DE202019001766U1

DE202019001766U1 - Alkali-Batterie

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Publication number: DE202019001766U1
Application number: DE202019001766.6U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2019-07-01
Anticipated expiration: 2029-04-19

Abstract

Alkali-Batterie einschließend einige parallel zueinander eingerichtete flache positive und negative Lamellenelektroden, auf deren Oberflächen, die zu einer anderen Lamellenelektrode gerichtet sind, einige Aussparungen in Form zylindrischen Segmente gemacht werden, wobei in diesen Aussparungen einige Separatoren aus einem Isoliermaterial eingeführt werden, die an ihren Enden zylindrische Segmente tragen, die den Aussparungen in den Lamellenelektroden entsprechen, wobei zwischen diesen zylindrischen Segmente sich einige Zwischenelemente befinden, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zwischenelement im Schnitt als ein Rechteck aussieht, deren Breite dem Chorda der genannten Segmente einspricht.

Description

Die Erfindung gehört zur elektrotechnischen Industrie und kann in Alkali-Batterien mit Lamellenelektroden benutzt werden.
Es ist eine Alkali-Batterie einschließend einige parallel zueinander eingerichtete flache positive und negative Lamellenelektroden, auf deren Oberflächen, die zu einer anderen Lamellenelektrode gerichtet sind, einige Aussparungen in Form zylindrischen Segmente gemacht werden, wobei in diesen Aussparungen einige Separatoren aus einem Isoliermaterial eingeführt werden, die an ihren Enden zylindrische Segmente tragen, die den Aussparungen in den Lamellenelektroden entsprechen, wobei zwischen diesen zylindrischen Segmente sich einige Zwischenelemente befinden, bekannt (siehe DE 10 2015 007 683 ). Diese Batterien haben einen Nachteil, der mit Hilfe der 1 erklärt wird.
Separatoren sind in der bekannten Alkali-Batterie als einige zylindrische Stiften gemacht. Sie befinden sich in der Arbeitsposition zwischen zwei benachbarten Lamellenelektroden 1 und 2. Dabei stützt ein Separator mit seinem Segment A auf die Lamellenelektrode 1 und mit seinem Segment B auf die Lamellenelektrode 2. Der Zwischenteil E verbindet die Segmente A und B und trägt bei Notwendigkeit eine Belastung. Die Segmente C und D tragen keine Belastung. Das bedeutet eine unnötige Erhöhung des Gewichtes der Batterie. Andererseits dort, wo die Segmente C und D an den Lamellenelektroden anliegen, bilden sich einige „Ecken“, die ein Zusammenwirken des Elektrolyten mit der Arbeitsmasse der Lamellenelektroden verhindern, was ein Funktionieren der Batterie verschlechtert. Die Erfinderin schlägt vor, die Segmente C und D einfach zu entfernen.
Dabei kann aber ein anderes Problem auftreten. Zylindrische Separatoren soll man einfach zwischen zwei Lamellenelektroden platzieren. Die Separatoren, die nur aus Teilen A, B und E bestehen, soll man noch so orientieren, dass die Teilen A und B ausgerechnet in den Aussparungen der Lamellenelektroden kamen. Man kann dieses Problem leicht vermeiden, wenn man alle Separatoren, die zwischen zwei benachbarten Lamellenelektroden platziert werden sollen, als eine einheitliche Konstruktion ausführt, wie es auf der 2 gezeigt ist. Die Separatoren 3, 4 und 5 sind von oben und von unten mittels einigen Latten 6 verbunden. Die Dicke dieser Latte kann klein sein, da diese Latte praktisch keine Belastung trägt, sie nur verbindet Separatoren. Die Breite der Latten 6 soll die Breite der Distanz zwischen den benachbarten Lamellenelektroden nicht überschreiten, am besten dieser Distanz entsprechen. Eigentlich ist eine Latte 6 genug, technologisch sind aber zwei Latten 6, die die Separatoren von oben und von unten verbinden, wünschenswert.
Außerdem existiert das Problem einer Auswahl des Durchmessers der Separatoren-Stiften. Er kommt unter Berücksichtigung von ungleichartigen und manchmal widersprüchlichen Forderungen zu ihm heraus.

- Der Durchmesser und der Winkel des Segmentes kommen unter Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften der perforierten metallischen Wände, die sich von beiden Seiten jeder Lamellenelektroden befinden heraus, sie sollen die ausreichende Stütze der Wand auf den Separator gewährleisten.
- Der Durchmesser gewährleistet die notwendige Entfernung zwischen den Lamellenelektroden. Die Arbeitsmasse zwischen den Wänden schwillt beim Aufladen-Abladen der Batterie an, die Wand wird nach draußen gebogen. Die Entfernung zwischen den Lamellenelektroden soll größer, als die Krümmung zwei benachbarten Lamellenelektroden in der Richtung einander sein.

Der unter Berücksichtigung dieser Forderungen gewählte Durchmesser führt dazu, dass sich die Entfernung zwischen zwei benachbarten Separatoren-Stiften in der Regel gleich fünf Dicken der Lamellenelektroden vornimmt, die sie voneinander teilen, was kaum immer optimal ist.
Es ist nötig zu bemerken, dass die Dicke der Schicht der Arbeitsmasse zwischen den Wänden je nach der Bestimmung der Batterie verschieden sein kann. Die Wänden können aus dem Metall verschiedener Dicke und verschiedener Legierungen von, natürlich, verschiedenen Kosten, wieder je nach der Bestimmung der Batterie ausgeführt werden, man kann Arbeitsmasse von verschiedener Zusammensetzung und, natürlich, verschiedenen Kosten, anwenden, die verschieden stark anschwellen. Das existierende Herangehen an die Auswahl des Durchmessers der Separatoren-Stiften erlaubt es nicht, das alles zu berücksichtigen.
Die Erfinderin schlägt vor, den Durchmesser und den Winkel des Segmentes unabhängig von der Auswahl der Entfernung zwischen den benachbarten Lamellenelektroden auszuwählen. Der Zwischenteil E (1), der im Schnitt die Form eines Rechteckes hat, dessen Breite der Länge der Chorde der angegebenen Segmente entspricht, kann verschiedene Länge dieses Rechteckes haben. Diese Länge kann sowohl kleiner als auch größer sein als den Teil des Kreises, der nach dem Abschneiden sowohl der Segmente A und B, als auch der Seitensegmente C und D bleibt.
Die Berechnungen der Erfinderin für verschiedene Varianten der Batterie für verschiedene Zwecke, wenn man sie nach Ausmaßen, Gewicht, Kosten oder nach eine oder andere ihrer Kombination optimieren soll, zeigen, dass

- die Größe der Distanz zwischen den benachbarten Lamellenelektroden aus dem Intervall von ½ D bis 2D ausgewählt werden kann, wobei D der Diameter der erwähnten Segmente ist;
- die Größe der Distanz zwischen zwei benachbarten Separatoren aus dem Intervall von 2B bis 10 B ausgewählt werden kann, wobei B die Dicke einer Lamellenelektrode ist.

Die vorgeschlagene Erfindung kann leicht verwirklicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015007683 [0002]

Claims

Alkali-Batterie einschließend einige parallel zueinander eingerichtete flache positive und negative Lamellenelektroden, auf deren Oberflächen, die zu einer anderen Lamellenelektrode gerichtet sind, einige Aussparungen in Form zylindrischen Segmente gemacht werden, wobei in diesen Aussparungen einige Separatoren aus einem Isoliermaterial eingeführt werden, die an ihren Enden zylindrische Segmente tragen, die den Aussparungen in den Lamellenelektroden entsprechen, wobei zwischen diesen zylindrischen Segmente sich einige Zwischenelemente befinden, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Zwischenelement im Schnitt als ein Rechteck aussieht, deren Breite dem Chorda der genannten Segmente einspricht.
Alkali-Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Separatoren, die zum Raum zwischen zwei benachbarten Lamellenelektroden gehören, mittels mindestens einer Latte verbunden sind, deren Breite der Distanz zwischen den benachbarten Lamellenelektroden entspricht, wenn die Separatoren eingeführt sind.
Alkali-Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Distanz zwischen den benachbarten Lamellenelektroden aus dem Intervall von ½D bis 2D ausgewählt wird, wobei D der Diameter der oben erwähnten Segmente ist.
Alkali-Batterie nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Distanz zwischen zwei benachbarten Separatoren aus dem Intervall von 2B bis 10 B ausgewählt wird, wobei B die Dicke einer Lamellenelektrode ist.