbar sein. Eine einfache Bauweise ergibt sich angeordnet sind. dadurch, daß die Gasdiffusionselektrode in an sich

45 bekannter Weise ein die negative Elektrode mit Abstand umgebendes Gehäuse bildet und die Lade-

elektrode aus zwei gelochten Platten besteht, die

zwischen der negativen Elektrode und zwei einander

gegenüberliegenden Gehäusewänden angeordnet sind.

50 Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung

Die Erfindung betrifft eine aufladbare galvanische an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher dar-

Zelle mit drei von einem alkalischen Elektrolyten gestellt, und zwar zeigt

umspülten Elektroden, nämlich einer positiven Gas- Fig. 1 eine aufladbare galvanische Zelle in einem

diffusionselektrode, einer aufladbaren negativen axialen Querschnitt,

Metallelektrode und einer metallischen Ladeelek- 55 Fig. 2 eine Ausführung ähnlich Fig. 1, jedoch

trode. mit einem Abstreifer,

In der USA.-Patentschrift 3 219 486 ist ein wieder- Fig. 3 eine Teildraufsicht auf eine positive Ladeaufladbarer elektrischer Akkumulator mit einer ge- elektrode,

trennten Hilfselektrode beschrieben, die aus einem F i g. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel in einem

inerten, im Elektrolyten nicht oxydierbaren Material 60 axialen Querschnitt und

besteht und am Entladevorgang nicht teilnimmt, F i g. 5 den Gegenstand der F i g. 4 in einem Quer-

aber als Gegenelektrode während des folgenden schnitt nach Linie 5-5.

Ladevorganges wirkt. Während des Ladevorganges Die aufladbare galvanische Zelle besteht aus drei

ist die positive Elektrode inaktiv. Dieser bekannte, Elektroden. Eine erste positive Elektrode ist aus

wiederaufladbare, elektrische Akkumulator besitzt 65 einem porösen Trägerkörper mit einem Katalysator

eine dritte Elektrode, welche aber nur als Gegen- aus Kohlenstoff, Silber, Platin und Palladium od. dgl.

elektrode beim Wiederaufladen der negativen Elek- gebildet. Beim Durchleiten eines sauerstoffhaltigen

trode Verwendung findet. Gases durch die Poren dieser Gasdiffusionselektrode