DE2020680A1 - Exchangeable electrolyte container for a metal / oxygen (air) element - Google Patents
Exchangeable electrolyte container for a metal / oxygen (air) elementInfo
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Description
ENERGY CONVERSION LIMITED, Britannic House, Moor Lane, London, E.C.2,ENERGY CONVERSION LIMITED, Britannic House, Moor Lane, London, E.C.2,
EnglandEngland
Auswechselbarer Elektrolytbehälter für ein Metall /Sauerstoff-(Luft-) Element.Interchangeable electrolyte container for a metal / oxygen (air) Element.
Die Erfindung bezieht sich auf elektrochemische Elemente, insbesondere auf Metall/Sauerstoff- (Luft-) Batterien und auf auswechselbare Behälter dafür. 'The invention relates to electrochemical elements, in particular on metal / oxygen (air) batteries and on replaceable containers therefor. '
In einer Beziehung ist ein auswechselbarer Elektrolytbehälter für eine Metall/ Sauerstoff- (Luft-) Element vorgesehen, welcher an solch einem Element angebracht werden kann und so ausgeführt ist, daß er eine ausreichende Menge Elektrolyt für eine volle Entladung des Elementes enthält.In one relationship, a replaceable electrolyte container for a metal / oxygen (air) element is provided which is connected to such an element can be attached and designed to contain a sufficient amount of electrolyte for a full discharge of the element.
Der Behälter ist mit einer Wand oder mindestens einem Teil davon aus selbstabdichtendem Material beispielsweise ÖACO-Gummi versehen, welche hohle Stifte an dem Element zum Übertragen des Elektrolyten aus dem Behälter zu dem Element aufnehmen können.The container has a wall or at least part of it made of self-sealing material, e.g. ÖACO rubber, which hollow pins on the element for transferring the electrolyte can accommodate from the container to the element.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine auswechselbare Anodenelektrode für ein Metall/Sauerstoff- (Luft-) Element vorgesehen, wobei die Elektrode einen Behälter enthält, welcher genügend Elektrolyt für eine volle Entladung des Elementes enthalten kann.According to a further development of the invention, a replaceable anode electrode is provided for a metal / oxygen (air) element, wherein the electrode contains a container which can contain sufficient electrolyte to fully discharge the element.
Vorzugsweise ist der Behälter so abgedichtet, daß der Elektrolyt darin verbleibt, und er kann geöffnet werden, um den Elektrolyt durch einen Eingriff in ein Metall/Sauerstoff- (Luft-) Element freizugeben .Preferably the container is sealed so that the electrolyte remains therein and it can be opened to reveal the electrolyte by engaging a metal / oxygen (air) element.
Der Behälter kann ein Gehäuse enthalten, welches einen Behälter nach P Art eines biegsamen Beutels enthält, welcher durch ein Einfügen in das Element durchstoßen wird. Das Element kann einen vorstehenden Teil enthalten, welcher mit einem nachgiebig gelagerten Stift oder Nagel innerhalb des Gehäuses in Eingriff kommt, welcher den beutelartigen Behälter durchstößt.The container may include a housing which a container according to P contains kind of flexible pouch which is pierced by being inserted into the element. The element may have a protruding Part included which comes into engagement with a resiliently mounted pin or nail within the housing, which the bag-like Penetrates container.
In Abänderung dazu kann die Anode mit einem Gehäuse versehen werden, welches selbst den Behälter bildet. In diesem Fall kann ein Teil des Gehäuses geschwächt und durch Eingriff mit einem Vorsprung an dem Element zerbrochen werden, in welches die Anode eingefügt werden kann. Beim Zerbrechen kann der Elektrolyt ausfließen.Alternatively, the anode can be provided with a housing, which itself forms the container. In this case, part of the housing may be weakened and attached by engagement with a protrusion the element into which the anode can be inserted. If broken, the electrolyte can leak out.
fe Die Anode kann so^ ausgebildet sein, daß sie für eine Einfügung in eine Fläche des Elementes geeignet ist.fe The anode can be designed so that it can be inserted into an area of the element is suitable.
Der Behälter kann insbesondere in der Form eines biegsamen Beutels mindestens ein Dochtglied enthalten, welches sich von dem Gehäuse für den Beutel in den aktiven Teil der Anode erstreckt, so daß das Element, in welches die Anode eingefügt wird, in verschiedenen Lagen arbeiten kann.In particular, the container may be in the form of a flexible bag contain at least one wick member which extends from the housing for the bag into the active part of the anode, so that the Element into which the anode is inserted can work in different layers.
Eine Leitung oder ein Kanal in der Anode kann aus dem Behälter herausführen, wobei das äußere Ende der Leitung oder des Kanales abgedichtet ist und durch einen entsprechenden Teil des Elementes durchstoßen werden kann, in welche es eingefügt werden soll.A conduit or channel in the anode can lead out of the container, the outer end of the conduit or channel is sealed and can be pierced by a corresponding part of the element into which it is to be inserted.
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Das Element kann eine Bikathodenanordnung zur Aufnahme der Anode enthalten.The element can be a bicathode arrangement for receiving the anode contain.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.The invention is shown in the drawing, for example.
Figur 1 ist ein Querschnitt durch eine Anodenelektrode für eine Metall/Sauerstoff- (Luft-) Batterie.Figure 1 is a cross section through an anode electrode for a metal / oxygen (air) battery.
Figur 2 zeigt in Seitenansicht und Schnitt einen Teil einer Anode und einen Teil eines damit zusammenarbeitenden Behälters, wobei eine abgeänderte AusführungBform für das Durchstechen des Elektrolytbehälters der Anode gezeigt ist. i Figure 2 shows in side view and section part of an anode and part of a container cooperating therewith, a modified embodiment being shown for piercing the electrolyte container of the anode. i
Figur 3 enthält eine weitere abgeänderte Ausführungsform eines Teiles einer Anode und eines damit zusammenarbeitenden Elementes.Figure 3 includes another modified embodiment of a Part of an anode and a cooperating with it Element.
Figur 4 zeigt in Seitenansicht einen Teil eines Metall/Sauerstoff-^ (tuft-) Elementes und.einen damit zusammenarbeitenden, auswechselbaren Elektrolytbehälter.Figure 4 shows a side view of a part of a metal / oxygen ^ (tuft) element and an interchangeable one that works with it Electrolyte container.
Figur 5 ist ein Querschnitt durch eine Durchsfcechungsstelle der Figur 4 in vergrößertem Maßstab.FIG. 5 is a cross-section through a penetration point of FIG Figure 4 on an enlarged scale.
In Figur 1 ist eine Anodenelektrode für ein Metall/Sauerstoff- (Luft-) " Element dargestellt, welches einen aktiven Elektrodenteil· 11, welcher beispielsweise aus porösem Zink bestehen kann, mit einem äußeren Umfangsrahraen 12 aufweist. Der Elektrodenteil 11 und der Rahmen 12 ist oben mit einem Gehäuse 13 versehen, welches einen Behälter 14 für einen flüssigen Elektrolyten, beispielsweise eine wässrige Lösung . von Kaliumhydroxyd in Form eines biegsamen Behälters enthält.In Figure 1 is an anode electrode for a metal / oxygen (air) " Element shown, which has an active electrode part 11, which can for example consist of porous zinc, with an outer circumferential frame 12 has. The electrode part 11 and the frame 12 is Provided at the top with a housing 13 which contains a container 14 for a liquid electrolyte, for example an aqueous solution . of potassium hydroxide in the form of a flexible container.
Der Beutelbehälter 14 ist zur Aufnahme des Elektrolyten abgedichtet und kann zum Freigeben des Elektrolyten durch einen Stift 15 durchstoßen werden, v/elcher von einem elastischen Glied 16 getragen wird, welches durch Nieten oder auf andere Weise auf der Innenseite des Gehäuses 13 befestigt ist. Der Stift 14 wird zum Durchstoßen des beutelartigen Behälters durch eine Stange 17 betätigt, welche inThe bag container 14 is sealed to hold the electrolyte and can be pierced to release the electrolyte by a pin 15, which is carried by an elastic member 16, which is attached to the inside of the housing 13 by rivets or in some other way. The pin 14 is used to pierce the bag-like container operated by a rod 17, which in
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einem Kanal 18 angeordnet ist, welcher auf einer Seite des Rahmens 12 vorgesehen ist. Die Stange 17 wird von einem Vorsprung in einem nicht dargestellten Element betätigt, in welches die Ano-de eingefügt werden soll, und ist in ihrer betätigten Lage in Figur 1 dargestellt. Ein Teil einer weiteren gleichen Durchstoßungsexnrxchtung ist ebenfalls in Figur 1 dargestellt, wobei sich der Stift 15* und das Glied1 in ihrer nicht betätigten Lage befindet. Nicht dargestellte Abdeckstücke oder Kappen können über den Stiften 15 und 15 * vorgesehen sein, um ein unabeabsichtigtes Durchstoßen zu verhindern.a channel 18 is arranged, which is provided on one side of the frame 12. The rod 17 is actuated by a projection in an element (not shown) into which the anode is to be inserted, and is shown in its actuated position in FIG. Part of a further similar piercing device is also shown in FIG. 1, with the pin 15 * and the link 1 in their non-actuated position. Cover pieces or caps (not shown) can be provided over the pins 15 and 15 * in order to prevent unintentional piercing.
Dochtglieder 19 sind in dem Gehäuse 13 vorgesehen, welche sich in den aktiven Elektrodenteil 11 der Anode erstrecken. Diese Glieder 19 sind so vorgesehen, daß ein Element, in welches die Anode eingefügt wird, in der dargestellten oder in der zu Figur 1 umgekehrten Lage arbeiten kann, wobei der Elektroylt in. den aktiven Elektrodenteil 11 aus dem Behältergehäuse über die Dochtglieder 19 läuft. Nicht dargestellte Öffnungen, welche das Gehäuse 13 und den aktiven Elektrodenteil 11 miteinander verbinden, können vorgesehen werden, so daß der Elektrolyt hindurchfließen kann, wenn der Beutelbehälter 14 durchstoßen wird.Wick members 19 are provided in the housing 13 which extend into the active electrode portion 11 of the anode. These limbs 19 are provided in such a way that an element into which the anode is inserted is shown in the one shown or that which is reversed from FIG Able to work, with the Elektroylt in. The active electrode part 11 runs out of the container housing over the wick members 19. Openings, not shown, which the housing 13 and the active Electrode part 11 interconnecting can be provided so that the electrolyte can flow through when the bag container 14 is pierced.
In Figur 2 ist ein Teil einer Metall/Sauerstoff- (Luft-) Anode mit einem Behälterabteil 24 dargestellt, welcher über dem aktiven Elektrodenmaterial 23 angeordnet ist. Nachdem die Anoden/Behälter-Anordnung in ein Element in Richtung des Pfeiles A eingefügt worden ist, wird sie durch Drücken auf einen geschwächten Teil 2oa des Behälteroberteiles 20 aktiviert. Ein innen vorspringendes Glied 22 zerbricht einen geschwächten Teil 21a des Behältergehäuses 21 und ermöglicht es, daß der Elektrolyt aus dem Behälter 24 in das aktive Elektrodenmaterial 23 fließt.In Figure 2 is a part of a metal / oxygen (air) anode a container compartment 24 is shown which over the active electrode material 23 is arranged. After the anode / container arrangement has been inserted into an element in the direction of arrow A, it is activated by pressing on a weakened part 2oa of the upper container part 20. An internally projecting member 22 breaks a weakened part 21a of the container housing 21 and allows the electrolyte from the container 24 into the electrode active material 23 flows.
In Figur 3 ist ein Teil eines Metall/Sauerstoff- (Luft-) Elementes 30 dargestellt, in welchen ein Teil einer Anode 31 teilweise eingefügt ist. Die Anode 31 enthält einen Umfangsrahmen 32, welcher einen aktiven Elektrodenteil 33 umgibt. Ein Kanal 34 ist in dem Rahmen gebildet und führt zu einem nicht dargestellten Elektrolytbehälter. Dex- Kanal 34 ist durch eine Abdichtung 35 abgedichtet, welche sichIn Figure 3 is part of a metal / oxygen (air) element 30, in which a part of an anode 31 is partially inserted. The anode 31 includes a peripheral frame 32 which has a active electrode part 33 surrounds. A channel 34 is in the frame formed and leads to an electrolyte container, not shown. Dex channel 34 is sealed by a seal 35, which
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quer hindurcherstreckt. Ein Kanal 36 ist von dem Kanal 34 aus auf der dem Behälter abgekehrten Seite der Dichtung 35 zu dem aktiven Elektrodenteil 33 vorgesehen. Ein weiterer nicht dargestellter Kanal kann vorgesehen werden, um zu ermöglichen, daß Luft aus dem aktiven Bestandteil der Elektrode entweicht.extends across. A channel 36 is open from the channel 34 the side of the seal 35 facing away from the container to the active electrode part 33 is provided. Another channel, not shown can be provided to allow air to escape from the active Part of the electrode escapes.
Das Element 30 ist mit einem Vorsprung 37 versehen, welcher in den Kanal 34 der Anode 31 eingreift, und wenn die 'Anode 31 voll mit dem Element 30 in Eingriff steht, zerbricht der Vorsprung 37 die Abdichtung 35 und es fließt Elektrolyt durch den Kanal,34 und Kanal 36 zu dem aktiven Elektrodenteil 33 der Anode 31 und aktiviert das ■ Element. · ä The element 30 is provided with a projection 37 which engages in the channel 34 of the anode 31, and when the anode 31 is fully engaged with the element 30, the projection 37 breaks the seal 35 and electrolyte flows through the channel, 34 and channel 36 to the active electrode part 33 of the anode 31 and activates the element. · Ä
In den Figuren 4 und 5 ist ein an dem Gehäuse 41 eines Metall/Sauerstoff- (Luft-) Elementes angeordneter auswechselbarer Behälter 40 dargestellt. Das Elementgehäuse 41 trägt im Abstand Stifte 42 welche nach außen von dem Gehäuse vorspringen, welche in öffnungen 43 durch die Wand des Behälters 40 eingreifen. Die Stifte 42 haben feste, angespitzte äußere Enden und sind entlang dem Rest ihrer Länge hohl und mit einer öffnung 44 (Fig. 5) versehen, welche quer zur Längsachse der Stifte verläuft und mit dem hohlen Inneren in Verbindung steht. Die Stifte 42 werden von einem Qlektrolytbeständigen Material gebildet, welches aus Nickel bestehen kann, wenn der Elektrolyt eine wässrige Lösung aus Kaliumhydroxyd ist, und kann in dem Elementgehäuse 41 während des Gisßens zur Bildung des Gehäuses 41 angeordnet I werden. In FIGS. 4 and 5, an exchangeable container 40 arranged on the housing 41 of a metal / oxygen (air) element is shown. The element housing 41 carries pins 42 at a distance which protrude outwardly from the housing and which engage in openings 43 through the wall of the container 40. The pins 42 have solid, pointed outer ends and are hollow along the remainder of their length and provided with an opening 44 (FIG. 5) which runs transversely to the longitudinal axis of the pins and is in communication with the hollow interior. The pins 42 are formed by a Qlektrolytbeständigen material, which may consist of nickel, if the electrolyte is an aqueous solution of potassium hydroxide, and, in the element housing 41 during the Gisßens to form the housing 41 arranged to be I.
Die öffnungen 43 in der Wand des Behälters 40 sind je durch eine . Scheibe 45 aus selbstabdichtendem Material wie beispielsweise GACO-Gumrai oder Äthylenpropylen abgedichtet, und die Scheiben 45 werden von einem Ring 46 auβ synthetischem Kunststoffmaterial gehalten, welcher durch Pressen oder Heißabdichten mit dem Inneren der Wand des Behälters 40 verbunden sein kann.· Der Behälter 40 ist aus einem synthetischem Kunststoffmaterial hergestellt, welches gegenüber . ' Elektrolyt beständig ist, welcher darin enthalten sein soll. The openings 43 in the wall of the container 40 are each through a. Disk 45 made of self-sealing material such as GACO-Gumrai or ethylene propylene, and the disks 45 are held by a ring 46 made of synthetic plastic material, which can be connected to the inside of the wall of the container 40 by pressing or heat sealing. The container 40 is made of a synthetic plastic material, which opposite. 'Resistant to the electrolyte which should be contained in it.
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im Betrieb wird, wenn ein Element aktiviert werden soll, ein Behälter 40 an dem Elementgehäuse 41 angeordnet, so daß die Stifte 42 durch die Öffnungen 43 und Scheiben 45 stoßen. Elektrolyt fließt dann durch die Stifte 42 aus dem Behälter 40 in das Elementgehäuse 41. Der Behälter 40 hat eine solche Größe, daß er ausreichend Elektrolyt für eine vollständige Entladung des Elementes enthalten kann. Wenn das Element entladen ist, wird der Behälter 40 entfernt und ein neuer abgedichteter Behälter wird an dem Element angebracht, wenn seine nicht dargestellte Anode ausgewechselt worden ist. Wenn der verbrauchte Behälter 40 von dem Elementengehäuse 41 entfernt wird, nehmen die Scheiben 45 ihre anfängliche Lage wieder ein und dichten den Behälter 40 ab, um sicherzustellen, daß jeder noch darin verbliebene Elektrolyt in den Behälter 40 zurückbehalten wird.in operation, when an element is to be activated, it becomes a container 40 arranged on the element housing 41 so that the pins 42 push through the openings 43 and washers 45. Electrolyte then flows through the pins 42 from the container 40 into the element housing 41. The container 40 is sized to contain sufficient electrolyte to completely discharge the element. When the element is discharged, the container 40 is removed and a new sealed container is attached to the element, when its anode, not shown, has been replaced. When the used container 40 is removed from the element housing 41 is, the discs 45 return to their original position and seal the container 40 to ensure that everyone is still inside remaining electrolyte is retained in the container 40.
Durch Einschluß eines besonderen Elektrolytbehälters, selbständig oder in der Anode des Metall/Sauerstoff- (Luft-) Elementes wird die Lagerungszeit und Lebensdauer des Elementes erhöht, da der Elektrolyt in einem abgedichteten Behälter zurückbehalten wird, bis das Element verwendet werden soll. Auch wenn das Element vollständig entladen worden ist, wird eine neue Anode in das Element eingefügt, welches einen frisch zugemessenen Betrag an Elektrolyt für die nächste Entladung trägt, oder es wird ein neuer Behälter mit dem zugemessenen Betrag an Elektrolyt an dem Element angebracht.By including a special electrolyte container, independently or in the anode of the metal / oxygen (air) element The storage time and life of the element are increased as the electrolyte is retained in a sealed container until the item is to be used. Even when the element has been completely discharged, a new anode is inserted into the element, which carries a freshly measured amount of electrolyte for the next discharge, or it will be a new container with the measured amount of electrolyte attached to the element.
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