DE26453C

DE26453C - Innovations to the electrodes for electrical accumulators

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Publication number: DE26453C
Application number: DENDAT26453D
Authority: DE
Original assignee: R. tamine in Möns, Belgien

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 ^Elektrische Apparate.CLASS 21 ^ Electrical Apparatus.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 30. August 1883 ab.Patented in the German Empire on August 30, 1883.

Die bisher über die galvanischen Elemente mit Bleisuperoxyd oder mit Mangansuperoxyd angestellten Untersuchungen haben ergeben, dafs der innere Widerstand eines solchen Elementes sich verringert, wenn die Kohlenelektrode, und sei es selbst auf Kosten der Einwirkungsfähigkeit der erregenden Lösung, fest mit Blei - oder Mangansuperoxyd umgeben wird. Auch hat man gefunden, dafs die Leitungsfähigkeit einer ähnlichen Elektrode mit der Häufung oder Masse der activen Materialien, d. h. mit der Continuität der festen Substanz und also der Verringerung der von der Flüssigkeit angefüllten Löcher zunimmt. Hierdurch sah sich Leclanche veranlafst, möglichste Compactheit zu erstreben. Er comprimirte die Mischung auf der Presse und gelangte so zur Ausführung eines der bemerkenswerthesten galvanischen Elemente, welche je geschaffen worden sind.So far the galvanic elements with lead peroxide or with manganese peroxide Investigations made have shown that the internal resistance of such an element diminishes when the carbon electrode, even if it is at the expense of the ability of the exciting solution to act, firmly with it Lead or manganese peroxide is surrounded. It has also been found that the conductivity of a similar electrode increases with the accumulation or mass of active materials, d. H. with the continuity of the solid substance and that is, the decrease in the number of holes filled by the liquid increases. Through this saw Leclanche prompts himself to be as compact as possible to strive for. He compressed the mixture on the press, and thus achieved its execution one of the most remarkable galvanic elements ever created.

Obige Thatsachen, welche aufserordentlich bedeutungsvoll sind, haben von den Constructeuren der Secundär-Elemente keine Beachtung gefunden. Ja man hat, anstatt diese Erfahrungen für die Accumulatoren zu verwerthen, geradezu darauf hingearbeitet, die Compactheit zu reduciren und die Porosität der Elektroden möglichst zu erhöhen.The above facts, which are extraordinarily significant, have been obtained from the constructors no attention was paid to the secondary elements. Yes, instead of these experiences to utilize for the accumulators, almost aimed at reducing the compactness and to increase the porosity of the electrodes as much as possible.

Bei den Accumulatoren mit Bleiplatten und künstlicher Ablagerung von Bleiglätte, Mennige, Bleischwamm oder dergleichen (Accumulatoren von der Art der Systeme Faure, Sellon und Volckmar) ist constatirt, dafs diese künstlich aufgebrachten Schichten, indem sie sich unter der Wirkung eines elektrischen Stromes in braunes Superoxyd verwandeln, nicht ihr ursprüngliches Volumen behalten, sondern anschwellen und sich werfen. Die Cohäsion und die Adhäsion des Superoxyds an der Bleiplatte nimmt ab, der Widerstand des Accumulators wächst, bis endlich die Elektroden zu functioniren aufhören, und zwar hat die Erfahrung gezeigt, dafs die positiven Platten bei be- ständigem Gebrauch schon nach Jahresfrist untauglich werden.In the case of the accumulators with lead plates and artificial deposits of black lead, red lead, Lead sponge or the like (accumulators of the Faure, Sellon and Volckmar) is stated that these artificially applied layers by being under the effect of an electric current into brown superoxide, not their original one Retain volume, but swell and throw up. The cohesion and the adhesion of the superoxide to the lead plate decrease, the resistance of the accumulator grows until at last the electrodes cease to function, experience has has shown that the positive plates, if used continuously, are already unsuitable after a period of one year will.

Nach Faure's eigener Ansicht (s. Annales de Γalectriciti No. 7 vom 15. August 1882, S. 105) findet die Umwandlung der Schicht auf der den positiven Pol bildenden Platte nur in geringem Mafse, nämlich bei kaum mehr als 10 pCt. der ganzen Masse statt. Es bleibt also ein beträchtlicher Theil, 'etwa 90 pCt, vom Strom unbeeinflufst. Faure führt dies auf den Widerstand zurück, welchen eine quasi feste Substanz, wie der Bleischwamm und seine Oxyde, der elektrolytischen Wirkung entgegensetzt. According to Faure's own view (see Annales de Γalectriciti No. 7 of August 15, 1882, p. 105), the transformation of the layer on the plate forming the positive pole takes place only to a small extent, namely at hardly more than 10 pCt. the whole crowd. A considerable part, about 90 pct, remains unaffected by the current. Faure attributes this to the resistance that a quasi- solid substance, such as lead sponge and its oxides, opposes the electrolytic effect.

Kurz zusammengefafst, ergiebt sich sonach, dafs die Accumulatoren mit künstlich aufgebrachter Schicht zwei grofse Mängel besitzen, welche ihrer allgemeineren gewerblichen Verwerthung entgegenstehen, nämlich:Briefly summarized, it follows that the accumulators with artificially applied Layer have two great defects, which are their more general commercial exploitation oppose, namely:

1. Die Volumenveränderung der aufgebrachten Schicht durch ihre Umwandlung in Superoxyd erfordert jährliche Ausrangirung der positiven Platte.1. The change in volume of the applied layer due to its conversion into superoxide requires the positive plate to be discarded annually.

2. Ein grofser Theil der Bedeckungsschicht ist der Einwirkung des Stromes entzogen.2. A large part of the covering layer is withdrawn from the action of the current.

Um diesen beiden Mängeln abzuhelfen, werden, in Anbetracht dessen, dafs die Principien, welche der Construction der galvanischen (prir mären) Elemente mit Blei- und mit Mangansuperoxyd zu Grunde liegen, auch für Accumulatoren anwendbar sind, für diese Secundär-Elemente Elektroden angewendet, bei welchen eine gewisse Quantität Harz als Bindemittel für eine Mischung von auf elektro-chemischem WegeIn order to remedy these two deficiencies, in view of the fact that the principles which the construction of the galvanic (primary) elements with lead and with manganese superoxide are also applicable to accumulators, for these secondary elements Electrodes used in which a certain quantity of resin is used as a binder for a mixture of electro-chemical means

erhaltenem braunen Bleisuperoxyd und von mittelst Säure gereinigtem Koks dient. Diese ganze Masse wird einem kräftigen Druck (von mehr als ι oo Atmosphären) ausgesetzt, und zwar bei einer Temperatur, welche dem Harz gestattet, seine Bindekraft zu entfalten.brown lead peroxide and coke purified from acid. This whole Mass is subjected to a strong pressure (of more than ι oo atmospheres), namely at a temperature which allows the resin to develop its binding force.

Patentinhaber legt grofses Gewicht auf die Benutzung von auf elektro-chemiscbem Wege erhaltenem braunen Bleisuperoxyd; denn würde man, selbst unter Druck, Bleischwamm, Bleiglätte oder Mennige mit Koks vermischen, so würde doch im Verlauf der Benutzung des Accumulators das Volumen des Bleischwammes, der Bleiglätte oder der Mennige sich vermehren und die Kokspartikelchen aus einander sprengen, so dafs die Platte nicht mehr eine äufserst compacte Masse bilden, sondern bald dieselben Mängel zeigen würde wie die gewöhnlichen Elektroden. Ein auf elektro-chemischem Wege erhaltenes Superoxyd dagegen besitzt das Maximalvolumen, welches selbst bei fortgesetzter Einwirkung des elektrischen Stromes nicht gröfser werden kann und also eine Garantie bietet gegen das Schadhaftwerden der Platten und dessen Folgen.The patentee places great emphasis on the use of electro-chemical means preserved brown lead peroxide; because one would, even under pressure, lead sponge, black lead or mix red lead with coke, then in the course of using the accumulator the volume of the lead sponge, the black lead or red lead multiply and the coke particles separate from each other so that the plate no longer forms an extremely compact mass, but soon would exhibit the same defects as the ordinary electrodes. One on electro-chemical On the other hand, superoxide obtained by way has the maximum volume, which even with continued The effect of the electric current cannot be greater and therefore offers a guarantee against damage to the panels and its consequences.

Der hohe Druck ist insofern nothwendig, ■ als man bei Herstellung der Mischung oder bei Aufbringung einer Bleioxydschicht auf eine Blei- oder Kohlenplatte mit der Hand nur einen Druck von wenig Kilogramm pro Quadratcentimeter und also nur unvollkommene Cohäsion und Adhäsion erzielen kann. In dem hier benutzten Agglomerat dagegen werden durch den enormen Druck einer hydraulischen oder Dampfpresse die Partikel ,des Superoxyds mit einer leitenden Substanz, dem pulverisirten Koks, gleichsam verschmolzen und die Gröfse der Poren und Hohlräume in den Elektroden wird auf ein Minimum reducirt.The high pressure is necessary insofar as one in the preparation of the mixture or when applying a lead oxide layer to a lead or carbon plate by hand only a pressure of a few kilograms per square centimeter and therefore only imperfect Can achieve cohesion and adhesion. In the agglomerate used here, on the other hand, the enormous pressure creates a hydraulic or steam press the particles of superoxide with a conductive substance, that pulverized coke, as it were fused, and the size of the pores and cavities in the Electrodes are reduced to a minimum.

Das Verfahren zur Herstellung des Agglomerate gestaltet sich, wie folgt:The process for producing the agglomerate is as follows:

In der Form, in welcher das zu comprimirende Gemisch der Einwirkung des Prefskolbens ausgesetzt wird, ist eine bis zur Rothglut erhitzte Platte aus Gufseisen oder Stahl angeordnet, und darauf werden die wohl vermischten Materialien gegossen. Hierauf läfst man den Kolben seine Thätigkeit beginnen und die Masse mit ca. 300 Atmosphären zusammenpressen,' wobei infolge der Hitze der rothglühenden Platte das Harz schmilzt und ein vorzügliches Bindemittel abgiebt.In the form in which the mixture to be compressed is affected by the action of the piston is exposed, a cast iron or steel plate heated to the point of red heat is arranged, and the well mixed materials are poured onto it. Then you run the Pistons begin their activity and compress the mass with about 300 atmospheres, 'whereby As a result of the heat of the red-hot plate, the resin melts and is an excellent binder gives off.

Trotz der so erhaltenen grofsen Cohäsion und Adhäsion zwischen den Bestandteilen des Agglomerate kann doch der oben nach Faure erklärte Widerstand in den Elektroden nicht auftreten; denn die Superoxydmasse ,bildet hier nicht eine gleichförmige, homogene Schicht, sondern ihre einzelnen Partikelchen befinden sich im Zustande feinster Vertheilung und auf das Innigste mit einer leitenden Substanz vereinigt. Es ist daher, Dank der Comprimirung, die Leitungsfähigkeit beträchtlich erhöht. Die Polarisation der auf solche Weise erzeugten Elektroden ist unendlich viel geringer als bei den Accumulatoren von Plante oder Faure und, wie durch Versuche erwiesen, unterliegt jedes Theilchen des braunen Oxyds der Einwirkung des elektrischen Stromes.Despite the great cohesion and adhesion between the constituents of the The resistance in the electrodes, explained above according to Faure, cannot agglomerate appear; because the superoxide mass does not form a uniform, homogeneous layer here, but their individual particles are in a state of finest distribution and on that Most intimately united with a conductive substance. It is, therefore, thanks to the compression that Conductivity increased considerably. The polarization of the electrodes produced in this way is infinitely less than the accumulators from Plante or Faure and, As has been shown by experiment, every particle of the brown oxide is subject to the action of the electric current.

Die durch die Compression entstandenen Kuchen können eine beliebige Form und Dicke haben; um aber den Widerstand möglichst'gering zu erhalten, empfiehlt sich, denselben nur etwa 5 mm Stärke zu geben.The cakes created by the compression can be of any shape and thickness to have; but in order to keep the resistance as low as possible, it is advisable to use it only to give about 5 mm thickness.

Behufs möglichster Ausnutzung des Vortheiles, dafs die Platten durchgehend ein Agglomerat bilden, läfst man sie zum gröfsten Theil in die Flüssigkeit tauchen. Es ist zu dem Ende vor Applicirung des Druckes in ■ die Mischung ein dünner Streifen Blei eingeführt worden, welcher nach oben zu verlängert ist, um als Pol der Elektrode zu dienen. Dieser Polstreifen ist zum Theil mit einem passenden Anstrich versehen, wodurch das Aufsteigen der Flüssigkeit verhindert wird.In order to make the greatest possible use of the advantage that the plates are an agglomerate throughout form, they are immersed for the most part in the liquid. It's about to end Applying the pressure, a thin strip of lead has been introduced into the mixture is extended upwards to serve as a pole of the electrode. This pole strip is for Partly provided with a suitable coating, whereby the rising of the liquid prevents will.

Ueber die Mischungsverhältnisse der zu den Elektroden verwendeten Materialien ist zu be*' merken, dafs dieselben innerhalb weiter Grenzen variirt werden können. Im allgemeinen giebt bei Voraussetzung eines Druckes von über 100 Atmosphären und einer Temperatur von ca. ioo° eine Mischung aus etwa 5 pCt. Harz, 35 pCt. braunem Bleisuperoxyd (auf elektrochemischem Wege erzeugt) und 60 pCt. pulverisirtem Koks gute Resultate. In allen Fällen lassen sich die so gekennzeichneten Platten verwenden: The mixing ratios of the materials used for the electrodes must be determined note that they can be varied within wide limits. Generally gives assuming a pressure of over 100 atmospheres and a temperature of approx. 100 ° a mixture of approx. 5 pCt. Resin, 35 pCt. brown lead peroxide (on electrochemical Paths generated) and 60 pCt. pulverized coke gives good results. The plates marked in this way can be used in all cases:

1. als positive, den positiven Pol bildende Elektrode eines Accumulators mit einer aus Retortenkohle bestehenden negativen Elektrode und einer leicht mit Schwefelsäure angesäuerten Kupfer- oder Zinkvitriollösung als Flüssigkeit;1. as a positive, the positive pole forming electrode of an accumulator with a Retort carbon negative electrode and one slightly acidified with sulfuric acid Copper or zinc vitriol solution as a liquid;

2. als positive und negative Elektrode bei Accumulatoren mit verdünnter Schwefelsäure als Flüssigkeit.2. as positive and negative electrodes Accumulators with dilute sulfuric acid as a liquid.

Claims

Patent claim:

In the case of secondary elements, the use of electrodes, which are obtained by compression one made of resin, brown, electrochemically formed lead peroxide and powdered lead Coke mixture with the exertion of over 100 atmospheres Pressure at a temperature suitable for melting the resin.

BERLIN. PRINTED IN THE REICH PRINTING COMPANY.