DE2541239B2 - Elektrischer Akkumulator - Google Patents
Elektrischer AkkumulatorInfo
- Publication number
- DE2541239B2 DE2541239B2 DE2541239A DE2541239A DE2541239B2 DE 2541239 B2 DE2541239 B2 DE 2541239B2 DE 2541239 A DE2541239 A DE 2541239A DE 2541239 A DE2541239 A DE 2541239A DE 2541239 B2 DE2541239 B2 DE 2541239B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrolyte
- sulfate
- lead
- accumulator
- electrode
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/20—Semi-lead accumulators, i.e. accumulators in which only one electrode contains lead
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
45
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Akkumulator mit mindestens einer elektrochemischen
Zelle, die eine positive Elektrode mit in aufgeladenem Zustand aus Bleidioxid oder daraus abgeleiteten, schwer
löslichen Blei(IV)-Verbindungen bestehender aktiver Masse, eine negative Elektrode mit in aufgeladenem
Zustand aus Eisen, Kadmium, Indium oder Zink bestehender aktiver Masse und einen Elektrolyten mit
einem bei entladenem Akkumulator mit der aktiven Masse der positiven Elektrode eine schwer lösliche 5r>
Verbindung bildenden Anion enthält.
Akkumulatoren dieser Art sind in den DE-OS 26 770 und 19 34 143, der CH-PS 13 359, der FR-PS
24 830 und den US-PS 24 05 349 und 34 47 971 beschrieben. Bei diesen bekannten Akkumulatoren ist m>
entweder der Elektrolyt überhaupt eine sauer oder neutral reagierende Flüssigkeit oder es befindet sich
zumindest die positive Elektrode in einem solchen Elektrolyten, während für die negative Elektrode ein
gesonderter Elektrolytraum vorgesehen ist. In allen <■,
Fällen liegt diesen Akkumulatoren also das Grundprinzip des altbekannten Blei-Säure-Akkumulators zugrunde,
und sie weisen daher auch dessen bekannte Nachteile wie eine relativ geringe Energiedichte und die
Veränderung des Elektrolyten im Verlaufe der Ladung und Entladung auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Akkumulator der eingangs erwähnten Art so weiterzuentwickeln,
daß er die Vorteile der Blei-Säure-Akkumulatoren wie günstige Herstellungskosten und lange
Lebensdauer mit denen der ebenfalls bekannten alkalischen Akkumulatoren in sich vereinigt, die sich vor
allem durch eine weitgehende Wartungsfreiheit dank eines unverändert bleibenden Elektrolyten auszeichnen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrolyt eine wässerige Lösung von
Alkalihydroxiden und einem Salz ist, die während des gesamten elektrochemischen Kreisprozesses bei Aufladung
und Entladung des Akkumulators eine alkalische Reaktion zeigt
Die Erfindung offenbart somit vor allem eine neue physikalische Vereinigung von Bestandteilen der bisher
üblichen alkalischen Batterien mit Bestandteilen der bisher üblichen Blei-Säure-Batterien, die für den
Fachmann keineswegs nahegelegen hat Der erfindungsgemäue
Akkumulator verwendet insbesondere die positive Elektrode der Blei-Säure-Batterien und eine
negative Elektrode der alkalischen Akkumulatoren, vorzugsweise eine Eisenelektrode, und einen Elektrolyten,
der eine Mischung eines Elektrolyten eines alkalischen Akkumulators mit dem Elektrolyten einer
Blei-Säure-Battene sein kann, d. h. eine wässerige Lösung eines Alkalisulfates und eines Alkalihydroxides,
wobei durch die Erfindung trotz geringer Herstellungskosten und einer langen Lebendsclauer eine große
Energiedichte bei geringem Gewicht des Akkumulators erreicht ist.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigt
F i g. 1 eine erste Ausführungsform des Akkumulators
mit jeweils parallelgeschaltet drei negativen und zwei positiven Elektroden in einer si/.iematisch gehaltenen
Schnittdarstellung,
F i g. 2 in gleicher Darstellung einen Akkumulator mit bipolaren Elektroden,
F i g. 3 eine gleichartige Ausschnittsdarstellung eines Akkumulators zum Lastausgleich von Stromnetzen mit
großen bipolaren Elektroden,
F i g. 4 eine erfindungsgemäß ausgebildete Knopfzelle in gleicher Darstellung.
Die Ausführungsbeispiele betreffen bevorzugte Ausführungen des Akkumulators mit aus Eisen (Fe)
bestehender aktiver Masse der negativen Elektroden und mit Bleidioxid ((X-PbO2) als aktiver Masse der
positiven Elektroden, wobei der Elektrolyt eine Wasserlösung von Kaliumhydroxid und Kaliumsulfat,
beispielsweise 3,5 N KOH+ 5% K2SO4, ist. Bei einer
Entladung des Akkumulators erfolgt in jeder Zelle eine Entladung in folgender Weise:
Ander Anode:
Ander Anode:
5Fe + I0OH--5 Fe(OH)2 + 1Oe
Ander Kathode:
Ander Kathode:
5PbO2+!Oe +K2SO4 + 7 H2
- PbSO4 ■ 4 PbO ■ H2O+ 2 KOH + 10
OH
Summenreaktion:
5 Fe + 5 PbO2 + K2SO1 + 7 H2O
-* 5 Fe(OH)2 4-PbSO4 4 PbO H2O + 2 KOH
Es ist auch möglich, daß die Zellenreaktion in anderer Weise erfolgt. Bei einer geringeren Alkalinität kann
beispielsweise statt vierbasischem Bleisulfat ein dreibasisches Bleisulfat entstehen. Aus praktischen Gründen
bleibt jedoch wichtig, daß die Zelle mit Stromdichten über etwa 5 mA/cm2 belastet werden kann. Die
Zellenspannung beträgt im allgemeinen 1 bis 2 V und hängt vom Aufladungszustand, der Zusammensetzung
des Elektrolyten und von der Stromdichte ab. Die Zelle kann geladen werden dank der Bildung chemoelektrisch
aktiver Salze geringer Löslichkeit mit zweibasischem
Blei und dank der Hinzufügung des Salzes zum Elektrolyten, was verhindert, daß Blei in eine Lösung als
Plumbit übergeht Selbst wenn die Reaktion nur zögernd vor sich geht, gibt es einige Beweise für die
erzielten Eigenschaften des so ausgebildeten Akkumulators. Die Alkalinität der Leiterbestandteiie des Elektrolyten
wächst während der Entladung, weil hierbei Wasser verbraucht wird und Sulfat-Ionen gegen
Hydroxyl-Ionen verlagert werden. Dadurch ergibt sich
eine wirkungsvolle Ausnutzung der Elektrodenmassen. Volumenschwankungen des Systems sind verhältnismäßig
gering und es sind deshalb auch nur geringfügige Volumenergänzungen notwendig, um diese Volumenänderungen
auszugleichen.
Für den Fachmann besteht nach Kenntnis des Wesens der vorliegenden Erfindung keine Schwierigkeit, den
vorgeschlagenen Akkumulator sowohl hinsichtlich der Konzeption als auch hinsichtlich der Herstellung den
verschiedensten Anwendungsanforderungen anzupassen. Man ist dabei nicht an das vorstehend beschriebene
System gebunden, welches allerdings besonders vorteilhaft ist. So kann beispielsweise statt Eisen auch
Kadmium verwendet werden, wo man vorzugsweise gesinterte, sogen, (mit einem Kunststoff-Bindemittel)
gepreßte Elektroden oder sogen. Taschenelektroden verwenden will. Auch Zinkelektroden können in
verschiedener bekannter Weise verwendet werden, beispielsweise mit einer katalytisch aktiven dritten
Elektrode, um Kurzschlüsse durch zu große Konzentrationen zu verhindern. Es können auch Ionen wie Ca+ +
hinzugefügt werden, um schwer lösliche Zinkate zu bilden, usw. Die Separatoren können aus alkalibeständigem
porösen Material, wie Zellulose, Zellophan, Nylon, Polypropylen, Gummi usw. bestehen. Bezüglich der den 4 ϊ
Anoden zugeordneten aktiven Massen und Separatoren gilt die bekannte Technologie für Alkali-Akkumulatoren,
wie sie in dem Buch »Alkalische Speicherbatterien« von U. FaIk und A. SaI kind, 1969 im Verlag John
Whily & Sons, beschrieben ist. Eisenelektrcden mit >o
hoher Kapazitätsdichte können vorteilhaft nach dem Vorschlag der SE-PS 3 60 952 hergestellt werden.
Die positive Gitterplatte weist einen etwas anderen elektrochemischen Aufbau als die positive Elektrode
üblicher Blei-Säure-Batterien auf. Allerdings hat sich >j
gezeigt, daß auch bekannte positive Bleidioxid-Elektroden in Akkumulatoren der hier beschriebenen Art
verwendet werden können. Vorteilhaft ist bei den hier beschriebenen Akkumulatoren allerdings, daß dank des
alkalischen Elektrolyten die Stromleiter, Gitterplatten (■
und/oder sonstigen Tragkörperkonstruktionen aus leichterem und festerem Material, wie nickelplattiertem
Eisen, hergestellt werden können. Der diesbezügliche Stand der Technik ist beispielsweise im Buch »Speicherbatterien«
von C. W. V i η a 1. erschienenen im Verlag John Whiley & Sons 1967, und im Buch
»Bleiakkumulatoren« von C. Dr ο t sch mann, erschienen im Verlag Chemie (1951), beschrieben.
Bekannt ist weiterhin daß in alkalischer Umgebung α-PbO2 mit sehr guten chemoelektrischen und sonstigen
Eigenschaften erzeugt wird. Dreibasische und vierbasiche Bleisulfate sind ebenfalls als sehr gutes
Elektrodenmaterial bekannt und werden zuweilen als Ausgangsmaterial für die Herstellung positiver Elektroden
konventioneller Bleibatterien mit Säure als Elektrolyt verwendet In solchen Fällen ist es besonders
vorteilhaft, dem elektrolyten als Additiv lösliche Sulfate, wie K2SO4, Na2SO4, Li2SO4, usw. zuzusetzen. Weiterhin
ist es dabei vorteilhaft, Sulfat im Übermaß beispielsweise in der porösen positiven Elektrode, zu verwenden, in
welchem Falle der Elektrolyt mit Sulfat gesättigt wird. Hierbei ist es auch möglich, das Volumen des
Elektrolyten einzuschränken, wobei während dieser Ladung die Sulfatbildung beschleunigt und die Spannung
stabilisiert wird. Die Sulfatkonzentration sollte im Elektrolyten vorzugsweise 0,01-M übersteigen und
sollte vorzugsweise auch über 0,1-M sein und vorteilhaft zwischen 0,2 und 0,4-M liegen, die
Alkalinität steigt während der Entladung und sollte vorzugsweise im Bereich von 0,5 -N bis 12 —N liegen,
wobei ein vorteilhafter Bereich 2--N bis 8-N beträgt. Der Elektrolyt kann auch Zusätze anderer Anionen wie
Karbonat, Phosphat, Silikat, Zinkat, usw. enthalten, wobei die entsprechenden schwer löslichen Bleisalze
oder -mischungen während der Entladung gebildet werden. Es können auch andere Zusätze wie Sulfide
verwendet werden.
Aus vorstehendem ergibt sich weiterhin, daß so.vohl alkalische Akkumulatoren als auch Blei-Säure-Batterien
üblicher Art leicht zu Akkumulatoren der hier beschriebenen Art umgewandelt werden können, wenn
abwechselnd positive und negative Elektroden und die Elektroiytzusammensetzung geändert werden. Der
alkalische Elektrolyt gibt bezüglich der Wahl der sonstigen Akkumulatorkonstruktion große Freiheit und
macht beispielsweise auch die Herstellung von Batterien mit bipolaren Elektroden möglich, was bei den
üblichen Batterien mit Elektroylten aus Säure bekanntlich ein schwieriges Problem darstellt.
Der Elektrolyt kann in geladenem Zustand des /.kkumulators in Bezug auf KOH 3-N betragen und
bezüglich K2SO4 gesättigt sein, was in der positiven Elektrodenmasse in einer für das vorgenannte Reaktionsschema
ausreichenden Menge vorgesehen sein kann.
Der in F i g. 1 dargestellte Akkumulator weist drei parallelgeschaltete negative Elektroden 1 und zwei
parallelgeschaltete positive Elektroden 2 auf. Die Elektroden 1 und 2 sind mittels Separatoren 3
voneinander getrennt und innerhalb eines Gehäuses 4 des Akkumulators von einem Elektrolyten 5 umgeben.
Die Elektroden 1 und 2 sind mit zugeordneten Po'bolzen 8 bzw. 9 jeweils über Leiter 6 bzw. 7
verbunden. Dabei sind die Polbolzen 8 und 9 in einem Deckel 10 des Akkumulators gehalten, der in je Zelle
einer Öffnung 11 einen Stöpsel 12 aufweist. Der somit
grundsätzlich nach Art alkalischer Akkumulatoren und von Bleibat(.erien hergestellte Akkumulator weist
indessen positive und negative Elektroden und einen Elektrolyten nach der vorliegenden Erfindung auf.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn solche Bleidioxid-Elektroden Verwendung finden, wie sie bei
modernen Batterien für Elektrofahrzeuge üblich sind, die sich durch eine sehr große Porosität und durch eine
in einer sehr widerstandsfähigen, beispielsweise aus einem Polymer bestehenden porösen Gitterstruktur
gehaltene aktive Masse auszeichnen. Ks ist weiterhin
vorteilhaft, dünne positive Elektrodcnplatten zu verwenden,
wodurch sich eine gute Ausutzung der aktiven Masse ergibt. Hierbei enthält jede Zelle eine Vielzahl
parallelgeschalteter Kiekt roden.
F i g. 2 zeigt einen Akkumulator mit bipolaren Elektroden. Das positive Elektrodenmaterial 13 besteht
aus (X-PbCh, welches entlang der .Separatorenwand 14
innerhalb einer porösen Elektrodenplatte aus nickelplattierlcm
Eisen enthalten ist.
Man kann die aktive Masse entlang der .Separatorenwand
auch in anderer Weise, beispielsweise innerhalb der Taschen einer Gitterplatte oder in durch jeweils
einen Separator gebildeten Röhren anordnen. Diese Elektroden können dann aus nickelplattiertem Stahl
hergestellt werden, was für die positiven Elektroden der hier betroffenen Akkumulatoren eine erhebliche Verbilligung
gegenüber solchen positiven Elektroden ergibt, wie sie für übliche Blei-Säure-Batterien mit einem
Elektrolyten mit Schwefelsäure benötigt werden.
t>ci üipwiiti tri'i
im utc r.iciüi
keil nicht so wichtig, wogegen es vor allem darauf ankommt, die aktive Masse in ihrer richtigen Lage und
deren elektrischen Kontakt mit der Separatorwand beizubehalten. Die aktive Masse 15, im vorliegenden
Fall Eisen, kann nach dem Vorschlag gemäß der SE-PS 3 60 952 hergestellt sein. Der Querschnitt einer Zelle
kann beispielsweise 420 cm2 und die Elektrodcndicke 2,6 cm betragen, wovon 0,5 cm dem negativen Material
und 0,8 cm dem positiven Material zugeordnet sind. Der Elektrolyt ist in geladenem Zustand 3-N in Bezug auf
KOH. Jeder Zellenraum enthält 150 g K2SO4 in fester
Form bei 25°C, ohne das im Elektrolyten enthaltene Sulfat. Akkumulatoren gemäß Fig. 2 mit diesen Daten
ergeben Energiedichten im Bereich von 200 bis 300 kWh/m' was mehrfach höher als bei bisher üblichen
Blei-Säure-Batterien und auch bei Nickel-Kadmium-Batterien liegt.
Die altive Masse der positiven Elektrode kann auch aus teilweise reduziertem PbO gebildet sein, d. h. also
aus metallisches Blei enthaltendem Bleioxid. Eine solche Masse ist bereits als Rohmaterial bei der Herstellung
sogen, pastierter positiver Gitterplatten üblicher Blei-Säure-Batterien
bekannt. So aufgebaute positive Platten erzeugen jedoch bei alkalischen Bleiakkumulatoren
nach der vorliegenden Erfindung, wo sie von einem alkalischen Elektrolyten umgeben sind, der keine
besonderen Zusätze von Sulfat usw. enthält, in bekannter Weise <x ■ PbO2. Während des anschließenden
Betriebes mit einem erfindungsgemäßen Elektrolyten können jedoch an der aufgeladenen Elektrode
andere schwer lösliche Blei(IV)-Verbindungen entstehen.
Die aktive Masse für eine positive Platte eines Akkumulators gemäß F i g. 2 kann in folgender Weise
aus einer PbO-Mischung hergestellt werden:
Zwei kg gepulvertes Pb, PbO einer für übliche Batterien geeignete Körnung wird mit 0,4 kg fein
gemahlenem K2SO4 gemischt, dann mit 1—N KOH
befeuchtet und schließlich in die Tragstruktur der Elektrode hineingedrückt, die eine übliche Gitter- oder
Netzstruktur aufweisen kann. Die Platte wird sodann 24 h bei 800C in feuchter Luft gelagert, wonach die
weitere Formation der Platte in einem beispielsweise aus 1 - N KOH, mit K2SO4 gesättigtem 1 -N KOH oder
aus einer neutral gesättigten K2SO4-Lösung bestehen
den Elektrolyten vor sich geht Der Kreislauf erfolgt dann in mit K2SO4 gesättigtem 1 -N KOH, wobei die
Elektrode in aufgeladenem Zustand nicht ganz wie eine übliche positive Blcidioxid-Elcktrode aussieht, woraus
man annehmen kann, daß die aktive Masse der Elektrode andere Verbindungen als ix — PbO2 enthalten
r, kann. Die tatsächlich vorhandenen Verbindungen
wurden jedoch noch nicht bestimmt. Wird der Anteil von K2SO4 der Masse durch eine gleiche Menge K2S
ersetzt, dann ergibt sich ein noch deutlicherer Unterschied. Elektroden mit Sulfidzusätzen ergeben im
in allgemeinen eine höhere Kapazitätsdichte als entsprechende
Elektroden mit Sulfatzusätzen, die Blei(IV)-Verbindungen an geladenen Elektroden mit .Sulfidzusätzen
wurden ebenfalls noch nicht identifiziert.
Zu erwähnen ist weiterhin, daß es zweckmäßig ist,
r> den Zusammehalt der vorstehend beschriebenen Elektroden
in bekannter Weise mittels polymerischer Bindemittel zu festigen, beispielsweise mit 2% Polyäthylenpulver
welches in die aktive Masse der Elektrode noch vorderen Lagerung hineingemischt und bei 1200C
_>o gesintert wird. Die elektrische Leitfähigkeit kann in ücKuimici' ttciSc ti Li TC Γι ι linZüiügüng VOn j-it'i vji"uprViipulver
verbessert werden. Die Anführung der vorgenannten Rezepte dient lediglich dem Zweck, eine
konkrete Vorstellung über geeignete positive Elektror > den für erfindungsgemäße Akkumulatoren zu vermitteln.
Beim Akkumulator gemäß F i g. 3 werden die Zellen aus einer Reihe von Taschen 16 gebildet, die durch
Separatoren 17 und Tragstrukturen 18 voneinander in getren?.; sind, und durch Trennwände 19 für die
bipolaren Elektroden. Die aktiven Massen für die negative Elektrode 1 und die positive Elektrode 2 sind in
Pulverform eingefüllt. Die positive Elcktrodenmassage kann dann in vorstehend beschriebener Weise einen
π Zusatz von Sulfat, Sulfid usw. enthalten. Bei den hier betroffenen Lastenausgleichsbatterien handelt es sich
im übrigen um große Elektroden, mit denen es mittels Zirkulation des Elektrolyten durch ein das fragliche Salz
enthaltendes Bett möglich ist. während des ganzen Entladungsvorganges eine hohe Anionenkonzentration
aufrechtzuerhalten. Dieses Bett befindet sich vorzugsweise in einem besonderen Behälter. Der Elektrolyt
kann dann vorzugsweise zunächst die aktive Masse der negativen Elektrode 1 gemäß Fig. 3 durchdringen und
•r> daraufhin durch die Separatoren 17 zur aktiven Masse
der positiven Elektrode 2 gelangen. Auf diese Weise wird die Alkalinität des in die aktive Masse der positiven
Elektrode eindringenden Elektrolyts dank der Anodenreaktion während der Entladung etwas reduziert, was
für die Kathodenreaktion vorteilhaft ist. Diese Wirkungsweise ist auch bei monopolaren Akkumulatoren
gemäß F i g. 1 vorteilhaft. So können in der Praxis große Zellen mit monopolaren Elektroden, beispielsweise in
einem Einsatz für den Lastausgleich von Stromnetzen als Membranzellen ausgebildet sein, wie sie für die
Herstellung von Chlor und Alkali verwendet werden; vgl. z, B. das Buch »Chlor« von James S. S c ο η e, Seiten
94 ff, erschienen 1962 bei ACS Monograph No. 154,
oder US-PS 29 87 463 und 35 91 483. Der Elektrolyt, hi beispielsweise 1 - N KOH, wird in einem gesonderten,
»Sättiger« genannten Kessel mit K2SO4 bei etwa 500C
gesättigt und dann durch Schwerkraft in den Anodenraum der Zelle eingefüllt Der Elektrolyt gelangt dann
ebenfalls durch Schwerkraft durch die Membran zum - Kathodenraum, der die aktive Masse der positiven
Elektrode enthält Der Elektrolyt wird dann in den Sättiger zurückgepumpt und erneut dem Anodenraum
der Zelle zugeführt Der mit der Chlor-AIkali-Technolo-
gic vertraute Fachmann wird keine Schwierigkeiten
hiiben, dieses Prinzip bei der hier betroffenen Ausfiihrungsform der Erfindung anzuwenden. Es sei
jedoch nochmals darauf hingewiesen, daß es bisher nicht möglich war feinzustellen, welche Blei(IV)-Verbindungen
unter diesen Umständen an den positiven Elektroden vorhanden sind, für die hierbei eine erhöhte
Temperatur und eine Strömung des Elektrolyten innerhalb der und durch die Elektrode charakteristisch
ist. br wird ein verringerter Abfall der an der betroffenen Elektrode vorhandenen Anionenkonzeniration
erzielt, womit im Vergleich zu eher Elektrode mit innerhalb des Akkumulators stagnierendem Elektrolyten
andere Verhältnisse geschaffen sind. Die diesen Ausführungsbeispielen entsprechenden Akkumulatoren
können mit geringen Herstellungskosten produziert werden und weisen eine hohe Energiedichte und eine
lange Lebensdauer auf und sind besonders zweckmäßig für den Einsatz zum Lastausgleich von Stromnetzen.
Die in den F" i g. I und 2 dargestellten Akkumulatoren
entsprechen der belüfteten Ausführung, bei der die insbesondere am Ende des Ladevorganges entstehenden
Aufladungsgases durch Belüftungsöffnungen frei entweichen können. Es hat sich jedoch auch gezeigt, daß
Akkumulatoren gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in dichter Ausführung hergestellt werden
können. Die negative Elektrodenmasse, beispielsweise Eisen, kann hierbei im Übermaß vorhanden sein, in
diesem Fall auf den ersten Entladungsschritt von Eisen gezählt. Der während des Ladevorganges entwickelte
Sauerstoff reagiert mit der aktiven Elektrodenmasse. Etw- durch Selbstentladung erzeugter Wasserstoff
reagiert unter den bei den erfindungsgemäßen Akkumulatoren vorherrschenden Verhältnissen unerwartet
leicht mit den in der aktiven Masse der positiven Elektrode befindlichen Bleiverbindungen.
Die Erfindung kann auch vorteilhaft bei kleinen Batteriezellen wie abgedichteten Knopfzellen und
Batterien zylindrischer Gestalt angewendet werden. Bei der in Fig.4 dargestellten Knopfzelle sind die poröse
Eisenanode 20 und die poröse Bleidioxid-Elektrode 21 in zwei Näpfen 22 und 23 angeordnet, die mit ihren
Offnungen gegeneinandergerichtet sind, wobei der Napf 22 mit seiner Seitenwand etwas in den Napf 23
hineinragt. Zwischen den sich überlappenden Seitenwänden sind die beiden Näpfe 22 und 23 durch ein
Epoxy-Kunstharz gegeneinander abgedichtet und zugleich isoliert. Die Eisenelektrode wurde entsprechend
der Beschreibung der SE-PS 3 60 952 unmittelbar innerhalb ihres Napfes gesintert. Die aktive Bleimasse
wurde als a. - PbO2 eingebracht. Zur Trennung zwischen
den beiden Elektroden dient eine Schicht 25 porösen
Polyvinylchlorids. Zellen dieser Art können zu Batterien
jeder beliebigen Spannung zusammengefügt und beispielsweise in elektronischen Geräten wie Rechnern,
Fernsehempfängern usw. verwendet werden. Diese Zellen lassen sich auch mit größerem Durchmesser,
beispielsweise von 50 mm und mit unterschiedlicher Elektrodendicke bis zu 10 mm und mehr für die
Eisenelektrode und mit einer entsprechenden Dicke für die Bleielektrode herstellen. Solche sogen. Plattenzellen
ίο mit quadratischem, rechteckigem oder sechseckigem
Umfang können zu Batterien beträchtlicher Leistung, beispielsweise für den Antrieb von Rasenmähern usw.,
gestapelt werden.
Die erfindungsgemäßen Akkumulatoren bilden eine neue Gattung, die eine Brücke zwischen den früher
üblichen unierschiedlichen Systemen darstellt, d.h. zwischen den Alkali-Akkumulatoren und den Blei-Säure-Batterien.
Mit der Kenntnis des Wesens der vorliegenden Erfindung ergeben sich bei Berücksichtipn
giing des hekannnten Standes Hrr Trrhnik unH hri
Ausnutzung der vorgenannten Informationen große Möglichkeiten des Entwurfs und der Herstellung
anderer erfindungsgemäßer Stromquellen, als sie vorstehend beispielsweise beschrieben wurden.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Akkumuiatoren
erhebliche Vorteile bieten. Bei den bekannten Alkali-Akkumulatoren mit Nickel-Eisenelektroden oder
Nickcl-Kadmiumelektroden besteht der Mangel großer Herstellungskosten und einer geringen Leistung der
Nickeloxidelektrode, was der Grund für einen nur kleinen Marktanteil solcher Akkumulatoren an Akkumulatoren
für Elektrofahrzeuge ist. Bleidioxid -Elektroden können auf einfache Weise und in großer Stärke
ohne Abfall an Leistungsdichte hergestellt werden. Andererseits ist es jedoch schwierig, die Stärke der
sogen, gesinterten Nickeldioxidelektroden zu vergrößern. Infolgedessen werden sogen. Taschenelektroden
für Systeme hoher Energiedichte bevorzugt, die demgegenüber eine geringere Leistungsdichte und auf
Volumen und Gewicht bezogene Energiedichte aufweisen. Die neue Energiequelle mit einer von der
Bleibatterie entnommenen und in einem Alkali-Akkumulator angeordneten positiven Elektrode ergibt
deshalb einen beträchtlichen Fortschritt durch Leistungssteigerung trotz gleichzeitiger Kostensenkung.
Die neue Energiequelle weist hervorragende Eigenschaften auf, die aus einer theoretisch angenommenen
einfachen Verquickung einer Blei-Säure-Batterie mit einem Alkali-Akkumulator nicht erwartet werden
konnten.
Claims (7)
1. Elektrischer Akkumulator mit mindestens einer elektrochemischen Zelle, die eine positive Elektrode
mit in aufgeladenem Zustand aus Bleidioxid oder daraus abgeleiteten, schwer löslichen Blei(IV)-Verbindungen
bestehender aktiver Masse, eine negative Elektrode mit in aufgeladenem Zustand aus Eisen,
Kadmium, Indium oder Zink bestehender aktiver Masse und einen Elektrolyten mit einem bei
entladenem Akkumulator mit der aktiven Masse der positiven Elektrode eine schwer lösliche Verbindung
bildenden Anion enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine wässerige
Lösung von Alkalihydroxiden und einem Salz ist, die während des gesamten elektrochemischen Kreisprozesses
bei Aufladung und Entladung des Akkumulators eine alkalische Reaktion zeigt
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt Alkalisulfat
enthält.
3. Akkumulator nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt ein Sulfid
enthält.
4. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt Zusätze
von Karbonat-, Phosphat- und Silikatanionen enthält.
5. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt mit
Sulfat gesättigt ist.
6. Akkumulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daP zum Sättigen des Elektrolyten
mit Sulfat die positive Elektrode (2) einen Zusatz von Sulfat in fester Form enthält.
7. Akkumulator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sättigen des Elektrolyten
mit Sulfat ein gesonderter, mit der Zelle über einen Elektrolytkreislauf verbundener Sättigungsraum
vorgesehen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE7412237A SE393895B (sv) | 1974-09-27 | 1974-09-27 | Elektrisk ackumulator |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2541239A1 DE2541239A1 (de) | 1976-04-22 |
DE2541239B2 true DE2541239B2 (de) | 1979-01-11 |
DE2541239C3 DE2541239C3 (de) | 1979-09-06 |
Family
ID=20322261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2541239A Expired DE2541239C3 (de) | 1974-09-27 | 1975-09-16 | Elektrischer Akkumulator |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5928028B2 (de) |
CA (1) | CA1055566A (de) |
DE (1) | DE2541239C3 (de) |
FR (1) | FR2286513A1 (de) |
GB (1) | GB1527237A (de) |
SE (1) | SE393895B (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7066321B2 (en) | 1999-07-29 | 2006-06-27 | Kao Corporation | Paper container |
US20100047697A1 (en) * | 2004-01-13 | 2010-02-25 | Stauffer John E | Lead-zinc battery |
FR3002696B1 (fr) * | 2013-02-28 | 2018-06-22 | Ergosup | Procede de charge d'une batterie zinc/plomb et dispositif electrochimique comprenant une batterie zinc/plomb |
-
1974
- 1974-09-27 SE SE7412237A patent/SE393895B/xx unknown
-
1975
- 1975-09-16 DE DE2541239A patent/DE2541239C3/de not_active Expired
- 1975-09-26 CA CA236,539A patent/CA1055566A/en not_active Expired
- 1975-09-26 FR FR7529487A patent/FR2286513A1/fr active Granted
- 1975-09-26 JP JP50116294A patent/JPS5928028B2/ja not_active Expired
- 1975-09-26 GB GB39495/75A patent/GB1527237A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE393895B (sv) | 1977-05-23 |
GB1527237A (en) | 1978-10-04 |
FR2286513B1 (de) | 1981-09-11 |
JPS5160934A (de) | 1976-05-27 |
CA1055566A (en) | 1979-05-29 |
DE2541239C3 (de) | 1979-09-06 |
DE2541239A1 (de) | 1976-04-22 |
JPS5928028B2 (ja) | 1984-07-10 |
FR2286513A1 (fr) | 1976-04-23 |
SE7412237L (sv) | 1976-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3136820C2 (de) | ||
DE69737770T2 (de) | Verfahren zur herstellung einer paste mit zinnanteilen für blei-säure-zellen | |
EP3734724B1 (de) | Wiederaufladbare batteriezelle | |
DE1571961B2 (de) | Gasdicht verschlossener Bleiakkumulator mit antimonfreien Plattengittern | |
DE112017001969T5 (de) | Verfahren zum ausbilden einer sekundärbatterie | |
DE102018118342A1 (de) | Wässrige elektrolytlösung und wässrige lithiumionen-sekundärbatterie | |
EP3703161A1 (de) | Wiederaufladbare batteriezelle mit einem aktiven elektrodendepolarisator | |
DE102014202180A1 (de) | Elektrolytzusammensetzungen für Lithium-Schwefel-Batterien | |
DE2852668A1 (de) | Batteriezelle | |
DE3036807A1 (de) | Elektrochemisches element mit hoher energiedichte | |
DE2658493C2 (de) | Elektrode für Bleiakkumulatoren | |
DE2606915B2 (de) | Galvanisches Element mit einem nicht wäßrigen Elektrolyten | |
EP3311440B1 (de) | Natrium-schwefel-batterie, verfahren zu deren betrieb und verwendung von phosphorpolysulfid als elektrolytzusatz in natrium-schwefel-batterien | |
DE60026395T2 (de) | Batterie mit nichtwässrigem Elektrolyten | |
DE3106203A1 (de) | Mehrzelliger elektrischer akkumulator und verfahren zu dessen herstellung | |
DE69936447T2 (de) | Prismatische elektrochemische zelle | |
DE2951520A1 (de) | Elektrochemische lithium-bleisulfat- primaerzelle | |
DE2541239C3 (de) | Elektrischer Akkumulator | |
DE1935943B2 (de) | Galvanisches element mit einer negativen lithiumelektrode und einem elektrolyten aus inertem loesungsmittel das lithiumhexafluorphosphat enthaelte | |
DE102016013809A1 (de) | Additiv-Zusammensetzung, Elektrolyt mit der Additiv-Zusammensetzung und wiederaufladbare Batteriezelle mit dem Elektrolyt | |
DE2933404A1 (de) | Negative elektrode | |
DE102015224200A1 (de) | Alkalischer akkumulator | |
DE2258731A1 (de) | Nicht-waessrige, aufladbare, elektrischen strom erzeugende elemente | |
DE2154092B2 (de) | Galvanisches element mit einer negativen elektrode auf lithiumbasis | |
DE2240614A1 (de) | Sekundaerbatterie mit chinon-elektroden |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |