DE1805819B2 - Abstützglied für positive gasdepolarisierte Elektroden in zu Batterien vereinigten Zellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Abstützglieder für positive gasdepolarisierte Elektroden in zu Batterien vereinigten Zellen, bei welchen die negative Elektrode auswechselbar und bzw. oder wiederaufladbar ist, damit die Zelle wieder aufgeladen werden kann, nachdem die negative Elektrode bei dem elektrochemischen Verfahren verbraucht worden ist.

Es ist bekannt, daß es bei bestimmten Kathodenarten in einer gasdepolarisierten Zelle möglich ist, eine hohe Stromdichte bei einem konstanten Potential über lange Zeitabschnitte zu erreichen, so daß Batterien solcher Zellen ein sehr günstiges Leistungs-Gewichtsverhältnis verglichen mit normalen Blei- und Eisen-Nickel-Akkumulatoren besitzen.

Es ist bei solchen gasdepolarisierten Zellen auch möglich, eine extrem hohe Entladegeschwindigkeit zu erreichen — viel höher als bei den Silber-Zinkzellen, welche in jedem Falle auch einen in gleicher Weise tieferen Energiedichlefaktor haben.

Die gasdepolarisierte Zelle enthält eine metallische negative Elektrode, eine poröse positive Elektrode, durch welche das depolarisierende Gas der Zelle zugeführt wird, und einen elektrolytischen Kontakt zwischen den Elektroden. Wenn solche Zellen zu einer Batterie zusammengebaut werden, ist es notwendig, Vorkehrungen für den Zugang des depolarisierenden Gases zu den positiven Elektroden zu treffen.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mittel für eine gute Gaszuführung zu den positiven Elektroden vorzusehen und die negative Elektrode dabei leicht auswechselbar zu machen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Abstützglied für die positive Elektrode auf einer Seite mehrere Vorsprünge aufweist, die mit den Vor-Sprüngen des Abstützgliedes einer benachbarten Zelle übereinstimmen, und daß das Abstützglied auf der anderen Seite mit einer Halterung für die positive Elektrode versehen ist, wobei je zwei Abstützglieder so gegeneinander angeordnet sind, daß die Vorsprünge nach außen vorstehen und die die positive Elektrode abstützenden sich berührenden Flächen einen Raum für die Aufnahme der negativen Elektrode bilden.

Durch die Vorsprühge entsteht zwischen den Zellen ein ausreichend großer Zwischenraum für den Zutritt des Elektrolyten und durch die Halterungen wird ein Raum geschaffen, in welchem die negative Elektrode leicht auswechselbar angeordnet ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sollen die Abstützglieder mit Ansätzen und bzw. Ausnehmungen zur gegenseitigen Ausrichtung versehen sein, so daß ein Zusammenstellen der Zellen für Batterien leicht und schnell erfolgen kann.

Schließlich sollen gemäß der Erfindung Einstellmittel an den Außenseiten der zu einer Zelle zusammengestellten Abstützglieder zum gegenseitigen Einstellen benachbarter Zellen in einer Batterie vorgesehen sein.

Tn der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.

F i g. 1 zeigt die Rückseite eines Abstützgliedes;

Fi g. 2 ist eine Seitenansicht des Abstützgliedes;

F i g. 3 zeigt dieses Glied von der Vorderseite;

Fig. 4 zeigt eine Zusammenstellung von zwei solcher Abstützglieder zur Bildung einer Zelle;

F i g. 5 zeigt schaubildlich eine teilweise Zusammenstellung von solchen Zellen zu einer Batterie.

In den F i g. 1, 2 und 3 ist jedes Abstützglied 1 ein Spritzgußstück aus Polystyrol oder Akrylonitril-Butadien-Styrol-Mischpolymerisat. Es kann auch aus einem anderen geeigneten Material hergestellt werden.

Das Abstützglied 1 ist als ein Rahmen mit einer Vielzahl von parallelen Streifen 2 ausgebildet, welche unter 45° zu den umgebenden Rahmenseiten verlaufen, und diese Streifen tragen ein regelmäßiges, symmetrisches Muster von kräftigen Vorsprüngen 3. Die Vorsprünge sind rechteckig dargestellt, sie können aber auch jeden anderen Querschnitt haben. Sie sind so angeordnet, daß ihre Lage bei einer Umkehrung der Abstützglieder 1 die gleiche ist, so daß sie bei einer Zusammenstellung in gegenseitigem Eingriff stehen. Die Streifen 2 können auch parallel entweder zu dem oberen oder dem Seitenrand liegen, oder sie können auch jede andere Lage haben. Um jedoch die Zweckmäßigkeit von gleichförmigem Abstand der Vorsprünge zu erhalten, ist die parallele Anordnung wahrscheinlich vorzuziehen.

Wie in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist, sind die Abstützglieder 1 auf beiden Seiten und unten auf der Vorderseite mit vorstehenden Halterungen 4, 5 und 6 versehen, wodurch ein Raum für die Aufnahme der negativen Elektrode gebildet wird. Bei einer Zusammenstellung paßt ein U-förmiger Versteifungseinsatz in die Halterungen 4, 5 und 6, und bei einer doppelten Tiefe können zwei solcher Abstützglieder 1 gegenüberliegend in Abstützung gebracht werden und gleichzeitig den U-förmigen Einsatz zwischen sich erfassen.

Die Halterungen sind abwechselnd mit Zapfen 7 und Zapfenlöchern $ versehen, und die Abstände sind so, daß bei einer gegenseitigen Abstützung der Glieder jeder Zapfen in ein Zapfenloch in dem anderen Glied paßt.

Die Seitenwände des Rahmens sind mit Ansätzen 9, 10, 11 und 12 versehen und die Ansätze 9 und 11 tragen Zapfen 9' und 11', während die Ansätze 10 und 12 mit den entsprechenden Zapflöchern versehen sind. Die Zapfen bei 9 und 11 liegen in der gleichen Richtung wie die Vorsprünge 3, so daß sie mit den Abstützgliedern übereinstimmen, wenn sie mit der Rückseite aneinander angeordnet werden.

Beim Zusammenbau der Abstützglieder zur Verwendung in einer Batterie ist eine positive Elektrode erforderlich, welche mit einer Oberfläche zur Berührung mit dem Elektrolyten versehen ist. Diese Oberfläche ist elektrochemisch aktiv. Ihre andere Oberfläche ist gasdurchlässig, aber elektrolytundurchlässig, um eine Zuführung des Gases zu ermöglichen. Bei der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß das Depolarisierungsgas Sauerstoff ist und Luft als Sauerstoffquelle verwendet wird. Für die negative Elektrode wird angenommen, daß sie aus porösem Zink besteht, aber es sind auch andere Materialien und Metalle möglich.

Solch eine positive Elektrode kann durch Beschichten, Besprühen oder Walzen einer Oberfläche eines porösen Filmes oder einer porösen Folie von hydrophobem Polymermaterial wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen mit einer Dispersion von PoIytetrafluoräthylen und Platinschwarz hergestellt werden. In Abänderung dazu kann ein hoch bearbeitetes Kohle- oder Graphitpulver von besonders spezifischer Mantelfläche als der Katalysator mit oder ohne Zusätzen, wie beispielsweise Silber verwendet werden.

Luftelektroden wie diese werden durch geeignete

I 805

Verfahren präpariert und sind von solchem Ausmaß, daß sie innerhalb der Halterungen 4, 5 und 6 und des oben beschriebenen U-förmigen Einsatzes aufgenommen werden können. Der Polymerfilm wird durch die Verwendung von Lösungsmitteln auf den Oberflächen des Rahmens des Abstützgliedes fixiert, so daß er in den Zwischenräumen zwischen den Streifen der den Rückseiten der Abstützglieder zugeführten Luft ausgesetzt wird. Es kann ferner bei der Herstellung vorteilhaft sein, Vorkehrungen zu treffen, daß ein Abdichten der Filme an den beiden Trennrahmen, ein Befestigen des U-förmigen Versteifungsgliedes zwischen den Abstützgliedern und ein Feststellen der beiden Abstützglieder zusammen zur gleichen Zeit in einem Arbeitsgang durchgeführt werden.

F i g. 4 zeigt die vollständige Zusammenstellung, und diese enthält Kontaktstreifen 13, 13', welche eine elektrische Verbindung mit Stromableitern für entsprechende Katalysatorschichten der positiven Elektrode herstellen. Die Streifen 13, 13' sind doppelt, der eine Teil verbindet mit einer der positiven und der andere Teil mit der anderen postiven Elektrodenoberfläche.

Die negative Elektrode 14 ist aus der Zelle zurückgezogen dargestellt. Sie hat einen Verbindungsflansch 15, welcher sich entlang ihrer oberen Kante erstreckt. Der Flansch 15 hängt von einem Halter 16 für das negative Material herab, und es ist eine Handgriffverlängerung 17 vorgesehen. Das negative Material ist von geeigneter poröser Form, beispielsweise aus porösem Zink, aber das Herstellungsverfahren der Elektrode steht in keiner direkten Beziehung zu der vorliegenden Erfindung und es sind deshalb Einzelheiten hierfür nicht erforderlich. Ein Separatorpapier, in welchem ein Elektrolyt festgehalten wird, wird auf jede Seite der negativen Elektrode vor Einführen in eine Zelle aufgebracht.

In F i g. 5 ist die Zellenzusammenstellung mit zwei positiven Elektroden der F i g. 4 mit Bezug auf eine volle Zusammensetzung von Zellen in der Batterie dargestellt. Die Zusammenstellung in dieser Figur ist aus Gründen der Klarheit getrennt dargestellt, aber sie arbeitet in der Praxis als eine dichte Zusammenstellung. Eine Feder 18 drückt die Endplatten 19 und 20 gegeneinander, um die Abstützglieder zusammenzupressen, und hierbei sicherzu

stellen, daß die angrenzenden negativen und positiven Elektrodenoberflächen in Berührung mit dem elektrolythaltigen Separatorpapier gepreßt werden. Verbindungsstreifen 21 sind zum Verbinden jeder negativen Elektrode mit den beiden parallel ausgerichteten positiven Elektroden der vorhergehenden Zelle vorgesehen, wobei Löcher 22 vorgesehen sind, um die Streifen auf den Zapfen 9' anzuordnen. Anschlußleitungen 23 und 24 führen von den Endzellen, weiche einer besonderen Betrachtung vom Standpunkt des Zusammenpassens mit den Vorsprüngen an den Endzellen mit zwei positiven Elektroden erfordern.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Abstützglieder für positive gasdepolarisierte Elektroden in zu Batterien vereinigten Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einer Seite mehrere Vorsprünge (3) aufweisen, die mit den Vorsprüngen des Abstützgliedes einer benachbarten Zelle übereinstimmen, und daß sie auf der anderen Seite mit einer Halterung (4, 5, 6) für die positive Elektrode versehen sind, wobei je zwei Abstützglieder so gegeneinander angeordnet sind, daß die Vorsprünge (3) nach außen vorstehen und die die positive Elektrode abstützenden sich berührenden Flächen (4, 5, 6) einen Raum für die Aufnahme der negativen Elektrode bilden.

2. Abstützglieder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Ansätzen und bzw. oder Ausnehmungen (9', 10, 11', 12) zur gegenseitigen Ausrichtung versehen sind.

3. Abstützglieder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abstützglied (1) in einem Stück gegossen ist.

4. Abstützglieder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußstück ein Spritzgußstück ist.

5. Abstützglieder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einstellmittel (9, 10, 11, 12) an den Außenseiten der zu einer Zelle zusammengestellten Abstützglieder (1) zum gegenseitigen Einstellen benachbarter Zellen in einer Batterie vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen