DE3006564C2 - Gasdichter elektrischer Bleiakkumulator - Google Patents
Gasdichter elektrischer BleiakkumulatorInfo
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Description
Die Ermittlung betrifft einen gasdichten elektrischen Bleiakkumulator mit einem Gehäuse, in dem in Verbindung
mit einem schwefelsauren Elektrolyten wenigstens eine Bleidioxidkathode, wenigstens eine Bleianode und
eine Hilfselektrode mit einem organischen Redoxsystem auf Chinonbasis und einem kohlenstoffhaltigen Leitmalerial
angeordnet sind.
Ein Akkumulator dieser ArI ist aus der DE-AS
15 71 997 bekannt. Dieser bekannte Akkumulator arbeitet
nach dem Prinzip des Sauers'.oflV.yklus. und er enthalt
eine auf Sauerstoff ansprechende Hilfselektrode, die als Ladekontrollelektrode dient, indem sie unter Ausnutzung
der Druckabhängigkeit ihres Potentials bei Erreichen eines bestimmten Ladezustandes des Akkumulators
eine Änderung in dessen Ladestrom auslöst. Diese Hilfselektrode enthält als aktive Komponente ein organisches
Redoxsystem auf der Basis von polymeren FormaldchydhydiOchinonkondcnsationsharzen
in hochmolekularer Form unter Zusatz von Lcitmiitcln wie Kohle und Graphit.
Das Gleichgewichtspotential der Hilfselektrode liegi bei etwa 0.7VoIt. und es ist Voraussetzung für die
vorgesehene Funktion der Hilfselektrode, daU wenigstens
ein Teilbereich davon außerhalb des Elektrolyten verbleibt, damit der sieh beim Ladevorgang im Akkumulatorcngchäuse
entwickelnde Sauerstoff mit dem aktiven Material der Hilfselektrode in Berührung kommen kann.
Dies bedeutet zum einen eine Verminderung der wirksamen elektromotorischen Krall und zum anderen unbequeme
Einschränkungen für die zulässige Gebrauchslage des Akkumulators.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bleiakkumulator der eingangs erwähnten An so auszubilden,
dall bei Erhaltung einer hohen wirksamen elektromotorischen Kraft und ohne jede Einschränkung für
die Anordnung des Akkumulators im Betrieb ein innerer Gasverzchr erreicht wird, der einen ständig gasdichten
Betrieb des Akkumulators gewährleisten kann.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst
durch einen Bleiakkumulator, wie er im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist; vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unleransprüchen.
Im Rahmen der Erfindung arbeitet die Hilfselektrode als selbständig dem Gasverzehr dienende Getterelektrode.
wobei die als aktives Material vorgesehene Chinoidvcrbiiidung
in niedermolekularer Form vorliegt. Da«; Gleichgewichtspotential der Gclterelektrode liegt zwischen
+ 0.3 und -0.2VoIt. Die Getterelektrode unterliegt keiner Alterung und bleibt über lange Betriebszeiten
ίο des Akkumulators hinweg voll wirksam. Außerdem
kommt die Erfindung mit kostengünstigem Material aus und führt damit zu einem Akkumulator, der bei niedrigen
Kosten alle Vorteile einer gasdichten Ausführung bietet.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung eine Reihe von Ausführungsbeispielcn
im einzelnen beschrieben; dabei zeigen: Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen
gasdicht abgeschlossenen Bleiakkumulator:
:o F i g. 2 einen schernatischen Vcrtikalschnitt durch eine
Ausführungslbrm eines gasdicht abgeschlossenen
Bleiakkumulator mit kombinierter Elektrode:
Fig. 3 zyklische Stromspannungskennlinien einer Ausfühi iingsform für eine kombinierte Elektrode:
υ Fig. 4 Lade- und Eniladekurven einer Ausführungsform für einen gasdicht abgeschlossenen Bleiakkumulator
mit kombinierter Elektrode.
Es sei bemerkt, daü die Darstellungen in der Zeich-
vi nungschemalisch gehalten sind und lediglich das Prinzip
der Erfindung illustrieren, ohne den tatsächlichen Abmessungen der Akkumulaiortcile. Maßverhältnissen
usw. zu entsprechen.
Der in Fig. I dargestellte Bleiakkumulator weist ein
Gehäuse I mit Scilcnwändcn 2 auf. die einen Hohlraum 3 bilden. Es ist zweckmäßig, das Gehäuse 1 aus Polystyrol
bzw. Polyäthylen auszuführen. Als Elektrolyt dient Schwefelsäure (6 N H,SO4). Am Deckel 2 des Gehäuses 1
sind eine Bleidioxidkalhode 4. eine Bleianodc S und eine
4M zusätzliche Gellerelekirode 6 befestigt. Die genannten
Elektroden 4. 5 und 6 sind in dem Hohlraum 3 derart angeordnet, wie es in Fig. I gc/cigi ist. d.h. die zusätzliche
Getterelektrode 6 befindet sich näher zur Kathode 4 als zur Anode 5 und ist über einen Widerstand 7 mit der
4< Anode 5 elektrisch verbunden. Es ist auch eine andere
Anordnung der zusätzlichen Getterelcktrode 6 möglich. Z. B. kann sie sich in horizontaler Lage auf der Oberfläche
des Elektrolyts zwischen der Anode 5 und Kathode 4 belinden. So wie in anderen Akkumulatoren können die
M\ Elektroden 4, 5 und 6 mit Separatoren (nicht gezeichnet)
umgeben sein. Der Widerstand 7 wird so gewählt, daß die zusätzliche Getterelektrode 6 bei geladenem Akkumulator
ein Potential von +0.00(+0.0I)V gegenüber einer Normalwassersloffelektrode besitzt, wie es für einen nor-
ss malen Betrieb des Akkumulators notwendig ist. Die Kathode
4 und Anode 5 werden nach üblichen Verfahren hergestellt. Die zusätzliche (ieiierelektrode 6 wird aus
einem Gemisch aus einem elektrisch leitenden kohlenstoffhaltigen Stoff und einer in wäßrigen Lösungen
mi schwerlöslichen Chinoidverbindimg mil einem niedrigen
Oxydalions-Reduktions-Poieniial hergestellt. Eine solche
I'Ick(rode wird durch Pressen des Gemisches der o. g.
Malenalien unter einem Druck von ca. 245 bar hergestellt. Die Stromableiter 8 sind aus einem graphithaltigen
<·*· Stoff und die Ausgangsklemmen 9 aus Blei hergestellt.
Als elektrisch leitender kohlenstoffhaltiger StolTkönnen
Graphit. A/eiylenruß. Aktivkohle bzw. ihre Mischungen
verwendet werden.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Ausfuhrungsform eines hermetisch abgeschlossenen
Bleiakkumulators mit einer kombinierten Elektrode 10. Die kombinierte Elektrode 10 vereinigt in
sich die Anode 5 und die zusätzliche Gettertiektrode 6. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Blcianode
5 mit einem Stoff beschichtet ist, der zur Herstellung der Gelterelektrode 6 geeignet ist. Wie Untersuchungen
ergaben, wird funktionsfähig auch eine derartige kombinierte Elektrode 10 sein, bei der nur die Stromableiter
verbleit sind (diese Ausführungsform ist nicht dargestellt).
Ein Akkumulator mit einer kombinierten Elektrode 10 weist im Vergleich zu einem Akkumulator mit getrennter
Ausbildung von Anode 5 und Elektrode 6 bei gleichen elektrischen Daten kleinere Abmessungen auf.
Fig. 3 zeigt zyklische Slromspannungskennlinicn einer
Ausführungsform der kombinierten Elekirode. Die kombinierte Elektrode ist aus einem Gemisch von Graphit
(60%) und Hydroanthrachinon (40%) wergeslelll. Die Stromableiter 8 sind verbleit. Die Abmessungen der
Elektrode betragen 35 χ 30 χ 2 mm. Die Elektrode wurde in trinormaie Lösung der Schwefelsäure getaucht. Aul
der Abszisse ist das Elektrodcnpolential gemessen gegenüber einer Normalwasserstoffelektrode und auf der Ordinate
die Größe des Eleklrodenbctriebsslroms aufgetragen.
Die bei kontinuierlichem Durchblasen und Stickstoff durch die Schwefelsäurelösung aufgenommene Kurve a
zeigt einen praktisch idealen Verlauf der elektrochemischen Grundreaktion an. Nach der Aufnahme der Knihodenstrom-Kathodenspannungskennlinie
wurde die Spülung mit Stickstoff eingestellt und nach einer zweistündigen Haltczeit der kombinierten Elektrode in derselben
Lösung wurde nochmals eine Kalhodenstrom-Kathodenspannungskennlinie
(Kurve h) aufgenommen. Die durch die Kurve /> begrenzte Fläche erwies sich in
diesem Falle als kleiner als die der Kurve ti. Diese Tatsache
ist dadurch zu erklären, daß gleichzeitig mit dem Grundslrombildungsvorgang als gekoppelte Reaktion
noch eine chemische Oxvdation des Hydroanthrachinons abläuft, die mit der nachstehenden Rcaktionsl'ormel besehrieben
weiden kann:
OH
J f H,O
Fig. 4 zeigt Lade- und Eniladekuiven einer Ausführungsform
eines hermelisch abgeschlossenen Bleiakkumulators mit kombinierter Elektrode aus einem Gemisch
von Graphit (60%) und Hydroanthrachinon (40%). Als niektrolyt dient eine6-normale Lösung von Schwefelsäure
(6 N)."
Die Kurve c ist nach einer galvanostatischen Aufladung des Akkumulators innerhalb von 4 Stunden aufgenommen
worden. Die Kurven </. c und /'sntsprechend
in nach 20, 10 und 4 Beiriebsstunden. Die gezeigten Lade-
und Entladekurven illustrieren eine gute Betriebsfähigkeil des Akkumulators bei verschiedenen Betriebsarten.
Nachstehend sind konkrete Ausführungsbeispiele für einen hermetisch abgeschlossenen Bleiakkumulator angeführt.
In allen nachstehenden Beispielen weisen der Bleiakkumulator
und seine Elektroden folgende Abmessungen auf: Gehäuse 43 χ 44 χ 28.5 mm, Wanddicke 2 mm.
Elektroden 35 χ 40 mm. Als Elektrolyt dient eine 6- :o normale Schwefelsäure (6N).
Der Akkumulator weist ein Gehäuse I aus Polystyrol.
:5 eine Bleidioxidkathode 4, eine Bleianode 5 und eine zusätzliche
Geltcrclcklrodc 6 auf. die aus 20 % Graphit und
80% Hydroanthrachinon hergestellt ist. Die Inncnkapazilät beträgt ca. 0.5 A beim Entladen bis zu IV im 10-stündigen
Betrieb. Die spezifische Energie des Akkumulators beträgt ca. 20 . Das Aufladen des Akkumulators
muH vorzugsweise innerhalb von 10 15 Stunden im
galvanostatischen Betrieb erfolgen. Dabei stellt sich innerhalb des Akkumulatorsei» Überdruck von nicht über
'-s 0,196 bar ein. Bei 4-stündigem Aulladen steigt der Innendruck
bis auf O.X83bar Überdruck.
·»" Der Akkumulator besitz! ein Gehäuse !. eine Kathode
4 und eine Anode 5 in dem Beispiel 1 ähnlicher Ausführung. Für die Herstellung der zusätzlichen Getterelektrode
6 wurden 80% Aktivkohle und 20% Hydroanihrachinon verwendet. Der Akkumulator kann innerhalb von
·" 3 4 Stunden aufgeladen werdet".. Dabei beträgt der
Überdruck innerhalb des Akkumulators höchstens 0,294 bar. Die spezifische Energie des Akkumulators beträgt
ca. 20 '.
Das Absichcnlassen der Elektrode innerhalb von 24
Stunden in der Schwclclsäurclösung in einem offenen
Gefäß ohne Durchblasen mit Inertgas führt /x\ ihrer praktisch vollkommenen Oxydation, was anleine intensive
Oxydation von Hydroanihrachinon auch unter Einwirkung der knappen Sauerstoffmenge, die in der Schwefelsäurelösung
enthalten ist, hindeutet.
Daraus folgt, daß solche ideal reversible Uiid weit verbreitete
Stoffe wie Hydroanihrachinon, seine Derivate sowie andere in wäßrigen Lösungen schwerlösliche Chinoidverbindungen
mit einem kleinen Oxydations-Reduktions-Potential (z.B. Hydronaphthochinone, die jedoch
eine bedeutend niedrigere Oxydationsgeschwindigkeit infolge höherer Werte des O\\dalions-Kcdukiions-Potentials:
φ 2 0.2-0.3 V aufweisen) als aktive Komponente
der zusätzlichen Gellerelekirode 6 (Fig. I) und oder der kombinierten Elektrode 10 (Fig. 21 dienen
können.
Der Akkumulator besitzt ein Gehäuse 1. eine Kathode 4 und eine Anode 5 von gleicher Ausführung wie in
Beispiel I. Für die Herstellung der zusätzlichen Getterelcklrode 6 wurden 40% Hydroanthrachinon und 60%
Gemisches aus Azetylenruß und Aktivkohle verwendet. Die Autladung erfolgt innerhalb von 5 8 Stunden. Dabei
beträgt der Überdruck innerhalb des Akkumulators
Ni höchstens 0.5X8 bar. Die spezifische Energie des Akku-
mulaiors betragt ca. 20
Beispiel 4 (negativ)
Der Akkumulator weist die gleiche Ausführung von
Gehäuse I. Kathode 4 und Anode 5 aiii wie im Beispiel I.
Die zusätzlicheGeitorelekirodc6 ist aus 10% Aktivkohle
und 90%, Hydroanthrachinon gefertigt. Der Akkumulator
ist arbeitsunfähig, weil auch bei langwierigem AuIIaden
(H) 15 Stunden) der Überdruck innerhalb des Akkumulators mehr als 0.98 bar beträgt, d. h. den zulässigen
Wert übersteigt. s
Beispiel 5 (negativ)
Der Akkumulator besitzi ein Gehäuse 1. eine Kathode
4 und eine Anode 5 von ähnlicher Ausführung wie im in Beispiel 1. Die zusätzliche Gelterelektrode 6 ist aus 90%
Aktivkohle und 10% Hydroanthrachinon hergestellt. Der Akkumulator ist arbeilsunlahig. da infolge eines
kleinen Hydroanthraehinongehalies das entstehende Gas nicht vollkommen an der Getlereleklrode 6 aul'ge- i<
nommen werden kann, wodurch der Überdruck innerhalb des Akkumulators mehr als 0.98 bar beträgt, d.h.
den zulässigen Weil übersteigt.
Das Gleiehgewiehlspoiential der zusätzlichen Geilereleklrode
6 in den Beispielen I 5 beträgt ca. +0.15V :n gegenüber einer Normal wasserstoff elektrode.
Der Akkumulalor weisl die gleiche Ausführung von :i
Gehäuse 1. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel 1.
[Die zusätzliche Gellerelektrode 6 isl aus 80% /i-Methylanthrachinon
(/-Methylanihrachinon) und 20%. Graphit
hergestellt. Die spezifische Knergie beirägl ca. 20 m\
Die Aufladung erfolgt innerhalb von 10 Stunden. Der Überdruck im Inneren des Akkumulators beträgt höchstens
0.196 bar.
Der Akkumulator weisl die gleiche Ausführung von Gehäuse I. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel I.
Die zusätzliche Gellerelektrode 6 isl in diesem Falle aus 20% /{-Methylanihrachinon und 80% Aktivkohle gefertigt.
Die Aufladung dauert 3 4 Stunden. Der Überdruck innerhalb des Akkumulators beträgt höchstens
0.245 bar. Die spezifische Knergie des Akkumulators be-
trägi höchstens 20 '. -t?
Der Akkumulator weist die gleiche Ausführung von .(|
Gehäuse I. Kalhode4 und AnodeSaufwie im Beispiel I. Die zusätzliche Getterelektrode 6 ist aus 40% /J-Melhylanlhrachinon
und 60% Graphit hergestellt. Die Aufladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens
0.294 bar. Die spezifische Energie des Akkumula- .,
„„ W-It
tors betragt ca. 20 .
tors betragt ca. 20 .
Das Gleichgewichtspoiential der zusätzlichen Gelterelektrode
6 beträgt in den Beispielen 6, 7 und 8 ca. + 0.07V gegenüber einer NormalwasscrstolTelektrode. R
Der Akkumulator weist die gleiche Ausführung von Gehäuse I. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel 1.
<>: Die zusätzliche Getterelekirode 6 ist aus 80% 1.4-Dimethylanthrachinon
und 20% Graphit hergestellt. Die Aufladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beirägl hochslens
0.294 hai. Die spezifische Knergie des Akkumulators beträgt ca. 20
Der Akkumulator weist die gleiche Ausführung von Gehäuse I. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel I.
Die zusatzliche Getlerelektrode 6 ist aus 20% 1.4-Diinethylanihrachinon
und 80% Graphit hergestellt. Die Aufladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens
0.275 bar. Die spezifische hnergie des Akkumulators beirägt ca. 20 '.
Der Akkumulator weisl die gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel 1.
Die zusätzliche Gelterelekirodeo isl aus 40% 1,4-Dime-Ihylanihrachinon
und 80% Graphit hergestellt. Die Aufladung dauert 5Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens
0.275 bar. Die spezifische l'nergie des Akkumula-
-, . »♦'■''
tors betragt ca. 20 ,
tors betragt ca. 20 ,
κμ
Das Gleichgewichlspotcntial der zusätzlichen Getterelekirode 6 in den Beispielen 9. K) und 11 ist annähernd
Null gegenüber einer NormaKvassersioffelekirodc.
Der Akkumulator weist die gleiche Ausführung von Gehäuse I. Kalhode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel 1.
Die zusätzliche Getterelektrode 6 ist aus 80% 1.2.4-Trimethylanthrachinon
und 20% Graphit hergestellt. Die Aulladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beträgt
höchstens 0.245 bar. Die spezifische Energie des Akkumulators bei ram ca. 20 ,
Der Akkumulator weisl die gleiche Ausführung von Gehäuse I. Kalhode4 und Anode 5 auf wie im Beispiel 1.
lür die Herstellung der zusätzlichen Gelterelektrode 6
wurden 20% 1.2.4-Trimethylanthrachinon und 80%
Graphit verwendet. Die Aulladung dauert 5Stunden.
Der Überdruck beträgt höchstens 0.226 bar. Die spezifische Kncruie des Akkumulators bciräm ca. 20
Der Akkumulator weist die gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel 1.
Für die Herstellung der zusätzlichen Gclterelektrode 6 wurden 40% 1.2.4-Trim?lhy!anihrachinon und 60%
Graphit verwendet. Die Aufladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens 0.245 bar. Die spezifische
l'nergie des Akkumulators beträgt ca. 20
Das Gleichgewichlspotential der zusätzlichen Gelterelektrode beträgt in den Beispielen 12. 13 und 14 unge-ITihr
-0.06 V gegenüber einer Normalwasserstofielektrode.
Der Akkumulalor weist the gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Hei spiel 1.
Kür die Herstellung der zusätzlichen Gellcrelektrode 6
wurden 80% 1.2.4.7-Teiramethylanlhrachinon und
20'Xi eines Gemisches aus Graphit und Aktivkohle verwendet.
Die Aulladung dauert lOSliinden. Der Überdruck
beträgt höchstens 0.147 bar. Die spezifische Hner-
uie des Akkumulators betraut ca. 20 .
Der Akkumulator weisl die gleiche Ausführung von i*
Gehäuse I. kathode4 und AnodeSaiif wie im Heispiel I,
Kür die Herstellung der zusätzlichen Getlerelektrode 6
wurden 20% 1.2.4.7- Teiramcthylanihrachinon und 80%, eines Gemisches aus Azelylenruß und Aktivkohle
verwendet. Die Aulladung dauert 3 4 Stunden. Der -<· Überdruck beträgt höchstens 0.196bar. Die spezifische
[■.nergie des Akkumulators beträgt ca. 20
Heispiel 17 -*
Der Akkumulator weist die gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Heispiel I.
Kür die Herstellung der zusätzlichen (ietterelektrode 6 wurden 40% 1,2.4.7-Tetramelhylanthrachinon und -111
60% Graphit verwendet. Die Aulladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beträgt höchiens 0.245 bar. Die spezifische
Energie des Akkumulators beträgt ca. 20 .
Das Gleichgewichtspoiential der zusätzlichen Getier- ·?ί
elektrode 6 beträgt in den Beispielen 15. 16 und 17 ungefähr
— 0.12 V gegenüber einer Normalwasscrstolfelektrode.
Beispiel 18 4"
Der Akkumulator weisl die gleiche Ausführung von Gehäuse I. Kathodc4 und Anode5auf wie im Beispiel 1.
Die zusätzliche Getterelekirode 6 emhäli 80 % 1.2.4,7,8-Pentamethylanlhrachinon
und 20% Graphit. Die Aulla- 4:"
dung dauert 10 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens 0.118 bar. Die spezifische Energie des Akkumula-
tors betragt ca. 20
dung dauert 5 Stunden. Der l.'bcrdruck beträgt höchslciis
0.196 bar. Die spezifische I nergie des Akkumulators
beträgt ca. 20
Das Glcichgeuichispoicntial der zusätzlichen Getterelcklrodc6
beträgt in den Beispielen IS. 19 und 20 ungefähr
-0.1 S V gegenüber einer Normahvasseistoffelek-I
rode.
Der Akkumulator weisl die gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kalhode4 und Anode 5 auf wie im Beispiel I
Die zusätzliche Gelterelektrode 6 enthält 80% 1.2.4.6.7.S-He.\amethy1anihraehinon und 20% Graphit.
Die Aulladung dauer! 10 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens 0.098 bar. Die spezifische Energie des
Akkumulators beträgt ca. 20
Der Akkumulator weist die gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kalhode4und Anode 5 auf wie im Beispiel 1.
Die zusätzliche Getterelekt rode 6 enthält 20 % 1,2.4.7.8-Pcniameihylanlhrachinon
und 80% Graphit. Die Aulladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens
0.245 bar. Die spezifische Energie des Akkumulators beträgt ca. 20 '.
Der Akkumulalor weist die gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kathode 4 und Anode S auf wie im Beispiel 1.
Die zusätzliche Gettcrclcktrode 6 cnihäll 40 % 1.2.4,7.8-Pentamcthylanthrachinon
und 60% Graphit. Die Aufla
Der Akkumulator weist die gleiehe Ausführung von Gehäuse I. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel 1.
Die zusätzliche Gellerelcktrode 6 enthält 20%
1,2.4.6.7.8-Hexamelhylanthrachinon und 80'Xi Graphit.
Die Aulladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens 0.196 bar. Die spezifische Energie des Akkumulators
beträgt ca. 20
Der Akkumulalor weisl die gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel I.
Die zusätzliche Getterelektrode 6 enthält 40% I.2.4.6.7.8-Hexamcthylanihrachinon und 60% Graphit.
Die Aufladung dauert 5Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens 0.226 bar. Die spezifische Energie des
Akkumulators beträgt ca. 20
Kg
Das Gleiehgewichtspoteniial der zusätzlichen Geiterelekirode
6 beträgt in den Beispielen 21. 22 und 23 ungefähr -O.23V gegenüber einer NormalwussersiolTelektrode.
Der Akkumulalor weist die gleiche Ausführung von Gehäuse I. Kalhode4 und AnodeSaufwie im Beispiel I.
Die zusätzliche Gellerelektrode 6 enthält 80 % 1.2.3.4.6.7.8-Heptainelhylanihraehinon und 20% Graphit.
Die Aulladung dauert 10 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens 0.147 bar. Die spezifische Energie des
Akkumulators beträgt ca. 20
Der Akkumulalor weist die gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kathode4 und Anode5 aul'wie im Beispiel I.
Die zusätzliche Gelterelektrode 6 enthüll 20% I^.M.d.T.K-Hcptamethykmthraehinon und 80% Graphit.
Die Aufladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens 0,177 bar. Die spezifische Energie des
Akkumulators beträgt ca. 20 " '.
Kg
Heispiel 26
Der Akkumulator weist die gleieheAusführung von Gehäuse
1. Kalhodc4 und A node 5 auf wie im Heispiel I. Die zusätzliche Geuerelekirode6einhält 40% 1.2.3.4.6.7.8-Heptamelhylunthnichinon
und M) % Graphit. Die Aufladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens
0.196bar. Die spezifische Energie des Akkumulators
beträgt ca. 20
Das Gleichgewichtspotenlial der zusätzlichen Getterelektrodeo
beträgt in den Beispielen 24. 25 und 26 ungefähr -O.28V genenüber der Normalwasserstoffelekirode.
Heispie! 27
Der Akkumulator weist die gleiche Ausführung von Gehäuse I. Kathode4 und Anode5aul'wie im Heispiel I.
Die zusätzliche Getierelcktrode 6 enthält Sl) %
l.2J.4..\6.7.S-Oktameihylanthraehinon und 20% eines
Gemisches aus Graphit und AzetylenruH. Die Aufladung
dauert 10 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens 0.098 bar. Die spezifische Energie des Akkumula-
tors betragt ca. 20
kg
Der Akkumulalor weist die gleiche Ausführung von Gehäuse 1. Kathode 4 und Anode 5 auf wie im Beispiel I.
Die zusätzliche Getlerelekirode 6 enthält 20% I. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8-Oktamethylanthrachinon und XO % eines Gemisches
aus Graphit und Azeiylenruß. Die Aulladung
dauert 3 4 Stunden. Der Überdruck beträgt höchstens 0.147 bar. Die spezifische Energie des Akkumulators be-
tragt ca. 20
Heispiel 29
Der Akkumulalor weist die gleiche Ausführung von Gehäuse I. Kathode 4 und Anode 5 aul'wie im Beispiel 1.
Eür die Herstellung der zusätzlichen Getterelekirode 6 wurden 40% 1. 2. 3.4. 5.6. 7. X-Okiamethylanihrachinon
und 60% Graphit verwendet. Die Aufladung dauert 5 Stunden. Der Überdruck belrägl höchstens 0.098bar.
Die spezifische Eneruie des Akkumulators beträgt ca.
Das Gleichgewic'xtspotenlial der zusätzlichen Geuerelekirode
6 beträgt in den Beispielen 27. 28. 29 ungefähr — 0.3t V gegenüber einer Normalwasserstoffeleklrode.
Die zusätzliche Geuerelekirode 6 kann aus einem Gemisch aus einem elektrisch leitenden kohlenstoffhaltigen
StolT und einem beliebigen Anlhrachinonderivai mil
Elektronendonatorsubsiitucnien hergestellt werden. Die
Kenndaten der Akkumulatoren, bei denen andere Anthrachinonderivaie
eingesetzt werden, liegen den Kenndaten der in den Beispielen 6 29 beschriebenen Akkumulatoren
nah. Die in Tabelle I zusammengestellten Beispiele 30 48 zeigen die Gleichgewiehtspoicnlialc einer
/usäi/lichen Getterelekirode 6. die aus einem Gemisch
aus einem elektrisch leitenden kohlenstoffhatligen Stoff
und einigen anderen möglichen Anthrachinonderivaien
hergestellt isi.
Beispiel
Siihsli-
tiienlenlyp
Anzahl iler
Siihsiiiiienlen
im Anllirachtnnnnni:
Siihsiiiiienlen
im Anllirachtnnnnni:
(ileichgewichlspolenti.il
der /iisiii/lichen
(iellcrelcklrodetVi
- OH
-OH
-OH
-Oll
-OH
-OH
-OCH,
-OCH,
-OH
-OH
-Oll
-OH
-OH
-OCH,
-OCH,
- OCH,
-och!
OCH,
-OCH,
-OCH,
(KMI,
-OC,H,
-OC,H,
ocJU
-OCMU
-OCMU
-OCMU
-OCMU
-OCMU
+ 0.05 -0.01 -0.OS -0.15 -0.22 -0.29 + 0.075 -O.(X)5
-0.075 -0.14 -0.21 -0.28 -0.31
+ 0.07 0.00 -0.07 -0.13 -0.20 -0.26
in Der Bleiakkumulator weist ein Gehäuse 1 aus Polystyrol
und eine Bleidioxidkalhode 4 auf. Die zusätzliche
Geuerelekirode 6 ist in einem Stück mit der Anode 5 als eine kombinierte Elektrode 10 ausgeführt. Die kombinierte
Eleki rode 10 ist durch Aufpressen eines Gemisches
^ aus Ciraphil und Hydroanihraehinon (40% Hydroanthraehinon
und 60% Ciraphil) unier einem Druck von 250 350 kp cnr auf einen stromführenden Tragkörper
aus Blei hergestellt. Die EMK des Akkumulators beträgt
1.6 V und die spezifische Energie 21 . Die Aufladung
des Akkumulators dauert 4 5 Stunden. Der Überdruck betnigi höchstens 0.294 bar. Das Gleichgewichtspotenlial
der zusüizlichen Geuerelekirode beträgt +0.15V gegenüber einer Normalwasseistoffelektrode.
Im Großen und Ganzen ist der Akkumulator dem im
Beispiel 49 beschriebenen ähnlich. Die kombinierte F.lek-
Si) irode 10 ist durch Aufpressen des Gemischesaus Graphit
und 1.2.4.7-Tetrameihylanihrachinon (60% Graphit
und 40% I.2.4.7-Tetramelhylanlhrachinon) unter einem Druck von 250 350 kp cm" auf einen stromführenden
Tragkörper aus Blei hergestellt. Die EMK des Akkumulators
beträgt ~1.X5V und die spezifische Energie
- 23 . Die Aufladung des Akkumulators dauert 4 5
KU
Stunden. Der Überdruck belrägl höchstens 0.196 bar. «ι Beispiel 51
Im Großen und Ganzen ist der Akkumulalor dem im
Beispiel 50 beschriebenen ähnlich. Als stromführender Tragkörper der kombinierten Elektrode 10 dieni Gra-
<ö phit. Die Siromableilung9 der Elektrode 10 isl verbleit.
Die HMR des Akkumulators beträgt - 1.85V und die
spezifische Energie -~ 25 . Die Aufladung des Akku-
11
initiators dauert 4 5 Siunden. Der Überdruck innerhalb
des Akkumulators beträgt höchstens 0.294 bar.
Zur Steigerung der mechanischen Festigkeit der zusätzlichen Getlerelektrodeö und kombinierten F.lektrode
IU können in ihre Zusammensetzung Polyäthylen. Polystyrol.
Fluorkarbon bzw. Vinylhar/kunsistol'l ei η gemisch
ι werden.
Der beschriebene hermetisch abgeschlossene Hleiakkiiniulator
zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit bei vollkommener Abkapselung des 1 lekirolytraums
innerhalb seiner ganzen lebensdauer ohne Vergrößerung der Festigkeit des Gehäuses und Verschlechterung
der elektrischen und betrieblichen Kenndaten aus.
Dank der völlig abgekapselten baulichen Gestaltung und dem Hehlen von Veniilvorrichiungen. kann der Akkumulator
in unmittelbarer Nähe von anderen llinrichiiiiigen
und Geräten in willkürlicher räumlicher Lage angeordnet werden, was seinen Anwendungsbereich bedeutend
erweitert. Der eiTmdiingsgemälV Akkumulator
kann in Flugwesen und Raumfahrttechnik. Kraftverkehr uiu) Wassertransport, radioelektronischen und medizinischen
Ausrüstungen verwendet weiden. Die Funktionslähigkeit des Akkumulators bleibt bis zu - 50 C erhalten.
Deshalb kann er bei niedrigen Teniperaiuron. z.B. im hohen Norden, zum Finsatz kommen.
Der Verzicht aulliinslellung und Nachfüllen des Hlektrolyts
sowie die Mögiichkeil einer schnellen Aufladung im herkömmlichen galvanostatischeii Betrieb gestalten
es. den Akkumulator einfach und bei|iicni zu betreiben.
Der erfindungsgemäUe Akkumulator zeichnet sich gegenüber
den bereits bekannten hermetisch abgeschlossenen Bleiakkumulatoren durch einen niedrigen Preis aus.
weil für seine Herstellung keine teuren Materialien verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
-IS
Claims (3)
1. Gasdichter elektrischer Bleiakkumulator mit einem
Gehäuse, in dem in Verbindung mit einem schwefelsauren Elektrolyten wenigstens eine Bleidioxidkathode,
wenigstens eine Bleianode und eine Hilfselektrode mit einem organischen Redoxsystem
auf Chinonbasis und einem kohlenstoffhaltigen Leitmaterial angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfselektrode eine Gettcrelcktrodc (6) ist. die als aktiven Bestandteil Hydroanlhrachinon
oder ein Anihrachinonderival mit Elektronendonatorsubstituentcn
enthält, das in wäßrigen Lösungen schwer löslich ist und ein niedriges Oxidations,
Reduktions-Potential aufweist.
2. Bleiakkumulator nach Anspruch 1. dadurch gekcnnzeichntt.
daß das Verhältnis zwischen aktivem Bestandteil und Leitmaterial in der Gctterelcklrode
(6) in einem Bereich zwischen 80: 20 und 20:80 Massenprozent
liegt.
3. Bleiakkumulator nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Getterelektrode (6) in
einem Stück mit der Anode (5) als eine kombinierte Elektrode (10) ausgeführt ist.
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