DE648682C - Elektrische Batterie - Google Patents

Description

Man kennt bereits Primär- oder Sammlerelemente, die insbesondere zur Herstellung von Trockenbatterien, welche nach Belieben angefüllt werden können, anwendbar sind und aus einer Zinkplatte bestehen, deren eine Seite mit einer anhaftenden Schicht oder Haut aus einem leitenden Stoff bedeckt ist, der für Flüssigkeiten undurchlässig ist und durch die in diesen Batterien benutzten chemischen Stoffe nicht angegriffen wird; außerdem wird eine agglomerierte Schient oder Platte aus einem geeigneten Depolarisator, die im allgemeinen aus Mangandioxyd besteht, durch Kompression an diesen Überzug angelegt.

Diese Batterien liefern ausgezeichnete Ergebnisse, erfordern aber die Verwendung von sehr reinem Mangandioxyd als Depolarisator, das man in einigen europäischen Ländem nur in unzureichendem Maße findet. Es folgt daraus, daß in gewissen Fällen die Versorgung mit diesem Stoff schwierig werden kann. Die vorliegende Erfindung bezweckt nun in der Hauptsache, diesem schweren Nachteil abzuhelfen, indem das Mangandioxyd durch einen Körper ersetzt wird, der leicht beschafft werden kann und der dabei trotzdem die Herstellung von Elementen gestattet, die beim Betrieb hinsichtlich der Dauerhaftigkeit Ergebnisse der gleichen Größenordnung wie die bekannten Elemente liefern und hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der Spannung des von der Batterie gelieferten Stroms sogar überlegen sind.

Nachstehend wird immer der Ausdruck Depolarisator in nicht ganz zutreffender Weise zur Bezeichnung des Stoffes, der den positiven Pol des Elements bildet, benutzt werden, während eigentlich der Sauerstoff der Luft, die an den Rändern des positiven Pols eindringt, den tatsächlichen Depolarisator bildet.

Erfindungsgemäß besteht bei einem Sammlerelement der angegebenen Art der Depolarisator aus einer Schicht von Kohleteilehen oder -körnerri, die untereinander nicht agglomeriert sind und passende Abmessungen haben. Der Ausdruck Kohle ist hier in seinem allgemeinsten Sinne zu verstehen und umfaßt Produkte, wie Koks, Retortenkohlen, aktive oder aktivierte Kohlen jeder Art, ganz besonders aber Kokosnußkohle, Graphit u.dgl.

Diese Schicht aus Kohleteilchen, die mit der leitenden, aber undurchlässigen Haut in Berührung steht, die die eine Seite der Zink-

platte bedeckt, wird auf dieser Platte durch beliebige geeignete Mittel festgehalten, die in der Lage sind, die Gleichmäßigkeit der Dicke jener Schicht zu gewährleisten, ohne,» daß dabei irgendwie die Kohleteilchen quetscht oder agglomeriert werden, außerdem den Zutritt von Luft in das Innere", dieser Schicht zu gestatten.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungs-ίο form kennzeichnet sich dadurch, daß die Kohleteilchen auf der Zinkplatte mittels wenigstens einer Schicht aus durchlässigem Material festgehalten werden, wobei diese Schicht aber die Kohlekörner zurückhält und an ihren Rändern auf die Zinkplatte ganz oder zum Teil aufgeklebt ist.

I'm ein anfüllbares Trockenelement herzustellen, d. h. eine Batterie, die trocken gelagert und zu einem beliebigen Zeitpunkt mit Flüssigkeit oder Elektrolytlösung getränkt wird, wird erfindungsgemäß die Schicht aus durchlässigem, aber die Kohleteilchen zurückhaltendem Material von einer Tafel aus hydrophilem Stoff, wie Baumwolle, die yorzugsweise gepreßt oder gewalzt ist, gebildet und gegebenenfalls durch einen Gewebestreifen verstärkt.

Diese komprimierte Baumwollfolie dient dazu, die Kohleteilchen festzuhalten und den Elektrolyten festzulegen, wenn die Batterie angefüllt ist. Ferner erstreckt sich die Erfindung auf ein neues technisches Erzeugnis, das von einer bipolaren Platte gebildet wird, die in einem gleichen Aggregat folgende Bestandteile enthält: die Metallplatte, welche einen negativen Pol bildet, die Schicht aus Kohleteilchen, die einen positiven Pol bilden und an deren Rändern die depolarisierende Luft zutritt, sowie vor allem den hydrophilen Stoff zur Festlegung des Elektrolyten der Batterie. Es sei jedoch bemerkt, daß die beiden Pole der bipolaren Platte nicht zu demselben elektrochemischen Element gehören, wenn sie auch zu dem gleichen mechanischen System gehören.

Um das Durchdringen der Luft durch die Kohleteilchen, die den positiven Pol des Elements bilden, zu erleichtern, werden bei Verwendung einer gewalzten Wattetafel o. dgl. die seitlichen Ränder dieser Folie, welche der Luft ausgesetzt sind, mit Einschnitten versehen, welche den Zusammenhang des auf die Zinkplatte geklebten Teils unterbrechen, wobei jene Ausschnitte zweckmäßig eine dreieckige Form aufweisen, um jeden zufälligen Verlust an Kohlekörnchen zu verhindern.

Die Verwendung von gewalzten Wattetafeln bietet außer den oben angegebenen Vorteilen auch noch den Vorzug, daß alle Kohleteilchen wirksam in ihrer Lage festgehalten werden. Denn es ist leicht einzusehen, daß infolge der plüschartigen Oberfläche jener Tafeln, selbst nachdem sie gewalzt wurden, die an der Oberfläche der Kohleschicht befmd- ;;]i£hen Teilchen richtiggehend mit den Baum-■rjitoll fasern verankert werden, so daß die ?n|ßhleteilchen selbst an den Belüftungsaus-.'schnitten vollkommen festgehalten werden.

Die Erfindung erstreckt sich dann noch auf eine Reihe von Einzelheiten, die gesondert für sich oder in allen beliebigen Kombinationen Anwendung finden !«'innen.

J". Die Tafel aus gewalzter Watte wird vor Befestigung auf der Zinkplatte gekümpelt, um zu einer Art Schale geformt zu werden, in der die Kohleteilchen leicht festgerüttelt werden: darauf wird die Zinkplatte mit ihrem Überzug auf die Ränder jener Schale in irgendeiner angemessenen Weise geklebt.

2. Die verwendeten Kohleteilchen haben Abmessungen von mehr als etwa ¹J₂ mm.

3. Die zusammengepreßte Baumwollfolie kann ganz oder zum Teil durch eine Schicht aus einem Gewebe mit verhältnismäßig weiten Maschen verstärkt werden, wie Tüll, Gaze o. dgl.; die Aufgabe dieser Gewebeschicht ist es dabei, die Kohleteilchen festzuhalten, trotzdem aber die Luft, wenigstens an den Rändern der Schicht, eindringen zu lassen.

4. Das Gewebe wird entweder zwischen der Schicht aus Kohleteilchen und der Platte aus gepreßter Baumwolle oder außerhalb der letzteren angeordnet und nach innen über die Ränder jener Platte oder Tafel umgeschlagen; dieses Gewebe kann gegebenenfalls, z. B. durch Verleimen, fest mit der gewalzten Baumwollplatte verbunden werden und hat dabei die zusätzliche Aufgabe, den Zutritt der Luft durch Durchlaß zwischen den Gewebemaschen zu erleichtern. 10c

Ferner erstreckt sich die vorliegende Erfindung auch noch auf eine Reihe weiterer Besonderheiten, die in der nachstehenden Beschreibung an Hand der nur beispielsweise beiliegenden Zeichnung hervortreten werden.

Fig. ι zeigt schematisch im Schnitt nach I-I der Fig. 2 ein bipolares Sammlereiement gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine der Fig. 1 entsprechende schaubildliche Ansicht.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen schematisch im Schnitt abweichende Ausführungen eines erfindungsgemäßen Batterieelements.

Fig. 6 zeigt schematisch die Aufschichtung verschiedener erfindungsgemäß ausgebildeter Batterieelemente.

Auf den verschiedenen Abbildungen der Zeichnung wird mit 1 die Zinkplatte oder negative Elektrode eines der Elemente bezeichnet. Auf die eine Seite dieser Platte 1 wird durch irgendein angemessenes Verfahren eine Schicht oder Haut 2 derart angedrückt,

daß sie innig mit der Platte verbunden ist; diese Haut oder Schicht 2 besteht aus einem leitenden Stoff, der aber für Flüssigkeiten undurchlässig ist und durch die in der Batterie angewandten chemischen Stoffe nicht angegriffen wird. Auf diese Schicht 2 wird eine Schicht 3 gedrückt, die aus feinen Teilchen <? Kohle, Koks, Retortenkohle., aktivierter Kohle und namentlich Kokosnußkohle, Graphit o. dgl.

besteht. Diese Teilchen haben vorzugsweise Abmessungen von mehr als etwa */₂ mm, so daß sie den Wasserstoff auf ihrer ganzen Oberfläche absorbieren können.

Bei der auf den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform wird diese Schicht 3 aus ■ Kohleteilchen auf der Platte 1 durch eine Tafel 4 festgehalten, deren Abmessungen und Form denjenigen der Platte 1 entsprechen, die aus gewalzter oder gepreßter Watte besteht, und deren Ränder 5 bei 6 auf der Schicht 2 befestigt sind, die ihrerseits mit der Platte ι durch einen geeigneten, in Wasser oder im Elektrolyten unlöslichen Klebstoff, wie einen Firnis oder Lack, fest verbunden ist.

Zweckmäßig wird die Tafel 4 vor dem Aufleimen gekümpelt, um eine Schale zu bilden, in der man leicht die Kohleteilchen, welche die Schicht 3 bilden, zusammenrüttelt.

Um das Eindringen der Luft in diese Schipht zu erleichtern, enthalten die beiden Ränder der Tafel 4, die in Berührung mit der Außenluft bleiben, Ausschnitte 7 von vorzugsweise dreieckiger Form, um das Herausfallen von Kohleteilchen zu verhüten. Es ist nämlich leicht einzusehen, daß infolge des plüschartigen Charakters der Tafel 4 die Ränder dieser Ausschnitte immer kleine Fasern, aufweisen werden, die sich an den Kohleteilchen festhaken werden und sie so im Innern der von der Tafel 4 gebildeten Schale festhalten werden.

Man könnte auch, statt die vier Seiten der Tafel 4 zu befestigen, nur zwei oder drei ihrer Seiten befestigen, während die mit Luft in Berührung stehenden Seiten nicht festgeleimt werden.

Bei der auf Fig. 3 gezeigten Abwandlung wird die Schicht 3 aus Kohleteilchen'durch einen Gewebestreifen 8 mit weiten Maschen, wie Gaze, Kanevas, Tüll o. dgl., gehalten. Die Ränder dieses Streifens werden dabei auf der Platte r durch Anleimen beispielsweise befestigt. Eine Tafel 4 aus hydrophilem Material, wie gewalzte oder gepreßte Baumwolle, wird auf die Außenseite des so gebildeten Aggregats gelegt und dabei gegebenenfalls durch irgendein geeignetes Mittel, z. B. ein geeignetes Bindemittel, wie einen Firnis, mit dem GeweBestreifen 8 fest verbunden.

Auf Fig. 4 umgibt der'auf der Platte 1 befestigte Gewebestreifen 8 die Wattetafel 4; dabei braucht dieser Streifen 8 auch nur auf zwei seiner gegenüberliegenden Seiten an der Platte ι befestigt zu werden, während die Tafel 4 ihrerseits auf den beiden anderen Seiten an der Platte 1 befestigt wird.

Bei dem Beispiel der Fig. 5 befestigt man lediglich auf zwei Rändern der Tafel 4, und zwar beispielsweise auf den Rändern, die mit der Atmosphäre in Berührung stehen werden, zwei Streifen 9 aus weitmaschigem Gewebe, die andererseits an der Platte 1 befestigt werden.

Natürlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen, die hier nur rein beispielshalber angegeben sind.

Auf Fig. 6 ist gezeigt, wie verschiedene erfindungsgemäß ausgebildete Batterieelemente aneinandergereiht werden und so untereinander eine vollständige Batterie bilden. Wohlbemerkt bildet dabei jedoch die Zinkplatte 1 eines beliebigen Elements der aufgeschichteten Säule den negativen Pol des benachharten Batterieelements.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Batterie, bei der jedes Element von einer Zinkplatte gebildet ist, deren eine Seite mit einer Schicht oder Haut aus einem eng anhaftenden, leitenden Stoff bedeckt ist, der für Flüssigkeiten undurchlässig ist und durch die bei diesen Batterien verwendeten chemischen Stoffe nicht angegriffen wird, und bei der auf diese Haut eine depolarisierende Schicht gedrückt ist, gekennzeichnet durch einen Depolarisator von einer Schicht (3) aus untereinander nicht agglomerierten Kohlekörnern oder -teilchen von geeigneten Abmessungen und durch wenigstens eine diesen-Depolarisator umgebende Schicht (4) aus einem für den Elektrolyten durchlässigen Stoff, dessen Ränder (5) ganz oder teilweise auf die Zinkplatte (1) aufgeleimt sind.

2. Elektrische Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Herstellung einer anfüllbaren Trockenbatterie die Schicht (4) aus durchlässigem Material, welche die Kohleteilchen zurückhält, von einer Tafel aus hydrophilem Stoff, wie Baumwolle, gebildet ist, die zweckmäßig gepreßt oder gewalzt ist, wobei diese Schicht (4) gegebenenfalls noch durch einen Gewebestreifen (8) verstärkt werden kann.

3. Elektrische Batterie nach Anspruch 1 und 2j dadurch gekennzeichnet, daß die

seitlichen Ränder der Tafel (4) aus Watte o. dgl., welche der Luft ausgesetzt sind. Ausschnitte (7) enthalten, durch die der Zusammenhang des auf die Zinkplatte fr 1 geleimten Teils unterbrochen ist.

4. Elektrische Batterie nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (7) Dreiecksform aufweisen, um jeden zufälligen Verlust an Kohleteilchen zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen