DE2811183A1

DE2811183A1 - Metalloxid-wasserstoff-batterie

Info

Publication number: DE2811183A1
Application number: DE19782811183
Authority: DE
Inventors: James E Dunlop; Gerrit Van Ommering; Joseph F Stockel
Original assignee: Comsat Corp
Current assignee: Comsat Corp
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1978-09-28
Also published as: GB1596106A; JPS60101382U; US4115630A; CA1090873A; FR2384358B1; FR2384358A1; SE7802417L; JPS6247174Y2; JPS61183065U; DE2811183C2; SE443064B; JPS53116442A

Description

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Metalloxid-Wasserstoff-Batterie

Die Erfindung betrifft eine aufladbare Metalloxid-Wasserstoff-Batterie, welche im Gegensatz zu Einmetalloxid-Wasserstoff-Zellenpaaren nach der Rücken-an-Rücken-Elektrodenanordnungs-Theorie arbeitet. In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Elektroden in Reihe zusammengeschaltet und ein Elektrodenstapel von in Reihen verbundener Elektroden anstelle einer bipolaren Konstruktion verwendet, um einen Hochspannungsbetrieb zu erreichen. In einer zweiten Ausführungsform wird eine Rücken-an-Rücken-Konstruktion für die positiven Elektroden in paralleler Anordnung als Elektrodenverbindung benutzt, um die operative Zelle zu vervollständigen. Einzelzellen werden durch nicht-poröse Polymerseparatoren voneinander getrennt, wodurch die Bildung von Elektrolytfilmen vermieden wird, die dazu neigen, elektrochemisch jede Zelle zu verkürzen; die Polymerseparatoren sind mit geringem Gewicht und Volumen ausgelegt, so daß die Abmessungen minimal gehalten werden. Die Verbindung der verschiedenen Zellen erfolgt über Sammelschienen, die mit Eleitrodenanschlüssen verbunden sind. Die gesamte Anordnung der Zellen wird durch Endplatten unter Druck gehalten sowie durch einen oder mehrere Verbindungsstäbe. Im Fall von Zellen mit prismatischer Form wird der Stapel durch die Wände des Batteriebehälters unter Druck gehalten.

Es sind bisher verschiedene Techniken und Materialien bekannt geworden, mit welchen Metalloxid-Wasserstoff-Zellen zu betriebsbereiten Batterien zusammengesetzt worden sind. Die üblicherweise benutzte Methode zur Verbindung von-Elektroden in Reihe wird als die bipolare Verbindungsmethode bezeichnet. Das Grundkennzeichen dieses Systems besteht darin, daß die

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positive Elektrode einer Einzelzelle mit der negativen Elektrode der benachbarten Einzelzelle zu einer Struktur bzw= Einheit kombiniert wird. Diese Struktur hat als Funktion die elektrische Verbindung der beiden Elektroden und die Trennung der vElektrolyte in den benachbarten Zellen. Sie wird oft benutzt, um die positiven und negativen Elektroden-Reaktanten in Fällen zu trennen, in denen sie nicht in den Elektroden selbt enthalten sind. Eine solche bekannte Metalloxid-Wasserstoff-Batterie von bipolarer Konstruktion ist schematisch in Figur 1 dargestellt. In dem Stapel 10 in Figur 1 erkennt man ganz allgemein eine negative Elektrode 12, eine positive Elektrode 14 und ein Metallsieb 16, welches die beiden Elektroden trennt. Die Einzelelektroden werden durch Trennelemente 18 voneinander getrennt. In dieser zum Stand der Technik gehörenden Konstruktion sind die positiven und negativen Elektroden benachbarter Zellen durch das Metallsieb 16 verbunden, wobei dem Sieb außerdem die Aufgabe zufällt, die Elektrolyte der verschiedenen Zellen zu trennen. Bei dieser bekannten Konstruktion mußte ein Sieb anstelle einer festen Platte verwendet werden, damit das Gas Zugang zur Wasserstoff-Elektrode (negativ) hat. Diese bekannte Konstruktion weist- mehrere Nachteile auf,

Der erste Nachteil besteht darin, daß immer noch die Möglichkeit des Elektrolyt-Kontaktes zwischen zwei Zellen besteht. In Fällen, in denen eine lange Lebensdauer der Zellen erforderlich ist, besteht die Gefahr, daß in dem Sieb etwas Elektrolyt eingeschlossen bleibt, so daß eine elektrochemische Verkürzung der Zellen berücksichtigt werden muß. Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein dickes Sieb zu verwenden, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieses Nachteiles zu vermeiden; dies geht jedoch zu Lasten des Gewichtes und des Volumens der Zellen, die sich vergrößern. Außerdem ist es ohne weiteres einzusehen, daß die Verwendung von schwereren und dickeren Sieben den elektrischen Widerstand des Elementes erhöht. Ein

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weiterer Nachteil der bisher bekannten Methoden besteht darin, daß die Metallelektrode (positiv) ungleich, d.h. nur von einer Seite aufgeladen wird. Diese ungleiche Aufladung kann zu Differenzen in der Materialspannung zwischen beiden Seiten der Elektrode führen, was wiederum ein Aufwölben der Elektrode bedingen kann. In Bereichen hohen Druckes, in welchen die Stromdichte extrem hoch wird, kann diese Aufwölbung zu elektrischer "Verkürzung" führen oder hohe Temperaturen hervorrufen, die das Trennelement 18 zerstören können.

Darüberhinaus besitzen die bekannten Zellen der in Figur 1 dargestellten Art ein verhältnismäßig hohes Gewicht, weil pro Metalloxid-Elektrode ein Metallsieb erforderlich ist und die Siebe verhältnismäßig schwer sind. Das hohe Gewicht der Siebe ergibt sich aus der Dicke derselben, die erforderlich ist, damit sie als Trennelement wirken können, sowie aus der geringen lichten Maschenweite der Siebe, die erforderlich ist, damit sie eine brauchbare Unterlage für die Elektroden darstellen. Schließlich ist es nicht möglich, den Durchmesser des bekannten Metalloxid-Wasserstoff-Zellenstapel über einen bestimmten Wert anwachsen zu lassen, weil ein ausreichendes Maß an Wärmeableitung erforderlich ist. Die Gesamt-Batteriespannung, im allgemeinen ein feststehender, formabhängiger Faktor, bestimm' die Anzahl und den maximalen Durchmesser der Platten; hieraus ergibt sich der maximale Energieinhalt der Zellen. Zur Herstellung von Zellen mit großem Energieinhalt ist infolgedessen die bipolare Konstruktionstechnik nur schwierig anwendbar.

Zum bekannten Stand der Technik gehören außerdem verschiedene Variationen des in Figur 1 dargestellten Grundsystems. So ist beispielsweise aus der US-PS 3 669 744 eine Vorrichtung bekannt, in welcher eine Halbkugel-förmig abgedichtete Nickel-Wasserstoff-Vorratszelle beschrieben ist. Die Zelle besteht aus einer Nickeloxid-Elektrode 1 und einer negativen Wasserstoff-Elektrode

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2, die sich in einem Behälter 3 befinden. Die Elektroden sind durch ein senkrecht angeordnetes Trennelement voneinander getrennt. In der Patentschrift wird auf die Probleme hingewiesen, die sich bei der Erzeugung eines ausreichend starken "vis-a-vis-Gasdruckes" durch Optimierung der Dickenverhältnisse der positiven und der negativen Elektrode ergeben. Weiterhin ist aus dem US-PS 3 716 413 eine Zellenanordnung bekanntgeworden, bei welcher eine Mittelwelle 17 in einem Zellenbehälter 10 angeordnet ist; an der Mittelwelle sind die Elektroden 11 und konzentrisch montiert. Eine Reihe von Sammelschienen 12 und sind bei der bekannten Vorrichtung parallel zu der Mittelwelle angeordnet. Die Mittelwelle 17 dient, allgemein gesprochen, als Mittel zur Ausrichtung der Elektroden in der Zelle.

Weitere Modifikationen der in der US-PS 3 716 413 beschriebenen Vorrichtung sind in folgenden US-amerikanischen Patentschriften beschrieben: 3 297 484, 3 436 272, 3 505 114, 3 607 215, 3 833 424. Alle Veröffentlichungen beschreiben Zellenanordnungen in welchen Elektrodenstapel mittels einer Folge von Schraubenbolzen entlang des Umfangs eines Zellenstapels verbunden sind. Besonders typisch unter den vorstehend genannten Anordnungen ist die gemäß US-PS 3 833 424, bei welcher eine Reihe von Bolzen 20 in Festklemmtafeln 26 bis 29 angeordnet ist. In ähnlicher Weise geht aus der US-PS 3 297 484 die Verwendung einer Reihe von Bolzen 19 mit Abstandshaltern 20 und Endplatten 10 und 14 zum Zusammenhalten der Elektrodenstruktur hervor.

Es sind weiterhin zahlreiche Patentschriften bekannt, aus denen weitere Einzelheiten der Zellkonstruktion hervorgehen. Hier sind beispielsweise die US-PSen 3 739 573 und 3 834 944 zu nennen. Aus diesen beiden Patentschriften sind zylindrische Zellen bekannt, die zu einem Stapel zusammengeschlossen und elektrisch in Reihe verbunden werden können. Die US-PS 3 739 ist von besonderem Interesse, weil sie die Verwendung einer Palladium-Folie mit einer Palladium-Schwarz-Oberfläche, welche

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mit Wasserstoff gesättigt ist, als Elektrode und ein Trennelement aus einer Elektrolyt-Matrix in Form von Asbest, welcher mit einem ausgewählten Elektrolyt getränkt ist, beschreibt. Darüberhinaus soll noch auf die US-PSen 3 617 385 und 3 660 hingewiesen werden, aus welchen senkrechte Zellreihen bekannt sind, die in Reihe verbunden sind.

In neuerer Zeit ist die Methode der Rücken-an-Rücken-Elektroden-Anordnung ausgewertet worden. In diesem Zusammenhang wird auf die Diskussion dieser allgemeinen Technik in "Proceedings of the 9th International Symposium", Brighton, England, 1974, veröffentlicht in POWER SOURCES 5, 1975 (Academic Press) hingewiesen. Obwohl in dieser wissenschaftlichen Abhandlung vom Konzept her gewisse Anregungen gegeben werden, ist keine definitive Zeil- oder Batteriestruktur beschrieben.

Erfindungsgemäß wird eine Einheit (ein Modul) mit einer Rücken-an-Rücken-Anordnung von Metalloxid-Elektroden und nicht-porösen polymeren Zellenseparatoren verwendet. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Rücken-an-Rücken-Metalloxid-Wasserstoff-Elektroden sandwichartig durch zwei Elektrodenseparatoren verbunden, welche den Elektrolyten und zwei Wasserstoffelektroden enthalten, so daß eine Einzeleinheit bzw. ein Einzelmodul gebildet wird. Die Einheiten werden zusammengesetzt, isoliert und durch Separatoren getrennt. Zur elektrischen Verbindung der Elektroden werden die Zunge an der Metalloxid-Elektrode der ersten Einheit mit der Zunge der Wasserstoff-Elektrode der zweiten Einheit, die Zunge der Metalloxid-Elektrode der zweiten Einheit mit der Zunge der Wasserstoff-Elektrode der dritten Einheit und so weiter verschweißt oder in anderer Weise verbunden, bis alle Einheiten verbunden sind. Die Zunge der Metalloxid-Elektrode der ersten Einheit und die Zunge der negativen Elektrode der letzten Einheit werden mit den Batterieanschlußklemmen verbunden. Diese Rücken-an-Rücken-Elektroden-Reihenverbindung ergibt eine Hochspannungsbatterie.

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Der gesamte Stapel der Einheiten wird durch zwei Endplatten und einen in der Mitte angeordneten Stab zusammengeprei3t. Alternativ kann der Stapel - im Fall von Zellen mit prismatischer Form - durch die Wände des Batteriebehälters zusammengepreßt werden.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich um eine Nickel-Wasserstoff-Zelle mit parallelen Rücken-an-Rücken-Verbindungen. Unter Anwendung der Druckgefäßtechnologie werden erfindungsgemäß Form und Herstellung des Gefäßes, des Elektrodenstapels, Anordnung und Aktivierung des letzteren weiterentwickelt. Die betriebsbereiten Zellen können elektrisch verbunden werden und ergeben so eine Kraftquelle.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die beigefügten Zeichnungen bezug genommen. In diesen Zeichnungen bedeuten

Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines typischen Zellenstapels gemäß dem bekannten Stand der Technik;

Figur 2 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, in welcher man einen Teil des Aufbaus einer Einheit der erfindungsgemäßen Metalloxid-Wasserstoff-Batterie erkennt;

Figur 3 eine graphische Darstellung der Energiedichte gegen die Zellenspannung, aus welcher die Unterschiede zwischen einer bekannten bipolaren Konstruktion und einer Konstruktion gemäß der Erfindung hervorgehen;

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Figur 4 eine schematische Seitenansicht einer vollständigen Hochspannungsbatterie in erster Ausführungsform, in welcher man die Druckplatten und die Zellenanordnung um eine Mittelachse erkennt;

Figur 5 eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in welcher man eine vollständige Zelle mit einem Multi-Elektrodenstapel in Parallel-Anordnung erkennt;

Figur 6 eine schematische perspektivische Darstellung der Zellenzungen und Sammelschienenanordnung von Figur 5.

Aus Figur 2 geht eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hervor. Es handelt sich um eine schematische Seitenansicht eines Ausschnittes aus einer erfindungsgemäßen Hochspannungs-Metalloxid-Wasserstoff-Batterie mit Serien-Verbindung. Der Stapel 20 besteht aus einer Reihe von Einheiten, jeweils aus positiven Platten 22, 24 in Rücken-an-Rücken- Anordnung und negativen Platten 26, 28, die von den positiven Rücken-an-Rücken-Platten durch die Separatoren 30,32 getrennt sind. Eine Reihe von Separatoren 34 dienen zur Trennung der einzelnen Einheiten des Stapels. Aus Figur 2 geht in schematischer Form auch die Befestigung der Elektroden in jeder Einheit hervor, so daß sich eine Reihenkonstruktion ergibt. Man erkennt weiterhin aus Figur 2, daß die Verbindung der negativen Elektroden 26 und 28 mit Hilfe der Verbindung 36 und dann in Reihenanordnung zu den positiven Rücken-an-Rücken-Elektroden 38, 40 in einer zweiten Einheit erfolgt. Die negativen Elektroden 42, 44 der zweiten Einheit werden mit Hilfe der Verbindung 46 mit den positiven Elektroden der folgenden Einheit verbunden.

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COPY

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Die positiven Rücken-an-Rücken-Elektroden 22 und 24 sind in üblicher Weise aus porösem gesintertem Nickel mit einer Dicke von etwa 0,76 mm bei Ladungen von etwa 0,105 Ampere-Stunde/g oder 0,3^-5 Ampere-Stunde/cm hergestellt. Aus Optimierungsstudien ist bekannt, daß die Energiedichte von der Ampere-Stunden-Kapazität pro Flächen-Einheit abhängt. Bei der genannten Elektrode beträgt die Stromdichte etwa 11 mA/cm bei einer vollständigen Ladung in etwa 2,0 Stunden. Soll bei höheren Stromdichten gearbeitet werden, so müssen dickere positive Elektroden verwendet werden. Üblicherweise ergeben sich bei Verwendung von Elektroden mit einer Dicke von 0,94 mm bei Anwendung eines Rücken-an-Rücken-Stromdichtenmusters Stromdichten von etwa 27 mA/cm bei einer Ladung von 2,0 Stunden

Es ist auch möglich, elektrochemisch imprägnierte Elektroden bei der Konstruktion einer Zelle von 35 Ahr zu verwenden. Bei diesen Elektroden benutzt man im allgemeinen ein Nickelsieb als Plattenunterlage. Gesintertes Nickel mit einer Porosität zwischen 78 und 85 % wird in der Platte verwendet. Die Beladungsgrenze liegt bei 1 bis 2 g aktives Material pro cm Leervolumen in der Platte. Wie aus Figur 2 ersichtlich, werden zwei Verbindungsarme aus Blei 36 verwendet, um die Rücken-an-Rücken-Elektroden zu verbinden; in der Praxis ist es jedoch möglich, zur Verringerung der Anzahl der Zungen nur eine Zunge zwischen jedem Paar positiver Elektroden zu verwenden.

Bei der Bestimmung der Kriterien für positive Zellquerschnittsbereiche haben Optimierungsstudien gezeigt, daß folgende Werte als Hauptparameter für eine 60 Whr-Batterie erforderlich sind:

(1) Stromdichte: 45 mA/cm

(2) Druck: 7 bis 35 kg/cm² (atms)

(3) Anzahl der Einheiten: 45

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Eine solche Batterie würde eine Energiedichte von etwa 88 Whr/kg bei einem Durchmesser von 6,35 cm und einer Gesamtlänge von etwa 30 cm aufweisen. Die große Anzahl der Einheiten vergrößert die Möglichkeit der Kantenverkürzung der Elektroden; außerdem können bei einer so großen Batterie Konstruktionsprobleme auftreten, Darüberhinaus wirft der verhältnismäßig geringe Durchmesser der einzelnen Einheiten zusätzlich Konstruktionsprobleme auf. Man hat infolgedessen versucht, die Anzahl der Einheiten zu verringern, andererseits den Durchmesser jeder Einheit zu vergrößern, wobei Durchmesser und Stromdichte die Hauptparametei bleiben, während der Druckbereich konstant gehalten wird. Als Folge einer solchen Veränderung verringert sich eine solche verbesserte Batterie um etwa 2 Whr/kg in der Energiedichte,wenn der Durchmessser von 6,35 cm auf 8,9 cm erhöht und die Anzahl der Einheiten um die Hälfte verringert wird. Der Wert von 8,9 cn wird infolgedessen für einen guten Kompromiß unter Berücksichtigung der Energiedichte und der Betriebssicherheit gehalten.

Als Materialien für die Separatoren 30 und 32 kommen entweder Asbest in einer für Brennzellen geeigneten Klassifizierung oder Kaliumtitanat in Frage. Bei Verwendung in einer Nickel-Wasserstoff-Zelle werden diese Materialien mit 30-gewichtsprozentigem Kaiiumhydroxid als Elektrolyt geflutet. Da das Druckdifferentia]

des Blasendurchtritts von Sauerstoff bei etwa 0,35 kg/cm (5 psi) liegt, entweicht das bei einer Überladung an der positiven Elektrode erzeugte Sauerstoffgas durch die poröse Sinterstruktur der positiven Elektrode vorwiegend in den freien Raum der Batterie und wandert nicht durch den Elektrolyten in dem Elektrodenseparator zur negativen Elektrode. An der negativen Elektrode vereinigt sich der Sauerstoff mit dem Wasserstoff gas unter Bildung von Wasser. Diese Reaktion wird dem Durchtritt des Sauerstoffgases durch den Separator und einer raschen lokalen Reaktion an der Wasserstoff-Elektrode in Gegenwart des Edelmetall-Platin-Schwarz-Katalysators vorgezogen.

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Eine solche Reaktion kann beispielsweise ablaufen, wenn ein poröser, nicht gewebter Nylon-Separator verwendet wird, welcher heiße Flecken schafft, die die Batterie beschädigen. Ein weiterer Vorteil der Separatoren bzw. Trennelemente aus Asbest oder Kaliumtitanat liegt in deren Fähigkeit, den Elektrolyt in ihren porösen Strukturen festzuhalten.

Die Separatoren sind im allgemeinen 0,127 bis 0,508 mn ( 5 bis 20 mils) dick; ihr Durchmesser wird größer gewählt als der der Elektroden, so daß sie letztere überlappen. Das Mittelloch der Separatoren 30 und 32 bei Verwendung in einer zylindrischen Stapelkonstruktion (vgl. Figur 4) ist in der Größe verringert. Diese Variation in den Größen dient zur Vermeidung eines Schlepp kontaktes zwischen benachbarten positiven und negativen Elektroden um die Kanten oder am Mittelloch, wenn ein solches vorhanden ist.

Die negativen "Elektroden 26, 28 bestehen im allgemeinen aus durch Teflon gebundenem Platin-Schwarz, welches von einem dünnen, feinmaschigen Nickelsieb getragen wird. Diese negativen Elektroden sind üblicherweise etwa 0,203 mm (8 mils) dick und weisen an der Rückseite neben dem Gasdiffusionssieb eine hydrophobe Teflonoberfläche auf. Es ist unerläßlich, daß die negative Elektrode eine solche Teflon-Rückseite aufweist, um einen Verlust an Elektrolyten infolge Mitreißens desselben durch das an der negativen Elektrode während des Ladens erzeugten Wasserstoffgases zu vermeiden. Derartige Elektroden gehören zum bekannten Stand der Technik. Der Edelmetallüberzug besteht aus 3 mg/cm Platin-Schwarz. Dieser Platin-Überzug reicht als Katalysator aus, um die Elektrode bei Stromdichten über 100mA/cm' zu betreiben, wobei die Polarisationsverluste sehr gering sind. 0,076 mm (3 mils) Nickelzungen sind einzeln an der negativen Elektrode durch Punktschweißen angebracht. Diese Zungen der negativen Elektroden an beiden Seiten des Gasdiffusionssiebes sind punktförmig zur Verbindung mit einer Sammelschiene zu-

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sammengeschweißt (in der beschriebenen Ausführungsform nicht dargestellt).

Die Einheiten-Separatoren 34 können aus einem Polymer, vorzugsweise einem hydrophoben Polymer wie Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen, Polypropylen u.a. hergestellt sein. Die Verwendung dieser Materialien verhindert einen Elektronenübergang zwischen den beiden Wasserstoff-Elektroden, die verschiedene Potentiale aufweisen. Darüberhinaus sollten die genannten Separatoren in einer Richtung senkrecht zu der Elektrodenfläche nicht-porös sein, um einen Elektrolyt-Kontakt zwischen benachbarten Zellen zu vermeiden. Jeder Einheiten-Separator kann über jede Phase eine Gastransportschicht aufweisen, um so einen Gaszugang zur Oberfläche der Wasserstoff-Elektroden vorzusehen. Eine solche Gastransportschicht kann viele Formen haben, beispielsweise kann sie aus einer großen Zahl von Ritzen oder Nuten auf jeder Oberfläche bestehen; es ist auch möglich, eine extrem dünne Kunststoff-Folie zu verwenden und auf beiden Seiten ein Metalloder Kunststoffsieb anzubringen.

In Figur 4 erkennt man eine vollständige Batterie, in welcher eine Rücken-an-Rücken- Konstruktion in Reihen-Anordnung zu sehen ist. Dies ist die erste AusfUhrungsform der Verwendung einer Rücken-an-Rücken-Konstruktion zur Herstellung einer Hochspannungs-Batterie. Es handelt sich in der Figur 4 um eine schematische Seitenansicht einer vollständigen Batterie, jedoch ohne das Druckgefäß und die elektrischen Verbindungen wie in Figur 2. Die Batterie hat eine zylindrische Form und die Elektroden sind rechtwinklig 2ur Mittelachse der Batterie angeordnet. Eine derartige Konstruktion weist im allgemeinen ein ausgezeichnetes thermisches Verhalten auf. Insbesondere wird die in dem Elektrodenstapel erzeugte Wärme zur Oberfläche des Stapels abgeleitet. Von diesem Punkt gelangt sie durch das Wasserstoffgas in dem Gefäß zu der Wand des Druckgefäßes, wo sie abgestrahlt oder abgeleitet werden kann. In einer solchen

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Umgebung erreicht man eine Bahn verhältnismäßig geringen thermischen Widerstandes, weil die Ableitung bzw. Konduktion in einer Bahnrichtung parallel zu den Platten rasch und Wasserstoffgas ein guter Wärmeleiter ist. Im Gegensatz dazu ist es bei der bekannten Vorrichtung mit flachen Zellen gemäß US-PS 3 669 744 erforderlich, daß die Wärme in einer Richtung senkrecht zu den Platten und dann durch die Wand des Druckgefäßes sowie, zusätzlich, durch eine Zwischenlage zur Grundplatte des Batteriestapels abgeleitet wird. Die Wärmeleitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu den Platten ist um das 10- bis 20-fache kleiner als parallel zu den Platten. Aus diesen Gründen sind zusätzliche Modifikationen in flachen Elektroden-Konstruktionen erforderlich, um die Wärmeableitung zu verbessern, was im allgemeinen zu einer Erhöhung des Gewichtes führt. Im Fall beispielsweise von Raumschiff-Batterien ist diese Gewichtserhöhung nicht akzeptabel.

Man erkennt weiterhin in Figur 4, dai3 die Batterie 50 axial um eine Mittelachse 52 aus 316-rostfreiem Stahl angeordnet ist, welche an einem Ende Schraubenwindungen 54 aufweist, so daß eine geeignete Dichtungsscheibe 56 und eine Verschlußmutter 58 aufgeschraubt werden können. Das untere Ende der Mittelachse 52 kann eine geeignete Mutteranordnung 60 mit geeigneter Dichtungsscheibe 62 aufweisen oder kann, ebenso wie das obere Ende, verschraubt sein. Zwei Druckplatten, eine obere Platte 64 und eine untere Platte 66, dienen dazu, den ausgerichteten Stapel festzuhalten. Die obere Druckplatte weist ein mittig angeordnetes Bohrloch 68 auf, durch welches der Verbindungsstab 52 hindurchgeht. Die untere Druckplatte 66 weist eine entsprechende axial angeordnete Bohrung 70 auf. Die Druckplatten 64 und 66 können aus einem inerten Material, beispielsweise Polypropylen oder Polysulfon bestehen und durch Formen unter Druck hergestellt werden.

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Das Formen unter Druck aus den genannten Materialien kann beispielsweise in der folgenden Weise durchgeführt werden. Das Formungsverfahren erfordert zunächst ein Einsprühen der Form mit einem Formtrennmittel. Anschließend werden etwa 21 g des zu verwendenden Kunststoffmateriales in die Form gegeben. Es hat sich gezeigt, daß die Belastung in der ersten Phase des Verfahrens 3630 kg (8000 lbs) während 30 Sekunden betragen sollte. Anschließend wird der Druck auf 1590 kg (3500 lbs) vermindert und die Heizer werden auf 191⁰C (375°F) gebracht. Wenn die Temperatur in der Form 188°C (370⁰F) erreicht, wird die Belastung erneut auf 3630 kg (8000 lbs) für 30 Sekunden erhöht. Danach wird die Belastung auf 1590 kg (3500 lbs) verringert und auf Raumtemperatur abgekühlt. Schließlich werden die Endplatten aus der Form entfernt, sobald sie ausreichend abgekühlt sind.

Der Elektrodenstapel wird bis zu der gewünschten elektrischen Kapazität aufgebaut, indem die einzelnen Teile über die zentrale Achse 52 geschoben werden. Wie man in Figur 4 erkennt, ist die erste Elektrode die Wasserstoff-Elektrode 70, auf welche ein Separator 72 und zwei positive Elektroden 74 folgen. Ein zweiter Separator 76, der mit dem Separator 72 identisch ist, wird über den Stapel gelegt, worauf eine zweite negative Elektrode oder Wasserstoff-Elektrode, nämlich die Elektrode folgt. Darauf folgt ein erster Zellen-Separator 80, der eine Einzeleinheit vervollständigt. Man erkennt aus Figur 4 auch, daß jedes Element des Stapels ein Bohrloch aufweist, welches größer ist als die Mittelachse 52. Um die Mittelachse 52 von den aktiven Elementen der Batterie zu isolieren, ist um die Achse 52 eine Folge von Dichtungsscheiben 82 angeordnet, so daß die Gesamthöhe des Stapels aus Dichtungsscheiben 82 gleich oder nahezu gleich der Entfernung zwischen den Einheiten-Separatoren 80 ist.

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Nach dem Zusammenbau der Vorrichtung üben die Dichtungsringe 82 einen leichten Druck aus und dichten so die Zentralachse 82 sowie die einzelnen Einheiten-Separatoren 80 ab. Die Dichtungsscheiben 82 können aus demselben Material hergestellt sein wie die Einheiten-Separatoren 80. Die Höhe des Stapels der Dichtungsscheiben 82 entspricht der des aktiven Elementes in jeder Einzeleinheit, wie dies aus Figur 4 zu erkennen ist. Durch Anwendung dieser Fabrikationstechnik kann eine Folge von Einheiten zu einer betriebsfertigen Batterie zusammengebaut werden. In Figur 4 sind drei Einheiten 84, 86 und 88 dargestellt. Nach Fertigstellung des Stapels wird die obere Druckplatte 64 über die Mittel- bzw. Zentralachse geschoben und der Verriegelungsmechanismus 56 und58 aufgesetzt. Sobald die Einheit zusammengebaut ist, können geschlitzte Sammelschienen installiert werden, um den elektrischen Kontakt in der Weise, wie in Figur 2 gezeigt ist, herzustellen, d.h. durch Verschweißen von (nicht dargestellten) Zungen an jeder Elektrode mit Zungen an den Sammelschienen. Sobald auch diese elektrische Verbindung fertiggestellt ist, können die Sammelschienen selbst an Durchtrittsöffnungen im Batteriegehäuse festgeschweißt werden.

Figur 3 zeigt eine graphische Darstellung des Zusammenhanges zwischen Spannung und Energiedichte. In dieser Darstellung sind zwei Batterien verglichen, welche beide Einheiten-Durchmesser von 8,9 cm aufweisen. Die untere Kurve gehört zu einer üblichen bipolaren Konstruktion, die obere Kurve gehört zu einer Batterie, die erfindungsgemäß nach der Rücken-an-Rücken-Reihentechnik konstruiert ist. Die Zahlen an den beiden Kurven geben die Anzahl der Platten in jedem Stapel an; man erkennt leicht, daß mit der erfindungsgemäßen neuen Konstruktion erheblich höhere Energiedichten bei bestimmten Spannungen erzielbar sind.

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In den Figuren 5 und 6 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Figur 5 stellt einen schematischen Querschnitt durch eine betriebsfähige Zelle dar, aus dem alle wesentlichen Faktoren der Erfindung hervorgehen. In dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt eine parallele Elektrodenverbindung vor. Die abführenden Anschlußklemmen dieser Zelle können mit anderen Zellen zu einer betriebsfertigen Kraftquelle verbunden werden. Elemente, die mit denen von Figur 4 übereinstimmen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Wie in Figur 5 dargestellt, besteht das Druckgefäß 90 im wesentlichen aus zwei halbschaligen Abteilen. Diese schalenförmigen Abteile werden in einem Hydroformierungsprozeß hergestellt, welcher von einem Blech aus "Inconel 718" mit einer Dicke von etwa 0,508 mm (20 mils) ausgeht. Während des Hydroformierens wird das längere halbschalige Abteil 91 bis auf eine Dicke von etwa 0,457 mm (18 mils) ausgezogen, während das kürzere halbschalige Abteil 93 nahezu auf der ursprünglichen Dicke von 0,508 mm (20 mils) bleibt. Im Anschluß an das Hydroformieren werden die beiden Schalen durch Wärmebehandlung in einem Vakuumofen gehärtet. Wie im einzelnen noch näher erläutert werden wird, werden im Anschluß an den Zusammenbau der Batterie-Elektrodenstapelkomponenten die beiden Druckschalen 91 und 93 iflit dem Schweißring zusammengeschweißt, so daß man die vollständige, als Element 90 dargestellte Druckeinheit erhält.

Man erkennt weiterhin aus Figur 5, daß der Elektrodenstapel axial an einer Achse 52 ausgerichtet ist. Dichtungsscheiben oder Abstandshalter 82 werden - im Gegensatz zu der Reihenkonstruktion - bei dieser Ausführungsform nicht benötigt. Zwei positive Rücken-an-Rücken-Elektroden 74 sind an dem Stapel angeordnet und mit der Sammelschiene 92 in einer Weise verbunden, die im einzelnen in Figur 6 erläutert ist. In entsprechender Weise sind negative Elektroden 78 angeordnet und mit der negativen Sammelschiene 94 verbunden. Separatoren 72

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und 76 sind in der gleichen Weise wie in Figur 4 dargestellt angeordnet. Weiterhin ist ein einzelner Einheiten-Separator in entsprechender Weise an dem Stapel vorgesehen. Da die
Elektrodenverbindung in dieser Ausführungsform parallel ist, ist keine Elektrolyttrennung zwischen benachbarten Einheiten erforderlich. Infolgedessen wird ein Sieb aus Polypropylen
(Vexar) als Separator 80 zwischen parallel verbundenen, benachbarten Zellen verwendet.

Der Zusammenbau des Stapels um die Achse 52 geht wie folgt
vor sich:

alle positiven Elektroden 74 werden einzeln gewogen und nach ihrem Gewicht sortiert. Die Elektroden sollten ein Gewicht von etwa 11,5 g haben, wobei Abweichungen im Gewicht nicht mehr als 1/2 g betragen sollten. Diese Elektroden werden dann in Stufen von 0,1 g sortiert. Danach werden die Elektroden zusammengemischt, um Multi-Elektrodenstapel zu gewinnen, die dem Gewicht s durch schnitt der Elektroden angepai3t sind. Die Elektrode müssen natürlich visuell inspiziert werden, wobei solche Elektroden, die ein schlechtes Aussehen haben, d.h. Risse, Bläschen usw. aufweisen, ausgeschieden werden.

Beim Zusammenbau der Stapel kann eine Haltevorrichtung verwendet werden, so daß die Elektrodenzungen 96 an den positiven Elektroden und die Zungen 98 an den negativen Elektroden in Reihen übereinanderliegen. Man erkennt, daß es wichtig ist, daß die Elektrodenzungen genau ausgerichtet sind. Im allgemeinen eignen sich Aluminiumschienen zur Erleichterung des
beschriebenen Vorgangs. Die äußere Endplatte 66 wird der
Bodenfläche des Halters zugekehrt aufgesetzt, wenn die zur
Verbindung dienende Mittelachse 52 eingesetzt ist. Ein Sieb aus "Vexar" (nicht dargestellt) wird dann als Separator (Trennelement) auf die Endplatte gesetzt. Dieses Sieb besteht aus Polypropylen (Vexar) und weist eine Dicke von etwa 0,635 mm (25 mils) auf.

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Anschließend, daran wird, eine negative Elektrode auf den Stapel gelegt, dann ein Asbest-Separator 72, positive Rücken-an-Rücken-Elektroden 74, ein weiterer Separator 72, eine negative Elektrode 78, ein Vexar-Sieb 80, eine weitere Elektrode usw., bis die gewünschte Anzahl der Einheiten zusammengefügt ist.

Wenn dies geschehen ist, wird ein Schweißring 102 über die Endplatte 64 gelegt. Eine Isolierscheibe 104, die durch die Mutter 106 festgehalten wird, dient dazu, den Stapel an seinem Platz zusammenzuhalten. Eine Hülse 108, die von der sechskantigen Mutter 106 durch die Isolierscheibe 110 getrennt ist, dient dazu, die Einheit mit der positiven Halterung 112 zu verbinden. Eine negative Halterung 114 dient am anderen Ende der Vorrichtung zusammen mit der Hülse 116 dem gleichen Zweck.

Die negative Halterung bzw. Anschlußklemme 114 weist ein Kupplungsstück 118 auf, mittels welchem es gegenüber der Druckschale 90 zentriert wird. Die sechskantigen Muttern 120 und bilden gemeinsam eine Anschlußklemmenvorrichtung für eine geeignete Leitung. Eine flache Nylon-Isolierscheibe 124 bildet über Gänge einen isolierenden Raum zwischen den sechskantigen Anschlußmuttern 120 und 122 an der Halterung 114, wie in Figur dargestellt ist.

Der positive Anschluß an der Halterung 112 ist in ähnlicher Weise ausgebildet wie der negative Anschluß 114, mit der Ausnahme jedoch, daß der Füllstutzen 126 zum Zweck der Zufuhr von Elektrolyt und Wasserstoffgas koaxial ausgebildet ist.

Ein außergewöhnliches Kennzeichen dieser Einheit ist der Schweißring 102 mit dem von diesem Ring abstehenden Flansch 128. Dieser Schweißring dient zum Elektronenstrahl-Verschweißen der beiden Druckscha]en 91 und 93 und außerdem als Unterlage bzw. Halterung für die Elektrodenstapel-Einheit.

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Auf diese V/eise kann sich sowohl der positive als auch der negative Anschluß frei mit dem Druckgefäi3 während des periodischen Vorgangs bewegen, während der Elektrodenstapel durch den Schweißring 102 sehr fest gehalten wird.

Ein Flansch 119 an der Achse 52 dient dazu, letztere an der Hülse 116 in der festgelegten Stellung zu halten. Die Achse weist einen etwas verringerten Durchmesser auf, so daß sie mit der Hülse 116 in gleitender Berührung steht. Auf diese Weise wird eine relative Bewegung des Stapels erleichtert. Darüberhinaus kann eine Hülse bezw. Manschette aus Kunststoff, beispielsweise "Teflon" (nicht dargestellt), auf den in der Abmessung verringerten Bereich der Achse geschoben werden, um so eine Isolierung zu erreichen.

In Figur 6 ist im einzelnen die Verbindung zwischen den Zungen der einzelnen Zellen und den Sammelschienen bildlich dargestellt Die Sammelschienen 92 und 94 erfüllen mehrere Aufgaben. Als erstes bilden sie ein verläßliches Mittel zur elektrischen Verbindung der positiven und negativen Elektroden. Weiterhin bilden sie das technische Mittel, mit welchem der Elektrodenabstand durch den ganzen Stapel reguliert wird. Schließlich stellen sie eine Art der Verbindung der Elektroden dar, die Schock und Vibration, 'die beim Start von Raumfahrtelementen auftreten können, widerstehen können.

Aus Figur 5 ergibt sich, daß die Sammelschiene 92 mit Hilfe von Abstandshaltern 132 an ihren Platz angeschweißt ist; der Abstandshalter 132 verbindet die Sammelschiene mit dem Element 108. In ähnlicher Weise ist die Sammelschiene 9k mit Bezug auf den Abstandshalter 116 mit Hilfe des Flansches 130 festgelegt.

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In Figur 6 erkennt man, daß die Gitter-Abstandshalter 134 einzeln an den Sammelschienen durch Punktschweißen angebracht sind und individuelle Schlitze für die Zungen 96 und 98 bilden. Die Gitter-Abstandshalter 134 sind etwa L-förmig ausgebildet und weisen je ein Zungenteil 142 zum Verschweißen der Elektrodenzungen mit der Sammelschiene auf. Beim Aufbau des Stapels werden die Elektroden zwischen die Sammelschienen gelegt und die Zungen werden in die vorgesehenen Schlitze eingeführt. Man erkennt, daß die Elektroden nicht als volle Kreise ausgebildet sind, sondern abgeflachte Teile I36 und aufweisen, um das Einführen in den Stapel zu erleichtern und einen unbeabsichtigten Kurzschluß zu vermeiden. Es ist leicht zu erkennen, daß die Zungen 96 in die Schlitze 140 an den Sammelschienen 92 und die Zungen 98 in die Schlitze 141 an der Sammelschiene 94 passen. In der bereits beschriebenen Weise wird der Stapel dann zusammengebaut, so dai3 die Elektrodenzungen in die entsprechenden Schlitze ihrer zugehörigen Sammelschienen eingreifen. Nach dem Zusammenbau des Stapels wird jede Elektrodenzunge an ihrem Platz mit den Zungenteilen 142 an dem Gitter-Abstandshalter verschweißt. Überschüssiges Zungenmaterial kann entfernt werden, nachdem das Verschweißen beendet ist.

Im Folgenden soll nun der endgültige Zusammenbau beschrieben werden. Der zusammengefügte Multi-Elektrodenstapel wird in das Druckgefäß eingesetzt, indem die negative Anschlußklemme 114 durch die Kunststoff-Druckdichtung 118 des Druckgefäß-Schalenteils 91 geschoben wird, bis die Schale an dem T-Stück 128 des Schweißringes 102 zur Anlage kommt. Dann wird das andere Teil 93 der Druckschale 90 aufgesetzt, indem die positive Anschlußklemme durch die Kunststoff-Druckdichtung 117 geschoben wird, bis die zweite Schale auch an dem T-Stück des Schweißringes 128 zur Anlage kommt. Nach diesem Ausrichten werden die beiden Druckschalenhälften 91 und 93 durch Elektronenstrahl- Verschweißen mit dem Schweißring 102 verbunden.

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Anschließend wird das Zusammendrücken der Druckdichtungen 117 und 118 durchgeführt,und zwar in einer Presse unter einem Druck von etwa 12t. Während dieses Vorganges verringert sich der äußere Durchmesser von etwa 1,27 cm auf 1,206 cm (von 0,5 auf 0,472 Zoll).

Die zusammengebaute Einheit wird dann aktiviert.

Für eine typische 35 Amp/h NiHp-ZeIIe wird zunächst ein Prüftest durchgeführt, indem die Zelle in eine Explosionskammer gesetzt wird. Die Zelle wird dann mit Helium unter einen Druck von etwa 70 kg/cm (1000 psig) gesetzt. Anschließend wird der Druck langsam bis auf Atmosphärendruck verringert, worauf die Zelle aus der Explosionskammer entnommen wird. Als nächstes wird ein Dichtigkeitstest durchgeführt, in dem die Einheit mit einem Prüfventil verbunden wird. Hierzu wird die Zelle in eine Vakuumkammer gesetzt und mit einem Detektor verbunden, der alles, etwa aus der Zelle entweichendes Helium mißt. V/enn die Einheit eine Undichtigkeitsrate von mehr als 10" atm cm /see. aufweist, wird sie aus der Kammer entfernt. Die Art der Undichtigkeit wird bestimmt, repariert und erneut in der Vakuumkammer überprüft.

Als nächstes wird die Befüllung mit dem Elektrolyten durchgeführt. Das Prüfventil wird entfernt und die Einheit wird gewogen. Durch Verbindung mit einer Vakuumleitung wird alle evtl. enthaltene Luft evakuiert. Unter Vermeidung einer Rückführung von Luft wird die Zelle mit Elektrolyt gefüllt und der Füllstutzen 126 wird mit einer Dichtungskappe verschlossen. Der Elektrolyt wird, wie angezeigt, durch den Füllstutzen 126 zugeführt. Die Zelle bleibt dann 24 Stunden zum Aufsaugen liegen und wird dann gewogen= Die Dichtung wird entfernt und die Batterie wird bei 3,5 A 16 Stunden geladen, wobei Wasserstoff gas abgeleitet wird. Anschließend an diesen Schritt wird die Zelle umgekehrt, so daß Elektrolyt abfließen kann, während

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der Ladevorgang fortgesetzt wird. Anschließend ',/erden sowohl die Zelle als auch der ausgeflossene Elektrolyt gewogen und das Druckprüfventil wird wieder eingesetzt. Die Zelle wird mit Wasserstoff bis 7,0 kg/cm (100 psi) unter Druck gesetzt und unter diesem Druck gehalten, während sie bei 17,4 Λ auf 1,0 V entladen wird. Der Strom wird auf 5,0 A reduziert und das Entladen wird fortgesetzt, bis 0,1 V erreicht sind.

Schließlich werden Kapazitätsmessungen durchgeführt, indem die Zellen in eine Temperatur-kontrollierte Einrichtung eingesetzt werden und die Temperatur auf 20,0* 1°C (bü* 2⁰B') eingestellt wird. Die Zellen werden unter einen Druck von 7,0 kg/cm² (100 psig) gesetzt und bei 3,5*0,2 Ampere 22 Stunden geladen. Die Zellenspannung und der Druck werden in halbstündlichen Intervallen aufgenommen. Anschließend werden die Zellen bei 17,5*o,2 Ampere auf 1,0 Volt entladen. Die Kapazität der Zelle sollte wenigstens 35 Ahr betragen. Der Maximaldruck wird dann durch Ablassen des Gases auf 42,4 kg/cm¹" (600 psi) eingestellt. Die Aufzeichnung der Spannung und des Druckes werden fortgesetzt, bis der Ladungsdruck und die Kapazität wiederholbar sind. Selbstentladungs- und Ladungs-Haltevermögen-Tests werden in üblicher Weise durchgeführt; sobald das geschehen ist, kann das Ablüftrohr abgekniffen und verschweißt werden. Die Zelle ist dann für den beabsichtigten Betrieb bereit, nachdem sie mit weiteren Einheiten zu einer betriebsfertigen kompakten Kraftquelle zusammengebaut worden ist.

Für den Anmelder:

Meissner & Bolte Patentanwälte

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Claims

Patentansprüche

1.) Aufladbare Metalloxid-Wasserstoff-Batterie mit mehreren Einheiten, von denen jede eine Elektrodenanordnung mit einem Paar positiver, direkt nebeneinander angeordneter Elektroden, Elektrodenseparatoren, die an den offenen Flächen der entsprechenden positiven Elektroden angeordnet sind, eine negative Elektrode, die neben jedem Elektrodenseparator angeordnet ist, und einen Einheitenseparator, der neben jeder negativen Elektrode angeordnet ist und die negativen Elektroden von den benachbarten Einheiten trennt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Elektroden einer Einheit elektrisch miteinander und mit den positiven Elektroden der folgenden, benachbarten Einheiten in der Batterie und die positiven Elektroden dieser Einheit, elektrisch miteinander und mit den negativen Elektroden in der vorhergehenden Einheit verbunden sind, so daß durch die aufeinanderfolgenden Verbindungen der benachbarten Einheiten eine in Reihe geschaltete Hochspannungs batterie gebildet wird.

2.) Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede positive Elektrode aus einem Nickeloxid-Element besteht.

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3.) Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positiven Elektroden aus einer Unterlage und einer auf dieser Unterlage angebrachten Platte aus gesintertem Nickel mit einer Porosität im Bereich von 78 bis 85 % bestehen.

4.) Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Reaktant aus Nickeloxid besteht und die Ladegrenze im Bereich von 1,0 bis 2,0 g/cm des Leervolumens der Platte liegt.

5.) Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenseparatoren aus Asbestscheiben bestehen, die mit KOH-Lösung gefüllt sind.

6.) Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenseparatoren aus einer Scheibe aus Kaliumtitanat bestehen, deren Dicke etwa 0,127 bis 0,508 mm (5 bis 20 mils) beträgt und die mit KOH-Lösung gefüllt sind.

7.) Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Asbestscheibe eine Dicke im Bereich von 0,127 bis 0,508 mm (5 bis 20 mils) aufweist und daß ihr Durchmesser größer ist als der der Elektroden.

8.) Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Elektroden aus einem feinmaschigen Nickelsieb, welches mit Teflon-gebundenem Platin-Schwarz überzogen ist

und auf einer Seite eine hydrophobe Teflonoberfläche aufweist, bestehen.

9.) Batterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus Platin-Schwarz in der Größenordnung von 3 mg/cm liegt und daß außerdem Nickelzungen an der Elektrode angebracht sind.

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10.) Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator zwischen den Einheiten von einer inerten hydrophoben Scheibe gebildet wird, die aus Polytetrafluoräthylen, Polyäthylen oder Polypropylen besteht.

11.) Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator an einer seiner Oberflächen eine Gastransportschicht aufweist.

12.) Aufladbare Metalloxid-Wasserstoff-Zelle mit mehreren Einheiten, von denen jede eine Elektrodenanordnung mit einem Paar positiver, direkt nebeneinander angeordneter Elektroden, Elektrodenseparatoren, die an den offenen Flächen der entsprechenden positiven Elektroden angeordnet sind, eine negative. Elektrode, die neben jedem Elektrodenseparator angeordnet ist, und einen Einheitenseparator, der neben jeder negativen Elektrode angeordnet ist und die negativen Elektroden von den benachbarten Einheiten trennt, aufweist, dadurch gekennzeichnet daß die negativen Elektroden jeder Einheit elektrisch durch eine erste Sammelschiene miteinander verbunden sind, während eine zweite Sammelschiene die positiven Elektroden jeder Einheit elektrisch miteinander verbindet, daß eine erste Anschlußklemme an der ersten Sammelschiene und eine zweite Anschlußklemme an der zweiten Sammelschiene angebracht ist, so daß durch die elektrische Verbindung der Einheiten eine parallel gekoppelte Zelle gebildet wird.

13.) Zelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe in einem zylindrischen Druckgefäß axial zur Zylinderachse des Gefäßes ausgerichtet untergebracht ist, wobei die Anordnung der Zelle in dem Gefäß dazu dient, die Bewegung relativ zu den Anschlußklemmen zu erleichtern.

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14.) Zelle nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden um eine stabförmige Achse gestapelt sind, wobei eine erste und eine zweite Druckplatte an den entsprechenden Enden des Stapels angeordnet und Mittel vorgesehen sind, um den Stapel zwischen die Druckplatten zu pressen.

15.) Zelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an den umlaufenden Kanten des Elektrodenstapels, und zwar an den gegenüberliegenden Seiten desselben, Sammelschienen angeordnet sind, daß ein Flansch elektrisch alle Sammelschienen mit der entsprechenden Anschlußklemme verbindet und daß die Anschlußklemmen an gegenüberliegenden Enden des Gefäßes angeordnet sind.'

16.) Zelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Anschlußklemmen zum Laden des Druckgefäßes einen Einführungsschlitz aufweist, der axial zu der Anschlußklemme ausgerichtet ist.

17.) Zelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefäß zwei Abteüe aufweist, daß an dem Elektrodenstapel ein axial zu demselben ausgerichteter Ring an einem Punkt, an dem sich die Abteile des Druckgefäßes treffen, angebracht ist und daß ein Flansch zum Verschweißen des Ringes mit den Druckgefäßabteilen vorgesehen ist.

18.) Zelle nach Anspruch 17» weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß Aussparungen in dem Ring vorgesehen sind, die den Durchgang der Sammelschienen erlauben, wobei die Sammelschienen nicht an dem Druckgefäß befestigt sind.

19.) Zelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode eine Zunge aufweist, wobei jede Zunge mit einer entsprechenden Sammelschiene verbunden ist.

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20.) Zelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sammelschiene aus einem langgestreckten Flansch besteht, der mit einer Reihe von parallelen Kerbungen und Zungen versehen ist, wobei die letzteren durch die Kerbungen hindurchreichen, und daß die Zungen an den Elektroden in derselben Richtung wie die Flanschzungen durch die Kerbungen hindurchgreifen und an den Flanschzungen angeschweißt sind.

21.) Zelle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode einen abgestumpften Teil aufweist und daß die Zunge an dem abgestumpften Teil der Elektrode angeordnet ist.

22.) Zelle nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zungen geringer ist als die Dicke der Elektroden.

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