DE2229783C3 - Gasdichter alkalischer Akkumulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gasdichten alkalischen Akkumulator mit positiven und negativen Plattensätzen, die jeweils Masse- und Sinterelektroden enthatten.

Die meisten gasdichten alkalischen Akkumulartorzcllcn sind entweder mit Sinterelektroden oder Masseelektroden ausgerüstet; d.h. die aktiven negativen und positiven Massen befinden sich in einem Nickelsinterkörper oder in perforierten vernickelten Taschen aus Eisenblech bzw. in einer Umhüllung von Nickelgewebc.

Aus der DE-AS IS 96 089 ist auch bereits ein gasdicht verschlossener Nickel-Kadmium-Akkumulator bekannt, der eine positive Sinterelektrode und eine gepreßte oder gewalzte negative Elektrode mit direkt auf das stromableitende Gitter aufgepreßter aktiver Masse besitzt

Gasdichte alkalische Massezeilen, z. B. in Form der bekannten Knopfzellen, erlauben eine einfache und billige Fertigung. Außer der Überladesicherheit kann auch eine Umpolsicherheit durch Einbringung der bekannten sogenannten »antipolaren Masse« in die positive Elektrode gewährleistet, werden. Derartige Zellen erlauben eine Formation in dichtem Zustand unter gleichzeitiger Bildung einer negativen Entladereserve, deren Entstehung durch den geringen Ladefaktor der negativen Elektrode gegenüber der positiven Elektrode bedingt ist. Diese negative, Entladereserve verhindert, daß die Zellenkapazität bei höheren Belastungen oder im Laufe vieler Entladungen durch die negative Elektrode begrenzt wird.

Andererseits haben gasdichte alkalische Massezellen den Nachteil eines erhöhten inneren Widerstandes und damit ein schlechteres Hochstrom- und Tieftemperaturverhalten gegenüber Zellen der gleichen Art mit Sinterelektroden.

Gasdichte alkalische Sinterzellen haben den Vorteil einer hohen Belastungsfähigkeit auch bei tiefen Temperaturen bei guter Spannungslagc und Kapazität. Sie haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht oder nur sehr bedingt umpolsicher sind, da es meist nicht möglich ist, eine ausreichende Menge an »antipolarer Masse« neben der aktiven positiven Masse im Sintergerüst unterzubringen. Werden Zellen dieser Art wie Massezcllcn in dichtem Zustand formiert, kommt es nicht oder nur in geringem Umfang zur Ausbildung einer negativen Eniladereserve, da die Ladefaktoren für die negativen und positiven Elektroden nur unwesentlich voneinander abweichen.

Gerade bei gasdichten Sinterzellen ist jedoch eine ausreichende negative Entladereserve erforderlich, um zu verhindern, daß bei Hochstromentladungen oder nach einer großen Anzahl von Entladungen der Zellenkapjzität durch die negative Elektrode begrenz! wird. Daher erfordern Zellen dieser Art eine umständlichere Formation in offenem Zustand, uui die Ausbildung einer negativen Eniladereserve zu erzielen.
Aus der US-PS 26 16 937 ist ein offener alkalischer Akkumulator zu entnehmen, dessen positive und negative Plattensätze sowohl Taschenplatten als auch Sinterplatten enthalten. Diese Ausführupgsform eines Akkumulators soll insbesondere für kurzzeitige Hoch-

JO strombclastungen geeignet sein. Dabei soll der Strom kurzzeitig fast ausschließlich von dem Sinterplattenteil mit geringem lnnenwidcrstand und geringer Kapazität geliefert werden. Sobald die Kapazität des Sinterplattentciles erschöpft ist, muß die Hochstromentnahme abgebrochen werden und es kann nur mit einem relativ niedrigen Entladestrom die Restkapazität aus dem Taschcnplatteiiteil mit höherem Innenwiderstand entnommen werden. Gegebenenfalls muß abgewartet werden, bis der Sinterplaitenteil durch den nur wenig

μ beanspruchten Taschenplattenteil nachgeladen worden ist

Aufgabe der Erfindung ist es, die obengenannten Nachteile der gasdichten alkalischen Akkumulatoren mit Masse- oder Sinterelcktroden zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die positiven und negativen Masseelektrodcn jeweils avischen zwei Sinterelekiroden der entgegengesetzten Polarität angeordnet sind. Sowohl der negative als auch der positive Plattensatz der gasdichten alkalischen Akkumulatorenzelle bestehen aus einer Kombination von Sinterelektroden und Masseelektroden, wobei die Sinterelektroden ein gutes Hochstrom- und Tieftemperaturverhalten gewährleisten und die Masseelektrodcn die Formation im dichten Zustand mit Ausbildung der-erforderlichen negativen Entladereserve sowie die Umpolsicherheit der gasdichten Zelle ermöglichen.

Dabei arbeitet jeweils eine negative bzw. positive Masseelektrode gegen zwei beidseitig angeordnete Sinterelektroden entgegengesetzter Polarität und die zwischen einer positiven und negativen Masseplatte liegenden positiven und negativen Sinterelektroden arbeiten zusätzlich gegeneinander.

Durch diese Plattenanordnung, bei welcher stets eine Masseplatte beidseitig gegen zwei Sinterplatten der entgegengesetzten Polarität arbeitet, wird eine Entladecharakteristik erzielt, die weitgehend der von reinen. Sinterzellen entspricht, da durch diese Plattenanordnung eine gleichmäßige Belastung der Sinter- und Masseplatten gewährleistet ist und keine der Plattenarten auch bei hoher Belastung bevorzugt entladen wird. Die vorgeschlagene Anordnung kann daher universell bei gasdichten Akkumulatoren verwendet werden.

Die Erfindung soll anhand der F i g. 1 bis 5b näher erläutert werden.

F i g. I zeigt schematisch einen Plattensatz nach der Erfindung. Die negativen Sinterelektroden 1 sind mit der negativen Masseeicktrode 2 mittels des Verbinders 7 miteinander verbunden, ebenso die positiven Sinterelektroden 3 mit der positiven Masseeicktrode 4 mittels Verbinder 6. Die einzelnen Elektroden sind durch die Scheider 5 voneinander isoliert. Es handelt sich hierbei um positive und negative Drillingselektroden, von denen jede aus zwei Sinter- und einer Masseelektroden besteht. Wie bereits erwähnt, arbeiten die Masscelek-

^b"> troden jeweils gegen zwei Sinterelektroden entgegengesetzter Polarität, die zwischen den Masseelektroden liegenden Sinterelektroden 1 und 3 arbeiten, wie ersichtlich, zusätzlich gegeneinander.

Fig.2 zeigt den Plattensatz nach Fig. 1 in einer Knopfzelle mit dem Gehäusenapi 8. dem Dichtungsund Isolierring 9, der Kontaktfeder 11 und dem Deckel 10.

Fig.3 zeigt schematisch einen Plauensatz nach der Erfindung für Zellen in Rechteckform. Die negativen Sinterelektroden 1 sind mittels Verbinder 7 untereinander und mit der negativen Masseelektrode 2 verbunden, ebenso die positiven Sinterelektrode!? 3 mittels Verbinder $ mit den positiven Masseelekiroden 4. Die einzelnen Elektroden sind durch die Scheider 5 voneinander isoliert Auch in diesem FaII arbeitet die positive und negative Masseelektrode jeweils gegen zwei Sinterelektroden entgegengesetzter Polarität Die innenliegenden Sinterelektroden arbeiten zusätzlich gegeneinander.

Anhand der Entladekurven in F i g. 4a bis 4d. die für Zellen nach der bisherigen Bauart mit Nickel-Kadmium-Zwillingselektroden versehen und gestrichelt dargestellt sind und für Zellen gemäß der Erfindung aufgenommen wurden, geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Zellen bei Raumtemperatur und bei Entladeströmen von 1=45 mA, 225 mA. 45OmA und 90OmA

s eine wesentliche bessere Spannungslage aufweisea Die Entladekurve der erfindungsgemäßen Zelle ist in den Figuren durchgezogen dargestellt Das gleiche läßt sich für die Fig.5a und 5b aussagen, gem. denen die Entladekurvcn bei —20° C und bei Entladeströmen von

ίο 45 mA bzw. 225 mA aufgenommen wurden.

Sowohl bei F i g. 1 als auch bei F i g. 2 und 3 enthalten die positiven Masseelcktroden in bekannter Weise einen Zusatz von antipolarer Masse, um die Umpolsicherheit der gasdichten Zelle zu gewährleisten. Wie bei gasdichten alkalischen Zellen üblich, besitzen die negativen Elektroden einen Kapazitätsüberschuß gegenüber den positiven Elektroden. Dieser kann bequem durch eine entsprechende Dosierung der negativen Masseelektrode gesteuert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gasdichter alkalischer Akkumulator mit positiven und negativen Plattensätzcn, die jeweils Massetind Simerclektroden enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die positiven und negativen Masseclektroden jeweils zwischen zwei Sintcrclektroden der entgegengesetzten Polarität angeordnet sind.

2. Gasdichter - alkalischer Akkumulator nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die positiven Masseelektroden einen Zusatz von antipolarer Masse enthalten.