DE856911C - Verfahren zur Herstellung von Batterien - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Batterien Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Batterien mit einer semipermeablen Trennscheibe, z. B. aus Balsäholz.
• In der Technik der Herstellung nicht verschüttbarer Sammlerbatterien ist aus der amerikanischen Patentschrift 2i20822 bekanntgeworden, daß semipermeable Materialien, wie z. B. Balsaholz, ein bevorzugtes festes Trennungsmittel darstellen, in welchem die Batteriesäure durch Absorption und Adsorption festgehalten werden kann. Es ist auch aus der amerikanischen Patentschrift 23a7299 bekanntgeworden, daß in Sainnilerbatterien dieser Art die l3alsaholztrennscheiben noch weiter für diesen Zweck verbessert werden können, wenn man sie einer starken Verdichtung quer zur Faser des Holzes unterwirft.
• Bei Verwendung entweder der einfachen oder der verdichteten Palsaholztreiinscheibe ist es übliche Praxis in der Technik geworden, die trocken -eformten Batterieplatten in einem geeigneten Behälter zusammenzustellen, die Trennscheibe zwischen die positive und negative Platte oder zwischen jedes Paar von positiven und negativen Platten, wenn mehr als ein Paar vorhanden sind, anzuordnen, die Batteriesäure zuzugeben und, sobald die Trennscheiben von der Säure durch und durch benetzt sind, die zusammengestellte Zelle wiederholtem Laden und Entladen zu unterwerfen, welches alsKreisbehandlung derBatterie bezeichnet wird. Diese Kreisbehandlung ist auch bisweilen bekannt als das Bearbeiten der Platten durch Laden und Entladen unter geeigneter Spannung. Durch dieses Bearbeiten der Platten wird ihre elektrische Kapazität entwickelt. Sie werden dann geladen, worauf sie fertig zur Benutzung sind.
• Eine solche Kreisbehandlung der zusammengestellten Zelle ist wichtig, um ihre Kapazität zu entwickeln, damit sie bei der Prüfung befähigt ist. den Standardanforderungen hinsichtlich Stromleistung bei der Inbetriebnahme zu entsprechen, bevor Wiederbeladen notwendig ist. Um dieses Ergebnis zu erzielen, sind wenigstens vier vollständige Lade- und Entladezyklen erforderlich, wobei ein Zyklus eine vollständige Lade- und Entladeoperation darstellt. Dies erfordert einen 'beträchtlichen Aufwand an Zeit, Ausrüstung @ und elektrischer Kraft, da die bei dem Entladevorgang frei werdende Energie nicht praktisch oder wirtschaftlich verwendbar ist . und demgemäß verlorengeht.
• Es ist daher ein Ziel der Erfindung, das Verfahren der Herstellung und Vorbehandlung der Sammlerbatterien mit Ralsahölztrennscheiben zu verbessern und auch die Gleichmäßigkeit und die Kapazität zu verbessern, mit welchen solche Batterien den Standardprüfungsanforderungen entsprechen. Andere Ziele der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
• Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß es vorteilhaft und wesentlich ist, wenn nach dem Zusammenstellen der trocken geformten Batterieplatten und einer semipermeablen Trennscheibe oder mehrerer, z. B. aus Balsaholz (vorzugsweise solche von dieser Art, welche nach der amerikanischen Patentschrift 2 307 299 verdichtet oder bzw. und welche mit kochendem Wasser und Alkali gemäß der amerikanischen Patentschrift 2. i2o 8,22 behandelt wurden), in einem geeigneten Behälter und nach Zufügen der Batteriesäure die so zusammengestellte Batterie einige Zeit stehengelassen wird. Diese Zeit des Stehenlassens soll nicht nur ausreichend-lang sein, um eine im wesentlichen vollständige und sichtbare Durchtränkung der Balsaholztrennsrheibe durch die Batteriesäure, sondern auch die vollständige Durchtränkung dor geformten positiven und negativen Platten zu gestatten, bevor die zusammengestellte Zelle der Kreisbehandlung unterworfen wird. Wenn dann die Zelle nur einer einzigen Lade- und Entladebehandlung unterworfen und dann wieder geladen wird oder wenn,sie nur einer Ladebehandlung ohne irgendeine Kreis- oder Entladebehandlung unterworfen wird, zeigt "sich, daß die Kapazität der Batterie und ihre Fähigkeit auf Lieferung eines Stromes mit konstanter Amperezahl bei kontinuierlicher Entladung über eine erforderliche Zeit weit über die bisher als ausreichend betrachteten Kapazitäten und Prüfungsergebnisse hinaus entwickelt worden ist. Demgemäß ist die wiederholte Lade- und Entladebehandlung und in der Tat jegliche Kreisbehandlung in den meisten Fällen unnötig, und der hierfür erforderliche Zeit- und Ausrüstungsbedarf sowie der Kraftverbrauch wird vermieden.
• Bei dem neuen Verfahren kann die Batteriesäure von höherer Konzentration sein als sie bisher bei Holztrennscheiben gebraucht wurde, z. B. Schwefelsäure von spezifischem Gewicht 1,4 an Stelle von 1,28 oder i,3o. Eine solche stärkere Säure greift das Balsaholz nicht ernstlich an, durchdringt die Trennscheibe vollständig und fällt rasch auf eine geringere Konzentration, worauf die Ladebehandlung die Kapazität der Zelle schnell entwickeit. Wenn der notwendige Betrag an konzentrierter Säure die Trennscheibe durchdringt, kann eine obere Stelle unbedeckt bleiben. Daher kann nach dem Stehenlassen und vor der Kreisbehandlung oder dem Laden die Zelle 'bis zum erforderlichen Betrag mit Wasser gefüllt werden. Dies bringt den Säuregehalt der Batterie auf das erforderliche Volumen und auf die Arbeitsdichte von 1,28 oder 430. Dieses zugesetzte Wasser durchdringt allmählich und gleichmäßig die Trennscheibe und stellt die Säure darin auf die geeignete Konzentration für die vorbereitenden, gegebenenfalls angewendeten Lade- und Entladebehandlungen und auch für die Ladebehandlung an sich ein, ebensogut wie im Laufe der Entladung der Batterie im wirklichen Betrieb.
• Ein Grund für den beobachteten Unterschied in den Ergebnissen, welche erreicht werden, wenn man die zusammengestellte Batterie für eine längere Zeit stehenläßt, wird darin vermutet, daß, obwohl die semipermeable Trennscheibe, z. B. aus Balsaholz, wenn frisch mit der Säure benetzt, durchaus von ihr durchdrungen erscheinen mag, sie doch noch Hohlräume oder nicht gefüllte Kapillaren besitzt, welche Luft enthalten. Jedenfalls 'bilden solche Räume einen physikalischen und elektrischen Widerstand, welcher nur allmählich bei der wiederholten Kreisbehandlung überwunden wird. Tatsächlich kann in solchen Räumen die vorhergehende Kreisbehandlung Wasserstoff oder andere Gase darin freisetzen, welche die weitere oder vollständige Durchdringung der Trennscheibe durch die Batteriesäure verhindern und daher die gleichförmige Konzentration der Säure und die daraus folgende Aktivität und Leitfähigkeit der Zelle unterbrechen oder verhindern werden.
• Nach einem typischen Verfahren gemäß der Erfindung werden trockene verdichtete Trennscheiben aus Balsaholz, welche nichtsdestoweniger etwas Feuchtigkeit enthalten, in dem Batteriebehälter mit den vorzugsweise trocken geformten positiven und negativen Platten in der üblichen Weise zusammengestellt. Der erforderliche Betrag an Batteriesäure, z. B. Schwefelsäure von 1,4 spezifischem Gewicht, wird zugesetzt. Die so zusammengestellte Batterie wird dann längere Zeit bei Raumtemperatur, z. 13. vorzugsweise wenigstens j Tage oder geeigneterweilse 7 bis io Tab oder länger, stehengelassen. Während dieser Zeit wird eine vollständige Durchtränkung der Trennscheibe durch die Schwefelsäure sicher erreicht, nicht nur eine völlige Durchdringung der offenen Poren und Durchlässe, sondern auch der geschlossenen semiperlneablen Zellen des Holzes infolge Osmose durch die Wände. Sie wird auch die Batterieplatten gleichmäßig durchdringen und absättigen. Hierdurch wird nicht nur die Trennscheibe aufgeschwollen, um den Zwischenraum zwischen den Platten vollständig auszufüllen, sich deren Oberfläche genau anzupassen und gleichmäßig leitend zu werden, sondern die Platten werden auch vollständig durchnetzt. Hierdurch

  wird eine nlcichnüil3ineT_eitfühinkeit entwickelt und

  durch (las ganze System gesichert.

  Bei dieser 13)eliandlung wird die' konzentrierte

  Säure durch die Trennscheibe aufgenommen werden,

  und (las obere Niveau der freien Säure kann

  infolgedessen fallen. so (1a! sie sich nicht in ge-

  wünschter lli>lie in der Batterie befindet. Aber da

  sie konzentrierter ist als es für (las Laden und Ent-

  laden oller für das Laden, d. i. für Bearbeitung und

  Verwendung, erwünscht ist, wird Wasser nach

  Bedarf zugesetzt, uni die Säure zu verdünnen und

  auch den Flüssigkeitsspiegel auf die gewünschte

  Hehe in der Batterie zu bringen.

  I?s inan (Iann erwünscht sein, die Batterie für

  eine kurze \\Jeile länger stehenzulassen, um die

  Diffusion des Wassers durch die konzentrierte

  Säure zu gestatten, sowohl in der Balsaholztrenn-

  scheibe und über und in den Platten der Zelle, um

  hierdurch (las ranze gleiclimäßiner auf die ge-

  wünsclite Konzentration zu bringen.

  Nachdem die zusainnietigestelltelatteriewährend

  der erforderlichen Zeit oder länger stehengelassen

  worden ist, wird sie (lang durch Durchschicken

  eines Stromes geladen, z. 13. bei 5 Volt mit einem

  Strom von 1,3 Anil>ere. Nach völligem Laden ent-

  wickelt die Batterie die erforderliche Ampere-

  stundenzahl unter den Standardbedingungen der

  Prüfung o(Ier bei der Benutzung.

  Zwei (Zeihen von drei Batterien wurden jede in

  dieser Weise zusatninengestellt und vorbereitet.

  Dabei wurden die Batterien der ersten Reihe einem

  Kreisverfahren unterworfen und unmittelbar ge-

  laden, nach(lein die Trennscheibe und die trocken

  neforintcii Platten voti der Batteriesäure durch-

  drungen waren. Die Batterien der zweiten Reihe

  wurden ehcnfalls einetn Kreisverfahren unter-

  worfen und geladen, aber erst, nachdem die Trenn-

  scheibe und die trocken geformten Platten nach der

  Durchdringung von der Batteriesäure noch io@Tage

  lang gestanden hatten. Schließlich wurden beide

  Reilheii von Batterien finit einem Strom von

  i,o _\inpcre entla(k#ci wobei der Spannungs.a;bfall

  der Batterie iiufnezcic#lrtiet wurde.

  Bei diesen Versuchen wurde jede Batterie vier

  Kreis- oder Lade- und I,:iitladelieliatidlttngen unter-

  worfen, wolx@i (las 1_aden bei 5,5 Volt und das Lnt-

  laden in "cr-enelter Weise mit i,o Ampere durch-

  geführt wurde. Per Verlauf des Spannungsabfalls

  während der letzten oder vierten Entladung von

  jeder Batterie, welche ihrer I?ntladung, wenn sie in

  praktischen (;elirauch genommen wäre, entsprechen

  würfle, wurde dann beobachtet, und die Ergebnisse

  sind it) den graplii;chen Darstellungen der Fig. i

  und auf@rczeiclinet.

  Aus tliese@ti graphischen Darstellungen ergibt

  sich, dal.i lt@i (leii I)atterieti, welche un:niittelliar

  nach vollstän(liner l)urch(iringung der "1`renti-

  scheibeti und tr(;rken geformten Platten durch die

  zugefügte Satire kreisbehandelt und entladen wur-

  den, die Spamiting bei der letzten Entladung auf

  3.3 Volt (>der darunter nach 5''_ Stunden (Fig. i)

  fiel. Andererseits hel hei zwei der drei Batterien,

  welche zwe:l:s einer zehntägigen Durchdringung

  der Trennscheiben und trocken geformten Platten

  mit Batteriesäure stehengelas:sen worden waren,

  bevor sie kreisbehandelt und entladen wurden, die

  Spannung bei der letzten Entladung nur auf 16

  nach 7 Stunden, und bei der dritten dieser Batterien

  fiel die Spannung bei der letzten Entladung auf 3,6

  nach 6 Stunden (Fig. o).

  Ferner wurden ähnliche Versuche ausgeführt und

  die Resultate graphisch in Fig.3 wiedergegeben,

  wobei jede Batterie überhaupt 'keine Kreisbehand-

  lung, sondern nur eine Ladebehandlung unmittelbar

  nach dem verlängerten Stehenlassen erfuhr. Hierbei

  wurden drei Batterien mit Schwefelsäure von 1,30

  spezifischem Gewicht gefüllt. Sie wurden t Woche

  stehengelassen, dann .das geeignete Fliis,sig'k@°its-

  niveatt durch Zufügen von mehr Säure von spezi-

  fischem Gewicht 1,3o eingestellt und dann bei einer

  konstanten Spannung von 5,5 Volt während 8 Stun-

  den geladen. Nach dieser unmittelbaren vollstän-

  digen Ladung wurden sie ohne Kreisbehandlung

  über veränderliche Widerstände entladen, und der

  Entladungsstrom wurde bei t,o Ampere konstant

  gehalten. Nach 71/z Stunden war die Spannung

  einer Batterie auf 3,7.o Volt und die der beiden

  anderen auf 3,75 Volt gefallen.

  Ein ähnliches Verfahren wurde mit einer

  einzigen Batterie durchgeführt, wobei die Batterie-

  platten und die trockene Balsaholztrennscheibe zu-

  sammengestellt, mit Schwefelsäure von 1,30 spe-

  zifischem Gewicht durchdrungen und dann ohne

  weiteres Stehenlassen unmittelbar einer einzigen

  Ladebehandlung bei 5,5 Volt unterworfen wurde.

  Diese Batterie wurde dann mit t,o Ampere mit dem

  in Fig. d graphisch dargestellten Ergebnis entladen.

  Beim Vergleich dieses Ergebnisses mit den mit

  den drei anderen Batterien erhaltenen und in 'Fig. 3

  wiedergegebenen Ergebnissen zeigt sich, daß die

  Spannung dieser einzigen Batterie ständig von Be-

  ginn des Entladens abfällt, während die drei

  Batterien, welche nach Stehenlassen geladen und

  mit dem in Fig.3 dargestellten Ergebnis geprüft

  wurden, 31/z Stunden lang nahezu konstante Span-

  nungen ergaben, bevor ein merkbarer ,Spannungs-

  abfall begann. Überdies hielten die drei Batterien

  tatsächlich ein Potential von oberhalb 3,6 Volt für

  io Stunden, während die Spannung der einzelnen

  Batterie, wie in Fig. d gezeigt, ständig vom Beginn

  an absank und in 5 Stunden auf 3,6 kam. Daher

  kann die vorbereitende Kreisbehandlung unter-

  lassen werden, und trotz dieses Unterlassens wird

  eine Batterie von längerer Lebensdauer und

  höherem und beständigerem Potential erhalten, ins-

  besondere, wenn ihr eine verlängerte vorbereitende

  Durchdringungsbehandlung gegeben wird.

  Aus dem Umstand, daß bei zwei der eben be-

  schriebenen Verfahren (Fig. i und 2) konzentrierte

  Säure von 1,4 spezifischem Gewicht zur Batterie

  gegeben und die Batterie dann stehengelassen

  wurde, worauf ein Wasserzusatz erfolgte, soll nicht

  geschlossen werden, daß eine solch erhöhte Konzen-

  tration wesentlich ist. Dies ist in den in den Fig. 3

  und 1 erläuterten Beispielen gezeigt. Batteriesäure

  von der schließlich gewünschten Konzentration

  kann zu den Batterien in erforderlicher Menge zugesetzt «erden, und die Batterie kann dann vor der Kreis- oder Ladebehandlung mit vorteilhaften Ergebnis,sen stehengelägsen und mehr Säure von dem gleichen spezifischem Gewicht erforderlichenfalls zugesetzt werden.
• Es ist zu verstehen, daß die vorhergehende Beschreibung nur der Erläuterung dient.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Sammlerbatterien mit Trennscheiben vom semipermeablen Typ, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem üblichen Zusammenstellen der positiven und negativen Platten mit einer durchlässigen semipermeablen Trennscheibe in Batteriebehältern und nach dem Einfüllen der Batteriesäure die so zusammengestellte Batterie vor dem Laden erst eine längere Zeit stehengelassen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine hölzerne Trennscheibe und eine stärkere Batteriesäure als üblich verwendet und die Säure nach dem Stehenlassen auf die gewünschte Konzentration verdünnt wird.
3. 3.Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Trennscheibe aus Balsaholz .die Zeit des Stehenlassens mindestens Tage beträgt.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie einer Kreisbehandlung nach dem Stehenlassen unterworfen wird.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, claß die Trennscheibe anfänglich trocken ist.