DE7102143U

DE7102143U - Gasdichter bleiakkumulator

Info

Publication number: DE7102143U
Application number: DE7102143U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-01-21
Filing date: 1971-01-21
Publication date: 1976-03-04

Description

R. 158 ZrAf ^

18.1.1971

Anlage zur
Gebraichs!Ssterhilfs-^8nmelduns

ROBERT BOSCH GMB H „ 7 Stuttgart (Deutschland)

Gasdichter Bleiakkumulator

Die Erfindung bezieht sich auf einen gasdichten Bleiakkumulator mit negativen, mit den Gasr&um des Akkumulators in Verbindung
stehenden Elektroden, die - im Gegensatz zu den positiven Elektroden - bei vollgeledenen Akkumulator nicht ihre volle Kapazität erreichen,und mit einem Elektrolyten, der von den Poren der Elektroden und der mit ihrer ganzen Fläche fest an den Elekcroden anliegenden Separatoren aufgesaugt ist.

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Derartige Akkumulatoren arbeiten bekanntlich nach dem Sauerstoff über ledungsprinzip, ohne daß beim Laden und Überladen in ihrem Gehäuse ein übermäßiger Gasdruck entsteht. Beim Ladevorgang erreichen nämlich nur die positiven Elektroden ihre volle Kapazität und geben demzufolge Sauerstoff ab, der dann aber von den nicht vollgeladenen , mit dem Gasraum über den Elektroden in Verbindung stehenden negativen Elektroden verzehrt wird.

Der mit dem Gasraum eines solchen Bleiakkumulators in Verbindung stehende Oberflächenbereich der negativen Elektroden ist dabei von der Gesamtkapazität des Akkumulators abhängig, d.h., daß die dem Gasraum ausgesetzte Oberfläche der negativen Elektroden umso größer sein muß, je proßer die Kapazität eines derartigen Akkumulators ist.

Die sogenannte "freiliegende Oberfläche" der negativen Elektroden wird bei dieser Art von Akkumulatoren z.B. dadurch gebildet, daß man die negativen Elektroden höher als die positiven ausgeführt, so daß sie aus dem Elektrolyten herausragen. Aus diesem Grund haben derartige Akkumulatoren eine größere Höhe als üblich.

Eine Alternative für die frejliegende Oberfläche negativer Elektroden besteht darin, daß die den Kastenwänden zugekehrten Seiten der negativen Endelektroden der Elektrodenblöcke dem Gasraum ausgesetzt sind; dieser Oberflächenbereich der negativen Elektroden reicht aber bei Akkumulatoren mit großer Kapazität zum Sauerstofi'verzehr nicht aus. Als Abhilfe wurde darum die Anzahl der negativen Elektroden innerhalb des Elektrodenblocks verdoppelt und durch Distanzhalter getrennt. Der Raum zwischen den negativen Elektroden wird freigelassen, so daß ihre diesen Raum zugekehrten Seiten mit dem Gasraum in Ver-

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bindung Steher.. Wegen der erfo-rflerlicheη Begrenzung an aktiver negativer Masse ist dieser Aufbau eines gasdichten Akkumulators nur beschränkt möglich, es sei denn, die negativen Elektroden könnten sehr dünn ausgeführt und dennoch gut verarbeitet werden, was beim heutigen Stand der Fertigungstechnik jedoch nicht möglich ist.

Eine weitere Möglichkeit der Anpassung der freiliegenden Oberfläche der negativen Elektroden an die Akkumulatoren-·' ->.ität besteht darin, die Oberfläche der positiven Elektr^. ν Beibehaltung der Menge an aktiver Masse zu verringer .. , die positiven Elektroden dicker zu machen; derartige Akkamuistoren haben aber eine schlechte Hochstrom-Kapazität und sind für viele Anwendungsgebiete nicnt geeignet.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen gasdichten Akkumulator mit kompaktem Aufbau und guter Hochstrom-Kapazität zu schaffen.

wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß innerhalb der aktiven Masse der negativen Elektroden Kanäle verlaufen, die in den Ganraum des Akkumulators münden; derertige Kanäle haben - je nach Elektrodendicke - einen lichten Durchmesser von 0,5 bis 5 HHQ lind können - je nach Bauart des Akkumulators - in Richtung oder quer oder schräg zu den Stromfahnen der Elektroden verlaufen. Bei einer bevorzugten Ausführung v/erden die Kanäle durch feinperforierte oder poröse Röhrchen gestützt und freigehalten.

^ In der Zeichnung sind,Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt, und zwar zeigt

Fig₃ 1 den Aufbau eines gasdichten Akkumulators mit positiven Endelektroden im Schnitt,

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Fig. 2 einen perspektivisch gezeichneten Abschnitt einer negativen Elektrode, die rdr einem Gitter, einen Separator mit aufgeklebten porösen F.dhrchen und aktiver Masse besteht,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine negative Elektrode, die aus aktiver Masse, einem Gitter mit Nuten und feinperforierten Röhrchen besteht,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Elektrode nach der Linie IH-III in Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt durch eine negative Elektrode, die aus aktiver Tiasee-, einem Gitter mit auf einer Fläche vorstehenden Nasen und feinperforierten Eöhrchen besteht.

Fig. 1 ist eine Prinzipzeichnung eines einzelligen gasdichten Bleiakkumulators mit einem Gehäuse 1, aus dem ein positiver Endpol 2 und ein negativer Endpol 3 herausragen. Die positiven Elektroden 4 sind durch eine Polbrücke 5 zueinander parallelgeschaltet und an dem positiven Endpol 2 angeschlossen. Die negativen Elektroden 6 sind durch eine Polbrücke 7 zueinander parallelgeschaltet und an den negativen Endpol 3 angeschlossen. Die positiven Elektroden 4 und die negativen Elektroden 6 sind - durch, mikroporöse Separatoren 8 voneinander getrennt - v/echselweise aneinandergereiht und stehen auf Bodenstegen 9 des Gehäuses 1; dabei sind die positiven Elektroden 4 als Außenelektroden im Gehäuse 1 angeordnet. Ein nicht dargestellter Elektrolyt ist von den Elektroden 4 und 6 und von den Separatoren 8 aufgesaugt. Damit die elektrochemischen Vorgänge beim Laden und Entladen gut ablaufen können, müssen die Elektroden 4 und 6 und die Separatoren 8 mit ihren Flächen fest aneinanderliegen. Zu diesen Zweck ist eine elastische, gewölbte Federplatte 10 zwischen, einen an der Außenseite einer positiven Endelektrode 4 angeordnetem Separator 8 und das Gehäuse eingebaut.

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In jeder der negativen Elektrodenplatten 6 befinden sich mehrere Kanäle 11, die senkrecht innerhalb der aktiven Masse der Elektroden 6 verlaufen und mit dem Gasraum 12 des Akkumulators in Verbindung stehen; die Kanäle 11 können auch schräg oder quer zur Richtung der nicht gezeichneten Strocifahnen verlaufen. Der lichte Durchmesser der Kanäle beträgt etwa 0,8 mm, er kann jedoch auch - je nach Dicke der negativen Elektroden - zwischen 0,5 nim bis 5 Hm groß sein.

Bei mehrzelligen Akkumulatoren sind die einzelnen Zellen ebenso aufgebaut wie vorstehend beschrieben und wie üblich miteinander verbunden.

Wie bereits erwähnt, sind bei noch dem Sauerstoffüberladungsprinzip arbeitenden, vollgelodenen Akkumulatoren die positiven Elektroden 4 vollgeladen, die negativen E] oktrοdeη 6 jedoch nicht; das wird z.B. dadurch bewirkt, daß man eine größere Menge negativer aktiver Masse in die Elektroden 6 einbringt als zur vollständigen Reaktion mit der aktiven hasse der positiven Elektroden 4 erforderlich ist. Demzufolge entsteht beim Laden, insbesondere beim Überladen an der positiven Elektrode Sauerstoff, der in den Gasraum 12 des Akkumulators steigt, in die Kanäle 11 der negativen Elektroden 6 eindringt und von letzteren wieder aufgezehrt wird.

Die erfindungsgenäßen negativen Elektroden können bei Akkumulatoren eingesetzt werden mit negativen oder mit positiven Elektroden als Endelektroden; dabei können die erfindungsgemäßen Elektroden als Platten-, Hohl- oder Wickel-Elektroden ausgebildet sein.

Die elektrochemische Reaktion beim Laden und Entladen derartiger Akkumulatoren verläuft wie in allen anderen Bleiakkumulatoren rait Schwefelsäure als Elektrolyt.

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In Fig. 2 ist ein Ausfiihrungsbei spiel einer erfindungsgemäßen negativen Elektrode dargestellt. Sie enthält einen mikroporösen Separator 20, auf den feinperforierte oder pcröse Kunststoff-Röhrchen 21 aufgeklebt oder aufgesintert sind und aktive Masse 22 aufgebracht ist. Anstelle der Kunststoff-Röhrchen 21 können auch feinperforierte, schwefelsäurebeständige Metall-Röhrchen vex-wendet werden. Auf den Röhrchen 21 liegt ein elektrisch leitendes, in die aktive Masse 22 eingebettetes Plattengitter 23 herkömmlicher Bauart mit einer Stromfahne

Fig. 3 und 4- zeigen eine andere Ausführung einer negativen Elektrode nach der Erfindung, und zwar eine Elektrode ohne Separator; sie besteht aus einem elektrisch leitenden Plattengitter 30, dessen Gitterstege Sicken 31 zur Fixierung der Röhrchen 32 aufweisen. Das Gitter 30 und die Röhrchen 32 sind von aktiver Masse 33 umgeben.

Fig. 5 stellt ebenfalls eine erfindungsgemäße Elektrode ohne Separator dar. In diesem ^aIl ist ein elektrisch leitendes Plattengitter 50 verwendet, das Nasen 51 zur Fixierung der Röhrchen 52 hat und gleichzeitig als Träger der negativen akt: Masse 53 dient.

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Claims

Robert Bo;.«-Λ GmbH R. I58 Stuttgart 18.I.I97I Ansprüche

1. Gasdichter Bleiakkumulator mit negativen, mit dem Gasraum des Akkumulators in Verbindung stehenden Elektroden, die - im Gegensatz zu den positiven Elektroden - bei vollgeladenem Akkumulator nicht ihre volle Kapazität erreichen, und mit einem Elektrolyten, der von den Poren der Elektroden und der mit ihrer ganzen Fläche fest an den Elektroden anliegenden Separatoren aufgesaugt ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der aktiven Masse der negativen Elektroden Kanäle verlaufen, die in den Gasraum des Akkumulators münden.

2. Bleiakkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle in den negativen Elekrtodea. - je nach Elektrodendicke - einen lichten Durchmesser von 0,5 his 5 nun haben.

3. Bleiakkumulator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle in den negativen Elektroden in Richtung oder quer oder schräg zu den Stromfahnen der Elektroden verlaufen.

4. Bleiakkumulatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle in den negativen Elektroden durch mit in die aktive Masse eingebaute feinperforiei-te oder poröse, schwefelsäurebeständige Röhrchen gestützt und freigehalten werden.

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5. Bleiakkumulator nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß seine negativen Elektroden ein elektrisch leitendes Gitter haben.

6. Bleiakkumulator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter der negativen Elektroden Sicken oder Nasen zur Fixierung der Röhrchen haben.

7. Bleiakkumulator nach einem der vorstehe: ν f. α Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gitter und die Röhrchen einer negativen Elektrode zusammen mit einem Separator eine Baueinheit bilden.

8. Bleiakkumulator nach den vorstellenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daP die äußeren Platten der Elektrcdenblöcke negative Elektroden siud.

9· Bleiakkumulator nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Platten der Elek^rodenblöcke positive Elektroden sind. -

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