DE2758288A1

DE2758288A1 - Bleiakkumulator

Info

Publication number: DE2758288A1
Application number: DE19772758288
Authority: DE
Inventors: Gerard Dalibard; Kha Man Pham
Original assignee: EUROP ACCUMULATEURS; Compagnie Europeenne dAccumulateurs SA
Current assignee: EUROP ACCUMULATEURS; Compagnie Europeenne dAccumulateurs SA
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-12-27
Publication date: 1978-07-13
Also published as: IT1089080B; FR2376529A1; NL7800079A; BE861913A; FR2376529B1; DE2758288C2; GB1540186A; LU78787A1; ES233100Y; ES233100U

Description

BLEIAKKUMULATOR

Die Erfindung betrifft einen Bleiakkumulator gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist bekannt, daß es gegen Ladeende und beim überladen eines Bleiakkumulators zur Wasserelektrolyse kommt und die Elektrolyt-Füllstandhöhe überwacht und häufig korrigiert werden muß.

Zur Begrenzung des Wasserverbrauchs wurde vorgeschlagen, einen Katalysator einzusetzen, der die Synthese von Wasser ausgehend vom an den positiven bzw. negativen Elektroden freigesetzten Wasserstoff bzw. Sauerstoff ermöglicht.

Diese Methode ist industriell nur begrenzt einsatzfähig, da die Synthesereaktion exotherm verläuft und zu einer gefährlichen Temperaturerhöhung des Katalysators, seines Halters und seines Gehäuses führt. Außerdem wird der Katalysator rasch durch im Akkumulator freigesetztes Arsin und Antimonit verschmutzt. Es müssen daher für diese Gase wirksame Fallen vorgesehen werden. Schließlich kann der Katalysator bei Betrieb unter schwacher überladung durch das an ihm gebildete Wasser vollkommen unwirksam werden,

Eine andere Methode zur Begrenzung des Wasserverbrauchs gegen Ladeende und bei Überladung besteht darin, den Sauerstoff an der negativen llektrode zu reduzieren. Aus elektrochemischen Gründen wird dabei die Wasserstofffreisetzung sehr gering·

Hierzu wurden sogenannte dichte Bleiakkumulatoren vorgeschlagen, deren Elektrolyt in begrenzter Menge praktisch vollständig in den Poren des aktiven Materials und der Separatoren

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zurückgehalten wird; die Separatoren bestehen dabei aus nichtgewebten Glasfasern, Polyesterfasern usw. Ein derartiger Akkumulator besitzt ein Ventil, durch das ein Betrieb unter hohem Innendruck möglich wird, wodurch die Löslichkeit des Sauerstoffs im Elektrolyten und seine Reduktionsgeschwindigkeit an den negativen Platten erhöht wird.

Dichte Akkumulatoren weisen zwar nur noch einen vernachlässigbar geringen Wasserverbrauch auf, jedoch ergibt sich aus der Begrenzung der verwendeten Elektrolytmenge eine Verringerung der Leistungen bei langsamer und schneller Entladung. Außerdem müssen die Akkumulatorgefäße mechanisch verstärkt sein, um die hohen Innendrücke auszuhalten·

Die Erfindung zielt auf einen Bleiakkumulator mit nichtbegrenztem Elektrolytvolumen und geringer Gasabscheidung ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Bleiakkumulator mit einem durch einen Deckel verschlossenen Gefäß, das einen Elektrolyten und einen aus positiven Platten, negativen Platten und Separatoren bestehenden Block enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Block in einem in den Elektrolyten getauchten parallelepiped i sehen Kasten eingespannt ist, dessen zwei in engem Kontakt mit den Stirnplatte η des Blocks stehende Wandungen Öffnungen aufweisen. Die Ränder dieser Öffnungen stehen vorzugsweise vollkommen dicht mit den Stirnplatten des Blocks in Verbindung, wobei die Abdichtung beispielsweise mit einer geklebten Dichtung aus einem weichen Material erreicht wird. Wenn die Öffnungen in einem Bereich jeder Wandung zusammengefaßt sind, so kann der Rand dieses gesamten Bereichs abgedichtet mit der entsprechenden Stirnplatte verbunden werden.

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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erhält man einen Sauerstoff-Zwangsumlauf zu den negativen Elektroden hin und beeinflußt somit günstig seine Reduktion. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft dann, wenn die Stirnplatten des Blocks negative Platten sind.

Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine einzige Figur näher erläutert, die in Perspektive und teils aufgeschnitten einen erfindungsgemäßen Akkumulator zeigt.

Der Akkumulator befindet sich in einem Kunststoffgefäß 1, das durch einen ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Deckel 2 verschlossen wird, der mit den beiden Anschlußklemmen 3 und 4 und einem Entlüftungsstopfen 8 versehen ist.

Das Gefäß 1 enthält einen sauren Elektrolyten, dessen Füllstandshöhe mit 5 angegeben ist; die Menge dieses Elektrolyten ist die bei herkömmlichen Akkumulatoren gleicher Kapazität übliche Menge.

In den Elektrolyten wird ein Kasten 10 eingetaucht, der sehr eng einen aus positiven Platten, negativen Platten und Separatoren bestehenden Block einspannt. Die großen Wandungen des Kastens, von denen lediglich die Wandung 11 zu sehen ist, besitzen Öffnungen 12, durch die die Stirnplatte 20 des Blocks zu sehen ist, bei der es sich vorzugsweise um die negative Platte handelt. Der Rand jeder Öffnung isL mit der negativen Platte 20 durch eine eingeklebte Dichtung 13 verbunden, so daß sich bildende Gase nicht zwischen der Platte 20 und der Wandung des Kastens entlang strömen, sondern durchdie Öffnungen 12 nach außen treten.

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Die großen Wandungen Il des Kastens 10 sind mit senkrechten Rippen 14 versehen, die mit der Innenwandung des Gefäßes 1 Strömungswege für überschüssiges Gas bilden.

Die Schäfte 16 und 17 der Ansahlußklemmen 3 und 4 werden vollkommen dicht durch die schmale obere Wandung 15 des Kastens 10 geführt.

über einen durch einen Stopfen 7 verschlossenen Stutzen 6 kann der Innenraum des Kastens mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt werden. Beim Einfüllen des Elektrolyten ist es vorteilhaft, den Stopfen 7 zu entfernen, damit die Luft leichter entweichen kann. Das vollständige Auffüllen des Kastens mit Elektrolyt kann beschleunigt direkt durch den Stutzen 6 durchgeführt werden.

Durch die erfindungsyemäße Anordnung müssen die bei der elektrochemischen Reaktion freigesetzten Gase vor ihrem Passieren der Öffnungen 12 über die negativen Platten strömen. Dadurch wird bei gleicher Kapazität eine größere Menge Sauerstoff reduziert als in einem gewöhnlichen Akkumulator und die Wasserstoffabscheidung wird verringert. Da der Sauerstoff die Tendenz hat, in den oberen Teil des Kastens 10 zu steigen, sind die Öffnungen 12 vorzugsweise im unteren Teil des Kastens 10 angeordnet. So tritt ■3er Sauerstoff mit einem noch größeren Bereich der aktiven Oberfläche der negativen Platten in Berührung.

Gemäß einer anderen Ausführungsform, die eine einfachere Herstellung ermöglicht, kann die Dichtigkeit zwischen Kasten 10 und Stirnplatte 20 herstellende Dichtung anstatt an jeder Öffnung 12 so angeordnet werden, daß sie den gesamten sämtliche Öffnungen 12 enthaltenden Bereich gemeinsam abdichtet.

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Um auf lange Sicht ein Abbröckeln der aktiven Masse der negativen Stirnplatten zu verhindern, ist es vorteilhaft, klein bemessene Öffnungen vorzusehen. Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen der Fläche der Öffnungen des Kastens und der Fläche der negativen Stirnplatten möglichst groß, wobei die Grenze durch die Festigkeit des Kastens und die Dichtigkeit gegenüber Gasen zwischen Kasten und äußeren negativen Platten gesetzt ist. Dieses Verhältnis kann beispielsweise zwischen 0,40 und 0,60 liegen.

So wurden ausgezeichnete Ergebnisse bei Verwendung eines Kastens erzielt, dessen große Wandungen jeweils mit 60 kreisrunden Löchern von 12 mm Durchmesser versehen waren, die gleichmäßig über den Bereich, in dem sich die negativen Stirnplatten auf diesen Wandungen abstützen, verteilt sind. Die Oberfläche dieser öffnungen beträgt 67 cm bei einer Oberfläche der negativen Stirn-

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platte von 152 cm , was einem Verhältnis von 0,44 entspricht.

Die Abdichtung wurde mit Hilfe einer Dichtung aus weichem Kunststoff erreicht, die um den mit den Löchern versehenen Bereich herum angeordnet ist.

Im Rahmen der Erfindung können die senkrechten Rippen durch eine zwischen Gefäß 1 und Kasten 10 gepreßte poröse Separatorfolie ersetzt werden. Diese Folie hält die aktive Masse der Stirnplatte 20 zurück, die in Höhe der öffnungen 12 abbröckeln könnte, und erlaubt gleichzeitig den Durchgang der überschüssigen Gase.

Vergleicht man die Leistungen eines erfindungsgemäßen Akkumulators und eines gewöhnlichen Akkumulators von je 40 Ah, die jeweils vier positive Platten, fünf negative Platten und

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dieselbe Elektrolytmenge enthalten, so lassen sich bei einer Überladung mit einem konstanten Strom die freigesetzte Gasmenge und der Gewichtsverlust messen, woraus der Wasserverbrauch abgeleitet werden kann. Nennt man I (in Ampere) den Überladestrom und r den Prozentsatz des Wasserverbrauchs des erfindungsgemäßen Akkumulators bezogen auf den Wasserverbrauch des gewöhnlichen Akkumulators, so erhält man :

I (A) 0.03 0,15 I_xO 3_

r % 3 3 3 10

Um die Gasabscheidung weiter zu verringern, können bekannte Verfahren zur Hilfe genommen werden t Verwendung von Platten, deren Gitter aus einer antimonarmen Bleilegierung bestehen oder sogar antimonfrei sind, Stopfen mit Ventilwirkung, die sich unter geringem Druck öffnen usw.

Vorteilhafterweise werden auch hochporöse Separatoren beispielsweise in Form eines Polyesterfaserfilzes verwendet, der den Raum zwischen den Platten ausfüllt. Die Separatoren liegen also mit ihren gesamten jeweils den Platten gegenüberliegenden Flächen auf diesen Platten auf.

Durch derartige poröse Separatoren erreicht man ein besseres Zurückhalten der Schwefelsäure, was zu einer größeren Austauschfläche mit den angrenzenden Platten führt und somit eine bessere Entladung zur Folge hat; ferner wirken sie der den Gase innewohnenden Tendenz entgegen, nach oben zu steigen, und begünstigen somit den Kontakt der Gase mit den angrenzenden Platten.

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L e e r s e it

Claims

FO 10 682 D

COMPAGNIE EUROiEJMNE D¹ACCUMULATEURS S.A. 16, rue de la Baume, -75OO8 PARIS, Frankreich

PATENTANSPRÜCHE

1 - Bleiakkumulator mit einem durch einen Deckel verschlossenen Gefäß, das einen Elektrolyten und einen aus positiven Platten, negativen Platten und Separatoren bestehenden Block enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Block in einem in den Elektrolyten getauchten parallelepipedischen Kasten (LO) eingespannt ist, dessen zwei in engem Kontakt mit den Stirnplatten (20) des Blocks stehende Wandungen (11) öffnungen (12) aufweisen.

2 - Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Öffnungen (12) mit den Stirnplatten des Blocks unter Zwischenlage einer Dichtung

(13) aus einem weichen Material gasdicht verbunden sind.

3 - Akkumulator nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß alle öffnungen (12) in einem definierten Bereich jeder der beiden Wandungen (11) angeordnet sind und daß der Rand dieses Bereichs mit der entsprechenden Stirnplatte gasdicht unter Zwischenlage einer Dichtung aus einem weichen Material verbunden ist.

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4 - Akkumulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich mehrere Öffnungen geringer Abmessungen enthält, die gleichmäßig verteilt sind.

5 - Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Oberfläche der Öffnungen (12) und der Oberfläche einer der diese Öffnungen aufweisenden Wandung gegenüberliegenden Platte zwischen 0,40 und 0,60 liegt.

6 - Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Platten angeordneten Separatoren hochporös sind und den Raum zwischen den Platten ausfüllen.

7 - Akkumulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Separatoren Polyesterfaserfilze sind.

8 - Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatten des Blocks negative Platten sind.

9 - Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite jeder der beiden großen Wandungen (11) des Kastens (10) mindestens in Höhe der Öffnungen mit einer gasdurchlässigen Isolierfolie bedeckt ist.

10 - Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäfte (16) der Anschlußklemmen dicht durch die obere Wandung (15) des

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Kastens (10) geführt sind.

11 - Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (10) mit einem Gasauslaßstutzen (6) in Verbindung steht, der durch den Deckel geführt und durch einen Stopfen (7) verschlossen ist.

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