DE2336838A1 - Indikator fuer primaerbatterien - Google Patents
Indikator fuer primaerbatterienInfo
- Publication number
- DE2336838A1 DE2336838A1 DE19732336838 DE2336838A DE2336838A1 DE 2336838 A1 DE2336838 A1 DE 2336838A1 DE 19732336838 DE19732336838 DE 19732336838 DE 2336838 A DE2336838 A DE 2336838A DE 2336838 A1 DE2336838 A1 DE 2336838A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- dye
- recess
- electrolyte
- indicator
- indicator according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/50—Methods or arrangements for servicing or maintenance, e.g. for maintaining operating temperature
- H01M6/5044—Cells or batteries structurally combined with cell condition indicating means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Filling, Topping-Up Batteries (AREA)
Description
17 Pl DT - Se/k 18. Juli 1973
The Carbon Corporation
Boonton, New Jersey o7oo5 / USA
Die Erfindung betrifft einen Indikator für Primärbatterien zur Anzeige der Grenzdicke einer plattenförmigen Zinkelektrode in einem Elektrolyten.
Primärbatterien werden in vielen Einrichtungen verwendet, in denen keine andere elektrische Stromquelle zur Verfügung
steht. So werden Primärzellen bei der Eisenbahnsignalgebung, als Navigationshilfen und bei vielen anderen Gelegenheiten
verwendet. Nachdem ihre Energie verbraucht ist, müssen sie durch andere ähnliche Batterien ersetzt werden. In den meisten bekannten Primärbatterien wird Zink als eine Elektrode
verwendet, weil es eine Spannungsdifferenz zu Kupfer, Kohlenstoff und anderen Elektroden-Grundmetallen besitzt. Die
ersten Zinkbatterien befanden sich in Glas- und anderen transparenten Behältern, so daß das Ausmaß der noch vorhan-
509815/0452
denen Energie durch Beobachtung der Größe und des Zustandes der Zinkelektrode festgestellt werden konnte. Wenn die Elektrode beinahe verschwunden war oder wenn ihre aktive Oberfläche bis auf eine kleine Fläche reduziert war, war es nötig,
die Batterie zu ersetzen.
Die gegenwärtig üblichen Pritnärbatterien befinden sich in
undurchsichtigen Behältern aus Hartgummi oder zum Beispiel einem Phenolharz, so daß ein Betrachter keine der Elektroden
sehen kann. Eine Beobachtung von oben durch ein Entlüftungsloch im Deckel ist nicht ausreichend, da der Elektrolyt in
der Nähe der Zinkelektrode oft trübe wird und die physikalische Konstruktion der Batterie von oben keinen ausreichenden Blick auf die Elektroden erlaubt. Es ist zwar möglich,
einen durchsichtigen Kunststoffdeckel vorzusehen oder auch
die Batterie in einem durchsichtigen Kunststoffbehälter unterzubringen, doch verdunkelt die Bildung von Salzen sehr
oft den Blick auf die Zinkelektroden, wenn sich diese in einem völlig oder partiell entladenen Zustand befinden.
Entsprechend dem Stande der Technik wird der Zeitpunkt eines Ersatzes von Primärbatterien wie folgt bestimmt:
(1) Die Zellen werden am Ende einer Routineperiode gewechselt, die sich aus der geschätzten täglichen Entladungsrate
und der Gesamtkapazität der Zelleneinheiten ergibt.
(2) In festgelegten Zeitabständen wird die Klemmenspannung genessen und ein Ersatz der Batterie vollzogen, sobald die
bei ein β* spezifischen Belastung und Temperatur gemessene
Spannung unter einen vorbestimmten Vert fällt.
(3) Ein Ampere-Stundenmesser wird mit der Batterie verbunden und der Ersatz bei einem vorbestimmten Ampere-Stundenwert
durchgeführt.
509815/0452
besondere, wenn die Batterien extremen Belastungen und Temperaturen ausgesetzt sind.
Ein zuverlässiger Weg, den AusWechselzeitpunkt einer Primärzinkbatterie
zu bestimmen, besteht darin, den Zustand der Zinkelektrode zu kontrollieren. Solange eine angemessene
Zinkoberfläche im Elektrolyten vorhanden ist, kann die Batterie elektrische Energie liefern. Ein Ersatz sollte
daher dann vorgenommen werden, tirenn die Größe der Fläche
unter einen Grenzwert fällt oder im Begriff ist, sich diesem Grenzwert zu nähern.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
einfache und zuverlässige Methode zu schaffen, die es gestattet, den Zeitpunkt zu bestimmen, wo die Zinkelektroden
elektrochemisch so weit erodiert sind, daß die Batterie bei
weiterem Betrieb innerhalb der nächsten vier bis sechs Wochen ausfällt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine in der Zinkelektrode gebildete Ausnehmung, deren Boden eich in einem
bestimmten Abstand von einer Oberfläche der Platte befindet, an der eine elektrolytische Erosion stattfindet, einen auf
dem Boden der Ausnehmung befindlichen Indlkatorferbstoff, der in den Elektrolyten entlassen wird, sobald der den Indikator
enthaltende Teil der Zinkelektrode durch Erosion abgetragen
ist, ein reaktionsfähiges Material innerhalb der Ausnehmung, welches mit dem Elektrolyten zu reagieren und
eine Turbulenz zu erzeugen vermag, um den Farbstoff mit dem Elektrolyten zu vermischen, und einen in der Ausnehmung befindlichen
Stöpsel, der im Normalfall den Farbstoff und das reaktionsfähige Material voneinander trennt.
Bei der Erfindung verbleibt der Batterieindikator schlafend
5098 1 5/ U452
im Körper der Zinkelektrode, bis das Zink elektrochemisch
abgefressen und ein Teil des Indikatorraaterials dem Elektrolyten
ausgesetzt ist. Sodann wird ein im Indikator befindlicher Farbstoff in Freiheit gesetzt, der den Elektrolyten
färbt und ein Signal dafür darstellt, daß die Batterie innerhalb eines festgelegten Zeitintervalls erneuert werden
sollte. Um eine schnelle Vermischung des Farbstoffs mit dem Elektrolyten sicherzustellen, ist der Indikator außerdem mit
einer chemisch reaktionsfähigen Substanz, wie zum Beispiel Aluminiumpulver oder einem Alkalihydroxyd, versehen. Stattdessen
kann in der Indikatorausnehmung auch eine Sprungfeder vorgesehen sein, die einen schnellen Austritt des Farbstoffes
und des chemischen Vermischungsmittels gewährleistet.
Bei der Erfindung wird also eine kleine Menge Farbstoff in
einer Ausnehmung oder in einer in einen Teil der Zinkelektrode gebohrten Höhlung untergebracht. Sodann wird die Ausnehmung
verschlossen. Wenn die Elektrode verbraucht ist, wird der Farbstoff in Freiheit gesetzt und zeigt damit an, daß
ein Ersatz der Batterie notwendig ist. Die Färbung durch den Farbstoff ist intensiv genug, um eine Beobachtung mit Hilfe
einer Taschenlampe entweder durch einen durchsichtigen Kunststoffdeckel oder nach Abnahme einer Kappe im Deckel eines
Batteriebehälters zu ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgedankens sind Mittel vorgesehen, die es gestatten, den Farbstoff mit dem
Elektrolyten sofort nach seiner Freisetzung zu vermischen. Hierzu kann einerseits ein chemisches Reagens dienen, welches
mit dem Elektrolyten heftig reagiert. Andererseits ist es auch möglich, in der Ausnehmung der Zinkelektrode eine
Sprungfeder vorzusehen, die den Farbstoff in den Elektrolyten treibt und damit eine Mischwirkung sicherstellt.
509815/0452
Weitere Einzelheiten der Erfindung seien im folgenden anhand einiger schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele
erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine findansicht einer Primärbatterie mit abgeschnittenen
Seitenteilen, um die innere Struktur, entsprechend der vorliegenden Erfindung zu zeigen,
Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Batterie
mit Querschnittflächen längs der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab eines Teils
einer Zinkelektrode,aus dem sich Einzelheiten einer Ausführungsform der Erfindung ergeben, wenn die Batterie frisch in Betrieb genommen wird,
Fig. 4 eine Ansicht eines Querschnittes des Teils der in
Fig. 3 gezeigten Elektrode in dem Zustand der Elektrode und des Indikators, wo ein Ersatz der Batterie
vorgesehen werden sollte, und
jedoch eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt, nämlich eine Sprungfeder, mit deren Hilfe der
Farbstoff herausgeschleudert und mit dem Elektrolyten vermischt wird.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, befindet sich eine Primärbatterie in einem undurchsichtigen Isoiiergehäuse Io mit
einer Kappe 11. In dem Gehäuse Io befinden sich außerdem ein Elektrolyt 12 und mindestens zwei Elektroden 13 und 14, die
in den Elektrolyten 12 eintauchen und Anschlußklemmen 15 und
16 besitzen, die in der Deckplatte des Gehäuses zum Zwecke der Halterung und für eine Verbindung mit einem.äußeren Strom-
50 9815/0452
kreis befestigt sind. Eine der Elektroden 14 besteht aus Zink und ist im allgemeinen der negative Pol. In der Zinkelektrode
ist mindestens ein Indikator 17 angebracht. In Fig. 2 sind drei Indikatoren 17 gezeigt.
In den.Fig. 3 und 4 ist der Indikator 17 in weiteren Details
dargestellt. In die Zinkplatte 14 ist eine zylindrische Ausnehmung 9 gebohrt. Eine bestimmte Menge Farbstoff
18 wird auf den Boden der Ausnehmung aufgebracht. Dann wird auf den Farbstoff 18 eine kleine Menge Aluminiumpulver 2o
aufgebracht. Es ist gleichermaßen möglich, das Aluminiumpulver
und den Farbstoff miteinander zu vermischen. Schließlich wird die Ausnehmung 9 durch einen Stöpsel 21 verschlossen,
der aus pech oder einer anderen ähnlichen Substanz bestehen kann, die wasserfest und inert ist und die sicherstellt,
daß der Inhalt der Kapsel 17 trocken bleibt.
Die Batterie wird nun in Betrieb genommen, und sobald Strom
an einen Verbraucher geliefert wird, geht das Zink langsam in eine andere lösliche Form, wie zürn Beispiel Zinksalze oder
Zinkhydroxyd,über. Im Laufe der Zeit nimmt die Dicke der
Zinkplatte 14 ab, bis die Zinkseite der Ausnehmung weggefressen ist und der Farbstoff 18 in Freiheit gesetzt wird.
Dieser Zustand ist in Fig. 4 gezeigt. Der Farbstoff kann ein Pulver oder eine Flüssigkeit sein, in jedem Fall jedoch erzeugt
die einfache Entlassung des Farbstoffes keine ausreichende Mischwirkung, um den gesamten Elektrolyten in einer
genügend kurzen Zeit zu färben. Aus diesem Grunde kann dem Indikator zwischen dem Farbstoff und dem Stöpsel 21 Aluminiumpulver
2o zugefügt werden. Aluminiumpulver reagiert energisch mit jeder Sorte Elektrolyt, sei er nun sauer oder
alkalisch, und erzeugt eine hinreichende Turbulenz, um den Farbstoff mit dem Elektrolyten zu vermischen und die gefärbte
Lösung über das gesamte Batteriegefäß zu verteilen. Venn
509815/0452
danach die Batterie untersucht wird, braucht nur die Kappe 11 entfernt zu werden, um den Elektrolyten mit
Hilfe einer tragbaren Lampe zu inspizieren. Der in dem Elektrolyten gelbste Farbstoff deutet dann darauf hin,
daß die Batterie bald ersetzt werden muß.
Der in Fig. 5 gezeigte Indikator 2o stellt eine alternative Ausführungsform dar. In die Zinkplatte ist wie bei
den vorigen Ausführungsformen eine Ausnehmung 9 gebohrt, jedoch mit dem Unterschied, daß diesmal der Boden der
Ausnehmung eine Schulter 23 aufweist. Ein alkalisches Pulver 24, wie zum Beispiel Natrium-oder Kaliumhydroxyd,
befindet sich am Boden der Ausnehmung, wonach erst der Farbstoff 18 folgt. Auf der anderen Seite des Farbstoffes
befindet sich eine flache Zinkscheibe 29, auf die eine Sprungfeder 25 drückt. Auf der anderen Seite wird
die Feder durch eine Zinkkappe 26 unter Druck gehalten, wobei die Kanten der Kappe mit Hilfe eines Lötmittels
angelötet sind, das sich über den gesamten Umfang der Kappe erstreckt.
Wenn die Zinkelektrode im Verlauf der Elektrolyse verbraucht wird, wird das Metall auf die durch die gestrichelte
Linie 28 angedeutete Größe !reduziert, wodurch das Ende des Indikators 22 freigelegt wird. Dabei kommt der
Elektrolyt mit dem alkalischen Material in Berührung, woraus eine beträchtliche Turbulenz resultiert, die einerseits
den Farbstoff 18 vermischt und es andererseits der Feder 25 ermöglicht, sowohl die alkalischen Stoffe als
auch den Farbstoff durch das kleine Loch in der Platte herauszuschleudern. Dabei wird die Scheibe 24 von der
Schulter 23 gebremst und an dieser durch die Kraft der Feder 25 gehalten. Die Turbulenz setzt sich noch nach dem
5098 15/0452
Ausstoßen des Materials aus der Ausnehmung fort, wodurch
sich der Farbstoff 18 mit dem Elektrolyten vermischt und
einen Indikator dafür bildet, daß nunmehr ein Ersatz der Batterie angebracht ist.
Versuche haben ergeben, daß das "Tropaelin-O", welches in
einer natronalkalischen Lösung ein helles Rotorange erzeugt, in einem Batterieelektrolyten befriedigende Resultate liefert. In gleicher Weise hat sich das Fluorescein, C20H12°5'
als Farbstoff bewährt. Es liefert eine grüngelbe Farbe.
Es ist festzustellen, daß das Farbsignal abgegeben wird, bevor die Zinkelektrode gänzlich verbraucht ist. Aus den
Zeichnungen geht hervor, daß noch beträchtliche Mengen Metall übrig sind. Diese Tatsache läßt sich Jedoch leicht
in Rechnung stellen,dergestalt, daß das Auftreten des Farbsignals lediglich bedeutet, daß ein Ersatz der Batterie
wenige Wochen nach Auftreten des Farbsignale vorgenommen werden nuß.
Das Farbsignal ist billig und zuverlässig und stellt eine sichere Maßnahae gegen Ausfallzeiten dar.
509815/0452
Claims (7)
1) Indikator für Primärbatterien zur Anzeige der Grenzdicke einer plattenförmigen Zinkelektrode in einem
Elektrolyten, gekennzeichnet durch eine in der Zinkelektrode gebildete Ausnehmung, deren.Boden sich in
einem bestimmten Abstand von der Oberfläche der Platte befindet, an der eine elektrolytische Erosion
stattfindet, einen auf dem Boden der Ausnehmung befindlichen Indikatorfarbstoff, der in den Elektrolyten entlassen wird, sobald der den Indikator enthaltende Teil der Zinkelektrode durch Erosion abgetragen ist, ein reaktionsfähiges Material innerhalb
der Ausnehmung, welches mit dem Elektrolyten zu reagieren und eine Turbulenz zu erzeugen vermag, um den
Farbstoff mit dem Elektrolyten zu vermischen, und einen in der Ausnehmung befindlichen Stöpsel, der la
Normalfall den Farbstoff und das reaktionsfähige Material voneinander trennt·
2) Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine zylindrisch· Bohrung ist, deren
Länge kürzer ist als die Elektrodendicke und deren Längsachse senkrecht auf der Fläche der Elektrodenplatte steht.
3) Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Farbstoff Fluorescein ist.
4) Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das reaktionsfähige Material Aluminiumpulver ist·
509815/0452
- Io -
5) Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reaktionsfähige Material ein Alkalihydroxyd ist.
6) Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stöpsel aus Pech besteht.
7) Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Ausnehmung eine Sprungfeder angebracht ist, die zwischen einer Scheibe und einer Kappe zusammengedrückt
gehalten wird und die den Austritt des Farbstoffs in
den Elektrolyten unterstützt.
den Elektrolyten unterstützt.
509815/0452
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB3372073A GB1387560A (en) | 1973-07-16 | 1973-07-16 | Life indicator for primary zinc batteries |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2336838A1 true DE2336838A1 (de) | 1975-04-10 |
Family
ID=10356595
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732336838 Pending DE2336838A1 (de) | 1973-07-16 | 1973-07-19 | Indikator fuer primaerbatterien |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2336838A1 (de) |
FR (1) | FR2241148A1 (de) |
GB (1) | GB1387560A (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IL72880A (en) * | 1984-09-06 | 1987-08-31 | Tadiran Ltd | Detection of leakage in batteries |
FR2846150B1 (fr) * | 2002-10-16 | 2005-01-28 | Renault Sa | Dispositif pour diagnostiquer l'etat de corrosion d'une batterie notamment de vehicule automobile |
JP4899313B2 (ja) | 2004-12-22 | 2012-03-21 | トヨタ自動車株式会社 | 電池、電池の製造方法、及び電解液漏れ検査方法 |
CN112310425A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-02 | 横店集团东磁股份有限公司 | 一种碱锰电池的电解液及其制备方法和用途 |
-
1973
- 1973-07-16 GB GB3372073A patent/GB1387560A/en not_active Expired
- 1973-07-19 DE DE19732336838 patent/DE2336838A1/de active Pending
- 1973-08-13 FR FR7329584A patent/FR2241148A1/fr not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1387560A (en) | 1975-03-19 |
FR2241148A1 (de) | 1975-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2807033C3 (de) | Alkalische galvanische Zelle | |
DE1133922B (de) | Meßzelle für Meßanordnungen zur elektrolytischen Bestimmung des Gehaltes eines bestimmten Gases in einer Gasströmung | |
DE1571961A1 (de) | Gasdicht verschlosener Bleisammler mit antimonfreien Gitterplatten | |
DE2400202C3 (de) | Galvanisches Element | |
DE2540718A1 (de) | Seenotleuchte | |
DD270933A5 (de) | Verfahren zur herstellung von elektrolytmagandioxid | |
DE102010015551A1 (de) | Ionensensitives Sensorelement | |
DE1912382A1 (de) | Metall-Luft-Element | |
DE2336838A1 (de) | Indikator fuer primaerbatterien | |
DE2025489C3 (de) | Galvanisches Trockenelement | |
DE2239658A1 (de) | Elektrolytische wasserstoffquelle | |
DE2027364C3 (de) | Leclanche-Trockenzelle mit einem verstärkten, pastenförmigen Separator | |
DE3444917A1 (de) | Elektrochemische speicherzelle | |
DE2345514C3 (de) | Poröse Lösungselektrode aus Zinkkörnern für alkalische galvanische Elemente, Verfahren zur Herstellung der Elektrode und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE1284496B (de) | Elektrisches Fuellelement | |
DE3345708C2 (de) | ||
DE2612712C3 (de) | Galvanisches Füllelement | |
DE2363651C3 (de) | Durch Wasserzugabe aktivierbares galvanisches Element | |
WO1985005738A1 (en) | Lead battery | |
DE1944373A1 (de) | Wiederaufladbare gasdichte Zelleneinheit mit Messfuehler-Elektrode und Ladevorrichtung | |
DE1816708A1 (de) | Ammoniak-Primaerelement | |
DE519623C (de) | Akkumulator mit Kupfer-Bleiperoxydelektroden | |
DE3248110A1 (de) | Elektrochemische speicherzelle | |
DE2024353C3 (de) | Elektrolytische Zelle | |
DE3927582A1 (de) | Elektrolytische zelle |