DE2137908B2

DE2137908B2 - Wartungsfreie, normalerweise abgedichtete elektrochemische Zelle eines Bleiakkumulators

Info

Publication number: DE2137908B2
Application number: DE2137908A
Authority: DE
Inventors: John L. Denver Devitt; Donald H. Littleton Mcclelland
Original assignee: Gates Rubber Co
Current assignee: Gates Rubber Co
Priority date: 1970-08-03
Filing date: 1971-07-29
Publication date: 1974-11-07
Also published as: FR2101193B1; HK29478A; JPS5240012B1; DE2137908A1; CA1030214A; FR2101193A1; CA1009301A; US3862861A; BR7104863D0; US3862861B1; GB1364283A; JPS474222A; SE416008B

Description

Die Erfindung betrifft eine wartungsfreie, normalerweise abgedichtete elektrochemische Zelle eines Bleiakkumulators ohne starke Wasserstoffentwicklung, mit mindestens einer gepasteten porösen negativen Platte und mindestens einer gepasteten porösen positiven Platte, die beide nicht selbsttragende Blei-Gitter mit hohem Reinheitsgrad aufweisen, mit einem Säure-Elektrolyten, einem den Elektrolyten absorbierenden und zurückhaltenden Separator und einem die Platten, den Separator und den darin enthaltenen Elektrolyten in fester Packung einkapselnden Zellengefäß.

Typische wartungsfreie Säurebatterien verwenden steife Formstücke als Bleiplatten, die manchmal strukturverstärkt sind. Dem Blei ist in der Regel etwa 0,04 bis 0,1% Kalzium beigegeben, um zusätzliche Festigkeit zu erzielen. Obwohl die Verwendung von Kalzium zu einer schwächeren Gasbildung führt, besitzen diese Zellen Entspannungsöffnungen zum Entweichen des sich entwickelnden Gases.

Die Platten sind voneinander durch Materialien getrennt die stark genug sein müssen, um die Platte auch dann getrennt zu halten, wenn sie sich während der Lade-/Entladezyklen der Zelle verbogen haban oder S verzogen haben. Die Platten und Separatoren sind normalerweise parallel zueinander zusammengesetzt und in ein Zeilengefäß eingesetzt, wie es normalerweise bei Bleiakkumulatoren von Kraftfahrzeugen verwendet wird. In das Zellengefäß wird Elektrolyt, in der Regel in

ίο flüssigem Zustand, eingegeben. Das Zellengefäß besitzt ein Oberdruckventil, das bei sehr geringem Differenzdruck auslöst, damit sich entwickelnde Gase entweichen können; es soll jedoch auch dazu dienen, die Elektrolytverdampfung gering zu halten. Durch den Verlust

von Wasser, das mit dem Gas entweicht, entsteht ein Verlust der Amperestunden-Kapazität der Zelle.

Für derartige Batterien ist typisch, daß die Platten ziemlich stark sind. Sie sind manchmal mit Rahmen verstärkt und haben eine kleine geometrische Fläche pro Einheit Amperestunden-Kapazität. Die Ausnutzung der aktiven Masse ist daher insbesondere bei hohen Entladungsraten gering. In Verbindung mit den schweren Platten müssen starke Separatoren verwendet werden, was zu einer Erhöhung des Innenwiderstandes führt.

Die für die Lebensdauer der wartungsfreien Zellen bestimmende Anzahl der Ladezyklen ist durch Wasser- und Elektrolytverluste infolge entweichender Gase begrenzt, weil bei wartungsfreien Zellen kein Nachfüllen von Wasser erfolgt. Obwohl versucht worden ist, die Verluste durch Verwendung von Material mit hohen Wasserstoff- und hohen Sauerstoffüberspannungen und durch Begrenzung der Aufladung zur Verhinderung von Überladung gering zu halten, wurde keine befriedigende Lösung erzielt.

Es ist bekannt, daß eine gewisse Überladung an der positiven Platte erforderlich ist, damit die aktive Masse funktionsfähig bleibt. Während dieser Überladung entwickelt sich etwas Gas. Die typische wartungsfreie Zelle besitzt daher oberhalb des Separators und des Plattensatzes eine Auslaßöffnung. Diese Auslaßöffnung verbietet es, die Zelle in ungünstiger Stellung zu betreiben. Weiterhin können bei ungünstiger Batteriestellung Elektrolytverluste auftreten, insbesondere auch während der Gasentwicklung.

Bei einem bekannten ständig gasdicht verschlossenen elektrischen Akkumulator (CH-PS 391 022) bestehen die Gitter aus Feinblei. Die Gitter sind mit aktiver Masse gepastet, und zwischen ihnen sind poröse Separatoren mit Makrozellenstruktur angeordnet. Diese Separatoren sind gasdurchlässig; in ihren Poren wird der Elektrolyt aufgesaugt. Das Elektrodenpaket einschließlich des Elektrolyten und der Separatoren ist von einer gasundurchlässigen, nichtleitenden Umhüllung dicht umschlossen. Die bekannte Akkumulatorzelle enthält außer dem in den Poren des Separators befindlichen Elektrolyten noch freien Elektrolyten in dem Zellengefäß, so daß ein Unterschied zwischen horizontaler und vertikaler Anordnung der Elektrodenplatten besteht. Bei horizontaler Elektrodenanordnung ist es wichtig, daß die positiven Elektroden gasdurchlässig ausgeführt werden, weil in den Elektroden Kappillaren, Kanäle und/oder Perforationen vorgesehen sind, um den Gasdurchgang zu ermöglichen. Beim Vorhandensein von freiem Elektrolyt in dem Zellengefäß und bei horizontaler Plattenanordnung liegt Elektrolyt an den Plattenrändern an und hindert auf diese Weise den Sauerstoff daran, von der positiven Elektrode durch den die Elektrodenränder umgebenden Elektrolyt hindurch zur ne-

gativen Elektrode zu gelangen.

Aus diesem Grunde sind besondere Perforationen oder Kanäle in der positiven Platte nötig, um Diffusionswege für den Sauerstoff durch die Elektrode zu erhalten. Außerdem ist in der Zelle oberhalb des Flüssigkeitsniveaus ein Gasraum vorhanden, in den die Platten hineinragen. An den im Gasraum frei liegenden Flächen des aktiven Materials entsteht infolge der Kapillar-Absorption aus dem Eiektrolyt-Reservoir ein dünner Elektrolytfilm. Es zeigt sich, daß nur ein kleiner Teil der ·η dem Gasraum frei liegenden negativen Platte eine Filmdicke hat, die sowohl ausreichend dünn ist um Sauerstoff-Diffusion zu gestatten, als auch ausreichend dick für die lonenleitung, ist.

Weiterhin ist es bei Blei-Akkumulatoren bekannt, Stützanordnungen zur Enlastung von nicht selbsttragenden Gittt, ■! vorzusehen (OE-PS 263 879).

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wartungsfreie, normalerweise abgedichtete elektrochemische Zelle zu schaffen, bei der eine vollständige Rekombination des sich an der positiven Platte entwickelnden Sauerstoffs und praktisch keine Wasserstoffentwicklung erfolgt, um auf diese Weise beträchtliche Überladungen der Batterie zu ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß

a) der Elektrolyt in solcher Menge vorliegt, daß in der Zelle kein freier Elektrolyt vorhanden ist und daß nahezu die gesamte Elektrolytmenge in den Poren des Separators absorbiert ist, mit Ausnahme einer kleinen Elektrolytmenge, die als dünne Schicht auf der Porenoberfläche der Platten vorhanden ist, und

b) daß das Material des Separators eine große Benetzungswärme und eine große Oberfläche aufweist und in engem Kontakt mit den Platten steht.

Eine derartige Zelle bleibt auch nach starken Überladungen funktionsfähig. Damit bei Überladungen eine Rekombination eintritt, ist es nötig, daß eine dreiphasige Grenz -Zwischenschicht an der negativen Platte besteht, daß nämlich Poren in der Platte vorhanden sind, die das aktive Material entlang der Porenoberfläche enthalten, und daß auf der Porenoberfläche eine dünne Elektrolytschicht vorhanden ist. Auf diese Weise besteht in den Poren ein leerer Raum, durch den Sauerstoffgas hindurchdiffundieren und sich durch die dünne Elektrolyt-Zwischenschicht mit dem aktiven Material rekombinieren kann. Dabei muß ein Gleichgewicht hergestellt werden, denn die Stärke des Elektrolytfilms muß ausreichend gering sein, damit Sauerstoff in dem gewünschten Maß hindurchdiffundieren kann, sie muß aber auch ausreichend stark sein, um den für die Wiederaufladung und die Entladung mit hoher Aufbzw. Enladerate nötigen Strom (Ionenwanderung) zu leiten. Zwischen diesen beiden Forderungen muß ein dynamisches Gleichgewicht eingehalten werden. Erfindungsgemäß wird dieses Gleichgewicht dadurch erhalten, daß die gesamte in dem System vorhandene Elektrolytmenge geregelt wird, wobei gleichzeitig eine kritische Verteilung des Elektrolyten zwischen dem Separator und den Platten eingehalten wird. Der Elektrolyt ist gerade in solcher Menge vorhanden, daß er, wenn man von der den Platten anhaftenden dünnen Schicht absieht, vollständig von dem Separator aufgenommen wird. In der Zelle ist kein freier Elektrolyt vorhanden.

Da das Separator-Material eine sehr große Benetzungs- oder Bindungswärme und eine große Oberflä- :he aufweist, wird der Elektrolyt unter Zurücklassung einer dünnen Elekirolytschicht von den Platten abgezogen.

Vorteilhafterweise besteht der Separator aus einem Glasfaser-Vliesstoff, dessen Fasern geringe Durchmesser und kurze Längen haben. Der Faserdurchmesser liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,2 bis 10 Mikron.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau der Zelle läßt sich eine große Energie pro Volumeneinheit und pro Gewichtseinheit über einen weiten Bereich von Entladezuständen speichern. Ferner steht eine hohe Leistung pro Volumeneinheit und pro Gewichtseinheit bei niedriger Impedanz zur Verfügung.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Zelle in jeder Stellung eingesetzt werden kann, ohne daß Elektrolyt ausläuft oder eine Veränderung der elektrischen Kennwerte eintritt Während ihrer Lebensdauer ist die Zelle vollständig wartungsfrei und erfordert kein Nachfüllen und keine Einstellung des Elektrolyten.

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verwendenden nicht selbsttragenden Platten können unterschiedliche Ausbildungen haben. Das in den Gittern verwendete Blei hat einen Reinheitsgrad, der größer ist als 99,9%, und enthält kein Material zur Erhöhung der Festigkeit, durch das die Wasserstoff- oder Sauerstoffüberspannungen verm·- ^Her' würde. Die Gitter sind mit einer Masse gepastet, die Ähnlichkeit mit der normalerweise zum Einstreichen verwendeten Masse besitzt, jedoch können zur Vereinfachung der Zellenkonstruktion einige Veränderungen vorgenommen werden. Zwischen Platten unterschiedlicher Polarität werden zum Festhalten poröse, flexible Separatoren angeordnet. Die Platten können in einem Zellengefäß gestapelt, geschichtet, gewunden oder eingeklemmt sein. Das Zellengefäß kann dementsprechend verschiedenartige Form haben. Die Separatoren haben starke Saugfähigkeit, damit sie imstande sind, den Elektrolyten unabhängig von der Stellung der Zelle in unmittelbarer Nähe der Platten zu halten. Die Zelle kann daher unterschiedslos in allen Stellungen eingesetzt werden.

Im Innern der Zelle kann ein zentrales Auslaßrohr in unmittelbarer Nähe des Schwerpunktes der Masse von Platte und Separator vorgesehen sein. Die Auslaßöffnung ist mit einem Überdruckventil versehen, das normalerweise in seiner Schließstellung vorgespannt ist, und das nur bei übermäßigem Gasdruck betätigt wird. Es wird beispielsweise während einer Überladung oder bei übermäßig hohen Temperaturen geöffnet, ist aber während des normalen Betriebes bei relativ hohem Druck geschlossen. Zusätzlich können zum Neutralisieren besondere Mittel vorgesehen sein, die die von dem ausströmenden Gas mitgerissenen Säuretröpfchen neutralisieren. Die Zelle arbeitet ohne freien, d. h. nicht aufgesaugten Elektrolyten. Die Platten haben aktive Kanten, die dem Gasvolumen ausgesetzt sind. Die Amperestunden-Kapazität der negativen Platte ist größer als diejenige der positiven Platte. Dadurch ist es möglich, die positive Platte vor der negativen Platte zu überladen. Sauerstoff, der sich während der Überladung entwickelt hat, kann sich daher verteilen und sich wieder mit den frei liegenden Teilen der negativen Platte verbinden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figur an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt alle Bestandteile einer zusammengesetzten Zelle in gegenseitiger Zuordnung;

F i g. 2 zeigt eine teilweise abgewickelte Zelle, bei

der positive und negative Platten in Spiralgestalt vorhanden und durch einen entsprechend geformten Separator voneinander getrennt sind;

F i g. 3 zeigt eine Zellenanordnung mit geschichteten Platten in Explosionsdarstellung, teilweise im Schnitt, und

F i g. 4 bis 6 zeigen Gegenüberstellungen der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Zelle und vergleichbarer bekannter Zellen.

Die Bleiplatte 10 gemäß der Erfindung ist ein flexibles, nicht selbsttragendes und strukturell nicht verstärktes Gitter. Das bevorzugte Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, ein geschäumtes Metall aus im wesentlichen reinem Blei zu verwenden, wodurch die Selbsttragefähigkeit des Gitters und sein Gewicht noch mehr herabgesetzt werden. Strukturell gesehen können natürlich auch andere Arten nicht selbsttragender Gitter, z. B. dünne flexible Bleiblätter oder dünne gegossene Gitter oder Bleifolien, verwendet werden, jedoch wird das geschäumte Bleigitter bevorzugt.

Die Grundplatte nach der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von den verwendeten Plattentypen. Nach der Erfindung wird eine Platte aus hochreinem Blei verwandt. Während das normalerweise in wartungsfreien Bleiakkumulatoren benutzte Blei eine hinreichende Menge an Verunreinigungen besitzt, um strukturell eigenständig zu werden, damit die Platten selbsttragende Eigenschaften bekommen, ist dies bei den nach der Erfindung anzuwendenden Platten weder nötig noch erwünscht. Nach der Erfindung werden Platten aus hochreinem Bei verwandt, die Verunreinigungen in ganz geringen Mengen enthalten. Kalzium ist normalerweise in ganz geringen Mengen von weniger als 0,02%, bezogen auf das Bleigewicht, ν orhanden. Durch die geringe Menge an Verunreinigungen wird die Gasbildung an der Platte herabgesetzt. Es bilden sich Keimbildungspunkte für eine Kornstruktur mit sehr kleiner Korngröße. Diese Verfeinerung der Kornstruktur ist ebenfalls günstig, weil mit derartig kleinen Korngrößen die Korrosion an der positiven Platte vermindert wird. Da die Platten nicht selbsttragend sind, kann Blei verwendet werden, das in Reinheitsgraden von 99,99% oder größer erhältlich ist. Es ist möglich. Blei mit einem Reinheitsgrad von 99,999% und sogar von 99,9999% zu verwenden, obwohl hierbei die Kosten natürlich steigen. Die erhöhten Kosten sind zu rechtfertigen, weil andere schädliche Effekte, die normalerweise von Zusätzen oder Verunreinigungen erzeugt werden, nicht auftreten.

Ein bevorzugter Legierungsbestandteil ist Kalzium, das in Mengen von nur 0,001 %, bezogen auf das Bleigewicht, zugesetzt wird Diese kleine Menge ist ausreichend, weil der Halt der Platte auf andere Weise erreicht wird Obwohl es möglich ist, so kleine Mengen, wie 0,001 Gewichtsprozent zu verwenden, ist es sinnvoll, den in Frage kommenden Bereich auf 0,03 bis 0,006 Gewichtsprozent einzuschränken. Ein Betrag von 0,01% hat sich als sehr günstig herausgestellt. Dem Blei können andere Materialien wie Silber, Kupfer, Arsen und Tellur als kernbildende Bestandteile zur Verfeinerung der Korngröße zugeführt werden. Silber kann in Mengen zwischen 0,005 und 0,1 Gewichtsprozent zugesetzt werden. Wenn Kupfer als kernbildender Bestandteil verwendet wird, kommen Mengen von 0,001 bis 0,1 Gewichtsprozent in Betracht. Arsen wird in Mengen von 0.002 bis 0,01 Gewichtsprozent und Tellur in Mengen von 0,002 bis 0,1 Gewichtsprozent verwendet. Verglichen mit den bekannten wartungsfreien Blei-Säurebatlerien sind diese Mengen gering. Sie bewirken eine Herabsetzung der Passivierungswahrscheinlichkeit und der Korrosionswahrscheinlichkeit. Die Platten 10 zur Verwendung im Rahmen der Erfindung können durch Gießen, Stanzen, Schmieden oder Perforieren von Blättern von Bleifolien hergestellt werden. Ein bevorzugtes Verfahren besteht darin, Bleiblätter aus Hartguß zu schäumen und anschließend in die gewünschte Form zu schneiden.

ίο Die Strangdicke des geschäumten Gitternetzwerkes ist von einiger Bedeutung, besonders bei der positiven Platte, weil die Platte einigermaßen dünn sein, jedoch mindestens die Stärke der Gitterstänge haben muß. Die Gitterstränge der positiven Platte werden jedoch langsam von Blei zu Bleidioxid umgewandelt. Wenn die Strangdicke zu gering ist, werden die Stränge schließlich in Oxid umgewandelt, und die Platte funktioniert nicht mehr ordnungsgemäß als Stromkollektor. Normalerweise ist es zweckmäßig, Strangdicken von 0,05 bis 1,14 cm zu haben, wobei die Platten 11 eine Stärke von 0,05 bis 1,52 cm besitzen. Noch wirksamer können dünnere Platten 11 verwendet werden, insbesondere bei höheren Entladeraten. Dünnere Platten setzen den Innenwiderstand einer Zelle von gegebener Amperestunden-Kapazität herab, weil die geometrische Fläche der Platten entsprechend größer wird.

Obwohl an sich die herkömmlichen Einstreichverfahren angewandt werden können, bestehen gewisse Unterschiede, die zu einer Leistungsverbesserung führen.

Ein Material von im wesentlichen 75 Gewichtsprozent Bleiglätte (PbO) und 25% Bleirot (PbiO-i) kann für die positive Platte verwendet werden. In bekannter Weise können auch zusätzliche Bestandteile als eine Art Füllmittel in der Größenordnung von 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent zugesetzt werden. Die Pastendichte in dieser Zelle sollte etwas höher liegen als bei anderen Arten wartungsfreier Blei-Säurebatterien, um eine bessere Leistung zu erzielen. Ein Verhältnis Pastengewicht zu Gittergewicht von 1 :0,6 bis 1 :1,5 ist akzeptabel. Wie noch erläutert wird, ist es wichtig, daß die Plattenpaste die Kanten 12 der Platten bedeckt. An den Kanten muß die Paste und nicht die massive Platte frei liegen, besonders bei der negativen Platte. Bei der obengenannten Msichung wird genügend Wasser hinzugefügt, um eine Paste von 3,6 bis 4,8 Gramm pro Kubikzentimeter Mischung zu erhalten. Die Pastenmischung wird so auf das Bleigitter gestrichen, daß eine vollständig bedeckte Platte 10 entsteht und bei einem geschäumten Bleigitter die darin befindlichen Löcher ausgefüllt werden und

S° an jeder Seite eine Schicht gebildet wird. Auch ein gepastetes Gitter ist noch nicht selbsttragend — weder in feuchtem Zustand der Paste noch nach ihrer Trocknung.
Die negativen und positiven Platten 11 werden im wesentlichen in der gleichen Weise unter Verwendung von biegsamem flexiblem Blei für das Gitter geformt. In dieser Zelle kann danach das negative Bleigitter mit einem ähnlichen Pastentyp, der im wesentlichen 80% Bleiglätte (PbO) und zusätzlich etwa 17 Gewichtsprozent feiiier freier Bleipartikeln enthält, gepastet werden. Hierzu kann etwa 1 bis 3 Gewichtsprozent Porenbildungsmaterial, normalerweise Bariumsulfat, Ruß und ein Ausdehnungsmaterial, wie Lignosulfat hinzugefügt werden. Dieser Mischung wird konzentrierte Schwefelsäure und Wasser zugesetzt, um ein Pastenmaterial mit einer Dichte von 3,6 bis 4.8 g/cm³ zu erhalten. Die Minusplatte sollte eine etwas größere Kapazität als die Plusplatte haben, aber da die beiden Platten normaler-

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weise etwa die gleiche Arbeitshöhe haben, sollte die rückzuführen, daß die Platten nicht dazu neigen, siel

negative Platte mit 10 bis 30% mehr aktiver Masse ver- während der Ladezyklen zu verziehen oder zu werfen

sehen sein als die positive Platte. und daß die anderen bei bekannten Konstruktionen mi

Das Separatormaterial 14 wird nicht nur dazu ver- starren selbsttragenden Platten und Bolzenbefestigun wandt, die einander gegenüberliegenden Platten ge- 5 gen auftretenden Probleme sich hier nicht ergeben,
trennt zu halten, sondern es muß auch eine Porosität Die Zelle kann hergestellt werden, indem in her und ein Festhaltevermögen haben, daß groß genug ist, kömmlicher Weise Platten und Separatoren abwech um tatsächlich den gesamten Elektrolyten aufzuneh- selnd in der gewünschten Form aufeinandergestapel· men, der für die Durchführung der elektrochemischen werden. Solche Platten und Separatoren können nacl· Reaktionen nötig ist. Ein wichtiger Teil der vorliegen- io der Stapelung mit einem entsprechenden Druck ver den Erfindung besteht daher in der Verwendung eines preßt und in einen Behälter 15 eingesetzt werden. Die; Separatormaterials mit sehr großer Benetzungswärme, führt zu der bekannten Konstruktion mit paralleler die dazu beiträgt, den Elektrolyten in den Poren des Platten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wire Separators zurückzuhalten, mit Ausnahme einer klei- es jedoch vorgezogen, für jede Platte und jeden Sepa· nen Elektrolytmenge, die in den Poren der Platten 11 15 rator aus einem Stück bestehende lange durchgehende enthalten ist. Es ist wichtig, daß in dieser Zelle nahezu Einzelstreifen zu verwenden, die spiralförmig aufgewikkein freier Elektrolyt existiert, mit Ausnahme derjeni- kelt werden, um innerhalb der Platte elektrische Kontigen Menge, die innerhalb des Separatormaterials selbst nuität zu schaffen. Das Aufrollen oder Aufwickeln wird zurückgehalten wird. Wie im folgenden noch erläutert unter Spannung ausgeführt, um das Zellenpaket unter wird, sind verschiedene Anordnungen beschrieben 20 Druck zu halten, wobei jedoch bereits mit Spannungen worden, bei denen die Möglichkeit besteht, daß etwas von nur 0,35 kp/cm² gearbeitet werden kann. Bevorfreier Elektrolyt in der Zelle gebildet wird, entweder zugt wird eine Wickelkraft von 18 kp angewandt, um infolge übermäßigen Gasens oder infolge des Austrei- zu bewirken, daß der Separator 14 sich leicht zusambens von Elektrolyt aus dem Separator, wenn die Zelle mendrückt, und zu erreichen, daß die feuchte Platte 11 sich nicht in aufrecht stehender Stellung befindet. Eine 25 sich an den Separator anpaßt. Der Wickel 16 wird herder bevorzugten Ausführungsformen der Zelle besitzt gestellt, bevor die Platten Zeit zum Trocknen hatten, daher ein Separatormaterial 14, das sich sowohl nach Die spiralförmig gewickelten Komponenten 16 können oben als auch nach unten über die Platten hinaus er- zylindrische, ovale oder 1 echteckige Form haben, um streckt und mindestens die obere oder die untere In- ihn für jede Behälterform passend zu machen. Die konnenfläche des Behälters oder eines Einsatzes berührt. 30 tinuierliche Plattenstruktur wird ohne Rücksicht auf die Eine andere Ausbildung besteht darin, ein Separator- Form, in die der Wickel 16 vor dem Trocknen gebracht material einzusetzen, das die äußerste Schicht der Plat- wird, beibehalten. An der positiven und negativen Platten umgibt und an mindestens einer Innenfläche des te werden dann getrennt Anschlußfahnen 17 für die Gehäuses oder Einsatzes anliegt. Hierbei wird eventu- Stromverbindung befestigt. Mit der kontinuierlichen eil frei gewordener Elektrolyt von den Separatoren er- 35 Streifenherstellung wird eine bessere Stromverteilung neut aufgesaugt. Die meisten bekannten Separator- erreicht. Wie noch erläutert werden wird, ist es zweckmaterialien wie beispielsweise mikroporöser Gummi, mäßig, das Separatormaterial 14 sowohl nach oben als Polyvinylchlorid, Polyolefine und phenolharzgetränktes auch nach unten über die aktiven Kanten der positiven Papier können im Zusammenhang mit dieser Zelle ver- und negativen Platten herausstehen zu lassen. Hierwendet werden. 40 durch wird der Rekombinationsmechanismus verbes-

Das bevorzugte Separatormaterial besteht aus Vlie- sert.

sen aus kurzer Stapelglasseide mit sehr kleinem Faser- Der nächste Schritt bei dem Herstellungsverfahren

durchmesser. Aus diesem Material hergestellte flächige nach dem Wickeln besteht darin, die Platten 11 auszu-

Werkstoffe aus Glasfasern haben eine extrem große härten oder sie einem »Hydroset-Prozeß« (Reifung) zu

Oberfläche bei entsprechend kleinem Faserdurchmes- 45 unterwerfen, wie es in der Fachsprache bezeichnet

ser. Sie sind daher imstande, den Elektrolyt im Separa- wird. Dies kann zweckmäßigerweise bei einer ziemlich

tor selbst zurückzuhalten. Um eine möglichst große Be- niedrigen Temperatur von 35°C erfolgen. Es ist jedoch

netzungswärme zu erhalten, werden mikrofeine Faser- wichtig, daß hierbei eine geregelte Feuchtigkeit von

garne mit großer Oberfläche pro Gewichtseinheit oder etwa 100% herrscht. Während der Reifung wird das

unorientierte Glasseidenmatten verwendet. Dieses Ma- 50 PbO in Bleihydroxid Pb(OH)2 umgewandelt. Es handelt

terial besitzt die Fähigkeit eine große Elektrolytmenge sich jedoch im wesentlichen um ein hydratisiertes

pro Volumeneinheit zurückzuhalten und ist außerdem Bleioxid, in welchem das Molvolumen der aktiven

außerordentlich flexibel. Der Faserdurchmesser dieser Komponenten beider Platten beträchtlich vergrößert

Materialien liegt im Bereich von 0,2 bis 10 μ. Die Ober- ist

fläche beträgt 0,1 bis 20 qm pro Gramm Kieselsäure. 55 Anschließend an den Reifungsprozeß wird der ge-Solch ein Material hat eine Porosität die bis zu 85 bis trocknete Wickel 16 der Platten 11 und Separatoren 14 95% enthält Diese sehr große Oberfläche in Verbin- in ein Zellengefäß 5 gestopft An dieser Stelle erfolgt dung mit der großen Benetzungswärme durch die eine Umsetzung der nicht selbsttragenden Eigenschaf-Schwefelsäure des Elektrolyten auf dem Glas gibt ten der herzustellenden Teile in selbstragende Eigeneinen Separator mit einem sehr hohen Zurückhaltever- 60 schäften in Verbindung mit dem kompakten einstückimögen an Elektrolytvolumen pro Volumeneinheit des gen Aufbau. Das Einzwängen derTeiie in das Zellenge-Separators. Obwohl das genannte Separatormaterial 14 faß ergibt ein selbsttragendes Bauteil, in welchem die physikalisch nicht so stark ist wie das Separatormate- Platten 11 sorgfältig im Abstand zueinander gehalten rial bei bekannten wartungsfreien Bleiakkumulatoren, werden, wobei sie jedoch sehr nahe aneinanderliegen.
reicht die Festigkeit für die Anwendung in der erfin- 65 Durch das Einzwängen können die Platten 11 sich dungsgemäßen Zelle aus. weil die Anforderungen an relativ zueinander nicht bewegen, und der Wickel 16 die physikalische Festigkeit dieses Separators geringer wird in sehr kompakter Form fixiert Durch die komsind als bei herkömmlichen Zellen. Dies ist darauf zu- pakte Anordnung wird die Ionenwanderungsstrecke

zwischen den Platten minimal gehalten. Ferner wird eine einwandfreie Stromverteilung zwischen den Platten erzielt. Der spiralförmige Aufbau des Wickels wird erzielt, indem ein herausziehbarer Dorn verwendet wird, wodurch sich ein offener Bereich entlang der Mittelachse ergibt, wie noch erläutert wird, der für den Gasabzug günstig ist.

Das Zellengefäß kann aus elektrisch inaktivem Material bestehen. Es wurde jedoch gefunden, daß es zweckmäßig ist, elektrisch leitende Behälter und Kappen zu verwenden und den Behälter mit einem elektrisch isolierenden Material 18, wie Polyolefin, Polyvinylchlorid oder anderen inaktiven Materialien auszukleiden, die eine geeignete Kapselung bewirken und die einzelnen Bestandteile elektrisch gegen den im einschnürenden Behälter 15 isolieren, wenn dieser aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus Stahlblech besteht, das in geeigneter Weise geformt ist. Wie schon erwähnt, kann die Zelle in allen gewünschten geometrischen Formen, beispielsweise zylindrisch, rechteckig oder oval hergestellt werden. Es ist jedoch wichtig, daß der zusammengesetzte Wickel 16 oder ein andersartiger Plattensatz in dem Behälter eingezwängt ist. Wenn das Zellengefäß 15 aus elektrisch leitendem Material besteht, so muß es mit einem elektrisch nichtleitendem Material an seiner Innenseite beschichtet werden. Die Beschichtung 18 befindet sich unmittelbar innerhalb der Kappe 19 und des Zellengefäßes 15.

Die Stromanschlüsse 17 können zwischen den jeweiligen Platten 11 und mit Metall-Laschen durch eine obere Abdeckung geführt sein, die hermetisch abdichtend mit dem Zellengefäß verbunden ist. Wenn das Zellengefäß aus elektrisch nichtleitendem Material besteht, wird eine ähnliche Abdeckung aus Kunststoff verwendet. Besteht das Zellengefäß jedoch aus elektrisch leitendem Material, so wird der Deckel 19 mit einem der Gefäßauskleidung 18 ähnlichen Material aus gekleidet, so daß das Auskleidungsmaterial zu einer durchgehenden Struktur verschweißt werden kann. Der Deckel ist so ausgebildet, daß er sich nach unten hin dem Wickel 16 aus Platte und Separator anpaßt, so daß er die Packung entlang der Wickelachse zusammenzwängt und ihre Verschiebung bzw. eine gegenseitige Verschiebung der einzelnen Bestandteile verhindert. Auf diese Weise wird außerdem das freie Gasvolumen in der Zelle auf ein Minimum gebracht.

Das freie Gasvolumen ist dasjenige Volumen der Zelle, das innerhalb der Zellenauskleidung vom Gas eingenommen wird. Ist der Deckel mit einer Kunststoffauskleidung 21 versehen, so besitzt dieser ebenfalls ein zentrales Entlüftungsrohr 22, sowie einen Teil eines Entlüftungsventils 23. Für diese Zelle wird ein zentrales Entlüftungsrohr 22 bevorzugt, weil hierbei der Entlüftungsausgang in der Nähe des Schwerpunktes 24 des aus Platte und Separator bestehenden Wickels 16 angeordnet werden kann, und weil ferner der Winkel in der Mitte abgestützt wird In dem Fall, daß Gas durch das Auslaßventil 23 ausströmt, muß das Gas durch den im Schwerpunkt befindlichen Auslaß 25 hindurch, unabhängig von der Position oder Stellung der Zelle. Ein derartiger Ausströmweg verhindert daß das Gas restlichen freien Elektrolyten mit hinaustreibt, da freier Elektrolyt sich in Schwerpunktsnähe nicht sammeln kann, sondern infolge der Schwerkraft sich stets am Boden der Zelle befindet

Natürlich muß bei dem Zellenaufbau der beschriebenen Art der Zusatz von Elektrolyt unterschiedlich durchgeführt werden. Es werden normale Elektrolyte, jedoch nur in der unbedingt notwendigen Mindestmen ge verwendet. Dies bedeutet, daß es wichtig ist, die ii die Zelle einzuführende Elektrolytmenge genau zu do

• sieren. Es müssen genügend Wasserstoff- und Sulfatio nen zusammen mit Wasser vorhander, sein, um di elektrochemische Reaktion in Gang zu halten; es sollt jedoch kein Überschuß an freiem Elektrolyten vorhan den sein. Im wesentlichen ist die gesamte zugeführK Elektrolytmenge vollständig innerhalb des Separator!

ίο oder innerhalb der Plattenporen aufgesaugt. Es exi stiert nur eine kleine oder überhaupt keine Menge vor freiem Elektrolyt, die nicht in den Poren der Platten 11 oder den Hohlräumen des Separators 14 festgehalter wird. Wie noch erläutert wird, ist es wichtig, den Zu stand ohne überschüssigen freien Elektrolyten auf rechtzuerhalten, um die Rekombination des Sauerstoffs mit der schwammförmigen negativen Platte maxima zu gestalten oder zu verstärken. Weiterhin würde freier Elektrolyt sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Stel-

ao lung der Zelle in dieser bewegen.

Um die Einführung von Elektrolyt zu erleichtern wird sie im wesentlichen unter Vakuum durchgeführt, wobei die Zelle annähernd evakuiert ist. Der zuzuführende Elektrolyt wird durch die zentrale Auslaßöffnung der Kappe eingegeben. Normalerweise genügt als Elektrolyt Schwefelsäure mit einer Dichte von 1,3, die unter der Vakuumeinwirkung zugeführt wird. Sie füllt im wesentlichen die Hohlräume der Teile und wird, was noch wichtiger ist, nahezu vollständig vom Separatormaterial und den Poren der Platten aufgesaugt.

Die Zelle wird nun elektrolytisch mit abnehmender oder konstanter Stromstärke formiert. Dabei wird sie überladen. Während der Formierung werden das PbSO4 und das PbO in der positiven Platte zu Bleidioxid PbCh oxydiert und wobei an der positiven Platte während des Überladens Sauerstoff in Gasform entsteht. An der negativen Platte wird das PbSO4 und das PbO zum bekannten Bleischwamm unter Entwicklung von Wasserstoffgas während des Überladens reduziert.

Nun kann noch einmal Vakuum angelegt werden, um die freien Sauerstoff- und Wasserstoffgase zu entfernen. Danach ist die Zelle im wesentlichen entgast. Unter Aufrechterhaltung des entgasten Zustandes wird nun die Kappe an die Auskleidung angeschweißt. Vorher wird die zentrale Ausströmöffnung mit einem Auslaßventil 23, beispielsweise einem Bunsenventii, abgeschlossen, das einen Innendruck von wenigstens 4,5 bis 6,8 kp aufrechtzuerhalten vermag. Das Bunsenventii besteht aus einer elastomeren nachgiebigen Kappe an

so der zentralen Auslaßöffnung, die beim Ausströmen nach außen gespannt werden kann, sich jedoch normalerweise in der Schließposition in einem vorgespannten Zustand befindet um den Innendruck oberhalb von Atmosphärendruck zu halten. Um das Ventil herum ist ein neutralisierendes Material 26, wie Natriumbicarbonat angeordnet um etwa zusammen mit dem Gas bei übermäßigem Druck nach außen gelangende Elektrolyttröpfchen zu absorbieren und zu neutralisieren.

Gemäß F i g. 1. in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist hat der Seitenflansch der aus Kunststoff bestehenden Auskleidung der Abdeckung eine der negativen Anschlußfahne gegenüberliegende Öffnung 27. Der positive AnscWußpol ist vom

negativen Anschlußpol getrennt und durch deren Verbinder der positiven Platte nach außen geführt An dieser Stelle liegt jedoch kein ununterbrochener Teü des Flansches 28 der Oberseite der

Deckels dem positiven Anschlußpol gegenüber. Wenn ein Metallgefäß 15 verwendet wird, wird ein Zellendekkel 19 aus Metall, vorzugsweise aus Stahl, über und in in den Flansch des zentralen Ausströmmechanismus gebracht. Die Innnenfläche des Deckels ist elek risen durch ein Auskleidungsmaterial 21 isoliert, das demjenigen der innerhalb des Metallbehälters verwendeten Auskleidung ähnelt. In der Auskleidung 21 des Deckels ist eine Unterbrechung vorhanden. An dieser Stelle kann der positive Anschlußpol 31 mit elektrischer Kontinuität mit dem Deckel neben dem Minuspol verbunden werden. Das Auskleidungsmaterial 21 erstreckt sich über 28 hinaus, um den negativen Anschlußpol elektrisch vom Deckel zu isolieren. Der negative Anschlußpol ist jedoch an dieser Stelle elektrisch mit dem Behälter verbunden. Wenn ein Auskleidungsmaterial erforderlich ist, beispielsweise wenn ein Metallbehälter verwendet wird, werden die Auskleidungen von Deckel und Gefäß im allgemeinen zusammengeschweißt, und die obere Kante 29 des Gefäßes wird um die Kappe herum umgebördelt, um einen druckdichten, vollständig abgedichteten Behälter zu bilden. Es ist erwünscht und notwendig, im Deckel eine Auslaßöffnung 32 vorzusehen, damit im Fall eines ernstlichen Fehlverhaltens der Zelle, z. B. bei übermäßig starker Gasentwicklung dieses Gas durch die Ventile entweichen kann. Die Auslaßöffnung 32 erlaubt das Entweichen und verhindert einen Bruch des Behälters im Falle zu hoher Druckausbildung. Infolge des Ventils 23 arbeitet die Zelle jedoch normalerweise bei einem Druck, der größer ist r.is Atmosphärendruck. Die Gase werden in der Zelle zurückgehalten, jedoch schnell mit dem Plattenmaterial rekombiniert.

Ein hervorstechender Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung besteht in der Verbesserung der Rekombinationsrate des Sauerstoffs mit dem Bleischwamm in der Minusplatte. Eine solche Rekombination erlaubt es, die Zelle zu überladen, ohne daß nachteilige Wirkungen auftreten. Eine Überladung der Batterie ist tatsächlich erwünscht, damit die Plusplatte nach jeder Entladung auf volle Kapazität aufgeladen werden kann. Eine starke Überladung der positiven Platte gestattet einen Ausgleich des Ladezustands von in Serie liegenden Zellen. Ferner sind größere Laderaten und größere Flexibilität beim Aufladevorgang möglieh.

Die erfindungsgernäße Ausbildung der Zelle gestattet die Anwendung des sogenannten »Sauerstoff-Zyklus«, bei dem sich während der Überladung nur Sauerstoff bildet, der an der Minusplatte mit der gleichen Geschwindigkeit reduziert wird, so daß keine Änderung in der Zellenzusammensetzung stattfindet. Der Sauerstoffzyklus erfordert daß bei einer Überladung nur Sauerstoff frei wird, und daß der Sauerstoff freien Zugang zur aktiven negativen Platte oder zum metallisehen Blei hat Es ist bekannt daß Sauerstoff in Kontakt und in Anwesenheit von Schwefelsäure sehr schnell mit Blei reagiert Die erfindungsgemäße Zelle erlaubt die Verwendung sehr reiner Materialien und besitzt daher eine größere Amperestunden-Kapazität in der Minusplatte als in der Plusplatte, weil bei dieser Ausbildung an der Plusplatte eine Überladung stattfindet, bevor die Minusplatte voll aufgeladen ist. Daher ist die Verwendung reiner Materialien, insbesondere für die Gitterzusammensetzung, besonders wichtig. Die Zelle ist insbesondere für die Verwendung reiner Gitter oder Platten geeignet da die Platten nicht selbsttragend sein müssea Die während der Lebensdauer entwickelte Wasserstoffmenge ist klein genug, um sie für alle praktischen Anwendungen vernachlässigen zu können.

Schließlich ist die Zelle so ausgebildet, daß die Zutrittsmöglichkeiten für den Sauerstoff zum Blei verbessert sind. Wie schon erwähnt, liegt der aktive Bleischwamm an den Kanten 12 der negativen Platte frei, und die Kanten 12 sind nicht von einer überschüssigen Menge freien Elektrolyts bedeckt. Da bei dieser Zelle

ίο beinahe der gesamte Elektrolyt vom Separator zurückgehalten wird, muß der Sauerstoff nur durch eine dünne Elektrolytschicht auf dem Bleischwamm hindurchdiffundieren.
Nachdem das Blei mit Sauerstoff und Bisulfationen reagiert hat, wird es wieder durch die normale Ladereaktion zu Blei reduziert. Zu diesem Zweck ist es wichtig, daß der Bleischwamm in den frei liegenden Kanten 12 guten lonenkontakt mit dem Rest der Zelle hat. Die erfindungsgemäße Zelle hat gegenüber normalen wartungsfreien Zellen für Bleiakkumulatoren den eindeutigen Vorteil, daß der Bleischwamm dem Sauerstoff direkt ausgesetzt ist. Andere bekannte Zellen erfordern die Verwendung schwerer belastbarer Gitter oder Platten mit Verstärkungsteilen, die die Kanten umgeben.

Hierdurch wird die Verwendung der aktiven Kante in einer Weise, wie sie in der erfindungsgemäßen Zelle erfolgt, ausgeschlossen. Die erfindungsgemäße Zelle verstärkt ebenfalls die Rekombinationsrate, indem unter größerem Druck gearbeitet wird. Dies ist der Grund dafür, daß das Auslaßventil 23 so vorgespannt ist, daß es bei einem möglichst hohen Druck öffnet

Die erfindungsgemäße Zelle stellt sich selbst ein, d. h., sie hat in gewissem Grade die Fähigkeit des Ausgleichs der einzelnen Komponenten. Ist beispielsweise zu viel Elektrolyt in die Zelle gegeben worden, so wird der negative Plattenschwamm durch eine zu dicke Elektrolytschicht bedeckt Hierdurch wird die Rekombinationsrate reduziert. Tritt dies ein, so wird der durch die Reaktion erzeugte Sauerstoff abgelassen, wodurch das Elektrolytvolumen wieder vermindert wird. Tritt andererseits eine zu große Verringerung des Elektrolytvolumens auf, so läßt die geringere Elektrolytdicke auf dem Bleischwamm die Sauerstoffdiffusion in den Schwamm ansteigen. Auf diese Weise stellt sich das Gleichgewicht selbst ein, weil das Elektrolytvolumen sich verringert, bis die Rekombinationsrate mit der Überladung Schritt hält. Zur selben Zeit wird, wenn der Ladezustand in der negativen Platte das normale Maß übersteigt, Wasserstoff entwickelt und abgeblasen. Der Verlust an Wasserstoff verringert wiederum den Ladezustand der Minusplatte und führt die Ladung somit ins Gleichgewicht

Die Zelle läßt sich insbesondere auch in günstiger Weise an andere Konstruktionen zur Erhöhung der Rekombinationsrate anpassen, indem die Dicke des die Bleipartikeln umgebenden Elektrolytfilms minimal gehalten und dadurch die Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs durch den Elektrolyten verringert wird. Die spiralförmige Konstruktion der Zelle ist insbesondere günstig. Die Filmdicke kann durch Erhöhung der wirksamen Benetzungswärme des Separators vermindert werden, indem eine kleine kolloidale Kieselsäure und kolloidales Polytetrafluorethylen zugegeben wird. Auf die Kantenoberfläche der Minusplatte kann Polytetrafluoräthylenpulver aus einer l%igen Lösung in Wasser aufgebracht werden, um die Benetzungswärme des Schwammes zu erhöhen. Der Paste der Minusplatte können 03 Gewichtsprozent einer hydrophoben Paste

aus Polytetrafluorethylen direkt zugegeben werden. Solche hydrophoben Pulver werden im allgemeinen in kolloidaler Form aus einer wäßrigen Suspension zugesetzt Ähnliche Effekte der Vergrößerung des Kantenbereiches können erzielt werden, indem kapiilarförmige Gasdurchtrittswege einen Weg für das Gas zum Benetzen der Schwammoberfläche bilden. Wasserabstoßende Stäbe aus porösem nicht benetzbarem Material können zwischen die Minusplatte und den Separator eingefügt werden. Auf diese Weise wird ein wirksamer Weg für den Sauerstoff geschaffen, so daß das Gas wieder mit der Oberfläche der Platte reagieren kann. Es wurde gefunden, daß Polytetrafluoräthylenstäbe mit einem Durchmesser von nur 0,77 mm ausreichen, um die Gasrekombination in ausreichendem Maße zu verstärken.

Die zentrale Auslaßöffnung 22 wurde schon erwähnt, insbesondere im Hinblick auf den Auslaß überschüssigen Gases zum Auslaßventil 23. Das zentrale Auslaßrohr gestattet ein wirksameres Arbeiten der Zelle bei positivem Druck. Vorzugsweise enthält der Deckel ein Rohr mit einer axial ausgerichteten inneren Öffnung 25. Das Rohr ist mit radial nach außen weisenden Flügeln 33 versehen. Es dient einem doppelten Zweck, indem es einmal einen Weg für das nur um den Schwerpunkt 24 der Zelle herum befindliche Gas bildet. Die Zelle kann daher in jeder Position ohne ein Mittel zum Abzug mitgerissener Elektrolytpartikeln betrieben werden. Die Flügel 33 können auch als Verankerung dienen, um die herum der aus Platte und Separator bestehende Wickel gewunden werden kann. Die Verankerung setzt die Wahrscheinleichkeit eines Zusammenbruchs des aus Platte und Separator bestehenden Wickels herab.

Die einzigartige Konfiguration der Zelle führt, verglichen" mit wartungsfreien Zellen, wie sie normalerweise verwendet werden, zu einigen bemerkenswerten Eigenschaften. Die leistungsfähigsten wartungsfreien Zellen von Bleiakkumulatoren haben eine Kapazität von 2,6 Amperestunden bei 6 V und einem Gewicht von 0,54 kg sowie einem Volumen von 270 cm³. Eine derartige Batterie hat eine Energiedichte von 26,f Wattstunden pro kg und 0,058 Wattstunden pro cm³ Demgegenüber hat eine nach der vorliegenden Erfin dung konstruierte Zelle mit einer Nennkapazität vor 2,5 Amperestunden bei 2 V ein Gewicht von 0,22 kg be einem Volumen von 56 cm³ und einer Energiedichte von 28 Wattstunden pro kg oder 0,89 Wattstunden prc

ίο cm³.

Die relative Kapazität verglichen bei den verschiede nen Entladezuständen ist gleichermaßen eindrucksvol und zeigt die Vorteile der Verwendung der vorliegenden Erfindung. F i g. 4 zeigt die relative Kapazität einei

typischen wartungsfreien Zelle verglichen mit derjenigen der erfindungsgemäßen Zelle.

Fig.5 zeigt anschaulich die Fähigkeit der erfin dungsgemäßen Zelle, den Zellenstrom über lange Zeit räume als Funktion des Ladestromes aufrechtzuerhal-

ao ten. Grundsätzlich wird der Zellenstrom über eine lange Zeitdauer auf konstanter Höhe gehalten, währenc die charakteristische bekannte wartungsfreie Zelle einen drastischen Stromabfall zeigt, wobei der Strorr weit unter denjenigen Wert fällt, der bei der erfin dungsgemäßen Zelle beibehalten wird.

Es wurde schon erwähnt, daß die Eigenschaften dei erfindungsgemäßen Zelle so gewählt wurden, daß sie einer großen Anzahl von LadeVEntladezyklen standhält und dabei noch eine beträchtliche Amperestundenkapazität beibehält. F i g. 6 zeigt diese Eigenschaft verglichen mit der entsprechenden Eigenschaft einet typischen wartungsfreien Zelle bekannter Art. Bei einet Ladung von 2,4 V für acht Stunden behält die erfin dungsgemäße Zelle, verglichen mit einer typischer wartungsfreien Zelle, bei gleicher Aufladung über If Stunden am Ende des hundertsten Zyklus eine Am perestundenkapazität, die etwa um 50% größer ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wartungsfreie, normalerweise abgedichtete elektrochemische Zelle eines Bleiakkumulators ohne starke Wasserstoffentwicklung, mit mindestens einer gepasteten porösen negativen Platte und mindestens einer gepasteten porösen positiven Platte, die beide nicht selbsttragende Blei-Gitter mit hohem Reinheitsgrad aufweisen, mit einem Säure-Elektrolyten, einem den Elektrolyten absorbierenden und zurückhaltenden Separator und einem die Platten, den Separator und den darin enthaltenen Elektrolyten in fester Packung einkapselnden ZeI-lsngefäß. dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Elektrolyt in solcher Menge vorliegt, daß in der Zelle kein freier Elektrolyt vorhanden ist, und daß nahezu die gesamte Elektrolytmenge in den Poren des Separators (14) absorbiert ist, mit Ausnahme einer kleinen Elektrolytmenge, die als dünne Schicht auf der Porenoberfläche der Platten (11) vorhanden ist, und

b) daß das Material des Separators (14) eine große Benetzungswärme und eine große Oberfläche aufweist und in engem Kontakt mit den Platten (11) steht.

2. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator aus einem Glasfaser-Vliesstoff besteht, dessen Fasern geringe Durchmesser und kurze Längen haben.

3. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserdurchmesser im Bereich von etwa 0,2 bis 10 Mikron liegt.

4. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasfaser-Vlies eine Oberfläche von 0,1 bis etwa ?0 m²/g Siliziumdioxid aufweist.

5. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasfaser-Vlies eine Porosität im Bereich von 85 bis 95% aufweist.

6. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blei-Gitter eine Reinheit von mindestens 99,9% bei einem maximalen Gehalt an Kalzium von 0,03% aufweist.