DE2943046C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE2943046C2
DE2943046C2 DE2943046A DE2943046A DE2943046C2 DE 2943046 C2 DE2943046 C2 DE 2943046C2 DE 2943046 A DE2943046 A DE 2943046A DE 2943046 A DE2943046 A DE 2943046A DE 2943046 C2 DE2943046 C2 DE 2943046C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
anode
battery according
flow
cell frame
electrolyte
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
DE2943046A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2943046A1 (de
Inventor
Ronald Ira San Jose Calif. Us Klootwyk
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.)
Lockheed Martin Corp
Original Assignee
Lockheed Missiles and Space Co Inc
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 Lockheed Missiles and Space Co Inc filed Critical Lockheed Missiles and Space Co Inc
Publication of DE2943046A1 publication Critical patent/DE2943046A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2943046C2 publication Critical patent/DE2943046C2/de
Granted 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
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0468Compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/70Arrangements for stirring or circulating the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/26Cells without oxidising active material, e.g. Volta cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/30Deferred-action cells
    • H01M6/32Deferred-action cells activated through external addition of electrolyte or of electrolyte components
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/42Grouping of primary cells into batteries
    • H01M6/46Grouping of primary cells into batteries of flat cells
    • H01M6/48Grouping of primary cells into batteries of flat cells with bipolar electrodes
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, bestehend aus einer Vielzahl gleichartiger, zwischen zwei Stirnplatten zusammengehaltenen Zel­ len, die jeweils einen Zellenrahmen haben, in dem mit Abstand von einer Seite ein Anodenhalter angeordnet ist, der mit der entspre­ chenden gleichen Seite eines benachbarten Zellenrahmens einen Strö­ mungskanal für eine Elektrolytflüssigkeit bildet, wobei ferner zwi­ schen den Anodenhaltern eine durch den Zellenrahmen steckbare, sich verzehrende Anode angeordnet ist, deren Stirnseite an einem von den Anodenhaltern getragenen Gitter angreift, an dem eine, ebenfalls von den Anodenhaltern getragene Kathodenplatte anliegt.
Bei Batterien dieser Art sind Anoden und Kathoden gewöhnlich hinter­ einander in einem alles bedeckenden gemeinsamen Gehäuse gestapelt und die erforderliche Elektrolytflüssigkeit strömt über die Berüh­ rungsflächen benachbarter Anoden und Kathoden. Dieser Stapel wird durch eine einzige, am einen Ende des Stapels angeordnete Andrück­ einrichtung in Druckberührung gehalten. Derartige Andrückeinrichtun­ gen haben trotz allem auch unerwünschte Eigenschaften.
Streuverluste sind eine Quelle verlorener Energie. Bei bestehenden bipolaren Batterien wird zur Vermeidung derartiger Verluste ein sehr kompliziertes und bisher unzuverlässiges System von unter Druck stehenden bewegbaren Seitenwänden, Druckmanschetten und Verteiler­ leitungen verwendet. Wenn die aus Lithium oder dgl. bestehende Ano­ de sich aufzehrt, entstehen weitere Querverbindungswege und Verluste.
Bei einer bipolaren Batterie erfolgt der größte Teil der Vertei­ lung der Elektrolytströmung mittels eines Druckgefälles in einem Verteilerkanal. Ein Druckgefälle von 0,07 bar, das noch zulässige Streuverluste und eine gute Strömungsverteilung ergibt, bewirkt allerdings beträchtliche Schäden an den Abdichtmanschetten, die die Neigung zeigen, sich zu verformen und an den Kanten zu lecken, wenn auf 0,07 bar ausgelegte Verteilerkanäle verwendet werden.
Jede Zelle einer bipolaren Batterie ist eine Einzeleinheit und be­ steht aus einem Block aus Lithium oder dgl., der auf eine Kathoden­ platte gedrückt wird. Diese besteht aus einer mit Nuten versehenen Platte aus Kohlenstoffstahl, auf der ein mit Platin plattiertes Gitter einerseits und eine Einrichtung zur Vermeidung der Streu­ verluste andererseits aufgeschweißt sind. Eine solche Kathodenplat­ te ist nicht billig und die Anordnung muß jeweils wieder aufgearbei­ tet werden. Ferner muß dabei eine Abdichtmanschette entfernt werden. Eine Untersuchung ist notwendig um festzustellen, ob die Beschich­ tung noch unberührt ist und ob die empfindliche Kathodenplatte und das Gitter beim Transport vom Einsatzort nicht beschädigt worden sind.
Bei den bekannten bipolaren Batterien sind die Zellen in einem Sta­ pel angeordnet. Dies kann dadurch erfolgen, daß jede einzelne Elek­ trode im Batteriegehäuse (wie dies z. Zt. erfolgt) angeordnet wird oder daß sie in einem Gestell gesammelt werden und die ganze An­ ordnung der Elektroden in ein gemeinsames Batteriegehäuse gedrückt wird. Es hat sich bisher gezeigt, daß eine Abdichtmanschette die Neigung hat, sich zwischen den Anodenflächen und dem benachbarten Kathodengitter einzuklemmen. Dies macht die Elektrode nutzlos und vermindert die Batterieleistung.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die die Nachteile bekannter bipolarer Batterien vermeidet, bei der die Streuverluste auf ein Minimum verringert werden, bei der mit einem minimalen Druckgefälle gearbeitet werden kann und bei der die Anode auf einfache Weise ausgewechselt werden kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Anode eine Steuereinrichtung für den Fluß des Elektrolyts trägt, daß Führungen zur Steuerung des Flusses des Elektrolyten von einem Strömungskanal zum Gitter und von diesem zum anderen Strömungskanal vorgesehen sind und daß in jedem Zellenrahmen eine Andrückeinrichtung angeordnet ist, die auf eine zugeordnete Anode derart einwirkt, daß sie auf diese in Richtung auf das Gitter und die nächste Anode eine konstante Kraft ausübt.
Mit der erfindungsgemäßen Batterie ist es möglich, die Anzahl der Parallelwege zu vermindern und die Strömungskanäle so anzuordnen, daß die Gesamthöhe der Batterie gering gehalten werden kann. Da keine Abdichtmanschetten erforderlich sind, kann die Batterie mit einem beliebigen Druckgefälle arbeiten. Bewegbare Wände sind ebenfalls nicht vorgesehen.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist die Kathode im Batteriege­ häuse ortsfest gehalten und braucht nicht entfernt zu werden. Das Lithium wird auf eine Platte aus Kohlenstoffstahl gedrückt, die nicht teuer ist. Der Benutzer spart nicht nur an der Anzahl der Kathodenplatten zur Durchführung seines Programmes, son­ dern auch im Hinblick auf die Wiederaufarbeitung der Einzelteile. Da die erfindungsgemäße Batterie keine Abdichtmanschetten hat, ist auch ein Bedienungsfehler nicht möglich. Die Andrückeinrichtung wird einfach zurückgedrückt und die Anoden können ausgetauscht werden.
Bei bipolaren Batterien wird zum Zusammendrücken des Stapels eine Gummiblase verwendet. Diese ist zwar angemessen um den erforderli­ chen Druck auszuüben, doch ist sie, wie jedes dünne Gummiprodukt dann besonders Beschädigungen ausgesetzt, wenn wie hier, die Batterie öfters beladen werden muß. Eine derartige Beschädigung könnte sogar bis zu dem Zeitpunkt des erneuten Einsatzes unent­ deckt bleiben.
Bei der erfindungsgemäßen Batterie könnte auch eine Blase aus Gummi verwendet werden, aber es sei auch bemerkt, daß hierbei die Blase nicht aus der Batterie entfernt wird und somit auch die Gefahr einer Beschädigung entfällt. Allerdings können Druckdosen aus Metall sowohl zum Andrücken als auch für die Weiterleitung des elek­ trischen Stromes mitunter vorteilhafter verwendet werden.
Eine Druckdose aus Metall wäre bei einer bipolaren Batterie mit einer Hublänge von mehr als 30 cm auch völlig ungeeignet. Die Er­ fahrung hat gezeigt, daß bei Hüben über 30 cm die Federkonstante und die Durchbiegung bei Druckdosen ein echtes Problem darstellen.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung, die für jede Zelle eine Andrückeinrichtung vorsieht, beträgt der Hub jeweils nur ca. 4 cm d. h. nicht mehr als die Dicke der Anode und unterliegt somit nicht den vorgenannten Beschränkungen.
Einzelelektrodentests, bei denen 4 cm-Anoden verwendet wurden, wurden 24 bis 26 Std. er­ folgreich durchgeführt. Bei bipolaren Batterien beträgt die Betriebsdauer der Anoden, deren Dicke ein Vielfaches von 4 cm beträgt, nur die Hälfte einer monopolaren Batterie. Die erfin­ dungsgemäße Batterie ist im Wesentlichen eine Reihe von Einzel­ elektroden.
Bei einer bipolaren Batterie kommt es vor, daß ein oder mehr Elektroden nicht arbeiten, indem sie entweder keine oder nur eine schwache Spannung liefern. Bei der erfindungsgemäßen Batterie kann indes von jeder Zeile die Spannung abgegriffen werden, die sie erzeugt und der Elektrodendruck kann so eingestellt werden, daß von jeder Elektrode die gewünschte Leistung abgegeben wird.
Es ist auch möglich, gewünschte Spannungen abzugreifen. So ist es möglich, z. B. von einer 30 V-Batterie nur 6 V abzuzapfen um z. B. Niederspannungsspulen zu beaufschlagen.
Dies wäre bei einer bipolaren Batterie nicht möglich, da diese in jedem Falle ihre Gesamtspannung abgibt und eine Spannung, die von dieser abweicht, nur über einen Transformator erreichbar ist.
Nachstehend ist die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert und zwar zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Batterie im teilweisen Längsschnitt,
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1 und
Fig. 4 eine teilweise Explosionsansicht zur Darstellung der Zu­ ordnung des Kathodengitters, der Kathodenplatte, des Ano­ denhalters und des vom Anodenhalter getragenen Gliedes zur Steuerung der Elektrolytströmung.
Fig. 1 zeigt eine elektrochemische Batterie 5 gemäß der Erfindung. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Paar Stirnwänden 6, 7 mit einer dazwischen angeordneten Vielzahl von im Wesentlichen identischen Zellen 8. Zunächst sei eine einzelne Zelle, dann der Zellenaufbau in der Batterie 5 beschrieben.
Jede Zelle 8 umfaßt einen Zellenrahmen 9, der allgemein rechteckig und hohl ausgeführt ist. Eine Stirnwand jedes Zellenrahmens 9 be­ sitzt eine Dichtungsnut 10, in der ein Dichtungsring 11 ausgenom­ men ist, um zwischen benachbarten Zellenrahmen 9 eine flüssigkeits­ dichte Abdichtung herbeizuführen.
Normalerweise sind die Zellenrahmen 9 allgemein in lotrechten Ebenen aufgestellt. Daher wird aus Anschaulichkeitsgründen jeder Zellen­ rahmen 9 beschrieben als bestehend aus einer Oberseite 12, Boden­ seite 13 und einem Paar lotrechter Seiten 14. Die Seiten des Zel­ lenrahmens 9 bilden eine allgemein rechteckige Durchgangsöffnung 15. Im oberen und unteren Teil jedes Zellenrahmens 9 ist eine kom­ binierte Anodenhalte- und Führungseinrichtung angeordnet, die all­ gemein die Form einer im Querschnitt rechteckigen Stange hat, deren Dicke etwas geringer ist als die Dicke des Zellenrahmens 9. Unter der Dicke ist die Abmessung in Richtung des Zellenstapels gemeint die im vorliegenden Falle, wo die Zellen lotrecht stehen, die Waa­ gerechte ist.
Jeder Anodenhalter 16 ist in der Öffnung 15 des Zellenrahmens 9 mittels eines Paares mit Abstand voneinander in der Öffnung 15 an­ geordneter Tragblöcke 17 gehalten. Die Tragblöcke 17 sitzen auf Stiften 18, die sich längs der Öffnung 15 und durch Öffnungen 19 in den lotrechten Seiten 14 des Zellenrahmens 9 erstrecken und diese Seiten 14 zugleich strukturell tragen.
Zwischen den Anodenhaltern 16 und den Seiten 14 des Zellenrahmens 9 ist eine sich verzehrende Anode 20 angeordnet, die in Fig. 1 in teilverzehrtem Zustand dargestellt ist.
Jeder Anodenhalter 16 besitzt eine Verteileinrichtung 21 für die Strömungsverteilung und Unterdrückung einer Parallelschaltung. Diese Verteileinrichtung 21 begrenzt zusammen mit dem zugeordneten Ano­ denhalter 16 eine in Richtung des Dickenmaßes aus dem Anodenhal­ ter 16 vorstehende Rippe 22. Diese kann auf ihrer freien Fläche ein Dichtungselement 23 tragen, das mit dem nächsten benachbarten Anodenhalter 16 eine dichte Verbindung bildet.
Zwischen den Rippen 22 erstreckt sich ein Gitter 24, das einen Teil der Kathode bildet und an der benachbarten Seite der Anode 20 anliegen soll. Gegenüber anderen Gebilden wurde ein Gitter deswe­ gen gewählt, weil es eine innige Berührung mit der Anodenfläche über eine große Fläche haben kann, während gleichzeitig eine kon­ stante Zirkulation eines Elektrolyten zwischen den Berührungsflä­ chen von Anode und Kathode sein kann.
Das Gitter 24 liegt dicht an der Kathodenplatte 25. Wie Fig. 4 zeigt, besitzt die am Gitter 24 angreifende Seite der Kathodenplat­ te 25 eine Vielzahl vorstehender Rippen 26, die zwischen sich flache Strömungskanäle 27 für einen Elektrolyt bilden, der über die Fläche des Gitters 24 fließt. Die nicht mit Nuten versehene Seite der Kathodenplatte 25 steht dann in inniger Berührung mit der Anode oder einer Hinterfütterung für eine Anode einer benach­ barten Zelle 8.
Um die Kanten der Seitenflächen der Anode 20 gegen die Elektrolyt­ strömung abzudichten und eine Ausnehmung für eine gummiartige Be­ schichtung 20 A zum Schutz der Anoden­ seiten vorzusehen, wenn sich die Anode verzehrt, wird von jedem Anodenhalter 16 ein Dichtungsglied 28 getragen, das in einer Aus­ nehmung 29 sitzt, die an einer Stelle des Anodenhalters 16 angeord­ net ist, wo das Dichtungsglied 28 am Gitter 24 und an einer waage­ rechten Kante oder Seite der Anode 20 angreift.
Fig. 2 zeigt ferner, daß die Seiten 14 des Zellenrahmens 9 so ange­ ordnet sind, daß die Seite, in der die Nut 10 mit einer Ausnehmung 30 gebildet ist, unmittelbar neben der Öffnung 15 liegt. In jeder Ausnehmung 30 ist ein Dichtungselement oder -streifen 31 vorgesehen, der in Berührung mit den Seitenkanten des Gitters 24 und den lot­ rechten Seitenflächen der Anode 20 steht. So wird für alle prakti­ schen Fälle eine Elektrolytströmung zwischen den lotrechten Seiten­ flächen der Anode 20 und den Seiten 14 des Zellenrahmens 9 vermieden.
Das Gitter 24 und die Kathodenplatte 25 ragen oben und unten über die Anode 20 hinaus und bewirken eine gleichförmige Elektrolytströ­ mung bevor der Elektrolyt die Anode erreicht hat. Dies dient dazu, die bei bipolaren Batterien üblicherweise auftretende Kantenerosion der Anode zu vermeiden.
Fig. 4 zeigt, daß im Hinblick auf die Verteileinrichtung 21 jeder Anodenhalter 16 mit einem tiefen Schlitz 32 versehen ist, der sich über dessen volle Länge erstreckt. In diesem Schlitz 32 sitzt eine Steuerplatte 33, die die Abmessungen des Schlitzes 32 aufweist und so ausgebildet ist, daß im Boden dieses Schlitzes 32 ein Strömungs­ kanal 34 (Fig. 1) gebildet wird. Die zueinander gegenüberstehenden Seiten der Steuerplatte 33 besitzen eine Vielzahl gleichmäßig über sie verteilter paralleler Nuten 35, die als Strömungskanäle für den Elektrolyt dienen. Diese Strömungskanäle sollen über die gesamte Breite des Gitters 24 und der Kathodenplatte 25 eine gleichförmige Strömungsverteilung bewirken, die Strömungsmenge des Elektrolyten zu jeder Zelle 8 steuern und die elektrischen Ableitverluste zwi­ schen den Zellen 8 durch einen langen Strömungsweg des Elektrolyten mit minimaler Strömungsfläche verringern.
Jede Zelle 8 besitzt ferner eine Andrückeinrichtung 36 mit der eine optimale Kraft auch entgegen etwaigen Erosionen auf die Anode 20 so ausgeübt wird, daß die Druckberührung zwischen der Anode 20 und dem Gitter 24 jederzeit optimal bleibt.
Je nach Anwendung kann die Andrückeinrichtung 36 eine Metalldose oder wie nachstehend angegeben, eine Blase 37 aus einem Werkstoff sein, der der Erosion durch den Elektrolyten widersteht. Die Blase 37 hat Seitenteile 38, die so gefaltet sind, daß die erforderliche Ausdehnung der Blase 37 bewirkt wird. Mit anderen Worten, die Blase 37 muß sich im Wesentlichen soweit ausdehnen, wie die Dicke der Anode 20. Um die Anbringung der Blase 37 zu erleichtern, kann sie auf einer Stützplatte 40 aufgeklebt sein.
Um ein Druckmedium in die Blase 37 einführen zu können um diese zu dehnen, besitzt die Blase 37 ein Füllrohr 41, das aus dem Zellenrah­ men 9 durch eine Bohrung 42 in der Oberseite 11 herausragt. Die Bohrung 42 fluchtet mit einer gleichartigen Bohrung 43 in der oberen der beiden Anodenhalter 16.
Die Blase 37 besteht aus geeignetem Gummiwerkstoff, aus dem auch das Füllrohr 41 bestehen kann. Es muß aber zumindest einen gewissen Grad an Widerstandsfähigkeit haben, so daß, wenn es durch die Bohrungen 42, 43 gezogen wird, Abdichtungen mit dem Zellenrahmen 9 und dem oberen Anodenhalter 16 bildet.
Der Abstand der Anodenhalter 16 von den Ober- und Bodenseiten 12, 13 des Zellenrahmens 9 bewirkt die Bildung von mit großen Querschnitten versehenen Strömungskanälen 44 und 45 ober- und unterhalb der oberen und unteren Anodenhalter 16. Jeder Strömungskanal 44, 45 einer Zelle 8 mündet in einen gleichartigen Strömungskanal der nächsten Zelle 8.
Die Stirnwand 7 dient nur als Kappe und ist starr, abgesehen von geeigneten, nicht dargestellten Löchern für Befestigungsschrauben und einem mittleren Loch zur Aufnahme eines Anschlusses 46. Wie oben angegeben, unterscheidet sich die Kathodenplatte 25 der letz­ ten Zelle 8 nach rechts hin von den anderen Kathodenplatten dadurch, daß sie eine Anschluß-Kathodenplatte ist und einen Anschluß 46 trägt. Die Anschlußkathodenplatte 25 wird gegen die Stirnwand 7 mittels einer vom Anschluß 46 getragenen Mutter und Unterlegscheibe 47 angeklemmt, wobei zumindest der äußere Teil des Anschlusses 46 ein Außengewinde hat. Der Anschluß 46 trägt eine weitere Mutter mit Unterlegscheibe 48 um ein Ende eines elektrischen Leiters fest mit dem Anschluß 46 zur elektrischen Energieübertra­ gung zu verbinden.
Jede Kathodenplatte 25 hat einen Vorsprung 25 A, der durch einen Schlitz in der Seite 14 und gegenüber der Außenseite des Zellen­ rahmens 9 abgedichtet herausragt und so einen einzelnen Zellenzap­ fen bildet. Dieser äußere elektrische Zapfen dient dazu, die ein­ zelnen Zellen auf den von außen zu steuernden Druck der Blase 37 zu prüfen und Zusatzgeräte mit einer Spannung unterhalb der an den Anschlüssen 46, 49 abnehmbaren Spannung der gesamten Batterie an­ zuschließen.
Die Stirnwand 6 dient nicht nur dazu, den Anschluß 49 der Batterie zu tragen, sondern sorgt auch für den Nachschub und die Rückleitung des Elektrolyten. Insbesondere ist die Stirnwand 6 mit einer mit­ tigen Öffnung versehen, durch die der Anschluß 49 ragt. Dieser ist mit der Platte 40 verbunden und stellt den Anodenanschluß dar. Die Platte 40 ist an der Stirnwand 6 mittels einer Mutter und Unterleg­ scheibe 50 angeklemmt, die auf dem äußeren, mit Außengewinde ver­ sehenen Teil des Anschlusses 49 sitzen. Eine weitere Mutter mit Unterlegscheibe 51 dient dazu, einen elektrischen Leiter mit dem Anschluß 49 zu verbinden.
Die Stirnwand 6 weist ferner einen Einlaß- und einen Auslaßkanal 52 bzw. 53 auf, die mit geeigneten Rohranschlüssen 54 bzw. 55 versehen sind, an die leicht (nicht dargestellte) Zu- und Abführleitungen für Elektrolytflüssigkeit angeschlossen werden können. Sowohl der Ein- als der Auslaßkanal 52 bzw. 53 münden in je einen Strömungska­ nal 56, die, wie Fig. 3 zeigt, sich quer über die Stirnwand 6 er­ strecken. Der neben der Innenseite der Stirnwand 6 befindliche Strömungskanal 56 hat eine größere Abmessung, um eine Umfangsschul­ ter oder -abstufung 57 zu bilden. Auf jeder Abstufung oder Schul­ ter 57 sitzt eine jeden Strömungskanal 56 allgemein abschließende Abschlußwand 58 mit einer Vielzahl von durchgehenden Strömungsver­ teilungslöchern 59, die, wie Fig. 1 zeigt, jeweils in einen der Elektrolyt-Strömungskanäle 44, 45 münden.
Gemäß den Fig. 2 und 3 besitzen die Stirnwände 6, 7 sowie alle Zel­ lenrahmen 9 Schraubenlöcher 60 neben ihrer Umfangskante. Durch jeden Satz hintereinander fluchtender Schraubenlöcher 60 gehen mit Mutter besetzter Schraubenbolzen, die ein festes Zusammendrücken der Zellen 8 zwischen den Stirnwänden 6, 7 ermöglichen.
Die Füllrohre 41 der verschiedenen Blasen 37 können an eine übliche Mediumquelle angeschlossen sein. Das Medium ist in der Regel gas­ förmig und vorzugsweise ein Inertgas. Die Anschlußart der Füllrohre 41 an die Versorgungsquelle ist nicht Gegenstand der Erfindung und daher nicht weiter erläutert.
Wenn sich die Anoden 20 auf ein maximal zulässiges Maß aufgezehrt haben, wird das Innere jeder Zelle 8 in geeigneter Weise von Elek­ trolytflüssigkeit freigespült, so daß das Öffnen der Batterie 5 ge­ fahrlos erfolgen kann. Die Anoden müssen aus einem Werkstoff, z. B. Lithium bestehen, der hochkorrosiv ist und nicht unmittelbar ge­ handhabt werden kann. Gemäß der Erfindung werden die einzelnen Zellen 8 nach dem Öffnen der Batterie 5 voneinander getrennt, oder es ist eine lösbare Seitenplatte vorgesehen, so daß eine abgenutz­ te Anode durch eine frische Anode ausgetauscht werden kann. Die Zellen 8 können dann wieder zusammengesetzt werden.
Ausgenommen den Fall, daß das nichtverbrauchte Anodenmaterial mög­ licherweise wiederverwertet werden sollte, ist die Anode erfindungs­ gemäß so ausgebildet, daß sie auf das höchstzulässige Maß abge­ nutzt werden kann. Ggf. wird die Anode von einer stählernen Stütz­ platte getragen, die an der Blase bzw. an der Druckdose angreift.
Wenn die Andrückeinrichtung aus metallischen Druckdosen besteht, bewirken diese die elektrische Verbindung zwischen den Zellen. Wenn die Andrückeinrichtung dagegen aus einer Blase aus nicht lei­ tendem Werkstoff besteht, muß mit dieser ein Paar Endplatten 62, 63 verbunden sein, die durch ein Kabel oder Band 64 miteinander elektrisch verbunden sind. Bei den Zwischenzellen greifen die End­ platte 62 an der Kathodenplatte 25 und die Endplatte 63 an der Ano­ de 20 an.

Claims (13)

1. Batterie, bestehend aus einer Vielzahl gleichartiger, zwischen zwei Stirnplatten zusammengehaltener Zellen, die jeweils einen Zellenrahmen haben, in dem mit Abstand von einer Seite ein Ano­ denhalter angeordnet ist, der mit der entsprechenden gleichen Seite eines benachbarten Zellenrahmens einen Strömungskanal für eine Elektrolytflüssigkeit bildet, wobei ferner zwischen den Anoden­ haltern eine durch den Zellenrahmen steckbare, sich verzehrende Anode angeordnet ist, deren Stirnseite an einem von den Anodenhal­ tern getragenen Gitter angreift, an dem eine, ebenfalls von den Anodenhaltern getragene Kathodenplatte anliegt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anode (20) eine Steuereinrichtung (21) für den Fluß des Elektrolyts trägt,
daß Führungen (27) zur Steuerung des Flusses des Elektrolyten von einem Strömungskanal (44) zum Gitter (24) und von diesem zum anderen Strömungskanal (45) vorgesehen sind und
daß in jedem Zellenrahmen (9) eine Andrückeinrichtung (37) ange­ ordnet ist, die auf eine zugeordnete Anode (20) derart einwirkt, daß sie auf diese in Richtung auf das Gitter (24) und die nächste Anode (20) eine konstante Kraft ausübt.
2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anodenhalter (16) mit Abstand von den jeweiligen waagerechten oder lotrechten Seiten (12, 13; 14) der Zellenrahmen (9) mittels Tragblöcken (17) gehalten sind.
3. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tragblöcke (17) von den lotrechten bzw. waagerech­ ten Seiten (14 bzw. 12, 13) des Zellenrahmens (9) getragen sind.
4. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung (21) des Flusses des Elektrolyten aus einer von jeder Zelle (8) axial vorspringenden, mit der benachbarten Zelle (8) bzw. der Stirn­ platte (7) eine dichte Verbindung bildenden Rippe (22) besteht, deren Vorsprungmaß allgemein der Summe der Dicken des Gitters (24) und der Kathodenplatte (25) entspricht und daß die Rippe (22) eine Stelleinrichtung für das Gitter (24) und die Kathoden­ platte (25) bildet.
5. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Einrichtung (21) vorgesehen ist, die eine gleichförmige Elektrolytströmung um die Rippe (22) und über deren gesamte Länge bewirkt.
6. Batterie nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rippe (22) aus einer in einem Schlitz (32) in einem der Anodenhalter (16) sitzenden Steuerplatte (33) besteht.
7. Batterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß beiderseits der Steuerplatte (33) mehrere Strömungs­ kanäle (35) angeordnet sind.
8. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Andrückeinrichtung aus einem sich ausdehnenden Glied (37) besteht, das einen außerhalb des Zellenrahmens (9) befindlichen Anschluß (41) für ein Druckmedium hat.
9. Batterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß sich der Anschluß (41) für ein Druckmedium durch mit­ einander fluchtende Öffnungen (42, 43) in einem der Anodenhalter (16) und dem zugeordneten Zellenrahmen (9) erstreckt.
10. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine der beiden die Zellen (8) ein­ schließenden Stirnplatten (6, 7) eine Strömungsplatte mit einer Ein- und einer Auslaßöffnung (52, 53) ist.
11. Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß mit jeder Ein- und Auslaßöffnung (52, 53) ein Strö­ mungskanal (56) verbunden ist, der sich quer über praktisch die gesamte Breite der Batterie (5) erstreckt und eine Abschlußwand (58) aufweist.
12. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens einige der Kathodenplatten (25) Vorsprünge (25 A) aufweisen, die zur Abnahme einer kleineren als der Gesamtspannung der Batterie (5) dienen.
13. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Steuerung der Elektrolytströmung und Vermeidung von Streuverlusten geeignete Verteilerkanäle (44, 45) vorgesehen sind.
DE19792943046 1978-10-30 1979-10-25 Batterie Granted DE2943046A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/955,564 US4188462A (en) 1978-10-30 1978-10-30 Power module assembly with monopolar cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2943046A1 DE2943046A1 (de) 1980-05-14
DE2943046C2 true DE2943046C2 (de) 1988-06-23

Family

ID=25497005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792943046 Granted DE2943046A1 (de) 1978-10-30 1979-10-25 Batterie

Country Status (17)

Country Link
US (1) US4188462A (de)
JP (1) JPS55166867A (de)
AR (1) AR228846A1 (de)
AU (1) AU531959B2 (de)
BE (1) BE879701A (de)
BR (1) BR7907009A (de)
CA (1) CA1131304A (de)
DE (1) DE2943046A1 (de)
ES (1) ES485547A0 (de)
FR (1) FR2440619A1 (de)
GB (1) GB2035667B (de)
IT (1) IT1124681B (de)
MX (1) MX147140A (de)
NL (1) NL7907965A (de)
NO (1) NO151643C (de)
SE (1) SE7908392L (de)
ZA (1) ZA795361B (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4269907A (en) * 1980-05-05 1981-05-26 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Electrochemical cell
US4421831A (en) * 1982-07-12 1983-12-20 General Electric Company Battery flow restrictor
US4477540A (en) * 1983-10-03 1984-10-16 Eagle-Picher Industries, Inc. Metal-gas cell with electrolyte reservoir
BR8507020A (pt) * 1984-10-15 1987-01-06 Gould Inc Selo para anodo de material reativo,pilha eletroquimica e metodo para formar um anodo de metal reativo selado
US4564570A (en) * 1984-10-15 1986-01-14 Gould, Inc. Seal for reactive metal anode
US4618503A (en) * 1985-03-14 1986-10-21 Gould, Inc. Method of forming a reactive metal anode having an edge seal
US4610081A (en) * 1985-08-05 1986-09-09 Gould, Inc. Method of fabricating battery plates for electrochemical cells
US4734342A (en) * 1986-01-29 1988-03-29 Gould, Inc. Terminal means for electrochemical cells
US4714662A (en) * 1986-05-12 1987-12-22 Gould Inc. Power module assembly of electrochemical cells
US4948681A (en) * 1988-05-02 1990-08-14 Globe-Union Inc. Terminal electrode
US5427873A (en) * 1990-09-14 1995-06-27 Westinghouse Electric Corporation Lithium-water battery
US5793637A (en) * 1996-03-04 1998-08-11 Asarco Incorporated Method and apparatus for banding copper cathodes
EP1581672B1 (de) * 2002-12-12 2017-05-31 Metalysis Limited Elektrochemische reduktion von metalloxiden
FR2892565B1 (fr) * 2005-10-20 2014-07-04 Electricite De France Procede de compression d'un empilement d'electrodes d'un accumulateur par un sachet, accumulateur et sachet correspondants

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2001978A (en) * 1933-08-31 1935-05-21 Ruben Samuel Voltaic couple
US3390014A (en) * 1960-05-11 1968-06-25 Eisler Paul Secondary electric batteries having plurality of thin flexible intermediate bipolar plates
US3505113A (en) * 1967-11-22 1970-04-07 Gulf General Atomic Inc Rechargeable energy conversion process
US3536535A (en) * 1969-11-25 1970-10-27 Whittaker Corp Electric power source with movable anode means
US3841914A (en) * 1972-05-19 1974-10-15 Mallory & Co Inc P R Solid state battery structure
US3779813A (en) * 1972-08-21 1973-12-18 Occidental Energy Dev Co Manifold system for electrical energy storage systems
US4052541A (en) * 1973-12-06 1977-10-04 Aktiebolaget Tudor Electric accumulator cell with at least one dissoluble electrode
US4057675A (en) * 1974-02-19 1977-11-08 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Electrochemical cell
US4053685A (en) * 1974-05-15 1977-10-11 Lockheed Missiles & Space Company Inc. End-reacting electrochemical battery
CA1070376A (en) * 1976-02-05 1980-01-22 Richard Rosey Circulating electrolyte battery system
GB1578335A (en) * 1976-05-08 1980-11-05 Lucas Industries Ltd Battery packs
DE2706016C3 (de) * 1977-02-12 1981-03-19 Accumulatorenwerk Hoppecke Carl Zoellner & Sohn, 5000 Köln Elektrochemische Batterie

Also Published As

Publication number Publication date
DE2943046A1 (de) 1980-05-14
US4188462A (en) 1980-02-12
MX147140A (es) 1982-10-13
ES8100557A1 (es) 1980-11-01
GB2035667A (en) 1980-06-18
NO793452L (no) 1980-05-02
SE7908392L (sv) 1980-05-01
ZA795361B (en) 1980-09-24
IT7926837A0 (it) 1979-10-26
AU531959B2 (en) 1983-09-15
AU5164979A (en) 1980-05-08
GB2035667B (en) 1982-08-18
FR2440619A1 (fr) 1980-05-30
IT1124681B (it) 1986-05-14
CA1131304A (en) 1982-09-07
AR228846A1 (es) 1983-04-29
NO151643C (no) 1985-05-08
BE879701A (fr) 1980-02-15
BR7907009A (pt) 1980-09-16
NO151643B (no) 1985-01-28
JPS55166867A (en) 1980-12-26
FR2440619B1 (de) 1984-06-08
ES485547A0 (es) 1980-11-01
JPS6340357B2 (de) 1988-08-10
NL7907965A (nl) 1980-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2943046C2 (de)
DE4444114C2 (de) Elektrochemische Halbzelle mit Druckkompensation
DE2927656C2 (de) Verfahren zum Betreiben einer galvanischen Zelle und galvanische Zelle zu dessen Durchführung
DE2026622C2 (de) Koronareaktorkern zur Ozonerzeugung
CH644971A5 (de) Verfahren zum vermindern von querstroemen in elektrochemischen vorrichtungen mit einer anzahl von zellen.
DE3140347A1 (de) "elektrochemische zellenbaugruppe und verfahren zur leckstromminimierung"
DE3000313A1 (de) Elektrolysezelle mit gesteuerter anolytstroemungsverteilung
DE4206843A1 (de) Elektrochemische zellen zur durchfuehrung elektrochemischer prozesse
DE102004015680A1 (de) Elektrodenanordnung für eine elektrochemische Behandlung von Flüssigkeiten mit einer geringen Leitfähigkeit
DE60302610T2 (de) Ionenaustauschmembran-Elektrolyseur
DE2240986A1 (de) Koronaerzeuger
CH629036A5 (de) Bipolare elektrodengruppe zum vermindern der parasitaeren stroeme in einer sekundaerbatterie.
DE2828397C2 (de)
DE2621081C3 (de) Galvanische Batterie
DE2942745C2 (de)
DE3516766A1 (de) Brennstoffzelle
EP0514392A1 (de) Elektrodenelement für elektrolytische zwecke und dessen verwendung.
DE2135873B2 (de) Zellenoberteil für Amalgamhochlastzellen
CH647266A5 (de) Elektrolyse-zelle vom filterpressentyp.
DE2538000C3 (de) Bipolare Elektrodenkonstruktion für eine membranlose Elektrolysezelle
EP3476000A1 (de) Vorrichtung zur energieumwandlung, insbesondere brennstoffzelle oder elektrolyseur
EP1015665A1 (de) Elektrolyseapparat
EP2141264B1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen eines Sauerstoff-/Wasserstoffgemisches
DE102021206594A1 (de) Brennstoffzellenstapel mit einer Vielzahl von Einzelzellen
DE1949127B2 (de) Bipolare elektrolysezelle

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: LOCKHEED MISSILES & SPACE CO., INC., SUNNYVALE, CA

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: WEICKMANN, H., DIPL.-ING. FINCKE, K., DIPL.-PHYS.

8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee