DE381861C - Trockenelement - Google Patents

Trockenelement

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DE381861C
DE381861C DEA33202D DEA0033202D DE381861C DE 381861 C DE381861 C DE 381861C DE A33202 D DEA33202 D DE A33202D DE A0033202 D DEA0033202 D DE A0033202D DE 381861 C DE381861 C DE 381861C
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electrolyte
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DEA33202D
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    • 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
    • H01M6/36Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells
    • H01M6/38Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells by mechanical means

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  • Primary Cells (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)

Description

  • Trockenelement. Die Erfindung bezieht sich auf Trockenelemente derjenigen Art, bei welchen der Elektrolyt innerhalb der Zelle anfänglich in einem besonderen Raum untergebracht ist, der erst bei Inbetriebsetzung geöffnet wird, um .das Trockenelement bis zum Augenblick seiner Benutzung vor dem Eintreten elektrochemischer Vorgänge zu schützen, die Lagerfähigkeit des Elementes also zu verlängern.
  • Es ist bekannt, zu diesem Zweck den mit einem Aufsauge- oder Verdickungsmittel verbundenen Elektrolyten im Zinkbecher des Elements durch eine Wachsschicht - von- der Kohlenelektrode getrennt zu lagern und diese trennende Schicht durch eine Bewegung der Kohlenelektrode zu zerstören, wenn das Element in Gebrauch genommen werden soll. Hierbei steht der Elektrolyt also in ständiger Berührung mit dem Zink, so daß das Eintreten chemischer Reaktionen vor der Inbetriebsetzung des Elements nicht vermieden ist. Auch ist die Verteilung des Elektrolyts bei der Inbetriebsetzung dadurch erschwert, daß derselbe mit dem Verdickungsmittel verbunden, also pastenförmig dickflüssig ist.
  • Anderseits sind Trockenelemente bekannt, bei denen der Elektrolyt in einem besonderen geschlossenen Gefäß aus zerbrechlichem Material, wie Zelluloid oder Glas, im Innern der Zelle gelagert ist, welches zur Inbetriebsetzung durch einen starken Stoß oder Schlag zerbrochen werden soll, worauf durch Schütteln des Elements die Verteilung des Elektrolyten in der Zelle erfolgen soll. Diese Anordnung bedingt eine sehr schlechte Ausnutzung des verfügbaren Raumes, da der Platz, wo sich der Elektrolytbehälter befindet, nach der Inbetriebsetzung ' als toter Raum nicht wirksam ausgenutzt wird.
  • Gemäß der Erfindung wird das Ziel, ein Trockenelement bis zum Augenblick seiner Benutzung nicht nur vor dein Eintritt elektrochemischer Vorgänge zu schützen, sondern auch jeden chemischen Angriff auf die Elektroden zu vermeiden, das Element also unbegrenzt lagerfähig zti machen unter gleichzeitiger Ausnutzung des verfügbaren Raumes, durch die Kombination zweier :Maßnahmen erreicht, nämlich daß der Elektrolyt in einem geschlossenen Behälter rnit gegen den Elektrolyten chemisch widerstandsfähigen Wandungen derart untergebracht ist, daß er von beiden Elektroden und dem .-'#-ufsaugemittel getrennt ist, und daß zugleich mindestens eine der Elektroden in solcher Weise beweglich angeordnet ist, claß sie gegen den Behälter bewegt werden kann, um diesen zu zerstören oder zu öffnen und dadurch die Berührung des Elektrolyten rnit dein Aufsaugeinittel und beiden Elektroden herbeizuführen.
  • Hierbei kann vorteilhaft die Einrichtung so getroffen werden, daß das Aufsaugemittel für den Elektrolyten bei oder neben der Bewegung der beweglichen Elektrode gleichfalls bewegt wird, und daß die (Öffnung oder Zerstörung des die Elektrolytflüssigkeit enthaltenen Gefäßes unter Vermittlung des Aufsaugemittels bewirkt wird. So kann z. B. die Puppe der beweglichen Kohlenelektrode mit einer in trockenem Zustand isolierenden porösen Umhüllung, die als Aufsaugemittel des Elektrolyten dient, versehen sein, die den Zwischenraum zwischen der Puppe der Kohlenelektrode und der Innenwand des Zinkbechers ausfüllt, so daß die mit der Puppe versehene Kohlenelektrode durch diese poröse Umhüllung kolbenartig an der Innenwand des Zinkbechers geführt ist. Als aufsaugender oder poröser Stoff ist Watte o. dgl. besonders vorteilhaft, da hierdurch ein Polster gebildet wird, welches eine vorzeitige Zerstörung des zerbrechlichen Elektrolytgefäßes verhütet.
  • Um die zur Beseitigung oder Öffnung des Elektrolytbehälters erforderliche Bewegung auszulösen, kann das Element oder eine Batterie solcher Elemente von ineinanderschiebbaren Hülsen umgeben sein, durch deren Verschiebung die Bewegung erleichtert wird. Hierdurch wird zugleich eine gute Führung dieser Bewegung erreicht, ohne daß besondere, Raum beanspruchende Mittel für diese Führung vorgesehen werden müssen.
  • Das Element bzw. die Batterie nach der Erfindung gewährt wegen ihrer größeren Haltbarkeit die Möglichkeit, eine Lampenfassung mit Schaltvorrichtung in einfachster Weise unmittelbar fest damit zti verbinden, was bei den bisherigen Trockenbatterien nicht wirtschaftlich war. Wird eine verschiebbare Hülse zur llbertragung der Auslösebewegung benutzt, so, kann an dieser Hülse die über einen Schalter rnit den Polen der Batterie verbundene. Lampenfassung unmittelbar angebracht werden.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsheispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine Batterie aus (frei gemäß der Erfindung hergestellten Trokkenelementen vor der Ingebrauchnahme bzw. Auslösebewegung in Seitenansicht mit abgeschnittener Seitenwand der Cberhülse und Fassungshülse, Abb. 2 eine Oberansicht hierzu, Abb. 3 ein einzelnes Element im Längsschnitt und Abb. d. eine andere Ausführungsform des Elementes.
  • Bei den dargestellten Ausführungsformen ist das Element ein für Taschenlampen besonders übliches Leclanche-Element. Der Zinkbecher a enthält den Elektrolyten in einer leicht zu zerdrückenden Kapsel b aus Glas, deren Eingußöffnung dicht verschlossen ist. Die Kapsel kann auch aus einem andern, dem 1lektrolyten gegenüber physkalisch und cheinisch indifferenten Stoff bestehen, der durch Druck, Stoß o. dgl. zerbrochen oder zerstört werden kann, wie z. B. aus Zelluloid, Gummi, Gelatine, getränktem Papierstoff u. dgl.
  • Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel besteht dieses Gefäß b aus einer Glaskapsel rnit zugeschmolzenem Einguß und Luftlöchern c, c'. Dieses Gefäß enthält den flüssigen Elektrolyten. Die Form des Gefäßes ist vorteilhaft (ler Form des Elementes anzupassen. Zum Schutz gegen Stöße kann die leicht zerbrechliche Kapsel in Wachs oder Paraffin getaucht bzw. mit Watte o. dgl. umwickelt werden. Das Gefäß kann auch aus einem dem Elektrolyten gegenüber nicht völlig chemisch oder physikalisch widerstandsfähigen Stofft hergestellt und auf der Innenseite mit einem geeigneten t'berzug, z. B. Lack oder Paraffin, überzogen sein. Es ist nicht erforderlich, daß das ganze Gefäß aus dem zerbrechlichen Material besteht, vielmehr genügt es, wenn ein Einsatzteil oder Verschlußteil z. B. am Boden oder Deckel so eingerichtet ist, daß er beseitigt, zerstört oder geöffnet werden kann, um der in dem Gefäß enthaltenen Elektrolytflüssigkeit Austritt zu verschaffen. So kann z. B. ein flaschenartiges Gefäß Verwendung finden, in welchem ein (licht schließender Stopfen durch Druck von i außen derart verschoben werden kann, daß die Flüssigkeit Austritt findet. So kann auch die Kapsel aus einem widerstandsfähigen Material, unter Umständen sogar einem Metall, das den elektrochemischen Vorgang nicht stört, bestehen, dessen eine Seite durch ein leicht einzudrückendes Häutchen aus indifferentem Material geschlossen ist. Auch kann ein Deckel, der mit Paraffin oder anderem geeigneten Stoff eingesetzt und abgedichtet ist, t vorgesehen sein, welcher Deckel bei ausreichendem Druck geöffnet, zerstört oder in die Kapsel hineingedrückt wird. Über der Kapsel b befindet sich in der Zelle a die andere Elektrode, welche kolbenartig verschiebbar angeordnet ist. Sie besteht im vorliegenden Falle aus einem Kohlestift d mit der üblichen Umkleidung, der sog. Puppe e, aus einer depolarisierenden Masse. Der Kohlestift d, welcher bei anderer Ausführung des Elements auch durch einen Stab aus geeignetem Metall ersetzt werden kann, geht im vorliegenden Fall bis an das untere Ende der Elektrode hindurch und liegt vor der Ingebrauchnahme des. Elements in der aus Abb. 3 ersichtlichen Weise über der zerbrechlichen Oberfläche der Kapsel b. Durch Hineindrücken der Elektrode vermittels Druck auf den Stift -d ist es möglich, die Kapsel b ganz oder teilweise zu zerbrechen, worauf die Elektrolytflüssigkeit austritt und das Element gebrauchsfertig ist. Bei dieser Verschiebung der inneren Elektrode wird eine kolbenartige Wirkung auf die Elektrolytflüssigkeit ausgeübt, so daß dieselbe stark nach oben getrieben wird und alle Teile der Elektrode benetzt werden. Das Verdickungs-oder Aufsaugemittel befindet sich dabei von vornherein in trockener Form außerhalb der Kapsel b in der Zelle a, wobei eine innige Durchmischung bzw. Tränkung des Aufsaugematerials mit der Flüssigkeit beim Eindrücken der Elektrode erreicht wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Aufsaugematerial aus einem festen porösen Stoff f, der um die Elektrode bzw. Puppe e herum angeordnet ist. Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Anordnung besteht darin, daß die Puppe fest mit einer Umhüllung f aus Watte o. dgl. umgeben ist, die gegen die Innenwand des Zinkbechers anliegt. Diese Wattehülle kann auch unterhalb der Elektrode e um diese herumreichen und ein Polster bilden, um die zerbrechliche Kapsel b vor einer ungewollten Zerstörung und gegen Erschütterungen zu schützen. Die Anwendung von Watte als Elektrolytträger ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch gleichzeitig eine Ausfüllung der Hohlräume neben der beweglichen Elektrode bewirkt und das Element dadurch auf dem Transport vor inneren Beschädigungen gesichert wird. Zwischen der Unterfläche der Puppe e und der Oberfläche der Kapsel b kann auch ein Boden aus Pappe oder anderem haltbaren Isoliermaterial eingefügt werden, um eine gleichmäßige Verteilung des Druckes bei der Zerstörung der Kapsel zu sichern und zugleich die Puppe gegen eine Beschädigung bei der Druckbewegung zu schützen. Es empfiehlt sich, den Boden so groß zu machen, daß er den Querschnitt des Bechers vollständg ausfüllt, so daß die Splitter der zerstörten Kapsel notwendig unter den Boden zu liegen kommen. Der Zinkbecher a ist zweckmäßig bis auf die Öffnung, durch welche der Stift d der Puppe e geführt ist, und nötigenfalls ein kleines Luftloch g geschlossen. Die Isolation der inneren Elektrode bzw. des Stiftes d gegen den Zinkbecher a ist bei diesem Ausführungsreispiel durch Einfügung eines Plättchens lt aus einem nicht metallisch leitenden wasser-und säurefesten Stoff, z. B. Zelluloid, Gummi, Ebonit o. dgl.,-bewirkt.
  • Anstatt dessen kann auch die in Abb. q. dargestellte abgeänderte Ausführungsform benutzt werden, bei welcher der Zinkbecher i ol:en offen ist und die Isolation sowie der Abschluß durch einen übergreifenden Zylinder h aus nicht leitendem; gegen den Elektrolyten widerstandsfähigem Material, wie Zelluloid, Kunstharz o. dgl., bewirkt wird. Dieser verschiebbare Zylinder h kann auch aus Zinkblech bestehen und oben durch einen Einsatz oder Ring aus nicht leitendem Material, z. B. Zelluloid, gegen die Elektrode bzw. Stift d isoliert sein, so daß also die Zinkelektrode in diesem Falle aus zwei gegeneinander verschiebbaren Teilen besteht. Diese Konstruktion, wie überhaupt die Ausführungsform gemäß Abb. q., hat den Vorteil, daß eine größere Länge :der Puppe bei einer gegebenen Größe des Zinkbechers möglich ist, die nutzbare Oberfläche der inneren Elektrode also vergrößert wird.
  • Um ein etwaiges Austreten des Elektrolyten durch die unvermeidlichen kleinen Öffnungen infolge des bei der Auslösung entstehenden Druckes zu vermeiden, kann unterhalb des Becherdeckels ein Wattering na um den Puppenstift d gelegt sein.
  • Zur Anwendung für Lampen u. dgl. können je nach der benötigten Spannung eines oder mehrere dieser Elemente hintereinandergeschaltet verwendet werden. Bei dem in Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind <frei nebeneinanderstehende solche Elemente zu einer Batterie verbunden, die wie üblich in eine Papierhülse n mit den notwendigen Isolationsstreifen o eingesetzt sein können. Über diese Hülse n greift von der andern Seite eine zweite Hülse p über, deren gegebenenfalls verstärkter oder versteifter Deckel mit öffsungen 2, 21 für die Kontakte r, rl versehen ist. Die Auslösung der Batterie kann hierbei in einfacher Weise durch Herunterdrücken dieser Überhülse p erfolgen, wobei die Puppenstifte d mit der Puppe e und gegebenenfalls der Gegenhülse 1z sowie dem aufsaugencten Material f gleichzeitig heruntergedrückt werden. Durch diese Bewegung wird die Wandung des Elektrolytbehälters b zerstört oderdurchbrochen oder der Verschluß des Behälters geöffnet und unter dem kolbenartigen Einfluß der Puppe e gleichzeitig die Elektro- Ivtflüssigkeit stark nach oben gedrückt, so daß sie in alle Teile der Zelle gelangt und die Elektrode gleichmäßig befeuchtet wird. Diese Hülse p kann vor der Ingebrauchnahme des Elementes vorteilhaft gegen ungewollte Verschiebung festgestellt werden, z. B. durch einen überklebten Papierstreifen oder einen lösbaren Splint oder Niet, der sich mit der inneren Hülsen verbindet. Auch kann diese Feststellung in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß gegen die Überhülse p, die vor der Auslösung der Batterie in der aus Abb. i ersichtlichen Weise die innere Hülse n nicht vollständig bis zum Boden überdeckt, eine Gegenhülse t von der andern Seite her aufgeschoben ist, deren Rand ein Widerlager gegen die ungewollte Bewegung der Hülse p bildet.
  • Bei Verwendung mehrerer Elemente können die Verbindungsleiter s aus isolierten Drähten bestehen, um bei der Auslösungsbewegung der Elektrode ein Auftreten von Kurzschlüssen zu vermeiden. Dies kann auch durch isolierende Auflagen, z. B. von Pappringen, auf den Deckel der Elemente oder durch geeignete Ausgestaltung der Isolationsstreifen o vermieden werden. Auch kann der Verbindungsdraht s, statt am oberen Ende des Stiftes d befestigt zu sein, in einem Ringe endigen, der gerade weit genug ist, daß der Puppenstift d darin gleiten kann, wobei sich der Kontakt z. B. am oberen Ende des Puppenstiftes d durch einen mit dem Ringe in Berührung kommenden :Metallstift eine Feder o. dgl. nach der Auslösebewegung herstellt. Auch kann der Leiter s aus einer geeigneten gebogenen Schleiffeder bestehen. Um eine Prüfung derElemente einer fertigen,abernoch nicht ausgelösten Batterie auf Unversehrtheit jederzeit zu ermöglichen, können in den Boden oder die Wandung der Papier- oder Pappumhüllung kleine Löcher an den Stellen angebracht werden, wo sich die einzelnen Zinkbecher befinden. Durch diese Löcher ist die Möglichkeit geboten, einen Draht hineinzuführen und dadurch festzustellen, ob etwa das Element bereits Stromschluß hat. Eine derartige Prüfung sämtlicher Elemente zugleich kann bei geeigneter Anordnung in einer einzigen Messung erfolgen.

Claims (1)

  1. PArLNz-Ar;sPxi`cHr#_: i. Trockenelement, bei welchem der Elektrolyt innerhalb der Zelle anfänglich in einem besonderen Raum untergebracht ist, der erst bei Inbetriebsetzung geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener Behälter mit gegen Elen Elektrolyten widerstandsfähigen Wandungen den Elektrolyten von beiden Elektroden und dem Aufsaugemittel trennt und erst durch die infolge einer Bewegung einer der Elektroden gegen den Behälter eintretende Zerstörung oder Öffnung desselben die Berührung des Elektrolyten mit dem Aufsaugernittel und beiden Elektroden herbeigeführt wird. Trockenelement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung oder Zerstörung des die Elektrolytflüssigkeit enthaltenden Gefäßes durch die Bewegung des beweglich angeordneten Aufsaugeinittels bewirkt wird. 3. Trockenelement nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Puppe der beweglichen Kohlenelektrodevermittels einer in trockenem Zustand isolierenden porösen Umhüllung, die als Aufsaugemittel des Elektrolyten dient, kolbenartig an der Innenwand des Zinkbechers geführt ist. d.. Trockenelement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als aufsaugender Stoff Watte dient. Trockenelement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei das Element oder eine Batterie solcher Elemente umgebende ineinanderschiebbare Hülsen dazu benutzt werden, um durch ihre Verschiebung die zur Beseitigung oder öffnung des Elektrolytbehälters erforderliche Bewegung auszulösen bzw. zu führen. 6. Batterie aus Elementen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung der Elemente durch einen auf der beweglichen Elektrode gleitenden Kontakt erfolgt. 7. Trockenelement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der beweglichen Elektrode und dem den Elektrolyten aufnehmenden zerbrechlichen Gefäß ein verschiebbarer Boden, z. B. aus Pappe, angebracht ist. B. Trockenelement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an der verschiebbaren Hülse eine über einen Schalter mit den Polen der Batterie verbundene Lampenfassung angebracht ist. g. Batterie aus Trockenelementen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, (laß in der die Batterie umgebenden Papphülse o. dgl. kleine Löcher angebracht sind, um die Einführung eines Prüfdrahtes zu ermöglichen.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1058112B (de) * 1954-09-09 1959-05-27 Rene Hermitte Galvanisches Fuellelement

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1058112B (de) * 1954-09-09 1959-05-27 Rene Hermitte Galvanisches Fuellelement

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