DE643770C - Elektrischer Akkumulator mit alkalischem Elektrolyten - Google Patents

Description

15 MEI 1937

AUSGEGEBEN AM
16. APRIL 1937

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Akkumulator mit alkalischem Elek- . trolyten, bei dem die negative Elektrode aus einem metallischen, den sich beim Aufladen des Akkumulators bildenden Zinkniederschlag aufnehmenden und gegenüberWasserstoff eine höhere Entwicklungsspannung aufweisenden Träger besteht.

Es ist bekannt, für eine Kathode einen Baustoff zu wählen, der gegenüber Wasserstoff eine Entwicklungsspannung aufweist. Es ist auch bei. alkalischen Akkumulatoren das Problem der Vermeidung eines schwammigen Zinkuiederschlages an der Kathode grundsätzlieh gelöst worden. Diese letztere Problemlösung ging jedoch von einer Voi-behandlung der Kathode aus. Eine solche Vorbehandlung bedingt einmal den Nachteil, daß eine zusätzliche Behandlung stattfinden muß, und außerdem besteht die Gefahr des frühzeitigen Alterns des Akkumulators.

Diese Nachteile sind nach der Erfindung dadurch behoben, daß das den Träger bildende Metall selbst ohne jede Vorbehandlung die höhere Entwicklungsspanuung aufweist. Dadurch kommt einmal die Vorbehandlung in Wegfall, und außerdem ist die Gefahr des frühzeitigen Alterns des Akkumulators vermieden.

Auf der Zeichnung sind schematisch mehrere Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele dargestellt.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen Gitter, wie sie zur Herstellung der negativen Elektroden bei dem Akkumulator nach der Erfindung verwendet werden.

Die Fig-. 4 und 5 veranschaulichen im Seitenschnitt und im Grundrißschnitt die Anordnung einer negativen Elektrode in einem Akkumulator.

Man hat beobachtet, daß bei einem Akkumulator mit alkalischem Elektrolyten sowie mit einer negativen Zinkelektrode die Bildung eines schwammigen Zinkniederschlages beim Laden des Akkumulators durch die Bildung eines Zinkhydrates bedingt ist. Die Bildung von Zinkhydrat ist die Folge des Freiwerdens von Wasserstoff bei der Zersetzung des Elektrolyten. Wenn mau so eine Pottaschelösung, in der wasserfreies Zinkoxyd gelöst worden ist, der Elektrolyse aussetzt, erhält man einen festen Zinkniederschlag. Dieser Niederschlag wird jedoch nach einigen Betriebsvorgängen bei dem so gebildeten Akkumulator mehr und mehr schwammig und umfangreich. Die schwammige Form dieses Niederschlages ist eine Folge der Bildung von Xebenkörpern, wie Zinkhydrat. Diese Nebenkörper· entstehen

Claims (4)

1. beim Freiwerden des Wasserstoffes an der Kathode, da sich die Wasserstoffionen an der Kathode absetzen. Dadurch, daß man die Kathode, d. h. den den Zinkniederschlag auf-S nehmenden metallischen Träger aus einem Metall, z. B. Kadmium oder Zinn, herstellt, das bei zulässigen Ladeintensitäten eine hohe Entwicklungsneigung für Wasserstoff besitzt, können sich die Wasserstoffionen nicht genügend schnell auf der Kathode absetzen. Sie werden" daher nicht freigegeben, und infolgedessen wirkt der Kathodenüberzug nicht oxydierend für die Zinkionen. Dieser Zinkträger oder seine Deckschicht soll in Alkalien unlösbar sein, und wenn er selbst auf. einem starren Eisenträger angeordnet ist, soll sich sein Niederschlag in Form von kleinen Kristallen absetzen. Er könnte also entweder aus Kadmium oder aus reinem Zink oder auch, um eine genügende Festigkeit zu erhalten, aus mit Kadmium oder Zinn überzogenem Eisen oder Nickel bestehen.

   Dieser Akkumulator kann natürlich eine positive Elektrode aus Nickeloxyd in jeder Form und in jeder Zusammensetzung erhalten. Der Elektrolyt kann aus einer Pottasche- oder Sodalösung oder einer Mischung dieser beiden Lösungen mit oder ohne Zusatz von Li thin bestehen.

   I'm andererseits die Ablagerung von Zink an der negativen Elektrode zu fördern, verwendet man zweckmäßig Elektroden, die aus einem oder mehreren aus Alaschen bestimmter Abmessungen zusammengesetzten Gittern bestehen. Dabei sind zweckmäßig die Maschen zueinander versetzt, so dal,! sie eine genügend große Fläche für die Ablagerung des Zinks bilden und die Menge des auf die Flächeneinheit der Elektrode abgesetzten Metalls auf ein bestimmtes AIaB begrenzen. Diese aus metallischen Drähten mit rundem Querschnitt zusammengesetzten < ütter bestehen dann nach der Erfindung aus verzinntem oder mit Kadmium überzogenem Eisen.

   In den Fig. 1, 2 und 3 sind Ausführungs-'«eispiele derartiger Elektroden dargestellt. Sie bestehen aus zwei miteinander verbundenen Gittern. Nach Fig. 1 verlaufen die die Gitter bildenden Drähte parallel zueinander: sie sind jedoch um einen Betrag zueinander versetzt. <k-r der halben Breite einer Masche entspricht. Xach Fig. 2 sind die Drähte mit einem Kinkel von 45" zueinander versetzt: das gleiche gilt für die Ausführungsform öS »ach Fiu". ,v Dabei bilden die Drähte eines Gitters die· Diagonalen der Maschen des andern Gitters, oder sie bilden Vierecke oder Maschen, die in die Maschen des andern Git-•'-•rs eingesetzt sind. Die seitliche oder wink- Yi^c Versetzung eines jeden Gitters in bezug auf lias andere Gitter kann verschieden groß sein.

   I'm eine rasche Lösung des Zinks zu sichern, das gegebenenfalls von seinem Träger bis auf den Boden des Gefäßes herabfallen kann, sind alle positiven Platten elektrisch miteinander verbunden; das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Platten bis auf den Boden des Gefäßes herab verlängert sind. Diese Anordnung hat außerdem den Vorteil, daß durch die am Boden des metallischen Gefäßes frei werdenden Gase eine. Durchmischung des Elektrolyten im Laufe der elektrischen Zerlegung stattfindet.

   I'm die Anwesenheit des für die Ablagerung von Zink schädlichen Eisens im Elektrolyten zu vermeiden, werden alle Eisenteile des inneren Akkumulators zuerst mit Kadmium überzogen und dann vernickelt; darauf erfolgt ein Härten in einem Ölbad von beispielsweise 400"', um die Haftfähigkeit des Kadmiums am Eisen und am Nickel zu erhöhen. Die Trennung zwischen den positiven Platten 3 und negativen Platten 4 geschieht zweckmäßig mittels poröser Separatoren 5, die von den Alkalien nicht angegriffen werden (Fig. 4 und 5). Diese Separatoren, die auf einer Seite gegebenenfalls mit Rippen versehen sein können, stehen mit einer ebenen Fläche mit der negativen Platte 4 in Verbindung. Sie überragen in der Breite und nach unten die Seiten der Platten. Der dadurch am l'mfang der Platten zwischen den beiden benachbarten Separatoren frei bleibende Raum wird mit Kautschuk (1 angefüllt, der das Abfallen von etwa sich loslösendem Zink verhindert. Der obere Teil der Platten bleibt frei, um den Abzug der Gase nicht zu behindern.

   Die Separatoren können beispielsweise aus Holz, zweckmäßig aus Fichtenholz oder _1Oo einem andern harzigen Holz, bestehen, das in bekannter Weise behandelt wird.

   Die Erfindung bezieht sich auf Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyten tür alle Anwendungszwecke.

   P Λ T E X T Λ X S Γ R Ü C II E :

   r. Elektrischer Akkumulator mit alkalischem Elektrolyten, bei dem die negative Elektrode aus einem metallischen, den 110 sich beim Aufladen des Akkumulators bildenden Zinkniederschlag aufnehmenden und gegenüber Wasserstoff eine höhere Entwicklungsspanuuiig aufweisenden Träger besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das den Träger bildende Metall selbst ohne jede Vorbehandlung diese höhere Entwicklungsspannung aufweist.
2. 2. Akkumulator nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der die negati ve Elektrode (4) bildende Präger aus Kadmium oder Zinn oder aus einem Kör-

   per besteht, der mit einer aus feinen Kadmium- oder Zinnkristallen gebildeten Schicht bedeckt ist.
3. 3. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode aus mehreren zusammengefügten Metal !gittern besteht und diese Gitter aus mit Kadmium oder Zinn überzogenem Eisen oder Nickel bestehen und daß ferner diese Gitter seitlich oder winklig zueinander versetzt sind, so daß sie die größtmögliche freie Fläche für die Ablagerung des Zinks darbieten.
4. 4. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die positiven Elektroden (3) bis unmittelbar auf den Boden des metallischen Gefäßes herabreichen, so daß eine rasche Auflösung des von der Elektrode auf den Gefäßboden herabfallenden Zinks gesichert ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen