DE1930000A1

DE1930000A1 - Elektrische Speicherbatterie

Info

Publication number: DE1930000A1
Application number: DE19691930000
Authority: DE
Inventors: Lucas John R
Original assignee: Eagle Picher Industries Inc
Current assignee: Eagle Picher Industries Inc
Priority date: 1968-07-08
Filing date: 1969-06-13
Publication date: 1970-04-02
Also published as: US3536536A; FR1597311A

Description

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Patentanwälte ^: " ·>■* ' ■> -! ' > >' " ·»' ·«

Dipl. Ing. Walter Meissner

Dipl. Ing. Herbert Tischer MGnChefl 13. JIlN! 1969

Büro München
München 2, Tal 71 1930000

Eagle-Picher Industries, Inc. Cincinnati, Ohio 45202 (V.St.A.)

Elektrische Speicherbatterie

Die Erfindung betrifft elektrische Speicherbatterien und befaßt sich insbesondere mit der Aktivierung won trockenen, das heißt noch nicht mit Elektrolyt gefüllten, Speicherbatterien. Eine Batterie besteht allgemein aus zwei beliebigen unterschiedlichen metallen, die nach Eintauchen in einen Elektrolyten einen elektrischen Strom abgeben. Es sind zahlreiche unterschiedliche Ifletallpaarungen bekannt, aus denen sich funktionsfähige Batterien aufbauen lassen. Batterien werden allgemein in zwei Klassen unterteilt, nämlich in Primärelemente und Sekundärelemente. Aus bestimmten Metallpaarungen lassen sich jedoch Batterien aufbauen, die in beide Klassen fallen. Ein Primärelement kann nur einmal entladen und normalerweise nicht wieder aufgeladen werden. Dagegen lassen sich Sekundärelemente laden, entladen und viele Male erneut aufladen.

Sowohl als Primärelemente als auch als Sekundärelemente aufgebaute Batterien können so gefertigt werden, daß sie entweder in nassem Zustand oder in trockenem Zustand versandt

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und/oder gespeichert werden können. Unter nassem Zustand oder trockenem Zustand uiird dabei das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandeneein von mit der ffletallpaarung" oder den Plattenpaaren der Elektrolytzellen der Batterie zusammenwirkendem Elektrolyt verstanden. Bei den nassen Batterien ist eine nasse, geladene Batterie eine Batterie, die dem Benutzer mit Elektrolyt gefüllt und in geladenem Zustand angeliefert wird und infolgedessen sofort in Betrieb genommen werden kann. Eine nasse, geladene Batterie verliert jedoch während der Lagerung ihre Ladung durch die sogenannte Selbstentladung; außerdem bewirkt der Elektrolyt eine langsame Zerstörung der Bauteile der Batterie. Infolgedessen können nasse geladene Batterien nur verhältnismäßig kurz gelagert werden. Wird eine Batterie in nassem Zustand gefertigt, wird sie fast stets in nassem, ungeladenem Zustand geliefert, weil die Bauteile weniger stark angegriffen werden, als wenn die Batterie in nassem, geladenem Zustand geliefert wird. Die nasse, ungeladene Batterie muß ψ jedoch vor der Verwendung geladen werden, was eine erhebliche Zeit erfordern kann.

Es ist wesentlich vorteilhafter, Batterien in trockenem Zustand zu versenden,insbesondere wenn sie vor der Benutzung für eine gewisse Zeit gespeichert werden müssen, weil trockene Batterien eine verhältnismäßig gute Lagerfähigkeit besitzen. Eine trockene, geladene Batterie ist eine aus geladenen Platten gefertigte, jedoch in trockenem Zustand befindliche Batterie, die Strom im wesentlichen unmittelbar nach dem *

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Füllen mit Elektrolyt abgeben kann. Der Hauptv/orteil einer trockenen, geladenen Batterie besteht darin, daß sie ohne Verschlechterung verhältnismäßig lange gelagert werden kann. Bei einer trockenen, geladenen Batterie uiird der Elektrolyt von den Batteriezellen getrennt gespeichert und auf Wunsch dee Benutzers aus einem gesonderten Behälter in die Zellen eingegossen, um die Batterie zuiecke Benutzung zu aktivieren. Die trockene, geladene Batterie ist als Stromquelle einsatzfähig, sobald der Elektrolyt zugefügt ist. Batterien werden auch in trockenem, jedoch ungeladenem. Zustand gefertigt und versandt. Bei einer solchen trockenen, ungeladenen Batterie muß vor dem Einsatz der Elektrolyt zugesetzt und die Batterie vollständig geladen werden, um die Batterie zu aktivieren. Der Vorteil eines Versande in diesem Zustand besteht darin, daß eine extrem lange Speicherzeit ohne Verschlechterung erhalten wird. Eine Batterie dieser Art kann zu einem niedrigeren Preis angeboten werden, da die Herstellungskosten geringer sind.

Der Elektrolyt ete-llt einen wesentlichen Teil einer Batterie dar; je nach der Art der Batterie kann der Elektrolyt eine alkalische oder saure Lösung sein. Bei praktisch allen trockenen Batterien stellt die menge und/oder die Konzentration des Elektrolyten einen kritischen Faktor für das Arbeiten der Batterie dar. Im allgemeinen muß die Konzentration des Elektrolyten genau eingestellt werden und muß die Elektrolytmenge, die in jede Zelle eingebracht wird, exakt abgemessen

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werden. Bei einer ungeeigneten Elektrolytmenge können die Batteriezellen zu uienig gefüllt oder überflutet sein, wodurch das Speichervermögen der Batterie nachteilig beeinflußt wird. Beim Mischen und Handhaben der meisten Elektrolyten während der Zugabe zu den Batteriezellen muß große Sorgfalt verwandt werden. Kommt Elektrolyt mit der Haut in Berührung,-kann es zu Verätzungen*kommen;-in die Augen gelangende Elek- ^ trolytspritzer können äußerst gefährlich sein; Kleidungsstücke können beschädigt werden.

Eine.trockene Batterie, das heißt eine Batterie, bei der in die Zellen Elektrolyt eingefüllt werden muß, wenn die Batterie in Betrieb genommen werden soll, stellt bei geeignetem Aufbau und richtiger Aktivierung ein kompaktes, robustes Versandgut dar, ist jedoch in verschiedener Hinsicht heikel. So kommt es unter praktischen Bedingungen zu gewissen Problemen, wenn die trockene Batterie durch Zugabe von Elektrolyt zu den ψ Batteriezellen aktiviert werden soll. Diese Probleme stellen sich insbesondere beim militärischen Einsatz, beim Einsatz in der Raumfahrt und in ähnlichen Fällen, bei denen die Umweltsbedingungen einer sorgfältigen Handhabung des Elektrolyten entgegenstehen. Beispielsweise können schon sehr kleine diengen an bestimmten Verunreinigungen bestimmte Batteriearten unbrauchbar machen, und zwar unabhängig davon, wie gut die Batterien ausgelegt und aufgebaut sind. Im allgemeinen sind fast alle metallischen Verunreinigungen für die negativen Platten einer Zelle schädlich, während nichtmetallische Ver-

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unreinigungen fUr die positiven Platten einer Zelle abträglich sind, metallische Verunreinigungen werden für gewöhnlich im Elektrolyt gelöst und setzen sich dann auf dem Merkstoff der negativen Platten ab, wo eine örtliche ffletallpaarung gebildet wird, die eine Selbstentladung der Platte verursacht. Nichtmetallische Verunreinigungen beeinflussen im allgemeinen die positive Platte, indem sie eine Gitterkorrosion verursachen oder zur Lösung von Werkstoff der positiven Platte führen. Es ist infolgedessen wesentlich, maßnahmen gegen eine Verunreinigung des Innenraums einer Zelle zu treffen; wird nämlich eine Zelle auf diese llieise beschädigt, kann die gesamte Batterie schadhaft werden. Unter bestimmten Arbeitsbedingungen, beispielsweise im freien Raum, wo ein Vakuum vorhanden sein und/oder ein schwereloser Zustand herrschen kann, ist es praktisch unmöglich, Elektrolyt in die Zellen einer Batterie einzugießen. Das Eingießen ist im schwerelosen Zustand an sich schon äußerst schwierig. Durch die Sperrigkeit von Raumanzügen wird das Abmessen und Eingießen des Elektrolyten in die Zellen noch schwieriger.

Eine in trockenem, geladenem Zustand anzuliefernde elektrische Speicherbatterie mit einer oder mehreren Zellen, die elektrisch positive und negative, mittels eines Elektrolyten aktivierbare Platten aufweisen, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Batterie ein oder mehrere gesonderte Behälter zugeordnet sind, die eine ausreichende menge an Elektrolyt der richtigen Konzentration enthalten und mit

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einer zerreiSbaren membran v/ersehen sind, die den Elektrolyten von den Zellen der Batterie trennt.

Auf diese UJ si ε β kann eine Batterie in' trockenem Zustand gespeichert werden. U/eil die richtige Klenge des geeigneten Elektrolyten der oder den Zellen der Batterie ohne Gefahr einer Verschmutzung von außen leicht zugesetzt werden kann, ist die Batterie weder einer Selbstentladung während der Speicherung ausgesetzt, noch kann der Elektrolyt während des Füllvorganges v/erunreinigt werden. Der Elektrolyt kann unter idealen Bedingungen zubereitet werden. Die Batterie arbeitet unabhängig von den bei der Füllung vorherrschenden Bedingungen unter Optimalbedingungen.

Es können ferner mittel vorgesehen sein, die ein Nachfüllen der Batterie und den Austritt von Gasen über einen Entgasungskanal, beispielsweise mährend des Uiiederauf ladens, er-" lauben..

Um das Füllen jeder Zelle zu vereinfachen, besitzt der Behälter vorzugsweise nachgiebige Wände, die zusammengedrückt werden können, um den Elektrolyten in die Zelle hineinzur preeeen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

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Es zeigt:

Figur 1

eine teilweise geschnittene Teilansicht einer einzigen Batteriezelle einer erfindungsgemäßen Batterie im Speicherzustand,

Figur 2

eine Aneicht ähnlich Figur 1, die das Aktivieren der Zelle durch Zugabe von Elektrolyt erkennen läßt, und

Figur 3

eine Ansicht ähnlich den Figuren 1 und 2, die die Entgasung der in Betrieb gesetzten Zelle veranschaulicht.

Gemäß Figur 1 ist ein Elektrolytbehälter 10 an einer Zelle angebracht. Es versteht eich, daß eine Reihe solcher Kombinationen von Behälter 10 und Zelle 11 in einem nicht veranschaulichten AuQengehäuse zusammengefaßt werden können, um eine Batterie zu bilden, wobei die Anzahl der erforderlichen Kombinationen von tier Spannung, die je Zelle des benutzten liletallpaarungs-Elektrolyteyetema zur Verfügung steht, und der Gesamtausgangeepannung abhängt, die die Batterie liefern soll. let beispielsweise jede Zelle auf 1,6 M ausgelegt und soll eine 9 V-Batterie erhalten werden, müssen fünf derartige Zellen zur Bildung der Batterie in Reihe geechaltet werden.

Die Zelle 11 weist eine Folge von negativen Platten 12 und

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eine Folge von positiven Platten 13 auf, die durch ffaugfähige Separatoren 14 voneinander getrennt sind. Die positiven Platten 13 und die negativen Platten 12 sind jeweils mit einer nicht veranschaulichten Polbrücke verlötet; für jede dieser beiden Gruppen ist ein Polkopf 15 vorhanden. Die durch die Separatoren 14 voneinander getrennten positiven und negativen Platten werden einander abwechselnd zusammengesetzt und in das Zellengehäuse 16 eingebracht. Der Werkstoff, aus dem

" das Gehäuse 16 gefertigt ist, muG so gewählt sein, daß das Gehäuse eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzt, um den Innen- und AuSendrücken der Zelle 11 standzuhalten, die sich im praktischen Betrieb einstellen. Die Polköpfe 15 reichen nach oben aus dem Deckel 17 des Zellengehäuses 16 heraus. Der Deckel ist an dem Gehäuse derart befestigt, daß ein geschlossener Zelleninnenraum gebildet wird. Eine mutter 18 ist auf jeden der Polköpfe 15 aufgeschraubt und legt sich gegen den Deckel 17 des Gehäuses 16 an, um die Kombination aus po sitiven Platten, negativen Platten und Separatoren starr und fest innerhalb des Zellengehäuses zu fixieren.

Das Zellengehäuse 16 ist mit einem ringförmigen Stutzen 21 versehen, der mit dem Deckel des Gehäuses einteilig verbunden ist und einen Einlaß 22 bildet. Der Stutzen 21 trägt ein Innengewinde 23. Ein zum Durchtrennen einer membran geeigne- ' tes Bauteil in Form eines Messers 24 reicht in die Mitte des Einlassee 22 und ist gegen die Unterseite 25 des Stutzens 21 gerichtet. Dieses Messer ist an dem Deckel 17 des Gehäuses

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über einen Arm 26 angebracht. Das Zellengehäuse 16 ist während der Speicherung vollständig trocken, das heißt im Inneren der Zelle 11 befindet sich kein Elektrolyt. Das Zellengehäuse 16 -wird gegen den Außenraum abgedichtet, indem der Behälter 10 in den Einlaß 22 in der in Figur 1 veranschaulichten Weise eingesetzt wird und diesen dadurch abschließt. Normalerweise herrscht im Inneren der Zelle 11 Atmosphärendruck; es kann aber auch, falls erwünscht, für einen Unter- oder Überdruck gesorgt werden.

Der Elektrolytbehälter 10 hat die Form einer mit flexiblen Seiten 31 ausgestatteten Spritzflasche und ist mit der Zelle 11 vereinigt. Der Werkstoff, aus dem der Behälter 10 gefertigt wird, muß so beschaffen sein, daß der Behälter den Innen- und Außendrücken standhält, die im praktischen Betrieb auftreten können. Der Behälter 10 ist mit einem Vorrat an Elektrolyt 32 versehen, der das Innere des Behälters im wesentlichen anfüllt, wobei nach dem Füllen eine Luftblase 33 im Behälter verbleibt. Der Behälter 10 ist so bemessen, daß er nur die für die Zelle 11 erforderliche Klenge an Elektrolyt 32 und die Luftblase 33 aufnimmt»

Im Speicherzustand nach Figur 1 ist der Behälter 10 vollkommen abgeschlossen, wobei der Auslaß 37 und die Gasaustrittsöffnung 38 des Behälters mittels durchtrennbaren membranen 35, 36 abgedichtet sind. Der Auslaß 37 des Behälters wird durch einen Auslaßstutzen 39 gebildet, der ein Außengewinde

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trägt. Der AuslaQstutzen 39 ist so bemessen, daß er in den Stutzen 21 des Zellengehäuses 16 eingeschraubt werden kann, wodurch eine integrierte, v/ollkommen abgeschlossene Batterieanordnung mit konstantem Volumen erhalten wird. Der Auslaßstutzen 39 wird mährend der Fertigung, uiie aus Figur 1 hervorgeht, um eine beträchtliche Strecke in den Stutzen 21 eingeschraubt, jedoch'an einer weiteren Bewegung durch Schultern oder Anschläge 41 gehindert, die eich gegen die Oberseite des Stutzens 21 derart anlegen, daß das Messer 24 während der Fertigung nicht mit der durchtrennbaren Membran 35 in Eingriff kommt. Dadurch wird der Auelaßstutzen 39 gegenüber dem Stutzen 21 für die Speicherung festgelegt.

Der Elektrolytbehälter 10 ist ferner mit einem mit den Seitenuiänden 34 einteilig verbundenen Stutzen 45 versehen, der mit dem Auslaßstutzen 39 ausgerichtet ist, so daß der Einlaß 22 der Zelle 11 und der Auslaß 37 sowie die Gasaustrittsöffnung 38 des Behälters 10 auf einer gemeinsamen Achse liegen. Der Stutzen 45 trägt ein Innengewinde 46, und die Unterseite des Stutzens 45 ist mittels der Membran 36 abgeschlossen. Ein T-förmiges Druckentlastungsventil 47, an dessen unterem Ende ein messer 4Θ sitzt, weist einen mit Gewinde 49 versehenen Schaft 51 auf, der in den Stutzen 45 eingeschraubt ist. Der Schaft 51 des Ventile 47 ist nur so weit in den Stutzen 45 eingeschraubt, daß das messer 48 während der Speicherung der Batterie die membran 36 an der Unterseite des Stutzens nicht berührt (Figur 1). Die Einstellung des Ventil-'

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Schaftes 51 im Stutzen 45 ivird während der Herstellung und Speicherung durch Vorsprünge oder Anschläge 52 erleichtert, die auf dem Schaft angebracht sind. Das Druckentlastungsventil 47 ist mit einem mittleren Kanal 55 versehen, der durch den mittleren Bereich des Ventile nach oben läuft und nach rechtwinkliger Abknickung an der Seite des Ventils mündet. Ein Ring 56 aus Neopren oder einem anderen flexiblen Werkstoff sitzt in einer Umfangsnut 57 am oberen Ende des Ventile außerhalb des Behälters 10 und deckt die Auslaßöffnung 58 des Kanals 55 ab. Der flexible Ring 56 ist derart bemessen, daQ er den Druck innerhalb» des Behälters 10 vorgibt, wenn die lembran 36 durchstoßen wird. Je straffer beispielsweise der Ring den Schaft 51 umfaßt, desto höher ist der Entlaetungsdruck das Ventils 47.

Figur 1 zeigt die trockene Batterie nach der Fertigstellung in speicherfähigem Zustand. Dabei ist der Innenraum der Zelle 11 gegenüber dem Außenraum vollständig abgeschlossen, weil der mit Elektrolyt gefüllte Behälter 10 aufgeschraubt ist und die membran 35 den Einlaß 22^ verschließt. Dadurch wird verhindert, daß Feuchtigkeit, die für trockene, geladene Speicherbatteriezellen besonders schädlich ist, und andere Verunreinigungen in die Zelle 11 eindringen und deren Lagerfähigkeit beeinträchtigen* Durch die über dem Auslaß 37 des Behälters 10 angeordnete membran 35 uiird der Elektrolyt 32 von den positiven und negativen Platten der Zelle völlig getrennt gehalten. Der Elektrolyt uiird auf diese Meise gegen

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den Außenraum völlig geschützt; Verunreinigungen beliebiger Art können nicht zum Elektrolyten gelangen. Menge und Konzentration des Elektrolyten 32 haben die für die betreffende-Zelle 11 richtigen Werte, weil der Elektrolyt mährend der Fertigung unter idealen Bedingungen abgemessen und in den Behälter 10 eingebracht tuird, wodurch die sonst bei der Aktivierung auftretenden Probleme beseitigt werden. Die Luftblase 33 innerhalb des Behälters 10 gestattet es, daß sich der Elektrolyt in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ausdehnt oder zusammenzieht, ohne daß der Behälter und die ihn abschließenden membranen 35, 36 übermäßig beansprucht werden. Die Größe der Blase 33 kann nach Wunsch verändert werden; je dünner die Behälterwände 31 sind, desto größer sollte das Volumen der Luftblase sein, und umgekehrt.

Bei der Fertigung der Speicherbatterie wird zunächst für eine Zelle 11 mit einem in den Zelleninnenraum führenden Einlaß 22 gesorgt, der mit einem Messer 24 oder anderen mitteln zum Durchtrennen einer membran ausgestattet ist. Sodann wird für einen vollständig abgeschlossenen und abgedichteten Elektrolytbehälter 10-gesorgt,-, der an dem Teilj der mit dem Einlaß 22 des Zellengehäuses 16 in Eingriff gebracht oder verbunden werden soll, mit einer durchtrennbaren membran 35 versehen ie f. Der Behälter 10 und die Zelle 11 werden dann miteinander verbunden, wodurch auch die Zelle 11 gegen außen vollständig abgeschlossen wird. Die Zelle 11 und der Behälter 10 werden durch.die mit Gewinde versehenen Stutzen 39 und 21 zusammen-

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gehalten« Das Gewinde erlaubt eine Verstellung des Behälters gegenüber der Zelle. Die Anordnung uiird in dieser Form versandt und gespeichert, das hei8t in einer Form, in der der
Elektrolytbehälter 10 mit der Batteriezelle 11 vereinigt ist und die beiden Teile zusammen ein vollkommen abgeschlossenes System mit vorbestimmtem Volumen bilden, das stets rasch und einfach aktiviert werden kann» Vorzugsweise wird außerdem
ein Druckentlastungsventil 47 mit am unteren Ende vorgesehenem Messer 48 an der Gasaustrittsöffnung 38 des Elektrolytbehälters angebracht, wobei das Messer nach UJunsch mit der
durchtrennbaren Membran 36 in Eingriff gebracht werden kann, die für die Zwecke der Speicherung diese Gasaustrittsöffnung verschließt ο

Um die Zelle 11 zu aktivieren, wird, wie in Figur 2 veranschaulicht ist, der Elektrolytbehälter 10 gegenüber der Zelle verschoben, ohne ihn von der Zelle zu lösen, indem der Behälter in den Stutzen 21 des Zellengehäuses 16 unter Überwindung der von den Anschlägen 41 ausgeübten Hemmkraft weiter
hineingeschraubt wird, so daß das am Deckel 17 des Gehäuses
befestigte Messer 24 mit der Membran 35 im Einlaß 22 des Behälters in Eingriff kommt und diese Membran durchstößt. Nunmehr strömt Elektrolyt 32 aus dem Behälter 10 in den Innenraum der ZeIIe₀ Uiird die Zelle 11 im schwerelosen Zustand
oder auf dem Kopf stehend verwendet, werden die flexiblen
Seiten 31 des Behälters 10 zusammengedrückt, um den Elektrolyten 32 in die Zelle hineinzupressen. Wie erwähnt, bestehen

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die Separatoren 14 vorzugsweise aus einem saugfähigen Werkstoff, so daS sie den in die Zelle gedrückten Elektrolyten absorbieren und ein Zurückfließen desselben in den Behälter 10 verhindern. Es kann kein Elektrolyt verschüttet werden; außerdem können weder der Innenraum der Zelle 11 noch der Elektrolyt 32 verunreinigt werden, weil die Anordnung ein völlig abgeschlossenes System mit konstantem Uolumen bildet.

Die Anordnung ist äußerst einfach zu handhaben, weil der Be-

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hälter 10 je nach der Ausbildung der Gewinde 23, 40 nur um zwei oder drei Umdrehungen gedreht werden muß, bis das ΙΪΙββ-ser 24 die ITIembran 35 durchstößt. Eine derart einfache Handhabung ist unter bestimmten Arbeitsbedingungen extrem wichtig, beispielsweise bei der Raumfahrt, wo die Piloten unter erhöhter Beanspruchung stehen und keine unnötig komplizierten Aufgaben erfüllen sollen.

Der aus*dem Behälter 10 austretende Elektrolyt 32 verdrängt die in der Zelle 11 gegebenenfalls vorhandene Luft oder andere Gase. Nachdem der Elektrolyt 32 in die Zelle 11 hineingedrückt ist, findet die Aktivierung der Batterie statt und wird die Batterie sofort einsatzfähig, falls es sich bei der Zelle um eine trockene, geladene Zelle handelt. Für gewöhnlich werden an den positiven Platten 13 und den negativen Platten 12 der Zelle 11 während des Betriebes unabhängig davon, welche Kombination von ITletallpaarung und Elektrolyt benutzt wird, Gase erzeugt. Im allgemeinen sind mittel erforderlich, um den dadurch aufgebauten Gasdruck abzubauen. Nach-

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dem daher der Elektrolyt 32 in den Innenraum der Zelle eingebracht ist, wird das Druckentlastungsventil 47 gegenüber dem Behälter 10 verschoben, indem das Ventil über die Anschläge 52 hinweg nach unten geschraubt wird, so daß das an der Unterseite des Ventils sitzende Messer 48 die Membran 36 durchstößt, die an der Unterseite des Stutzens 45 angeordnet ist, innerhalb dessen sich das Ventil befindet. Nachdem die Membran 36 durchgetrennt ist, erlaubt der Kanal 55 den Austritt der innerhalb der Zelle 11 erzeugten Gase durch die seitliche Auslaßöffnung 58 hindurch zum Außenraum, so daß die Zelle ungehindert arbeiten kann. Wird die Membran 36 mittels des Druckentlastungsventils 47 vor dem Füllen der Zelle 11 durchstoßen und ist der Außendruck niedriger als der Innendruck der Zelle, kann Elektrolyt während des Füllens durch das Ventil 47 hindurch austreten. Auch durch das Zusammendrücken der Behälterseiten 31 kann Elektrolyt durch das Ventil 47 hindurch herausgepreßt werden, falls die Membran 36 durchstoßen wird, bevor die gesamte Menge an Elektrolyt 32 in die Zelle 11 eingebracht ist.

Ulie erwähnt, ist der Elektrolytbehälter 10 vorzugsweise aus einem flexiblen Werkstoff gefertigt, so daß die Seiten 31 des Behälters, falls erforderlich, zusammengedrückt werden können, um unter bestimmten Arbeitsbedingungen den Elektrolyt aus dem Behälter in die Zelle zu pressen» Der mit flexiblen Wänden ausgestattete Behälter 10 kann beispielsweise aus Polyäthylen, Polypropylen, gegenüber dem verwendeten Elektrolyt

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widerstandsfähigen Gummi- oder Kautschukmassen und dergleichen bestehen. Die durchtrennbaren Membranen sind vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff uiie die Wände 31 gefertigt, jedoch dünner als diese, so daß sie mittels der messer 24, 48 leicht durchstoßen werden können. Das Zellengehäuse 16 und der mit flexiblen Wänden ausgestattete Behälter 10 müssen beide robust genug, das hei<3t mit ausreichender Wandstärke versehen sein, um in einem Vakuum (beispielsweise bei der' Raumfahrt) eingesetzt uierden zu können, falls die Anordnung in einer solchen Umgebung benutzt werden soll. Die Batterie wird im allgemeinen ungefähr auf Rleereshöhe gefertigt, so daß im Innenraum des Elektrolytbehälters und im Inneren des Zellengehäuses im wesentlichen der der Uleereshöhe entsprechende atmosphärische Druck herrscht. Die Wandstärke der Zelle 11 und des Behälters 10 muß infolgedessen ausreichend stark bemessen sein, so daß die Anordnung nicht explodiert, uienn sie sehr niedrigen Außendrücken ausgesetzt wird. Das Zellengehäuse ist vorzugsweise im wesentlichen quadratisch, während der Elektrolytbehälter vorzugsweise im wesentlichen zylindrische Form hatc Es wurde gefunden, daß eine solche Ausbildung zu optimaler Festigkeit führt und nur einen minimalen Speicherraum erfordert.

Die Erfindung wurde in Verbindung mit einer einzelnen Zelle 11 veranschaulicht, die mit einem eigenen Elektrolytbehälter 10 ausgestattet ist. Es versteht sich, daß mehrere derartige Kombinationen miteinander verbunden uierden können, um die unter

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den gegebenen Arbeitsbedingungen gewünschte Ausgangsspannung zu erhalten. Ist eine Reihe von Zellen 11 erforderlich, um die gewünschte Spannung zu erzielen, kann im Rahmen der Er- ' findung auch eine Sammelleitung vorgesehen werden, die den Innenraum jeder Zelle 11 mit einem gemeinsamen Elektrolytbehälter verbindet» Eine durchtrennbare membran trennt den Behälter von der Sammelleitung, so daß die Zellen gegenüber der Atmosphäre vollständig abgeschlossen sind, wenn der Behälter im Speicherzustand mit der Sammelleitung verbunden ist. In der Sammelleitung sitzt ein Messer, mittels dessen die membran durchstoßen wird, wenn der Behälter weiter in die Sammelleitung hineingeführt uiird, Wenn beispielsweise fünf Zellen 11 in Reihe geschaltet sind, ist beispielsweise nur ein einziger Behälter 10 erforderlich, während fünf Elektrolytbehälter vorhanden sein müssen, wenn jede Zelle mit ihrem eigenen Elektrolytbehälter ausgestattet wird.

Die Erfindung eignet sich insbesondere in Verbindung mit Silber-Zink-Elektrolytzellen, weil Zellen dieser Art besonders vorteilhafte Eigenschaften besitzen« Die Silber-Zink-Zelle kann entweder als Primärelement oder als wiederaufladbares Sekundärelement aufgebaut und eingesetzt werden. Die allgemeinen chemischen und elektrolytischen Grundlagen dieser Art von Zellen sind seit langem bekannt, und die theoretischen Erkenntnisse wurden experimentell überprüft. Tatsächlich einsatzfähige Batterien aus derartigen Zellen konnten jedoch wegen zahlreicher, bei der Riassanproduktion auftreten-

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der praktischer Schwierigkeiten bis zu der in der USA-Patentschrift 2 727 083 offenbarten Erfindung auf dem IHarkt kaum erhalten uierden. Aus der USA-Patentschrift 2 727 083

ist eine Silber-Zink-Elektrolytzelle bekannt, wie sie in Verbindung mit der Battsrieanordnung nach der vorliegenden Erfindung mit Vorteil verwendet uierden kann.

Bezogen auf die elektrische Energie (Wattstunden), die je ™ Gewichtseinheit der Batterie abgegeben wird, kann die Silber-Zink-Batterie bis zu dreimal so wirksam wie die herkömmliche Blei-Säure-Batterie sein. Dieses günstige Energie-Geuiichts-Verhältnis ist für zahlreiche Anwendungsfälle von entscheidender Bedeutung, so beispielsweise in Verbindung mit den elektrischen Anlagen von Flug- oder Raumfahrzeugen. Hinsichtlich der Fertigung einer Batterie, die das bezogen auf das Speichervermögen geringstmögliche Gewicht hat, ist die Klenge des für die Zellen erforderlichen Elektrolyten ebenfalls ein wichtiger Faktor«, Bei einer Silber-Zink-Batterie ist keine große Elektrolytmenge erforderlich; es ist daher zweckmäßig, den Elektrolyten mit den Platten der Zellen dadurch in Eingriff zu bringen, daß der Elektrolyt von saugfähigen Elektrodenseparatoren aufgenommen wird, die gleichzeitig für eine Isolierung zwischen den Platten sorgen. Bei Verwendung relativ dünner Elektroden kann eine zur vollen Ausnutzung der chemischen Leistungsfähigkeit ausreichende Menge an Elektrolyt auf eine zwischen den Elektroden angeordnete Zwischenlage aufgebracht werden, die ausreichend dünn ist, um den

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Innenuiideretand der Zelle nicht übermäßig zu erhöhen. Ee ist außerdem oft zweckmäßig, die Zellenelektroden zu isolieren, um Kurzschlüsse zu verhindern; dies kann durch Verwendung einer dielektrischen membran anstelle von oder zusätzlich zu der saugfähigen Zwischenlage geschehen. Eine derart aufgebaute Zelle ist im einzelnen in der USA-Patentschrift 2 727 083 beschrieben.

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Claims

• t t A Ä ' - 20 - München Ansprüche

1. In trockenem, geladenem Zustand anzuliefernde elektrische Speicherbatterie mit einer oder mehreren Zellen, die elektrisch positive und negative, mittels eines Elektrolyten aktivierbare Platten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daQ der Batterie (11) ein oder mehrere gesonderte Behälter (10) zugeordnet sind, die eine ausreichende IiIe ng θ an Elektrolyt (32) vorbestimmter Konzentration enthalten und mit einer zerreißbaren membran (35) versehen sind, die den Elektrolyten von den Zellen der Batterie trennt.

2. Elektrische Speicherbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) auf die Batterie (11) aufgeschraubt und ein Messer (24) vorgesehen ist, das bei einer Schraubbeivegung des Behälters gegenüber der Batterie die membran (35) durchtrennt»

3. Elektrische Speicherbatterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gewindetragende Teil (39) des Behälters (10) mit einer Schulter (41) versehen ist, die ein zu einem Durchtrennen der membran (35) führendes versehentliches Hineinschrauben des ..Behälters in die Batterie verhindert»

4. Elektrische Speicherbatterie nach einem der vorhergehenden

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Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) außerhalb der Batterie (11) angeordnet ist und flexible Wände (31, 34) hat.

5. Elektrische Speicherbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine den Austritt von im Betrieb der Zelle erzeugten Gasen erlaubenden Entgasungskanal (55).

6. Elektrische Speicherbatterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungskanal (55) in dem Behälter (10) ausgebildet und mit einer während der Speicherung den Austritt von Flüssigkeit aus dem Behälter verhindernden Dichtung (38) versehen ist, und daß eine Einrichtung (48) zum Durchtrennen der Dichtung nach dem Füllen der Zelle mit Elektrolyt vorhanden ist.

7. Elektrische Speicherbatterie nach Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungskanal (55) mit einem Rückschlagventil in Form eines den Auslaß des Entgasungskanals abdeckenden elastischen Ringes (56) ausgestattet ist.

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