DE2838857C2 - Metalloxid/Lanthannickelhydrid-Akkumulator - Google Patents

Metalloxid/Lanthannickelhydrid-Akkumulator

Info

Publication number
DE2838857C2
DE2838857C2 DE2838857A DE2838857A DE2838857C2 DE 2838857 C2 DE2838857 C2 DE 2838857C2 DE 2838857 A DE2838857 A DE 2838857A DE 2838857 A DE2838857 A DE 2838857A DE 2838857 C2 DE2838857 C2 DE 2838857C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
oxygen
metal oxide
separator
hydride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2838857A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2838857A1 (de
Inventor
James D. Gaithersburg Dunlop, Md.
Gerrit van Chevy Chase Ommering, Md.
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Comsat Corp
Original Assignee
Comsat Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Comsat Corp filed Critical Comsat Corp
Publication of DE2838857A1 publication Critical patent/DE2838857A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2838857C2 publication Critical patent/DE2838857C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34Gastight accumulators
    • H01M10/345Gastight metal hydride accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Metalloxid/ Lanthannickelhydrid-Akkumulator mit einem Elektrodenstapel, der eine positive Metalloxidelektrode und eine negative Lanthannickelhydridelektrode aufweist, die durch Separatroren mit zwei sehr unterschiedlichen Widerstandswerten gegenüber einer Gasströmung voneinander getrennt sind, wobei die Separatoren auf gegenüberliegenden Seiten der positiven Metalloxidelektrode angeordnet sind.
  • Gasdicht verschlossene Metalloxid/Lanthannickelhydrid- Akkumulatoren mit einem Elektrodenstapel, der eine positive Metalloxidelektrode und eine negative Lanthannickelhydridelektrode aufweist, die durch einen Separator voneinander getrennt sind, sind bereits aus der DE-AS 28 08 433 oder der US-PS 39 59 018 oder US-PS 38 50 694 bekannt.
  • Ferner ist es aus der US-PS 33 50 225 bekannt, in einem gasdicht verschlossenen Akkumulator eine Sauerstoff-Reduktionselektrode anzuordnen, die auf dem Potential der negativen Elektrode gehalten wird, um einen unzulässig hohen Druck zu verhindern. Diese Maßnahme wird hier in alkalischen Nickel-Cadmium- und Silber-Cadmium-Akkumulatoren vorgesehen.
  • Auch sind bereits zahlreiche Systeme bekannt, bei denen Wasserstoff als reduzierte Verbindung und nicht als Gas unter hohem Druck im Inneren der Zellkammer gespeichert wird. Zu diesem Zweck ist die Verwendung von hexagonalen intermetallischen Verbindungen der allgemeinen Zusammensetzung AB5 vorgeschlagen worden, wobei A ein Seltenerdmetall und B Nickel oder Kobalt bedeuten, da diese bei relativ niedrigen Drücken unter Umgebungsbedingungen große Mengen Wasserstoffgas leicht absorbieren und desorbieren. Als Seltenerdmetall wird im allgemeinen Lanthan verwendet, obwohl sich auch andere Seltenerdmetallverbindungen zur Speicherung von Wasserstoff eignen.
  • In der US-PS 41 12 199 ist eine Modifikation vorgeschlagen, bei der das Lanthannickel unter Verwendung einer nicht legierten Zusammensetzung LaNi5 einen Teil der negativen Elektrode bildet. In diesem Systemen ist daher Lanthannickel als wasserstoffspeicherndes Mittel Bestandteil des Elektrodenstapels.
  • Diese bekannten Systeme weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. Im Falle einer Metalloxid/LaNi5 Hx-Zelle, die aus der US-PS 38 74 928 bekannt ist, tauchen die Metalloxid- und Hydridelektroden vollständig in den alkalischen Elektrolyten (üblicherweise KOH) ein. Bei der hermetisch verschlossenen Zelle dieses Aufbaues treten Probleme aufgrund der Sauerstoff- und Wasserstoffansammlung während der Überladung sowie das Problem einer Verunreinigung der Hydridelektrode durch Sauerstoff auf. Das erste Problem, die Sauerstoff- und Wasserstoffansammlung, wurde bisher nicht auf geeignete Weise behandelt, da angenommen wird, daß das Hydrid während der Überladung überschüssigen Wasserstoff speichert. Das grundlegende Problem der Vermeidung eines Überdruckes innerhalb der Zelle besteht darin, den Ladungszustand beider Elektroden aneinander anzugleichen, so daß sie gleichzeitig die volle Aufladung erreichen. Hierdurch wird eine vollständige Rekombination des entwickelten Gases beim Entladen erreicht. Bisher wurde dieses Problem nicht behandelt, so daß keine möglichen Lösungen beschrieben wurden.
  • Das Verunreinigungsproblem ist darin zu sehen, daß die Hydridelektrode durch die Anwesenheit von Sauerstoff korrodiert und dabei ihre Kapazität verringert wird. Das Problem der Verunreinigung der Hydridelektrode trägt selbstverständlich zu dem Problem der Wasserstoffansammlung bei, da eine Abnahme der Wirksamkeit der Hydridelektrode eine entsprechende Abnahme der Speicherkapazität für Wasserstoff mit sich bringt.
  • Ein zweiter Konstruktionstyp verwendet einen Elektrodenstapel ähnlich dem in NiCd-Zellen. Zwischen den benachbaren Metalloxid- und Hydridelektroden ist ein poröser Separator angeordnet, der teilweise mit dem Elektrolyten benetzt ist (US-PS 41 12 199). Der während der Überladung der Metalloxidlektrode entwickelte Sauerstoff diffundiert durch den Separator und rekombiniert mit dem Wasserstoff an der Hydridelektrode. Hierdurch wird zwar das Problem einer Sauerstoffansammlung vermieden, jedoch tritt in der Zelle eine beträchtliche Korrosion des Hydridmaterials ein.
  • Die Rekombination von Sauerstoff während der Überladung ist daher immer noch ein Gebiet intensiver Forschung bei Metalloxid/ Seltenerdmetallhydrid-Akkumulatoren. Für andere Batteriearten, insbesondere Nickel-Cadmium-Battrerien, ist bereits die Verwendung von reduzierenden Elektroden, sog. Hilfs- oder Sauerstoff verbrauchenden Elektroden, vorgeschlagen worden. Die Sauerstoffansammlung in Nickel-Cadmium-Batterien läßt sich durch Verwendung einer sauerstoffverbrauchenden Elektrode unter Bildung von Hydroxidionen verringern. In der bereits bekannten US-PS 33 50 225 ist die Verwendung einer Verbrauchselektrode im Zusammenhang mit Nickel- Cadmium-Batterien beschrieben. Dieses Patent betrifft somit das Gebiet der wiederaufladbaren Trockenzellenakkumulatoren. Während der Ladung und Entladung kommt es an den Platten zu reversiblen chemischen Oxidations- und Kombinationsreaktionen, wobei der Separator zwischen den Platten mit dem Elektrolyten getränkt ist. Innerhalb des Gehäuses wird eine poröse sauerstoffverbrauchende Elektrode verwendet, so daß das während der Überladung in Folge von chemischen Reaktionen entstehende zusätzliche Wasser über die Oberfläche der sauerstoffverbrauchenden Elektrode verteilt wird. Durch Klemmen, die die sauerstoffverbrauchende Elektrode mit dem Negativpol der Batterie verbinden, wandert der an den positiven Platten entwickelte Sauerstoff in den Bereich der sauerstoffverbrauchenden Elektrode, an deren Oberfläche er mit einer Geschwindigkeit verbraucht wird, die eine übermäßige Druckansammlung in dem verschlossenen Gehäuse verhindert.
  • In der Technologie der Nickel-Cadmium-Batterien wird hinsichtlich der Verringerung der Sauerstoffansammlung auf die US-PS 33 50 225 verwiesen. Ein vollständiges Abfangen des Sauerstoffgases ist jedoch nicht notwendig, da die Cadmiumelektrode im Gegensatz zu einer Hydridelektrode durch Sauerstoff keinen Schaden nimmt. Außerdem ist die gleichzeitige Vermeidung einer Sauerstoff- und Wasserstoffansammlung in diesem System nicht erforderlich. In der speziellen Technologie der US-PS 33 50 225 ist daher die Verwendung einer Abfangelektrode zum Zwecke der Reduktion von entwickeltem Sauerstoff zu Wasser ein üblicher Lösungsweg zur Vermeidung einer unerwünschten Sauerstoffansammlung. Im Zusammenhang mit Metalloxid/ Seltenerdnickelhydrid-Akkumulatoren wurden bisher keine Überlegungen hinsichtlich der Vermeidung einer Sauerstoff- und Wasserstoffdruckansammlung angestellt. In der US-PS 34 70 025 scheint dieses Problem in Zusammenhang mit einer anderen Batterie behandelt zu sein. Im Zusammenhang mit einem völlig verschiedenen System, bei dem alkalische Batteriezellen angewandt werden, ist dort eine Kontrollzelle vorgesehen, die auf Spannungserhöhungen über Schwellenwerte, die bestimmten Entladungsbestimmungen entsprechen, reagiert. Die Kontrollzelle wird dazu verwendet, den Entladungsstrom aus den in Reihe geschalteten Zellen auf einen sicheren Wert zu senken, so daß mögliche Schädigungen vermieden werden. Die Patentschrift befaßt sich jedoch nicht mit der hier beschriebenen speziellen Batterietechnologie.
  • Erfindungsgemäß wird das Problem sowohl der Wasserstoffansammlung als auch der Sauerstoffansammlung dadurch gelöst, daß man das Sauerstoffgas von der Rückseite der Metalloxidelektrode in die Metalloxid/Seltenerdnickelzelle entweichen läßt, wo es an einer Katalysatorelektrode, die auf dem Potential der Seltenerdnickelelektrode gehalten wird, reduziert wird. Da die Reduktion schnell erfolgt, kann sich kein Druck aufbauen, und auch kein gasförmiger Sauerstoff kann die Hydridelektrode erreichen und schädigen. Es wird daher eine Zelle zur Verfügung gestellt, die eine längere Lebensdauer hat und sicherer ist als bekannte Zellen.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, den Metalloxid/Lathannickelhydrid-Akkumulator der eingangs definierten Art hinsichtlich der Elektrodenstapelanordnung zu verbessern, derart, daß eine übermäßige Durckansammlung im Inneren des Akkumulators wirksam vermieden werden kann und auch die Verunreinigung der Lanthannickelhydridelektrode durch Sauerstoff weitgehend vermieden werden kann.
  • Ausgehend von dem Metalloxid-/Lanthannickelhydrid-Akkumulator der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Elektrodenstapel in Nachbarschaft zur Metalloxidelektrode eine Sauerstoff-Reduktionselektrode angeordnet ist, die auf dem gleichen Potential wie die negative Hydridelektrode gehalten wird.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 16.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
  • Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrodenstapelanordnung;
  • Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrodenstapelanordnung, bei der die Reduktionselektroden gegen die Hydridelektroden gepreßt oder an diesen befestigt sind.
  • In den Fig. 1 und 2 sind zwei Stromschienen 10 und 12 schematisch dargestellt. Die negative Stromschiene 10 ist in Reihe mit einer ersten Hydridelektrode 14, einer Sauerstoffreduktionselektrode 16, einer zweiten Hydridelektrode 18 und einer zweiten Sauerstoffreduktionselektrode 20 gekoppelt. Die positive Stromschiene 12 ist in Reihe mit einer Folge von Metalloxidelektroden 22 bis 28 gekoppelt, die Rückseite- an-Rückseite angeordnet sind. Die Metalloxidelektroden 22 bis 24 sind somit Rückseite-an-Rückseite angeordnet, wobei sie die Sauerstoffreduktionselektrode 20 einschließen, während ein zweites Paar von Metalloxidelektroden 26 und 28 Rückseite-an-Rückseite angeordnet sind und die Sauerstoffreduktionselektrode 16 einschließen.
  • Die Lanthannickelelektrode 14, 18 kann auf die in der US-PS 41 12 199 beschriebenen Weise hergestellt werden. Im wesentlichen vermischt man hierzu aktiviertes LaNi5 in Pulverform mit einem Bindemittel, wie Teflon 30 in Wasser, bis eine teigartige Konsistenz erreicht ist. Das erhaltene Gemisch wird dann über die gesamte Oberfläche eines Nickelnetzes gewalzt und in einem Vakuumofen getrocknet. Anschließend sintert man in einer Inertatmosphäre. Alternativ kann man vor dem Verteilen der Mischung Platinmohr zusetzen, um die Geschwindigkeit, mit der sich Wasserstoff direkt auf der Elektrodenoberfläche bildet, zu erhöhen. Ein anderes Verfahren zur Herstellung der Elektrode besteht darin, eine wässrige Hydrid-Teflon-Dispersion auf ein expandiertes Nickelnetz zu sprühen. Ein ausreichender Aufbau wird erhalten, indem man dünne Schichten über das Netz verteilt und die Elektrode nach dem Trocknen wie im vorhergehenden Beispiel sintert.
  • Die positiven Metalloxidelektroden 22 bis 28 können auf bekannte Weise hergestellt werden; vgl. z. B. "Alkaline Storage Batteries", John Wiley &amp Sons, Inc., 1969. Die positiven Elektroden können aus beliebigen herkömmlichen Oxidationsmitteln für elektrochemische Paare gefertigt sein, z. B. Nickelhydroxid, Silberoxid, Mangandioxid oder Quecksilberoxid.
  • Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist die Hydridelektrode 14 von der Metalloxidelektrode 28 durch einen Separator 30 vom Brennstoffzellentyp getrennt. Auf ähnliche Weise ist die Hydridelektrode 18 von der Metalloxidelektrode 26 durch einen Separator 32 und von der benachbarten Metalloxidelektrode 24 durch den Separator 34 getrennt. Diese Separatoren bestehen im allgemeinen aus Brennstoffzellenasbest oder einer Kaliumtitanatmatrix oder beliebigen anderen Separatortypen mit hohem Blasendruck, d. h. niedriger Gaspermeabilität im feuchten Zustand. Diese Separatoren verhalten sich in der Zellumgebung relativ inert und der bei der Überladung erzeugte Sauerstoff kann die Separatoren nicht durchdringen und die Hydridelektrode erreichen.
  • Die Separatoren 30 - 34 dienen dazu, die Hydridelektrode während der Überladung zu isolieren. Entsteht daher bei der Überladung Sauerstoff, kann dieser den Separator nicht durchdringen und die Hydridelektrode erreichen, was eine Korrosion des Hydridmaterials zur Folge hätte. Stattdessen entweicht der Sauerstoff aus der gegenüberliegenden Seite der Metalloxidelektrode und strömt in Richtung der Pfeile 36 durch die teilweise benetzten (befeuchteten) Separatoren 38 - 44 zu der Sauerstoffreduktionselektrode 16 oder 20. Der teilweise benetzte Separator kann aus vliesartigem Nylon oder Polypropylen bestehen oder ein beliebiger anderer Separator mit geringerer Elektrolytaffinität als die beiden Elektroden und der Separator vom Brennstoffzellentyp sein. Ein derartiger Separator setzt der Sauerstoffströmung nur geringen Widerstand entgegen und kann aus der Metalloxidelektrode austretenden Elektrolyten absorbieren, wenn an dieser die Sauerstoffentwicklung beginnt.
  • Durch geeignete Wahl der Separatoren wird somit die Hydridelektrode während der Überladung mit Hilfe der Separatoren 30 bis 34 isoliert, während das Entweichen des Sauerstoffes aus der Metalloxidelektrode durch die teilweise abgetrennte Elektrode 38 - 40 erleichtert wird.
  • Die Sauerstoffreduktionselektrode 16 muß ein Material enthalten, das schlechte Eigenschaften als Wasserstoffelektrode, jedoch gute Eigenschaften als Sauerstoffkathode aufweist, wenn man es bei dem Potential der Hydridelektrode hält. Diesen Anforderungen genügt z. B. Russ und wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Sauerstoffreduktionselektrode mit der Anode 10 elektrisch gekoppelt, wodurch sie mit den Hydridelektroden elektrisch verbunden wird.
  • Während dem normalen Laden und anschließenden Entladen der Zelle ist die Polarisation der Hydridelektrode 14 äußerst klein. Aufgrund dieser geringen Überspannung fließt durch die Sauerstoffreduktionselektrode 16 nur ein vernachlässigbarer Strom, der den Betrieb der Hydridelektrode nicht beeinträchtigt.
  • Demgegenüber ist die angelegte Überspannung für die Sauerstoffreduktion sehr hoch und der die Reduktionselektrode 16 durch den vliesartigen Separator 38 - 40 erreichende Sauerstoff wird sofort nach folgender Gleichung reduziert:
    • O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

  • Der für die Sauerstoffreduktion verwendete Strom verringert den Strom zu der Hydridelektrode 14, 18 und der Ladungsstrom nimmt weiter auf fast 0 ab, wenn die Überladung der Metalloxidelektrode ihr volles Ausmaß erreicht. Wenn daher die Zelle so ausgelegt wird, daß die Metalloxidelektrode vor der Hydridelektrode ihre volle Ladung erreicht, kann der Aufbau eines Wasserstoffdruckes vermieden werden. Bei der Überladung werden daher zwei deutliche Vorteile erzielt: (1) Sauerstoff kommt durch eine geeignete Separatorfunktion nicht mit der Hydridelektrode in Berührung und (2) sowohl die Sauerstoff- als auch die Wasserstoffansammlung werden vermieden.
  • Bei einer Überentladung entwickelt die Metalloxidelektrode Wasserstoff, wenn die Zelle so ausgelegt ist, daß diese Elektrode vor dem Hydrid ihre Kapazität erschöpft. Der entwickelte Wasserstoff wird dann von der teilweise verbrauchten Hydridelektrode absorbiert, so daß ein stabiler Zustand eintritt. Um diesen Zustand bei der Überentladung zu erreichen, dürfen die Poren der Hydridelektrode nur teilweise mit Elektrolyt gefüllt sein, damit das Gas ungehindert reagieren kann. Üblicherweise wird KOH als Elektrolyt verwendet.
  • In der Ausführungsform von Fig. 1 wird eine Sauerstoffreduktionselektrode zwischen den Rückseite-an-Rückseite angeordneten Metalloxidelektroden angewandt. Üblicherweise befindet sich somit die Sauerstoffreduktionselektrode 20 zwischen den Metalloxidelektroden 22 und 24, während eine zweite Elektrode 16 zwischen den Metalloxidelektoden 26 und 28 angeordnet ist. Ein Elektrodenstapel mit dieser Rückseite-an-Rückseite-Anordnung kann daher so hergestellt werden, daß die Reduktionselektrode mit den gemeinsamen Zuleitungen für die Hydridelektroden verbunden ist, vgl. Fig. 1.
  • Eine Abwandlung dieser Rückseite-an-Rückseite-Anordnung ist in Fig. 2 gezeigt, wobei die Reduktionselektroden gegen die Hydridelektroden gepreßt oder direkt an ihnen befestigt sind.
  • In dem Aufbau von Fig. 2 sind drei Hydridelektroden 43, 45 und 47 von den Metalloxidelektroden 50 bis 54 durch Separatoren 56 bis 60 vom Brennstoffzellentyp getrennt. Die Sauerstoffreduktionselektrode ist direkt an der Hydridelektrode angeordnet, wobei ein vliesartiger Nylonseparator 62 bis 66 angewandt wird. Die Sauerstoffreduktionselektroden sind mit 68 bis 72 bezeichnet. Da keine Rückseite-an-Rückseite-Anordnung angewandt wird, kann Sauerstoff die vliesartigen Nylonseparatoren in Richtung der Pfeile 36 durchdringen. Eine Isolierung wird jedoch dadurch erreicht, daß man einen Separator 56 bis 60 vom Brennstoffzellentyp auf einer Seite der Hydridelektrode anwendet, und die Sauerstoffreduktionselektrode 68 bis 72 eine Isolierung auf der anderen Seite der Hydridelektrode ergibt.
  • In jedem Fall ist es bevorzugt, die Ränder der positiven Elektrode, d. h. der Metalloxidelektrode, mit einem Polymermaterial dicht zu verschließen, um ein Austreten von Sauerstoff an den Seiten zu verhindern, dennoch aber das Erreichen der Reduktionselektrode zu ermöglichen. Sie kann z. B. mit einem Polymerüberzug oder einem Streifen auf dem Separator vom Brennstoffzellentyp erreicht werden, der die Metalloxidelektrode umschließt.
  • Gegenstand der Erfindung sind auch andere Abwandlungen dieser beiden bevorzugten Ausführungsformen. Eine mögliche Anordnung besteht darin, auf beiden Seiten der Hydridelektrode eine Reduktionselektrode vorzusehen und eine negative Elektrode zu verwenden. Die negative Elektrode wechselt dann einfach mit postiven Elektroden ab, von denen sie durch vliesartige Nylonseparatoren getrennt ist, so daß der Stapel überhaupt keine Separatoren vom Brennstoffzellentyp aufweist. Obwohl hierdurch das Stapelvolumen verringert wird, ist diese Anordnung weniger bevorzugt als die beiden bevorzugten Ausführungsformen, da die Reduktionselektrode dazu neigt, die normale Ladungs-Entladungs-Reaktion zu hemmen, wenn sie zwischen den positiven und negativen Elektroden angeordnet ist.
  • In jedem Fall kann die positive Elektrode eine beliebige Metalloxidelektrode darstellen, z. B. aus einem Hydroxid, Silberoxid, Mangandioxid etc., wobei das aktive Material auf einem porösen leitfähigen Träger der vorstehend beschriebenen Art angeordnet ist. Das die negative Elektrode bildende Lanthannickelhydrid wird dadurch verarbeitet, daß man die Hydridteilchen mit einem Polymerisat auf ein Nickelnetz bindet oder auf einen perforierten Metallbehälter aufbringt. Die Sauerstoffreduktionselektrode, die Kohlenstoff oder einen anderen geeigneten Katalysator enthält, wird mit einem Polymerisat auf ein Nickelnetz gebunden, so daß sie etwas hydrophobe Eigenschaften aufweist. Hinsichtlich der Kapillaranziehung stellt sich somit bei einem derartigen Aufbau folgende Reihenfolge ein: Die Sauerstoffreduktionselektrode übt die geringste Wirkung aus, gefolgt von dem Nylonseparator und der positiven Elektrode, während die Hydridelektrode in etwa der positiven Elektrode entspricht und der Separator vom Brennstoffzellentyp die letzte Stelle einnimmt. Der Stapel kann als herkömmlicher prismatischer Aufbau in hermetisch verschlossene Behälter eingebracht werden, die elektrolytbeständig sind und isolierte Durchleitungen für den positiven und negativen Pol aufweisen.

Claims (16)

1. Metalloxid/Lanthannickelhydrid-Akkumulator mit einem Elektrodenstapel, der eine positive Metalloxidelektrode und eine negative Lanthannickelhydridelektrode aufweist, die durch Separatoren mit zwei sehr unterschiedlichen Widerstandswerten gegenüber einer Gasströmung voneinander getrennt sind, wobei die Separatoren auf gegenüberliegenden Seiten der positiven Metalloxidelektrode angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Elektrodenstapel in Nachbarschaft zur Metalloxidelektrode eine Sauerstoff-Reduktionselektrode angeordnet ist, die auf dem gleichen Potential wie die negative Hydridelektrode gehalten wird.
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Hydridelektrode ein Separator mit niedriger Sauerstoffgasdurchlässigkeit angeordnet ist.
3. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator aus Brennstoffzellenasbest oder einer Kaliumtitanatmatrix besteht.
4. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffelektrode zwischen zwei Metalloxidelektroden angeordnet und von diesen durch Separatoren getrennt ist, die eine geringere Elektrolytaffinität als diese Elektroden aufweisen.
5. Akkumulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Separatoren aus vliesartigem Nylon oder Polypropylen bestehen.
6. Akkumulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffelektrode aus mit einem Nickelnetz verbundenem Russ besteht.
7. Akkumulator nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Metalloxidelektroden von der Lanthanhydridelektrode durch Separatoren mit niedriger Sauerstoffgasdurchlässigkeit getrennt ist.
8. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode von der negativen Elektrode durch die Sauerstoff-Reduktionselektrode und einen Separator mit niedrigerer Elektrolytaffinität als diese Elektroden getrennt ist.
9. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator zwischen der Sauerstoff-Reduktionselektrode und der positiven Metalloxidelektrode angeordnet ist.
10. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung aufweist, mit der der in dem Akkumulator erzeugte Sauerstoff zu der Sauerstoff-Reduktionselektrode geführt wird.
11. Akkumulator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffzuführeinrichtung einen ersten Separatortyp auf einer Seite der positiven Elektrode und einen zweiten Separator auf der gegenüberliegenden Seite der positiven Elektrode umfaßt, wobei der erste Separator eine größere Kapillaranziehung als der zweite Separatortyp aufweist.
12. Akkumulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Separatoren des zweiten Typs auf gegenüberliegenden Seiten der Sauerstoff-Reduktionselektrode angeordnet sind.
13. Akkumulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Separatoren des ersten Typs auf gegenüberliegenden Seiten der Hydridelektrode angeordnet sind.
14. Akkumulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode von der negativen Elektrode durch einen Separator des ersten Typs getrennt ist.
15. Akkumulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff-Reduktionselektrode von der positiven Elektrode durch einen Separator des zweiten Typs getrennt ist.
16. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff-Reduktionselektrode in Nachbarschaft zur negativen Elektrode angeordnet ist.
DE2838857A 1977-09-20 1978-09-06 Metalloxid/Lanthannickelhydrid-Akkumulator Expired DE2838857C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/834,946 US4107395A (en) 1977-09-20 1977-09-20 Overchargeable sealed metal oxide/lanthanum nickel hydride battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2838857A1 DE2838857A1 (de) 1979-03-29
DE2838857C2 true DE2838857C2 (de) 1987-02-19

Family

ID=25268186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2838857A Expired DE2838857C2 (de) 1977-09-20 1978-09-06 Metalloxid/Lanthannickelhydrid-Akkumulator

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4107395A (de)
JP (2) JPS5456143A (de)
CA (1) CA1108691A (de)
DE (1) DE2838857C2 (de)
FR (1) FR2403656A1 (de)
GB (1) GB2005905B (de)
SE (1) SE446489B (de)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4433063A (en) * 1981-01-19 1984-02-21 Mpd Technology Corporation Hydrogen sorbent composition
US4385019A (en) * 1981-01-19 1983-05-24 Mpd Technology Corporation Production of a polymeric active composition
EP0089141B1 (de) * 1982-03-15 1986-12-30 Inco Alloys International, Inc. Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Wasserstoff
US4467020A (en) * 1983-01-21 1984-08-21 Yardngy Corporation Rechargeable lead-hydrogen electrochemical cell
JPH0821378B2 (ja) * 1984-06-22 1996-03-04 松下電器産業株式会社 ニツケル−水素蓄電池
FR2569059B1 (fr) * 1984-08-10 1992-08-07 Sanyo Electric Co Accumulateur alcalin metal/hydrogene
JPS61118963A (ja) * 1984-11-13 1986-06-06 Sharp Corp 金属酸化物―水素系アルカリ二次電池
JP2566912B2 (ja) * 1985-09-26 1996-12-25 株式会社東芝 ニッケル酸化物・水素電池
US4847174A (en) * 1985-12-17 1989-07-11 Combustion Engineering, Inc. Thermally actuated hydrogen secondary battery
JPH0677450B2 (ja) * 1986-06-13 1994-09-28 松下電器産業株式会社 密閉形ニツケル−水素蓄電池
US4923769A (en) * 1989-04-07 1990-05-08 Globe-Union Inc. Pressure vessel construction for a metal oxide-hydrogen battery
US4957830A (en) * 1989-04-07 1990-09-18 Globe-Union Inc. Rechargeable metal oxide-hydrogen battery
DE3929306C2 (de) * 1989-09-04 1997-04-17 Varta Batterie Gasdicht verschlossener Metalloxid/Wasserstoff-Akkumulator
US5536591A (en) 1990-04-26 1996-07-16 Ovonic Battery Company, Inc. Electrochemical hydrogen storage alloys for nickel metal hydride batteries
US5082754A (en) * 1990-05-24 1992-01-21 Globe-Union Inc. Pressure vessel construction for a metal oxide-hydrogen battery
US5071652A (en) * 1990-12-11 1991-12-10 Globe-Union Inc. Metal oxide hydrogen battery having improved heat transfer properties
DE4305560A1 (de) * 1993-02-24 1994-08-25 Varta Batterie Gasdicht verschlossener Nickel/Hydrid-Akkumulator
JP3025770B2 (ja) * 1994-10-24 2000-03-27 株式会社東芝 金属酸化物・水素電池
US6330925B1 (en) 1997-01-31 2001-12-18 Ovonic Battery Company, Inc. Hybrid electric vehicle incorporating an integrated propulsion system
AU4658500A (en) 1999-04-20 2000-11-02 Zinc Air Power Corporation Lanthanum nickel compound/metal mixture as a third electrode in a metal-air battery
CA2290302A1 (en) * 1999-11-23 2001-05-23 Karl Kordesch Direct methanol fuel cell with circulating electrolyte
WO2001057946A1 (en) * 2000-02-03 2001-08-09 Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'elton' Secondary chemical electric power supply source with low gaz release
US20050249987A1 (en) * 2004-05-04 2005-11-10 Angstrom Power Incorporated Fault tolerant fuel cell systems
US20060204815A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Angstrom Power Incorporated Cell stack having sub-stacks with opposite orientations
US10050319B2 (en) 2014-05-28 2018-08-14 John M. Guerra Photoelectrochemical secondary cell and battery
US10811711B2 (en) 2018-11-20 2020-10-20 University Of Delaware Electrochemical devices and fuel cell systems

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3096215A (en) * 1959-04-09 1963-07-02 Varta Ag Sealed storage battery
US3350225A (en) * 1965-01-12 1967-10-31 Gulton Ind Inc Rechargeable sealed secondary battery
FR1579536A (de) * 1968-03-22 1969-08-29
US3990910A (en) * 1972-05-31 1976-11-09 Tyco Laboratories, Inc. Nickel-hydrogen battery
US3959018A (en) * 1972-11-27 1976-05-25 Communications Satellite Corporation Low pressure nickel hydrogen cell
US3850694A (en) * 1972-11-27 1974-11-26 Communications Satellite Corp Low pressure nickel hydrogen cell
JPS5143833B2 (de) * 1972-12-25 1976-11-25
US3874928A (en) * 1973-06-29 1975-04-01 Gen Electric Hermetically sealed secondary battery with lanthanum nickel anode
NL7600029A (nl) * 1976-01-05 1977-07-07 Philips Nv Elektrode, waarvan het elektrochemisch actieve deel uit een hydride vormende intermetallische verbinding bestaat en batterij en brandstofcel voorzien van een dergelijke elektrode.
US4038461A (en) * 1976-01-28 1977-07-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Electrochemical cell having balanced distribution of oxygen and electrolyte
NL176893C (nl) * 1977-03-03 1985-06-17 Philips Nv Herlaadbare, van de omringende atmosfeer afgesloten elektrochemische cel en werkwijzen voor de vervaardiging van dergelijke cellen.

Also Published As

Publication number Publication date
FR2403656B1 (de) 1981-12-11
DE2838857A1 (de) 1979-03-29
CA1108691A (en) 1981-09-08
US4107395A (en) 1978-08-15
FR2403656A1 (fr) 1979-04-13
GB2005905A (en) 1979-04-25
SE446489B (sv) 1986-09-15
SE7809616L (sv) 1979-03-21
JPS6266178U (de) 1987-04-24
JPS5456143A (en) 1979-05-04
GB2005905B (en) 1982-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2838857C2 (de) Metalloxid/Lanthannickelhydrid-Akkumulator
DE69309822T2 (de) In alkalischer Speicherbatterie verwendete positive Nickelelektrode und diese Elektrode verwendende Nickel-Wasserstoff Speicherbatterie
DE2111172C3 (de) Nickel-Wasserstoff-Akkumulator
DE3632130C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Kathode und Mittel zur Durchführung des Verfahrens
DE69306598T2 (de) Elektrochemisches Metall-Luft-Element mit elektrisch oder mechanisch aufladbaren Anoden
DE69516222T2 (de) Gasdichte Zink-Sekundärbatterie und Zink-Elektrode
DE69701866T2 (de) Alkalischer akkumulator mit negativer zink elektrode
DE1696565A1 (de) Elektrochemische Akkumulatorenzelle mit drei Elektroden
DE69736613T2 (de) Kondensator mit elektrischer doppelschicht
DE3879934T2 (de) Nickel-wasserstoff-akkumulatorzelle mit verlängerter lebensdauer.
DE1571961B2 (de) Gasdicht verschlossener Bleiakkumulator mit antimonfreien Plattengittern
DE1596223C3 (de) Gasdichter alkalischer Kadmium-Nickel- oder Kadmium-Silber-Akkumulator, bei dem zwischen Scheider und negativer Elektrode eine elektrisch leitfähige poröse Schicht angeordnet ist
DE2137753C3 (de) Wiederaufladbare, abgedichtete, alkalische elektrochemische Zelle mit einer Zink enthaltenden negativen Elektrode und einem mehrschichtigen Separator
DE2808433B2 (de) Wiederaufladbare, gegen die umgebende Atmosphäre verschlossene elektrochemische Zelle und Verfahren zu deren Herstellung
DE2907262C2 (de) Geschlossene wartungsfreie Zelle bzw. Batterie
DE19724450B4 (de) Eine gewickelte Elektrodenanordnung
DE2356914A1 (de) Sekundaerbatterie
DE3852795T2 (de) Elektrochemische Zelle.
DE102018209661A1 (de) Elektrochemische energiespeichervorrichtung und verfahren zum herstellen einer solchen
DE2104587B2 (de) Aufladbares alkalisches Element mit einer positiven Elektrode aus Mangandioxid und einer negativen Zinkelektrode
DE3390339T1 (de) Abgedichtete Nickel/Zink-Zelle
DE1934974B2 (de) Galvanische Speichereinheit be stehend aus einer Brennstoffzellenvor richtung und einer dazu parallel schalt baren Akkumulatorvorrichtung mit gemein samer negativer Elektrode
DE1953568A1 (de) Gasdiffusionselektrode
DE1471747A1 (de) Alkalische Nickel-Cadmium-Akkumulatorzelle
DE3006564A1 (de) Hermetisch abgeschlossener bleiakkumulator

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition