DE2514795A1 - CELL WITH STEPWISE CHANGING OUTPUT VOLTAGE - Google Patents
CELL WITH STEPWISE CHANGING OUTPUT VOLTAGEInfo
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Description
DIPL.-ING. R. LEMCKE Dipping. H.-J. BrommerDIPL.-ING. R. LEMCKE Dipping. H.-J. Brommer
25H79525H795
Patentanwalt 75 Karlsruhe 1Patent attorney 75 Karlsruhe 1
P. R. MALLORY & CO. INC., 3029 East Washington Street, Indianapolis, Indiana 4-6206, Vereinigte Staaten von Amerika PR MALLORY & CO. INC., 3029 East Washington Street, Indianapolis, Indiana 4-6206, United States of America
Zelle mit stufenweise veränderlicher AusgangsspannungCell with gradually variable output voltage
Die Erfindung "bezieht sich auf. elektrische Zellen und Batterien.The invention "relates to. Electrical cells and Batteries.
In zahlreichen Anwendungsfällen, wo es darauf ankommt, daß elektrische Zellen oder Batterien ständig verfügbarIn numerous applications where it is important that electrical cells or batteries are always available
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~2~ 25H795~ 2 ~ 25H795
und dienstbereit sind, muß der Ladezustand der Zelle oder der Batterie bekannt sein, damit sie rechtzeitig vor einem eventuellen Versagen ersetzt werden kann.and are ready for use, the charge level of the cell or battery must be known so that they can be used in good time can be replaced before failure.
Ein solcher Anwendungsfall liegt insbesondere bei Überwachungs-
oder Alarmanlagen vor, bei denen die Zelle oder die Batterie stets eine genügend hohe Energiereserve
aufweisen muß, um ein Anzeigegerät od. dgl„ zu betätigen. Es muß absolute Sicherheit bestehen, daß
die Zelle oder die Batterie jederzeit betriebsbereit ist und daß bei nachlassender Energiereserve rechtzeitig
für Ersatz gesorgt wird.Such an application is in particular in monitoring or alarm systems in which the cell or the battery must always have a sufficiently high energy reserve to operate a display device or the like. There must be absolute certainty that
the cell or the battery is ready for operation at all times and that a replacement is provided in good time if the energy reserve drops.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin,
eine Zelle zu schaffen, die vor allem für die oben genannten Anwendungsfälle prädestiniert ist. Insbesondere
soll ihr Energieinhalt deutlich von außen erkennbar sein, so daß sie rechtzeitig ausgetauscht werden
kann, ohne dabei befürchten zu müssen, daß der noch
vorhandene Energierest für die nächsten Bedarfsfälle nicht mehr ausreicht. Die erfindungsgemäße Zelle soll
sich schließlich durch einfachen und kostengünstigen Aufbau auszeichnen.The object of the present invention is to
to create a cell that is primarily predestined for the above-mentioned applications. In particular, its energy content should be clearly recognizable from the outside, so that it can be exchanged in good time without having to fear that it will still
Existing energy rest is no longer sufficient for the next case of need. Finally, the cell according to the invention should be distinguished by a simple and inexpensive construction.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß man einer ersten Elektrode mit festem elektrischen Potential eine zweite Elektrode gegenüberstellt, die
mehrere verschiedene Aktivmaterialien enthält, die
Jeweils unterschiedliche elektrochemische Potentiale gegenüber der ersten Elektrode aufweisen und daß die
Ausgangsspannung der Zelle entsprechend dem aufeinander-According to the invention, this object is achieved by
that a first electrode with a fixed electrical potential is opposed to a second electrode which contains several different active materials which
Each have different electrochemical potentials compared to the first electrode and that the output voltage of the cell corresponding to the one another
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25H795 . *· .. 25H795 . * · ..
folgenden Verbrauch der verschiedenen Aktivmaterialien "bei der Entladung stufenweise abnimmt.following consumption of the various active materials "in the discharge gradually decreases.
Eine derartige Zelle kann zusammen mit einer oder mehreren konventionellen Zellen in eine Batterie eingebaut werden, wenn die erfindungsgemäße Zelle in ihrer Kapazität in einem bestimmten Verhältnis zu der der konventionellen Zellen steht, so daß die Ausgangsspannung der Batterie durch die sich sprunghaft ändernde Spannung der erfindungsgemäßen Zelle geprägt wird und diese Änderung der Gesamtspannung einen deutlichen Hinweis auf die in der Batterie noch insgesamt verfügte Restenergie gibt.Such a cell can be built into a battery together with one or more conventional cells if the cell according to the invention in its capacity in a certain ratio to that of the conventional cells stands so that the output voltage the battery is shaped by the abruptly changing voltage of the cell according to the invention and this change in the overall voltage has a noticeable effect Gives an indication of the total remaining energy in the battery.
Die Anteile, mit denen die verschiedenen Aktivmateris.lien in der positiven Elektrode vertreten sind, bestimmen die Dauer oder das Ausmaß der einzelnen sprunghaften Spannungsabfälle während des Entladevorganges.The proportions with which the various Aktivmateris.lien represented in the positive electrode determine the duration or extent of each erratic Voltage drops during the discharge process.
Zweckmäßigerweise haben die verschiedenen Aktivmaterialien insgesamt dasselbe Energiespeichervermögen wie bei einer entsprechenden konventionellen Elektrode einer konventionellen Zelle, so daß die Entladeraten und die Entladezeiten praktisch gleich bleiben.The various active materials expediently have the same energy storage capacity overall as with a corresponding conventional electrode of a conventional cell, so that the discharge rates and the discharge times remain practically the same.
Die Erfindung eignet sich vor allem für Batterien in Alarmanlagen. Die bekannten Batterien für Alarmanlagen bestehen aus mehreren gleichartigen, miteinander in Serie geschalteten Zellen. Eine derartige Batterie versorgt einen Sensorkreis der Alarmanlage, beispielsweise eines Rauchgasprüfgerätes, eines Temperaturprüf-The invention is particularly suitable for batteries in alarm systems. The well-known batteries for alarm systems consist of several cells of the same type connected in series. Such a battery supplies a sensor circuit of the alarm system, for example a smoke gas detector, a temperature test
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gerätes oder eines Atmungswertprüfgerätes, mit in etwa gleichbleibendem Strom, bis die Batterie erschöpft ist. Im allgemeinen ist der für den Betrieb des Sensorkreises erforderliche Strom recht gering, und dementsprechend braucht die Batterie nur einen schwachen Strom von beispielsweise 20 bis 75 Mikroampere zu liefern. Sobald jedoch der Sensorkreis einen Notfall registriert, muß die Batterie die zusätzliche Leistung zur Betätigung des Alarmgerätes, beispielsweise eines Summers oder einer Sirene, zur Verfügung stellen. Die Leistung und die Stromstärke zum Betreiben des Alarmgerätes sind um ein Vielfaches höher als die des Sensorkreises und kann bei etwa 50 bis 75 Milliampere liegen. Die Batterie muß daher grundsätzlich in ihrer Größe, Leistung und ihrem Entladestrom auf die höheren Anforderungen des Alarmgerätes angepaßt sein.device or a respiratory value tester, with an approximately constant current until the battery is exhausted. In general, the current required to operate the sensor circuit is quite small, and accordingly the battery only needs to deliver a weak current of, for example, 20 to 75 microamps. However, as soon as the sensor circuit registers an emergency, the battery must have the additional power to operate of the alarm device, for example a buzzer or a siren, are available. The performance and the amperage to operate the alarm device is many times higher than that of the sensor circuit and can be from about 50 to 75 milliamps. The battery must therefore always be large and powerful and its discharge current to be adapted to the higher requirements of the alarm device.
Aufgrund der andauernden Entladung der Batterie durch den Sensorkreis wird "vor Erreichen der Batterie-Lebensdauer ein Punkt erreicht, wo sie zwar noch genügend Energie für den Sensorkreis zu liefern vermag, jedoch nicht mehr in der Lage ist, die wesentlich höhere Leistung zum Betrieb des Alarmgerätes zu erbringen.Due to the ongoing discharge of the battery by the sensor circuit, "before the battery service life is reached." reaches a point where it can still deliver enough energy for the sensor circuit, however is no longer able to provide the much higher performance required to operate the alarm device.
solche Fälle gestattet es die Erfindung, daß die Batterie ein Warnsignal erzeugt, bevor dieser Punkt erreicht ist. Dabei wird die Batterieausgangsspannung ständig überwacht und der nach vorbestimmtem Energieverbrauch auftretende sprunghafte Spannungsabfall betätigt eine Alarmeinrichtung. Diese kann zusätzlich zu dem Notfall-Warngerät eingebaut werden oder abersuch cases, the invention allows the battery to generate a warning signal before this point is reached. The battery output voltage is constantly monitored and the energy consumption according to a predetermined value Any sudden voltage drop that occurs triggers an alarm device. This can additionally to be built into the emergency warning device or else
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das Notfall-Warngerät gibt Signale anderer Art at>, damit man die das nahende Ende der Batterie anzeigenden Signale deutlieh von den Notfallsignalen unterscheiden kann, beispielsweise durch Verwendung einzelner diskreter Signale gegenüber einem andauernden, kontinuierlichen Signal. Auf diese Weise wird rechtzeitig vor dem Ausfall der Batterie der notwendige Batteriewechsel angezeigt und gleichzeitig sichergestellt, daß zu diesem Zeitpunkt noch eine ausreichende Energiereserve vorliegt, um bei den eventuell in nächster Zeit auftretenden Notfällen betriebsbereit zu sein.the emergency warning device gives signals of a different kind at>, so the signals indicating the approaching end of the battery can be clearly distinguished from the emergency signals can, for example, by using individual discrete signals as opposed to a permanent, continuous one Signal. In this way, the necessary battery change is made in good time before the battery fails displayed and at the same time ensured that there is still a sufficient energy reserve at this point in time in order to be ready for use in the event of emergencies that may arise in the near future.
Es gibt beispielsweise von MALLORY BATTERIE eine herkömmliche Zelle des Typs RM 828 DT, deren positive Elektrode im Normalfall aus 89 Gewichtsprozent Quecksilberoxid (HgO), 6 Gewichtsprozent Mangandioxid (MnOp) und 5 Gewichtsprozent Graphit (C) besteht und deren Kapazität 900 Milliamperestunden beträgt. Die negative Elektrode besteht aus Zink (Zn), und die Zellenspannung beträgt 1,36 bis 1,25 Volt. Wird hingegen eine neue positive Elektrode eingesetzt, die 45 Gewichtsprozent Quecksilberoxid, 3 Gewichtsprozent Mangandioxid, 45 Gewichtsprozent Kadmiumoxid (CdO) und 7 i> Graphit enthält, so ergibt sich nach einer Entladung von 465 Milliamperestunden ein sprunghafter Abfall der Ausgangsspannung um 0,75 Volt, nämlich von etwa 1,25 Volt auf etwa 0,5 Volt.For example, there is a conventional RM 828 DT cell from MALLORY BATTERIE, whose positive electrode normally consists of 89 percent by weight mercury oxide (HgO), 6 percent by weight manganese dioxide (MnOp) and 5 percent by weight graphite (C) and whose capacity is 900 mAh. The negative electrode is made of zinc (Zn) and the cell voltage is 1.36 to 1.25 volts. If, on the other hand, a new positive electrode is used that contains 45 percent by weight of mercury oxide, 3 percent by weight of manganese dioxide, 45 percent by weight of cadmium oxide (CdO) and 7 i> graphite, there is a sudden drop in the output voltage of 0.75 volts after a discharge of 465 mAh, namely from about 1.25 volts to about 0.5 volts.
Diese spezielle positive Elektrode wird in der Weise hergestellt, daß man die verschiedenen elektrochemischen Aktivmaterialien innig vermischt und sie zu einerThis particular positive electrode is made using the various electrochemical Active materials are intimately mixed and they become one
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Elektrode in der üblichen Form preßt, so daß beim Entladen zunächst das Aktivmaterial mit dem höchsten Potential gegenüber der Gegenelektrode verbraucht und sodann unter sprunghafter Änderung der Ausgangsspannung die Aktivmaterialien des nächstfolgenden, geringeren Potentials abgebaut werden.Electrode presses in the usual form, so that when discharging, the active material with the highest potential first consumed compared to the counter electrode and then with a sudden change in the output voltage the active materials of the next lower potential are degraded.
Somit entlädt sich die positive Elektrode in dem oben beschriebenen Fall mit 3 Gewichtsprozent Mangandioxid und 45 Gewichtsprozent Quecksilberoxid zunächst mit einer Ausgangsspannung von 1,36 Volt bis 1,25 Volt gegenüber der negativen Zinkelektrode, bis diese beiden Aktivmaterialien der positiven Elektrode vollkommen verbraucht sind. Die Ausgangsspannung fällt dann abrupt von etwa. 1,25 Volt auf etwa 0,5 Volt ab, und die 45 Gewichtsprozent Kadmiumoxid fangen an, mit der negativen Zinkelektrode zu reagieren, wobei sich eine Ausgangsspannung von 0,50 bis 0,40 Volt einstellte Ist auch das Kadmiumoxid erschöpft, so ist insgesamt eine Energie von etwa 900 Milliamperestunden entnommen worden, was auch der Leistungsfähigkeit einer herkömmlichen Zelle entspricht.Thus, in the case described above, the positive electrode discharges with 3 percent by weight of manganese dioxide and 45 weight percent mercury oxide initially with an output voltage of 1.36 volts to 1.25 volts towards the negative zinc electrode until these two active materials of the positive electrode are complete are used up. The output voltage then drops abruptly from about. 1.25 volts down to about 0.5 volts, and the 45 weight percent cadmium oxide begins with the negative zinc electrode to react, with an output voltage of 0.50 to 0.40 volts If the cadmium oxide is also exhausted, a total of around 900 milliamper hours of energy has been drawn which corresponds to the performance of a conventional cell.
In dem zitierten Beispiel wurde die Zusammensetzung der aktiven Elektrodenmaterialien so gewählt, daß der plötzliche Spannungsabfall bei einer Energieentnahme von 465 Milliamperestunden, also von 51,7 $ des Gesamtenergieinhaltes von 900 Milliamperestunden, auftrat. Durch Änderung der relativen Anteile des Quecksilberoxids, des Mangandioxids und des Kadmiumoxids kann man jedoch diesen Spannungssprung bei jeder ge-In the cited example, the composition of the active electrode materials was chosen so that the Sudden voltage drop with an energy consumption of 465 milliampere hours, i.e. of $ 51.7 of the total energy content of 900 mAh, occurred. By changing the relative proportions of mercury oxide, of manganese dioxide and cadmium oxide, this voltage jump can be observed at every
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wünschten Entlademenge mit einer Genauigkeit von + 5 °/° erzeugen. Eine Entlademenge im Bereich von etwa 225 Milliamperestunden bis 675 Milliamperestunden, d. h. von 25 i° Ms 75 c/o der Hennkapazität, ist für die meisten Anwendungsfälle ausreichend.generate the desired discharge quantity with an accuracy of + 5 ° / ° . A discharge amount in the range of about 225 mAh to 675 mAh, that is, from 25 ° Ms i 75 c / o of Henn capacity is sufficient for most applications.
Wesentlich ist, daß "bei Batterien, bei denen mehrere Zellen hintereinandergeschaltet sind, alle Zellen zumindest annähernd denselben Energieinhalt oder dieselbe Entladekapazität aufweisen sollten. Denn beim Ablauf der Lebensdauer der Batterie sollten alle Zellen möglichst zum selben Zeitpunkt verbraucht sein. Bei starker Ungleichheit in der Lebensdauer wird nämlich diejenige Zelle, die zuerst verbraucht ist, auf die Spannung null zurückfallen und bei fortschreitender Entladung der Batterie wird sich die Spannung an dieser verbrauchten Zelle umkehren. Eine solche Umkehr der Zellenspannung zerstört die Batterie im allgemeinen nach recht kurzer Zeit. Denn in der verbrauchten Zelle kommt es dann zur Elektrolyse des im Elektrolyten enthaltenen V/assers, also zur Entwicklung von gasförmigem Wasserstoff und/oder Sauerstoff. Dadurch entsteht in der Zelle ein Überdruck, der den Zellenbehälter schließlich sprengt, so daß durch auslaufenden Elektrolyten die gesamte Alarmanlage beschädigt werden kann.It is essential that "with batteries in which several Cells are connected in series, at least all cells should have approximately the same energy content or the same discharge capacity. Because in the process For the life of the battery, all cells should be used up at the same time if possible. With strong This is because the cell that is used up first affects the voltage inequality in the service life fall back to zero and as the discharge progresses the battery will reverse the voltage on this depleted cell. Such a reversal of the Cell voltage generally destroys the battery after a very short time. Because in the used cell Then there is electrolysis of the water contained in the electrolyte, i.e. the development of gaseous water Hydrogen and / or oxygen. This creates an overpressure in the cell, which ultimately releases the cell container explodes, so that the entire alarm system can be damaged by leaking electrolytes.
Daher ist die Gesamtkapazität der drei Aktivmaterialien der positiven Elektrode, also Quecksilberoxid, Mangandioxid und Kadmiumoxid, der erfindungsgemäßen Zelle zumindest annähernd gleich zu bemessen wie die Gesamtkapazi.tät an der positiven Elektrode aller übrigenHence the total capacity of the three active materials the positive electrode, i.e. mercury oxide, manganese dioxide and cadmium oxide, of the cell according to the invention to be measured at least approximately the same as the total capacity at the positive electrode of all the others
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Zellen der Batterie. Zur Herbeiführung einer für alle
Zellen gleichen Gesamtkapazität wählt man die Kapazität der negativen Elektrode (in unserem Beispiel Zink) etwas
geringer als die der positiven Elektrode, so daß
stets die negative Elektrode für die Kapazitätsgrenze verantwortlich ist, gleichgültig, ob es sich um die
erfindungsgemäßen oder aber um die herkömmlichen Zellen handelt. Auf diese Weise ist bei Batterien, die
aus beiden Zellentypen kombiniert sind, sichergestellt, daß alle Zellen praktisch zum selben Zeitpunkt verbraucht
sind. Wird die Batterie rechtzeitig vor ihrer völligen Entladung ausgetauscht, nämlich dann, wenn
das durch die erfindungsgemäßen Zellen hervorgerufene Warnsignal erzeugt wird, so sind ohnehin alle Schwierigkeiten,
die aus einer Überentladung resultieren,
ausgeschlossen.Cells of the battery. To bring about a total capacity that is the same for all cells, the capacity of the negative electrode (in our example zinc) is chosen to be somewhat lower than that of the positive electrode, so that
the negative electrode is always responsible for the capacity limit, regardless of whether it is the
according to the invention or the conventional cells. In this way, with batteries that
from both cell types are combined, ensures that all cells are used up practically at the same time. If the battery is replaced in good time before it is completely discharged, namely when
the warning signal caused by the cells according to the invention is generated, so any difficulties that result from an overdischarge,
locked out.
Obgleich das vorerwähnte Beispiel nur einen einzigen
sprunghaften Spannungsabfall von 0,75 Volt in der Entladecharakteristik einer Zelle zeigt, ist es selbstverständlich
im Rahmen der Erfindung möglich, mehrere und verschiedenstarke Spannungsabfälle in die Entladecharakteristik
einer Zelle oder einer Batterie einzubauen. Durch entsprechendes Anpassen der Zusammensetzung
innerhalb der positiven Elektrode von einer oder mehreren Zellen läßt sich sowohl die Stärke des Spannungsabfalles
als auch ihr Zeitpunkt, d. h. die zugehörige Entladekapazität der Batterie, in beliebigem
Maße variieren.Although the aforementioned example is only a single one
shows a sudden voltage drop of 0.75 volts in the discharge characteristics of a cell, it is of course possible within the scope of the invention to incorporate several voltage drops of different strengths into the discharge characteristics of a cell or a battery. By appropriately adapting the composition within the positive electrode of one or more cells, both the strength of the voltage drop and its point in time, ie the associated discharge capacity of the battery, can be adjusted as desired
Dimensions vary.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergebenFurther details and features of the invention result
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sich aus der nachfolgenden Beschreibung von AusführungsbeispieleA anhand einer ZeichmiÄg* die Aufbau und Y/irkungsweise einer erfindungsgemäßen Zelle bzw. Batterie näher erläutern; dabei zeigt:can be derived from the following description of exemplary embodiments A. based on a drawing * the structure and Y / explain the mode of operation of a cell or battery according to the invention in more detail; shows:
Fig. 1 einen Sensorkreis mit Alarmgerät, Batterieprüfkreis und Batterie in schematischer Darstellung;Fig. 1 shows a sensor circuit with alarm device, battery test circuit and battery in schematic Depiction;
Pig. 2 eine typische Entlade-Gharakteristik einer Batterie für Alarmsysteme, die aus sieben MALLORY-BATTERIE-Standardbatterien RM-828-DT-Zellen und aus zwei MALLORY-BAITERIE-Spe- - zialzellen CM-828-DT, die in Serie geschaltet sind, zusammengesetzt ist undPig. 2 a typical discharge characteristic of a Battery for alarm systems, consisting of seven MALLORY-BATTERIE standard batteries RM-828-DT cells and from two MALLORY-BAITERIE-Spe- - CM-828-DT cells connected in series are, is composed and
Fig. 3 die Entladekapazität der CM-828-DT-Zeile in Milliamperestunden, bei der der Spannungssprung erfolgt als Funktion des Kadmiumoxidanteiles in der positiven Elektrode in Gewichtsprozenten.3 shows the discharge capacity of the CM-828-DT line in milliamps, at which the voltage jump occurs as a function of the cadmium oxide content in the positive electrode in percent by weight.
Fig. 1 zeigt ein typisches, verallgemeinertes System, das eine mehrzellige Batterie 10 aufweist, um ein Alarmgerät 12 zu betätigen, sobald ein Sensorkreis H auf die 'zu prüfende Meßgröße anspricht, weil sie sich nicht mehr im zulässigen Rahmen bewegt. Der Sensorkreis 14 enthält ein geeignetes Sensorensystem, das bestimmte Operationen auszulösen und einen Schaltkreis oder ein Relais zu betätigen hat, wenn die Meßgröße einen vorbestimmten Wert passiert.Fig. 1 shows a typical, generalized system that includes a multi-cell battery 10 for an alarm device 12 to be actuated as soon as a sensor circuit H responds to the 'measured variable to be tested, because it is no longer moved within the permissible range. The sensor circuit 14 contains a suitable sensor system that trigger certain operations and actuate a circuit or relay when the measurand happens a predetermined value.
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Die Batterie muß dazu in der Lage sein, das Alarmgerät 12 zu speisen, sobald sie vom Sensorkreis entsprechend beeinflußt wird. Sie wird daher durch einen Batterieprüfkreis 16 überwacht, der im wesentlichen einen auf Spannung ansprechenden Schalter oder ein derartiges Relais enthält, derart, daß der Schalter oder das Relais solange offengehalten werden, wie die Batteriespannung über einem vorbestimmten Wert liegt. Fällt die Batteriespannung auf oder unter diesen Wert, so wird dadurch der notwendige Austausch der Batterie angezeigt, indem der Batterieprüfkreis 16 das Alarmgerät 12 betätigt.The battery must be able to feed the alarm device 12 as soon as it is appropriately received by the sensor circuit being affected. It is therefore monitored by a battery test circuit 16, which is essentially a contains a voltage-responsive switch or such a relay, such that the switch or the relay can be kept open as long as the battery voltage is above a predetermined value. If the battery voltage drops to or below this value, it will be necessary to replace the battery displayed by the battery test circuit 16 actuating the alarm device 12.
Um Irreführungen auszuschalten, kann der Sensorkreis beispielsweise ein Dauersignal des Alarmgerätes 12, der Batterieprüfkreis 16 hingegen ein intermittierendes Signal erzeugen. Auch besteht die Möglichkeit, für den Batterieprüfkreis 16 ein separates Alarmgerät mit völlig anderer Signalcharakteristik einzusetzen.In order to avoid misleading guidance, the sensor circuit can, for example, send a continuous signal from the alarm device 12, the battery test circuit 16, however, an intermittent one Generate signal. There is also the possibility of having a separate alarm device for the battery test circuit 16 to use completely different signal characteristics.
Die Art der Batteriefunktion geht beispielhaft aus Fig. 2 hervor. Die Kurve 20 stellt die Ausgangsspannung V als Funktion der Entladezeit T (in Stunden) einer Batterie aus sieben konventionellen MALLORX-BATTERIE-Zellen des Typs RM-828-DT dar. Es handelt sich dabei um einen beschleunigten Entladetest, der bei einer nominellen Entladerate von. 1,0 Milliampere durchgeführt worden ist. Tatsächlich wird der Sensorkreis die Batterie nur mit 50 Mikroampere entladen; es wird also etwa ein Jahr vergehen, ehe die BatterieThe type of battery function is shown in FIG. 2 by way of example. The curve 20 represents the output voltage V as a function of the discharge time T (in hours) of a battery of seven conventional MALLORX battery cells of the type RM-828-DT. It involves an accelerated discharge test, which at a nominal discharge rate of . 1.0 milliamps has been carried out. In fact, the sensor circuit will only discharge the battery with 50 microamps; so it will be about a year before the battery
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ersetzt v/erden muß. Unter normalen Verhältnissen mit minimaler Beanspruchung würde die Batteriespannung während einer Lebensdauer von etwa 1100 Stunden konstant auf dem Niveau der Kurve 20 verharren, wobei die Entnahmestromstärke im Sensorkreis 14 von Fig. 1 bei etwa 1,0 Milliampere liegen würde. Das Alarmgerät 12 würde etwa 50 Milliampere verbrauchen.must be replaced. Under normal, minimal usage conditions, the battery voltage would constant over a service life of about 1100 hours remain at the level of curve 20, with the extraction current strength in sensor circuit 14 of FIG would be about 1.0 milliamps. The alarm device 12 would consume approximately 50 milliamperes.
Kurve 22 zeigt die unter denselben Verhältnissen ablaufende Entladung zweier Zellen CM-828-DT, die sich von den Zellen RM-828-DT dadurch unterscheiden, daß ihre positiven Elektroden als zusätzlichen Aktivwerkstoff Kadmiumoxid enthalten. Die Zellenspannung sinkt deshalb nach etwa 450 Stunden Entladezeit von 1,25 Volt auf etwa 0,5 Volt ab, wie Kurve 22 zeigt.Curve 22 shows the discharge taking place under the same conditions of two cells CM-828-DT, which differ from the cells RM-828-DT in that their positive electrodes are an additional active material Contain cadmium oxide. The cell voltage therefore drops from 1.25 volts after a discharge time of around 450 hours to about 0.5 volts, as curve 22 shows.
Wie zuvor beschrieben, enthält die positive Elektrode einer CM-828-DT-Zelle Hangandioxid, Quecksilberoxid und Kadmiumoxid sowie als reaktionsträgen Füllstoff noch Graphit. Das Mangandioxid reagiert zuerst, danach das Quecksilberxid. Das Kadmiumoxid verbleibt also als letzter Energieträger in der Zelle, wobei die Zellenspannung auf einen Bereich von 0,5 oder 0,6 Volt abfällt.As previously described, the positive electrode of a CM-828-DT cell contains hangan dioxide, mercury oxide and cadmium oxide and graphite as an inert filler. The manganese dioxide reacts first, then the mercury oxide. The cadmium oxide remains as the last energy carrier in the cell, whereby the cell voltage drops to a range of 0.5 or 0.6 volts.
Setzt man eine Batterie aus sieben RM-828-DT-Zellen mit der Spannungskurve 20 und aus zwei CM-828-DT-Zellen mit der Spannungskurve 22 zusammen, so liefert die Batterie insgesamt eine Spannung, deren Verlauf in Kurve 24 wiedergegeben ist. Dabei stellt sich gleichermaßen ein Spannungsabfall von 1,5 Volt ein, wenn dasA battery made up of seven RM-828-DT cells is used with the voltage curve 20 and from two CM-828-DT cells together with the voltage curve 22, the Battery has a total voltage, the course of which is shown in curve 24. It also arises a voltage drop of 1.5 volts if that
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Mangandioxid lind das Quecksilberoxid der CM-828-DT-Zellen chemisch reagiert und seine Energie abgegeben hat. Das Auftreten dieses Spannungsabfalles signalisiert, daß eine gewisse Energiemenge aus der Batterie abgezogen wurde. Umgekehrt wird dabei auch angegeben, wie groß der restliche Energievorrat in der Batterie ist. Somit wird die Betriebssicherheit der Anlage wesentlich erhöht. Denn man erhält nach einer vorherbestimmbaren Energieentnahme.einen zuverlässigen Hnweis, daß die Batterie ausgetauscht werden muß, ohne daß dabei das Risiko eingegangen werden muß, daß beim nächstfolgenden Alarmfall keine ausreichende Energiereserve mehr in der Batterie vorhanden ist«,Manganese dioxide is the mercury oxide found in the CM-828-DT cells chemically reacted and released its energy. The occurrence of this voltage drop signals that a certain amount of energy has been drawn from the battery. Conversely, it is also stated that how big the remaining energy supply is in the battery. The operational safety of the plant is therefore essential elevated. Because after a predeterminable energy consumption one receives a reliable notice, that the battery must be replaced without taking the risk that the the next alarm event there is no longer sufficient energy reserve in the battery «,
Pig. 3 zeigt, wie groß die Energie E (in Milliamperestunden) ist, die bis zur Mitte des Spannungsabfalles einer CM-828-DI-Zelle entnommen worden ist in Abhängigkeit zu dem Kadmiumoxidanteil der positiven Elektrode in Gewichtsprozent. Der diesbezügliche Zusammenhang wird durch die Linie 30 wiedergegeben. Man kann dadurch die Elektrodenzusammensetzung so wählen, daß der Spannungsabfall von 1,5 Volt jeweils dann eintritt, wenn eine vorbestimmte Energiemenge aus der Batterie abgezogen wurde.Pig. 3 shows how large the energy E (in milliampere hours) is, up to the middle of the voltage drop from a CM-828-DI cell to the cadmium oxide content of the positive electrode in percent by weight. The related context is represented by line 30. You can thereby choose the electrode composition so that the voltage drop of 1.5 volts occurs whenever a predetermined amount of energy is drawn from the battery was withdrawn.
Wenn also beispielsweise eine Zelle gewünscht wird, die nach einer Leistungsentnahme von 456,8 Milliamperestunden (entsprechend der gestrichelten Linie 32) den kennzeichnenden Spannungsabfall durchmachen .soll, so muß der Kadmiumoxidanteil in der positiven Elektrode 45 Gewichtsprozent betragen (entsprechend der ge-So if, for example, a cell is desired that can be used after a power draw of 456.8 mAh (corresponding to the dashed line 32) should go through the characteristic voltage drop. the cadmium oxide content in the positive electrode must be 45 percent by weight (according to the
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strichelten Linie 45)· Die übrigen Bestandteile der positiven Elektrode machen dann 55 Gewichtsprozent von deren Gesamtgewicht aus. Die gestrichelten Linien 34 und 36 geben den Arbeitsbereich an, in dem das Kadmiumoxid die Energieversorgung übernimmt, nämlich in dem Entnahmebereich zwischen 675 und 225 Milliamperestunden. dashed line 45) · The remaining components of the positive electrodes then make up 55 percent by weight of their total weight. The dashed lines 34 and 36 indicate the working range in which the cadmium oxide takes over the energy supply, namely in the withdrawal range between 675 and 225 mAh.
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