DE27206C

DE27206C - Innovations in the process and apparatus for forming or preparing the plates or elements used in secondary batteries

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Publication number: DE27206C
Application number: DENDAT27206D
Authority: DE
Original assignee: CH. F. BRUSH in Cleveland, V. St. A

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21: Elektrische Apparate.CLASS 21: Electrical apparatus.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 9. October 1883 ab.Patented in the German Empire on October 9, 1883.

Bei Benutzung der bisher bekannt gewordenen Verfahren zum Formiren der Elemente secundärer Batterien ist eine lange Zeit nöthig, vielleicht einige Monate, um dieselben so vollkommen zu formiren, dafs technisch werthvolle Resultate erzielt werden. Ein auf der Oberfläche der Platte einmal gewonnener Superoxyd-Ueberzug bildet an sich selbst einen theilweisen Schutz gegen eine tiefer eindringende Oxydation der Bleiplatte durch den Ladungsstrom, wenn der letztere nicht unterbrochen wird.When using the previously known method for forming the elements secondary Batteries are necessary for a long time, perhaps a few months, in order for them to be so perfect to formulate that technically valuable results are obtained. A superoxide coating once obtained on the surface of the plate forms in itself a partial protection against deeper penetrating oxidation the lead plate by the charge current if the latter is not interrupted.

Wenn nun der Strom eine Zeit lang abgeschnitten wird, so beginnt eine der in gewöhnlichen galvanischen Batterien ähnliche und ihrer Natur nach elektrische locale Action zwischen dem Bleisuperoxyd und der metallischen Bleiunterlage, mit der ersteres in Contact ist. Durch diese locale Action wird das Bleisuperoxyd allmälig auf einen niedrigeren Oxydationszustand reducirt und von dem darunter befindlichen metallischen Blei mehr durch den so nutzbar gewordenen Sauerstoff oxydirt. Wenn der Strom dann wieder zugelassen wird, so wird dieser oxydirte Niederschlag, der dicker als vorher geworden ist, wieder in ein Superoxyd verwandelt, wobei vielleicht eine geringe peroxydirende Einwirkung auf das unter der bereits oxydirten Schichtbefmdliche metallische Blei stattfindet. Um gute Resultate zu erzielen, müssen diese so abwechselnden Operationen, wie sie früher statt fanden, eine Zeit lang fortgesetzt werden.If now the current is cut off for a time, one of the usual ones begins galvanic batteries similar and by nature electrical locale action between the lead peroxide and the metallic lead backing with which the former is in contact. By this local action becomes the lead peroxide gradually reduced to a lower state of oxidation and from that below metallic lead is more oxidized by the oxygen which has become usable in this way. When the stream is then allowed again, this oxidized precipitate becomes thicker than before is again transformed into a superoxide, with perhaps a slight peroxidic action on which metallic lead takes place under the already oxidized layer. Around To achieve good results, these operations must be alternated as they used to be found to be continued for a while.

Die vorliegende Erfindung verfolgt hauptsächlich den Zweck, die vorerwähnte locale Action zu vereinfachen oder zu beschleunigen, so dafs die dazu erforderliche Zeit dadurch wesentlich verkürzt wird. Dies soll durch eine wechselweise Erhitzung und Abkühlung des Elementes oder der Platte der Batterie nach jedesmaliger Ladungsoperation bewirkt werden. Dieses Verfahren wird so oft, wie nöthig oder wünschenswerth erscheint, wiederholt, und schliefslich wird von neuem derart geladen, dafs der ganze Oxydüberzug in ein Superoxyd verwandelt wird. Die hierbei erzielten günstigen Resultate sind theilweise wenigstens der ungleichmäfsigen Ausdehnung und Zusammenziehung des metallischen Bleies und des Superoxyd-Ueberzuges unter Einwirkung der angewendeten verschiedenen und abwechselnden Temperaturen zuzuschreiben, wodurch das metallische Blei an seiner Verbindungsebene mit dem Superoxyd vollständiger aufgeschlossen und vielleicht ein wenig in seine integrirenden Bestandteile aufgelöst wird, so dafs es der vorerwähnten localen Action besser und rascher ausgesetzt ist. Durch eine derartige Beförderung und Beschleunigung der localen Action wird naturgemäfs auch in entsprechendem Verhältnisse der angestrebte Zweck der Herstellung des Superoxyds befördert und beschleunigt.The main purpose of the present invention is to use the aforementioned locale To simplify or speed up the action, thereby reducing the time required is shortened significantly. This is done by alternately heating and cooling the Element or the plate of the battery can be effected after each charging operation. This process is repeated as often as necessary or desirable, and finally is charged again in such a way that the entire oxide coating is transformed into a superoxide will. The favorable results obtained here are in part at least the uneven ones Expansion and contraction of the metallic lead and the superoxide coating below Ascribed to the effect of the different and alternating temperatures applied, whereby the metallic lead at its connection level with the superoxide more completely opened up and perhaps a little in his integrating components is dissolved, so that the aforementioned local action is better and is exposed more quickly. By such a promotion and acceleration of the Local action naturally becomes the intended purpose in the appropriate proportions the production of superoxide is promoted and accelerated.

Das Bleielement wird in eine Formirungszelle oder Batterie gebracht und entsprechend mitThe lead element is placed in a formation cell or battery and, accordingly, with it

der Gegenelektrode, dem Säurebade u. s. w. in Verbindung gesetzt und dann auf irgend eine geeignete Weise beständig oder intermittirend während einer längeren oder kürzeren Zeit oder so lange geladen, bis die elektrochemische Wirkung des Ladungsstromes einen beträchtlichen Superoxyd-Ueberzug gebildet hat. Im Anfange bildet sich ein derartiger Ueberzug rasch, der Bildungsprocefs verlangsamt sich aber mit der fortschreitenden Arbeit und deshalb kann der Zeitpunkt, an dem die letztere für den nächsten Theil des Processes unterbrochen werden mufs, ganz der Bestimmung und der Einsicht des praktisch erfahrenen Technikers überlassen bleiben; als Regel sollte jedoch angenommen werden, dafs zunächst der Ueberzug so dick gemacht wird, wie er sich ohne wesentliche Erhöhung der Kosten machen läfst.the counter electrode, the acid bath, etc., and then to any suitable manner continuously or intermittently for a longer or shorter period of time or charged until the electrochemical effect of the charge current is considerable Superoxide coating has formed. Such a coating is initially formed quickly, but the educational process slows down as the work progresses and therefore may be the point in time at which the latter interrupted for the next part of the process must be, entirely to the determination and insight of the practically experienced technician to be left; as a rule, however, it should be assumed that first of all the coating is made as fat as can be made without a substantial increase in cost.

Das noch in der Zelle befindliche Bleielement, dessen Verbindung mit dem Ladungsstrom aber unterbrochen oder, wenn letzterer stark war, auch nur eingeschränkt worden ist, wird alsdann auf beliebige zweckmäfsige Weise auf ungefähr 94° bis ioo° C. oder auch mehr oder weniger stark erhitzt, eine höhere Temperatur als die angegebene bietet jedoch weit weniger Vortheile. The lead element still in the cell, but its connection with the charge current interrupted or, if the latter was strong, even only restricted, is then in any convenient way to about 94 ° to 100 ° C., or more or less strongly heated, but a temperature higher than that indicated offers far fewer advantages.

Die so erhitzten Batterieelemente werden dann am besten einige Stunden lang auf der bezeichneten Temperatur erhalten. Als beste Zeitdauer können 6 bis 8 Stunden angenommen werden, doch werden auch schon gute Resultate erzielt, wenn man die Platten schon kürzere Zeit nachher und eventuell auch unmittelbar nach der Erhitzung wieder erkalten läfst. Es sollte Obacht darauf gegeben werden, dafs sie nicht so lange auf hoher Temperatur erhalten bleiben, bis das Superoxyd sich abzuschälen anfängt. Die Batterieelemente läfst man nun wieder erkalten und unterstützt den Erkaltungsprocefs am besten auch wohl durch künstliche Mittel, um sie, wenn möglich, noch unter die atmosphärische Temperatur herabzubringen, worauf man sie dann wieder der Einwirkung des Ladungsstromes aussetzt.The battery elements heated in this way are then best left on for a few hours designated temperature. The best time can be assumed to be 6 to 8 hours but good results are achieved even if the plates are shorter Allow to cool down again afterwards and possibly also immediately after heating. It care should be taken not to keep them at high temperature for so long stay until the superoxide begins to peel off. The battery elements are now running cool down again and support the cooling process best with artificial ones Means of bringing them below atmospheric temperature, if possible, whereupon they are exposed again to the action of the charge current.

Eine einzige derartige Folge der beschriebenen Vorgänge, d. h. Erhitzen (nach der ersten Ladung), Erkalten und Wiederladen giebt schon ein äufserst günstiges Resultat, indem der Superoxyd-Ueberzug in einem ungleich gröfseren Mafse verdickt wird, als mittelst einer Fortsetzung der . ursprünglichen Ladung während der gleichen Zeitdauer möglich wäre; es ist indefs besser, das Verfahren noch ein oder zwei Mal durch Wiedererhitzen, Abkühlen und Neuladen zu wiederholen, bis die gewünschte Dicke des Superoxyd-Ueberzuges erzielt ist.A single such sequence of the operations described, i. H. Heating (after the first Charging), cooling and reloading already give an extremely favorable result in that the superoxide coating is thickened to an incomparably greater degree than by means of a continuation of the. original charge during the same length of time would be possible; it is, however, better to have one or more of the procedure Repeat two times by reheating, cooling, and reloading until the desired one Thickness of the superoxide coating is achieved.

Wie schon bemerkt, kann irgend ein beliebiger zweckentsprechender Apparat behufs Vornahme der vorerwähnten Erhitzungs- und Abkühlungsoperationen benutzt werden. In der beiliegenden Zeichnung ist ein Apparat veranschaulicht, der für die Zwecke der Erfindung geeignet befunden wurde und der in engstem¹ Zusammenhange mit derselben steht.As noted, any suitable apparatus can be used to perform the aforesaid heating and cooling operations. In the accompanying drawings an apparatus is illustrated which has been found suitable for the purposes of the invention and which is in close connection with the same ^1.

Fig. ι ist ein verticaler Längenschnitt dieses Apparates, Fig. 2 ein verticaler Querschnitt desselben und Fig. 3 eine Modification der dabei Anwendung findenden Heizvorrichtung.Fig. Ι is a vertical longitudinal section of this Apparatus, Fig. 2 is a vertical cross section of the same and Fig. 3 is a modification of the same Applied heating device.

A ist ein Kasten oder eine Retorte von beliebiger Gröfse und beliebigem Rauminhalt und A¹ ist der auf diesen Kasten abnehmbar aufgesetzte oder durch Scharnier g an demselben befestigte und durch den Schlüssel g¹ verschliefsbare Deckel. Die unteren Enden der Seitenplatten von A reichen wie bei α nach innen und bilden Flantschen, unter denen der wie eine Pfanne geformte Boden B durch Bolzen oder mittelst Scharniere h und Verschlüsse h^x angeordnet ist. A is a box or a retort of any size and volume, and A ¹ is the cover that is detachably placed on this box or attached to it by hinge g and lockable by key g ^1. The lower ends of the side plates of A extend inwards as in α and form flanges under which the pan-shaped base B is arranged by bolts or by means of hinges h and fasteners h ^x .

Das Bleifutter c des Kastens A hat einen nach unten gebogenen Rand c¹, um einen wasserdichten Abschlufs zu bilden. Der Kasten ist mit zweckentsprechenden Trägern b aus Isolirmaterial versehen, auf denen die Batteriezellen R mit ihrem Inhalte von Bleiplatten, Säure etc. neben einander so angeordnet sind, dafs sie mit den Seiten oder Wänden des Kastens aufser Contact bleiben; gegenseitig werden sie aufser Contact gehalten durch die zwischengelegten,, aus Isolirmaterial hergestellten Rahmen d. Um die Ladung, Erhitzung und Abkühlung ohne die sonst erforderlich werdende Herausnahme der Zellen R aus dem Kasten A zu bewerkstelligen, verbindet man behufs Ausführung der Ladung die positiven und negativen Elektroden durch Drähte oder andere Conductoren e e und schliefst an diese letzteren die Enddrähte e^x e¹ der ladenden Stromleitung auf beliebige geeignete Weise an.The lead lining c of the box A has a downwardly curved edge c ¹ in order to form a watertight seal. The box is provided with appropriate supports b made of insulating material, on which the battery cells R with their contents of lead plates, acid, etc., are arranged next to one another in such a way that they remain out of contact with the sides or walls of the box; they are mutually kept in contact by the interposed frames made of insulating material d. In order to carry out the charging, heating and cooling without the otherwise necessary removal of the cells R from the box A , the positive and negative electrodes are connected by wires or other conductors ee to carry out the charge and the end wires e ^x e are connected to the latter ^{1 to} the charging power line in any suitable manner.

Um die Erhitzung auf die beschriebene Weise vornehmen zu können, wird Dampf benutzt, welcher zur gehörigen Zeit entweder direct oder indirect von irgend einem passenden Dampferzeuger aus durch ein an einer entsprechenden Stelle, wie bei s, einmündendes Rohr zuströmt.In order to be able to carry out the heating in the manner described, steam is used, which at the appropriate time flows either directly or indirectly from any suitable steam generator through a pipe opening at an appropriate point, as in s.

Bei Ausübung des Verfahrens mit einem wie beschrieben construirten Apparate werden die Zellen mit ihren Platten u. s. w., nachdem sie vorschriftsmäfsig angeordnet, verbunden und auf die isolirten Träger gestellt sind, so lange geladen, bis sie in gewünschtem Mafse peroxydirt sind. Der Ladungsstrom wird dann unterbrochen oder eventuell auch nur entsprechend abgeschwächt, um keine gröfsere peroxydirehde Wirkung mehr hervorzurufen, und dann wird Dampf durch das Rohr s eingelassen. Letzterer umgiebt die Zellen R von allen Seiten und con-When the process is carried out with an apparatus constructed as described, the cells with their plates, etc., after they have been properly arranged, connected and placed on the isolated supports, are charged until they are peroxidized to the desired extent. The charge current is interrupted or possibly weakened only according to elicit more to no gröfsere peroxydirehde effect, and then steam is introduced through the tube s. The latter surrounds the cells R on all sides and con-

Claims

At the beginning it condenses somewhat quickly, so that the condensation water, which collects in the bottom B, which is similar to a pan, forms a kind of water seal around the lower edge of the flange c '. When the floor pan is full, the excess drains off at the junction of floor B and box A. The steam heats the cells and their contents to approximately the temperature given above. As soon as this has been done or, as suggested above, a few hours later, the steam is shut off, the base B removed (if screwed on) or folded down (if fastened by hinges) and the cover A ' lifted, so that the outside air can be drawn in from all sides step around the cells and cool them down quickly. Rapid cooling is desirable and any type of cooling device should be used for this reason. As soon as the cooling is complete, the battery element can be recharged and, after closing the box, proceed as described above. These operations can be repeated for as long as appears desirable.

In the above description, it has been assumed that the cells Ji are made of lead, which is the material commonly used for them; in this case they are connected to the battery elements contained therein in such a way that they form the counter-electrode mentioned above. In the case of other types of cells, the arrangement of the elements and the connection should be modified accordingly.

It has been stated that the plates or electrodes or battery elements during the remain in their cells for all of the operations described above; is self-evident this is necessary while the charge is in progress, but they can be used for heating purposes and cooling also taken out of the cells, brought into suitable boxes, retorts or chambers and here to the above-described Can be heated by means of steam. The application of steam is for this purpose preferable because it has the property of keeping the panels moist while it is heated or are in a heated state. AVhen the plates are heated, while they are in the cells in the acid, hot air or a other hot gaseous liquid or another heating method can be used.

The steam or other hot liquid concerned can also be passed through coiled tubes arranged in the box, as at n, FIG. 2, or in the cells themselves, as in FIG. 3.

That part of the plates thus treated or formed which contains the negative or hydrogen elements to form an electric battery, must of course after the action of a electric current in the opposite direction, so that the oxide becomes one metallic sponge is reduced, as is well known in electrical engineering. In In this case, a recharge after the last cooling down can be considered superfluous be taken.

Without deviating from the inventive concept described, other, operations that can be used in the formation of secondary batteries may be included, such as discharging the battery, reversing the current, and so on.

The operations of the initial or first charge ·, heating, cooling and reloading have been described as separate from each other and in a certain succession one after the other taking place as this ^l the best mode of practicing the invention; In certain respects, however, the method can also be modified without any substantial deviation from the basic features of the invention, for example, so that the recharging current must be allowed to act during all or part of the time expended for heating and cooling this current will then be so weak or, if previously strong, so much weakened that its peroxidizing effect is not significant, or at least so small that it can be distinguished from a rapid or strong effect; for it has been found that a rapid peroxidation effect during the heating and cooling operations tends to frustrate the intended purpose. Also, the process of recharging can soon follow the process of cooling or even that of heating, if the latter is extended longer, so that recharging can be carried out at an earlier stage of the whole operation, thus saving time if this is desirable.

Patent claims:

i. The method described, plates, elements or batteries for use in secondary To form batteries by doing so - that they are used in a certain order:

a) charges, heats and cools;

b) or charges, heats, cools and charges again;

c) or repeatedly charges, heats, cools and in regular succession reloads again;

d) or by heating and cooling the plates and so on after exposure of a peroxidizing current.

As an apparatus for the formation of elements used in secondary batteries find a box, housing or retort with which devices can be used alternately !! Heating and cooling of the elements while they are in their cells, as well as appropriate carriers Insulation material to hold the cells and the end wires of the charging power line by which the elements are loaded and reloaded without their removal from their cells It is necessary here, as described with reference to FIGS.

For this purpose ι sheet of drawings.