DE878229C

DE878229C - Elektrische Batterie

Info

Publication number: DE878229C
Application number: DEY42A
Authority: DE
Inventors: Michel Nathan Yardney
Original assignee: Yardney International Corp
Current assignee: Yardney International Corp
Priority date: 1949-12-06
Filing date: 1950-12-01
Publication date: 1953-06-01
Also published as: BE498055A; FR1060759A; GB701642A; NL81678C; NL156981A; CH295793A; US2601133A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Sammler bzw. Batterien insbesondere der Art, bei der die Elektroden, die vorzugsweise aus gepulvertem Silber und Zink bzw. deren Oxyden (je nach dem Ladezustand) bestehen, unter beträchtlichem Druck in einem Behälter oder Gehäuse angeordnet sind, das keinen oder nur wenig freien Elektrolyt enthält; dabei sind die Elektroden durch halbdurchlässige Abstandhalter z. B. aus Cellulosehydratfolie, die den Durchtritt des alkalischen Elektrolyts gestatten, die Wanderung schädlicher Ionen von einer Elektrode zur anderen aber verhindern, voneinander getrennt. Sammler dieser allgemeinen Art sind schon vorgeschlagen worden.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Sammler- bzw. Batteriebauart, namentlich (wenn auch nicht ausschließlich) für Silber-Zink-Sammler, die das Entweichen von Gasen zuläßt, einen Elektrolytverlust, etwa in B'orm von durch die entweichenden Gase mitgerissenen Flüssigkeksteilchen, jedoch weitgehend verhindert.

Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck eine Ablenkplatte oder ein Abschirmstück vorgesehen, das zwischen der im Innern des Gehäuses befindlichen Elektrodengruppe und einem im Gehäuse vorhandenen Luftloch so angeordnet ist, daß es den Durchtritt von Gasen durch das Luftloch zulaßt, das Entweichen von Elektrolyt durch das Luftloch jedoch verhindert.

Das Abschirmstück kann mit dem Gehäuse sowie mit der Elektrodengruppe im großen und ganzen unverbunden sein, was ein rasches Zusammensetzen

und Auseinandernehmen der Batterie ermöglicht. Die Bewegungsfreiheit des Abschirmstückes kann dazu benutzt werden, das Abschirmstück verschiedene Lagen einnehmen zu lassen, in deren jeder es sich mit dem Luftloch so deckt, daß der Zustrom von freiem Elektrolyt nach dem Luftloch bei gestürztem Gehäuse verhindert wird, gleichgültig, nach welcher Seite das Gehäuse umgelegt wird. Weiter kann eine Lage saugfähigen Materials nahe ίο dem Abschirmstück angeordnet werden, um die Gefahr des Flüs'sigkeitsverlustes noch wirksamer auszuschalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der-Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. ι einen Mittelschnitt eines Sammlers- nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Grundriß des in Fig. 1 gezeigten Sammlers ohne Deckel,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. i, Fig. 4 einen in etwa® größerem Maßstab gezeichneten Längsschnitt durch die Elektroden des in den Fig. ι bis 3 gezeigten Sammlers,

Fig. 5 einen Axialschnitt eines abgeänderten Sammlers nach der Erfindung,

Fig. 6 und 7 Schnitte nach Linie 6-6 bzw. 7-7 der Fig. 5,

Fig. 8 einen Grundriß des Abschirmstückes des in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Sammlers.

Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Sammler, in seiner Gesamtheit mit 20 bezeichnet, besteht aus einem Gehäuse 21, einem Deckel 22 für dieses Gehäuse und einer Elektrodengruppe, die eine allgemein mit 23 bezeichnete positive Elektrode und eine allgemein mit 24 bezeichnete negative Elektrode enthält. Die positive Elektrode besteht vorzugsweise im wesentlichen aus pulverisiertem Silber, das im geladenen Zustand der Batterie wenigstens teilweise in Silberperoxyd Ag₂ O₂ umgewandelt ist; die negative Elektrode besteht vorzugsweise im wesentlichen aus pulverisiertem Zink, das im ungeladenen Zustand der Batterie wenigstens teilweise in Zinkoxyd ZnO umgewandelt ist.

Der Deckel oder Verschluß 22 sitzt in einer Ausnehmung 25 des Gehäuses 21 und ist in seiner Mitte mit einem abwärts· gerichteten Fortsatz 26 versehen, dessen konische, sich nach unten verjüngende Bohrung 27 oben in eine größere, zylindrische Bohrung 28 mündet. Ein Pfropfen 29 aus Schwammgummi oder ähnlichem porösen, elastischen Material, paßt eng in die Bohrung 28 und drückt nachgiebig auf eine in der Bohrung 27 sitzende Kugel 30, wodurch ein· Rückschlagventil gebildet wird, das das Ent-. weichen von im Innern des Gehäuses 21 entwickelten Gasen ermöglicht, ohne dabei der Außenluft Zutritt zum Gehäuseinnern zu gewähren. Das Gehäuse 21 und sein Verschluß 22 bestehen aus geeignetem Preßmaterial, z. B. aus Polystyrol.

Der Deckel 22 weist weiterhin zwei aufwärts gerichtete, zylindrische Vorsprünge 31 und 32 auf, die je an einer Seite der Öffnung 28 angeordnet und mit einer konischen, sich nach oben verjüngenden Bohrung 33 bzw. 34 versehen sind, durch die ein Zuleitungsdraht 35 bzw. 36 hindurchtritt. Die Drähte 35, 36, deren untere Enden in den Elektroden 24 bzw. 23 verankert sind, sind¹ mit einer geeigneten Isoliermasse, z. B. Gummi, überzogen, die sich teilweise in die Elektrode erstreckt, wie dies in Fig. 3 für den Draht 35 deutlich gezeigt ist. Die oberen Enden dieser Drähte sind leitend an vorzugsweise versilberte Metallkappen 37 bzw. 38 angeschlossen, die die Vorsprünge 31 bzw. 32 umfassen. Lochscheiben 41, 42, die zweckmäßig unterschiedlich gefärbt sind, um den negativen und den positiven Pol anzuzeigen, umgeben die Vorsprünge 31 bzw. 32, wobei die zugehörigen Kappen zwecks besserer Unterscheidung, wiegezeigt, außerdem von verschiedener Größe sein können.

Eine Ablenkplatte 43 von trapezförmigem Querschnitt, wie deutlich in Fig. 1 zu sehen ist, liegt über der Elektrodengruppe 23, 24 und ist von dieser durch eine Schicht 44 aus saugfähigem Material, beispielsweise Filz, getrennt. Eine Schicht 45 aus ähnlichem Material ist als U-förmiger Streifen um den unteren Teil der Elektrodengruppe gelegt. Man erkennt aus den· Fig. 1 und 2, daß die Ausdehnung der Platte 43 wie auch des Streifens 45 nach der Tiefe der Batterie, d. h. nach der Richtung ihrer kleinsten Abmessung, etwas geringer ist als der Wandabstand des Gehäuses 21 in dieser Richtung. Diese Anordnung ermöglicht den praktisch ungehinderten Durchgang von Gasen nach dem Ventil 26-30, wobei jedoch das Vorhandensein der Ablenkplatte 43 das Uberspritzen von freiem Elektrolyt, beispielsweise während des Aufladevorganges, auf das Ventil verhindert und somit bewirkt, daß keine Flüssigkeit von den entweichenden Gasen mitgerissen wird'.

Wie am deutlichsten aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Ablenkplatte 43 mit einem Loch 46 und mit einer Kerbe 47 versehen, um die Leiter 35 bzw. 36 aufzunehmen. Diese Ausnehmungen sind weit genug, um die freie Verschiebung der Platte innerhalb der durch ihren Abstand von-- den Behälterwänden gesetzten Grenzen zu ermöglichen, so daß jeder Zustrom von freiem Elektrolyt zum Deckel 22 verhindert wird; wird nämlich die Batterie auf eine ihrer Hauptflächen gelegt, so wird sich die Platte 43 sofort nach der Seitenwand hin verschieben, die gerade unten liegt. Die Anwesenheit der Filzschichten 44, 45, die zur Aufsaugung und Speicherung des Elektrolyts dienen, setzt die freie Flüssigkeitsmenge innerhalb des Gehäuses auf einen solchen Wert herab, daß ihr Niveau bei Umkehrung der Batterie die Spitze des Fortsatzes 26 nicht übersteigt; die charakteristische Form des Deckels bildet daher eine Schleuse oder'Sperre, die im Verein mit der Ablenkplatte 43 das Entweichen des Elektrolyts aus der Batterie wirksam verhindert.

Die Pluselektrode 23, die (im Entladezustand) aus eng zusammengepreßtem, von einer aus Cellulosehydratfolie bestehenden Hülle umgebenem Silber besteht, ist U-förmig und umgibt die Minuselektrode 24 (s. insbesondere Fig. 4). Die Elektrode besteht aus eng zusammengepreßtem Zinkoxyd, das mit einem geeigneten Bindemittel vermengt sein kann und ebenfalls von einer Hülle aus Cellu-

losehydratfolie umgeben ist; die beiden Hüllen sind mit 48 bzw. 49 bezeichnet. Ein Streifen 50 aus saugfälligem Papier, beispielsweise von der für Papierhandtücher verwendeten Art, kann zwischen dem Elektrodenkörper und der Umhüllung 49 eingelegt sein. Wenn das Ganze in das Gehäuse eingeführt worden ist, unter Beifügung einer vorbestimmten Menge eines Elektrolyts, beispielsweise Kalilauge, so ist die Cellulose'hydratschicht be-, 10 strebt, über die durch die starren Gehäusewände gesetzten Grenzen hinaus anzuschwellen. Dadurch werden die Elektroden sowie auch die Trennschichten 48-50 unter Druck gesetzt, was den Übertritt von schädlichen Ionen von einer Elektrode zur anderen verhindert.

In der in den Fig. 5 bis 8 gezeigten Ausführungsform besteht die Batterie 120 aus einem zylindrischen Gehäuse 121, einem Schleusenteil 122, der von unten in das Gehäuse hineinragt, einer positiven, zum Gehäuse konzentrischen Elektrode 123 und einer negativen Elektrode 124, die die positive Elektrode umgibt. Der Schleusenteil 122 ist an seiner Grundfläche mit einer Erhebung 126 versehen, deren konzentrische Bohrung 127 in eine größere, exzenirische Bohrung 128 mündet, in der sich ein Pfropfen 129 aus Schwammgummi befindet. Die Erhebung 126 erstreckt sich radial nach dem Umfang des Teils 122 und weist eine Ringnut ΐυο auf, die einen Stumpf 131 umgibt, der jedoch nicht bis an die Unterseite des Schleusenteils reicht. Der Stumpf 131 hat eine konische Mittelbohrung 133, durch die der in der Elektrode 124 endende Minusleiter 135 hindurchtritt. Der Leitungsdraht 135 ist mittels der Lötmasse 139 elektrisch leitend wie auch mechanisch mit einer mit einem Flansch versehenen Metallkappe 137 \-erbunden, die in die Ringnut 100 hineinragt. Eine federnde Verschlußkappe 101, deren Vorsprünge 102, 103 in entsprechende Ausnehmungen des Schleusenteils 122 passen, ist auf diesem abnehmbar angebracht und steht mit der Kappe 137, somit auch mit dem Draht 135, über einen Federring 104 in leitender Verbindung.

Ein Abschirmstück 143, das eine ähnliche Aufgabe wie die Platte 43 der Fig. 1 bis 3 hat, sitzt auf dem Grund des Schleusenteils 122 auf. Es hat, wie am besten aus Fig. 8 zu ersehen ist, die Form einer Scheibe, von der sich drei Zungen 105, 106, 107 in einem gegenseitigen Abstand von 120" nach unten erstrecken. Der scheibenförmige Teil des Abschirmstückes 143 liegt konzentrisch über der Mittelbohrung 127 der Erhebung 126, so daß wiederum der Austritt des freien Elektrolyts durch die Öffnung 128 verhindert wird. Das Abschirmstück 143 hat, ebenso wie das entsprechende Stück 43 im Gehäuse2i, eine gewisse Bewegungsfreiheit innerhalb des Gehäuses 121.

Eine Filzscheibe 144, über der sich ein gelochter Abstandhalter 108 befindet, ist oberhalb des Abschirmstückes 143 angeordnet. Der Abstandhalter 108 trägt die Elektrodengruppe, die einen Filzring 109 einschließt, der sich mit der Ringelektrode 124 zusammen mit deren Hülle 149 deckt, sowie eine weitere Filzscheibe 110, die mit der Stirnfläche der konzentrischen Elektrode 123 flächengleich und von deren Hülle 148 umschlossen ist. Eine Gummischeibe in, die ebenfalls von der Cellulosehydrathülle 148 umgeben ist, liegt über der positiven Elektrode 123.

Ein Einsatz 112, der eine zur Aufnahme des oberen Endes der Gruppe 123, 148, 111 bestimmte Vertiefung hat, weist in der Mitte einen Vorsprung mit konischer Bohrung 134 auf. Der Plusleiter 136, von der Elektrode 123 kommend, geht durch die Bohrung 113 der Scheibe in sowie durch die Bohrung 134 und ist durch eine Lötmasse 140 sowohl elektrisch leitend wie auch mechanisch mit einer Metallkappe 138 verbunden. Die Kappe 138 tritt in eine Ringnut 114 ein, die im Einsatz 112 vorgesehen ist.

Die Aufgabe der verschiedenen Bestandteile der Batterie 120 ist gleich jener der entsprechenden Teile der Batterie 20, wobei die übereinstimmenden Teile durchweg gleiche Bezugszeichen tragen, unter Hinzufügung eines Hunderters in den Fig. 5 bis 8.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrische Batterie, deren Gehäuse eine von einem Elektrolyt durchdrungene Elektrodengruppe enthält und mit einem Luftloch versehen ist, gekennzeichnet durch ein Abschirmstück, das zwischen der Elektrodengruppe und dem Luftloch so angeordnet ist, daß der Durchtritt von Gasen durch das Luftloch ermöglicht, das Entweichen von Elektrolyt durch dieses jedoch verhindert wird.

2. Batterie nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmstück einen massiven Teil aufweist, der das Luftloch abdeckt, sich aber über weniger als die gesamte lichte Weite des Gehäuses erstreckt.

3. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmstück Fortsätze aufweist, die den massiven Teil von einer oder mehreren Gehäusewänden entfernt halten.

4. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmstück eine gewisse Bewegungsfreiheit gegenüber dem Gehäuse und der Elektrodengruppe hat.

5. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektrodengruppe in einer Richtung über die ganze Gehäusebreite und in einer anderen Richtung über weniger als die ganze Gehäusebreite erstreckt.

6. Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Abschirmstück in der einen Richtung über weniger als die ganze Gehäusebreite und in der anderen Richtung über die ganze Gehäusebreite erstreckt.

7. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Abschirmstück im Gehäuse seitlich verschieben läßt, aber in jeder Lage das Luftloch abdeckt.

8. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus saugfähigem Material zwischen dem Abschirmstüok und der Elektrodengruppe angeordnet und vom Elektrolyt durchtränkt ist.

9. Batterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen, der saugfähigen Schicht und wenigstens einer 'der Gehäusewände ein Zwischenraum ist, der den Durchtritt der Gase gestattet.

10. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Luftloch in einem sich von einer Gehäusewand nach innen erstreckenden Fortsatz befindet und die Menge von freiem Elektrolyt innerhalb des Gehäuses so gering ist, daß das Flüssigkeitsniveau in keiner Stellung der Batterie das innere Ende des Luftloches erreicht.

11. Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröser Pfropfen das Luftloch verschließt,

12. Batterie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftloch einen sich verjüngenden Teil hat, dessen kleineres Ende in das Gehäuseinnere mündet und eine Kugel aufweist, die durch den Pfropfen federnd in ihrer Lage gehalten wird.

13. Batterie nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Pfropfen aus Schwammgummi besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen