DE9421396U1 - Secondary element - Google Patents
Secondary elementInfo
- Publication number
- DE9421396U1 DE9421396U1 DE9421396U DE9421396U DE9421396U1 DE 9421396 U1 DE9421396 U1 DE 9421396U1 DE 9421396 U DE9421396 U DE 9421396U DE 9421396 U DE9421396 U DE 9421396U DE 9421396 U1 DE9421396 U1 DE 9421396U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrolyte
- secondary element
- oxygen
- element according
- zinc anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 37
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 37
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 32
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 20
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 10
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 2
- 235000015250 liver sausages Nutrition 0.000 claims 1
- XYSQXZCMOLNHOI-UHFFFAOYSA-N s-[2-[[4-(acetylsulfamoyl)phenyl]carbamoyl]phenyl] 5-pyridin-1-ium-1-ylpentanethioate;bromide Chemical compound [Br-].C1=CC(S(=O)(=O)NC(=O)C)=CC=C1NC(=O)C1=CC=CC=C1SC(=O)CCCC[N+]1=CC=CC=C1 XYSQXZCMOLNHOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 230000036647 reaction Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/26—Selection of materials as electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
- H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
- H01M50/673—Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor
- H01M50/682—Containers for storing liquids; Delivery conduits therefor accommodated in battery or cell casings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/024—Insertable electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Microwave Amplifiers (AREA)
Description
P 4533/95P4533/95
21. August 199521 August 1995
BeschreibungDescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sekundärelement mit einem Gehäuse aus laugenbeständigem Kunststoff, wenigstens einer Sauerstoffverzehrkathode, einer Zinkanode, einer wässrigen Kaliumhydroxid-Lösung als Elektrolyt und einem Zusatz für den Elektrolyten.The present invention relates to a secondary cell with a housing made of alkali-resistant plastic, at least one oxygen-consuming cathode, a zinc anode, an aqueous potassium hydroxide solution as electrolyte and an additive for the electrolyte.
Es sind wiederaufladbare Zink-Sauerstoff-Elemente mit wässriger Kaliumhydroxid-Lösung als Elektrolyt bekannt, welche verschiedene Zusätze für den Elektrolyten enthalten. Diese Zusätze dienen unter anderem zur Erhöhung der Leitfähigkeit des Elektrolyten, zur Reduzierung der Elektrodenlöslichkeit, zur Vermeidung der bei Entladung des Elements auftretenden Passivierung der Zinkelektroden (DE-OS 28 07 980) oder zur Verringerung der Dendritenbildung beim Aufladen des Elements (DE-AS 24 04 418 und DE-AS 21 46 566). Die Belastbarkeit derartiger Sekundärelemente ist gering und das Wiederaufladen kann nur mittels aufwendiger mechanischer Verfahren erfolgen. Daher können diese Elemente bisher nur als Niederstrom-Einwegbatterien, zum Beispiel in Hörgeräten, eingesetzt werden.Rechargeable zinc-oxygen cells with aqueous potassium hydroxide solution as the electrolyte are known, which contain various additives for the electrolyte. These additives serve, among other things, to increase the conductivity of the electrolyte, to reduce the electrode solubility, to avoid the passivation of the zinc electrodes that occurs when the cell is discharged (DE-OS 28 07 980) or to reduce the formation of dendrites when the cell is charged (DE-AS 24 04 418 and DE-AS 21 46 566). The load capacity of such secondary cells is low and recharging can only be carried out using complex mechanical processes. Therefore, these cells can currently only be used as low-current disposable batteries, for example in hearing aids.
Obwohl aus der geringen Elektrodenmasse und den sehr verschiedenen elektrochemischen Potentialen von Zink und Sauerstoff der bekannten Sekundärelemente an sich eine große theoretische Energiedichte (Wh/kg) resultiert, sind solche Sekundärelemente für die Anwendung in Elektrofahrzeugen uninteressant, da die hohen Anforderungen an die Leistungsfähigkeit, die Wiederverwendbarkeit und die Wirtschaftlichkeit vom Stand der Technik bislang nicht erfüllbar sind.Although the small electrode mass and the very different electrochemical potentials of zinc and oxygen of the known secondary elements result in a large theoretical energy density (Wh/kg), such secondary elements are not interesting for use in electric vehicles, since the high requirements for performance, reusability and economic efficiency cannot yet be met by the state of the art.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Konzeption eines Sekundärelements, das gegenüber den bekannten Elementen der erwähnten Art eine entscheidend erhöhte Energiedichte aufweist und zudem ohne großen konstruktiven Aufwand herstellbar ist.The object of the present invention is to design a secondary element which, compared to the known elements of the type mentioned, has a significantly increased energy density and can also be manufactured without great structural effort.
Ausgehend vom Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst durch einen Zusatz für den Elektrolyten aus Kieselsäure (S1O2 + &khgr; &EEgr;2&Ogr;) (x = Zähl). Wird diese Kieselsäure in die wässrige Kaliumhydroxid (KOH) - Lösung des bekannten Elektrolyten eingebracht, so bildet sich unter Abspaltung von Wasser Kaliumsilikat (K2S1O3). Der Zusatz an Kieselsäure bewirkt eine erhöhte Löslichkeit des neuen Elektrolyten für beim Entladen des Elements gebildetes Zinkat (Kx[ZnOyHz]). Da sich mit der Löslichkeit des Zinkats die Dauer eines Entladevorgangs verlängert und die Kapazität des Elements erhöht, folgt hieraus ein verbesserter Wert der Energiedichte, der bei etwa 120 Wh/kg liegt. Im Vergleich hierzu erreicht ein herkömmlicher, in Fahrzeugen verwendeter Blei-Akkumulator nur 30 bis 35 Wh/kg. Damit erschließen sich dem erfindungsgemäßen Sekundärelement neue Anwendungsgebiete, wie zum Beispiel in der Fahrzeugtechnologie. Die Gestehungskosten für ein derartiges Sekundärelement sind gering.Based on the state of the art, the task is solved by an additive for the electrolyte made of silica (S1O2 + &khgr;&EEgr;2&Ogr;) (x = number). If this silica is introduced into the aqueous potassium hydroxide (KOH) solution of the known electrolyte, potassium silicate (K2S1O3) is formed with the elimination of water. The addition of silica increases the solubility of the new electrolyte for zincate (Kx[ZnOyHz]) formed when the element is discharged. Since the solubility of the zincate extends the duration of a discharge process and increases the capacity of the element, this results in an improved value of the energy density, which is around 120 Wh/kg. In comparison, a conventional lead accumulator used in vehicles only achieves 30 to 35 Wh/kg. This opens up new areas of application for the secondary element according to the invention, such as in vehicle technology. The production costs for such a secondary element are low.
Zweckmäßig werden dem bekannten Elektrolyten bis zu 5 mol/1 Kieselsäure (S1O2 + &khgr; H2O) zugesetzt. Hierbei wird ein Molekulargewicht des Siliziumdioxids (S1O2) von 66,7 g/mol zugrundegelegt, da in handelsüblicher Kieselsäure ca. 10% Kristallwasser (H2O) enthalten sind. In experimentellen Untersuchungen hat sich gezeigt, daß der optimale Anteil von Kieselsäure von der Konzentration der wässrigen Kaliumhydroxid (KOH) - Lösung abhängt. Die Konzentration der wässrigen Kaliumhydroxid-Lösung liegt im Bereich von ca. 2 bis 14 mol/1. Es wird ein maximaler Wert der Energiedichte erreicht, wenn der Elektrolyt mit geringer Kaliumhydroxid-Konzentration eine relativ große Menge an Zusatz enthält oder wenn der Elektrolyt mit hoher Kaliumhydroxid-Konzentration eine geringe Menge des Zusatzes aufweist. Ein optimales Ergebnis wird erzielt, wenn einer wässrigen Kaliumhydroxid-Lösung mit der Konzentration 7 mol/1 ein Zusatz an Kieselsäure mit der Konzentration 0,48 mol/1 zugesetzt wird. Zudem wird bei dieser Kaliumhydroxid-Konzentration eine maximale Lebensdauer der Sauerstoffverzehrkathoden erreicht.It is advisable to add up to 5 mol/l of silica (S1O2 + x H2O) to the known electrolyte. A molecular weight of silicon dioxide (S1O2) of 66.7 g/mol is used as a basis, since commercially available silica contains approx. 10% water of crystallization (H2O). Experimental studies have shown that the optimal proportion of silica depends on the concentration of the aqueous potassium hydroxide (KOH) solution. The concentration of the aqueous potassium hydroxide solution is in the range of approx. 2 to 14 mol/l. A maximum value of the energy density is achieved when the electrolyte with a low potassium hydroxide concentration contains a relatively large amount of additive or when the electrolyte with a high potassium hydroxide concentration contains a small amount of additive. An optimal result is achieved when an addition of silica with a concentration of 0.48 mol/1 is added to an aqueous potassium hydroxide solution with a concentration of 7 mol/1. In addition, a maximum service life of the oxygen-consuming cathodes is achieved at this potassium hydroxide concentration.
Die Sauerstoffverzehrkathode besteht vorteilhaft aus einer handelsüblichen, porösen Graphit-Platte. Derartige Platten sind auf der einer Seite hydrophob (Gasseite) und auf der anderen Seite hydrophil (Flüssigkeitsseite). Der in der Luft enthaltene Sauerstoff kann somit auf der hydrophoben Seite in das Innere der Elektrode gelangen, während der Elektrolyt von der hydrophilen Seite her in Gegenrichtung in das Innere der Elektrode eindringt. An der Grenzschicht zwischenThe oxygen-consuming cathode is preferably made of a commercially available, porous graphite plate. Such plates are hydrophobic on one side (gas side) and hydrophilic on the other side (liquid side). The oxygen contained in the air can thus enter the interior of the electrode on the hydrophobic side, while the electrolyte penetrates into the interior of the electrode from the hydrophilic side in the opposite direction. At the boundary layer between
diesen beiden Seiten läuft die Halbzellen-Reaktion der Sauerstoffverzehrkathode ab, die eventuell durch einen Katalysator beschleunigt wird. Selbstverständlich sind jedoch auch andere Materialien als Graphit für die Herstellung der Sauerstoffverzehrkathode denkbar.The half-cell reaction of the oxygen-consuming cathode takes place on these two sides, which may be accelerated by a catalyst. Of course, other materials than graphite are also conceivable for the production of the oxygen-consuming cathode.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Zinkanode ein mit Zink plattierter Träger. Dieser Träger ist vorzugsweise als Blechplatte ausgebildet, um einen guten Haftgrund für das Zink abzugeben. Als Material für den Träger wird zum Beispiel Nickel verwendet, da dieses gegenüber dem alkalischen Elektrolyten resistent ist, eine hohe Leitfähigkeit aufweist und darüber hinaus ein geringes Gewicht hat. Das Zink ist in plattierter Form an den Träger angelagert. Bei der an der Zinkanode ablaufenden Halbzellen-Reaktion löst sich das Zink unter Bildung von Zinkaten im Elektrolyten auf.In a particularly useful embodiment of the invention, the zinc anode is a zinc-plated carrier. This carrier is preferably designed as a sheet metal plate in order to provide a good base for the zinc. Nickel, for example, is used as the material for the carrier, as this is resistant to the alkaline electrolyte, has high conductivity and is also lightweight. The zinc is deposited on the carrier in plated form. During the half-cell reaction taking place at the zinc anode, the zinc dissolves in the electrolyte to form zincates.
In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht das Gehäuse aus einem Unterteil und einem abnehmbaren Deckel. Dabei kann das Unterteil aus zwei miteinander verschweißten oder verklebten Halbschalen und der Deckel einstückig hergestellt werden. Als Material für das Gehäuse kann zum Beispiel Polystyrol oder Acrylglas dienen, da diese Materialien laugenbeständig und gut bearbeitbar sind.In an advantageous embodiment, the housing consists of a lower part and a removable lid. The lower part can be made from two half shells welded or glued together and the lid can be made in one piece. The housing can be made of polystyrene or acrylic glass, for example, as these materials are alkali-resistant and easy to work with.
Weist das Unterteil wenigstens eine seitliche Öffnung auf, so kann die plattenförmige Sauerstoffverzehrkathode einfach in diese Öffnung eingeklebt werden. Um eine optimale Abdichtung zwischen dem Unterteil und Sauerstoffverehrkathode zu erzielen, ist als Kleber Epoxydharz zu verwenden.If the lower part has at least one opening on the side, the plate-shaped oxygen-consuming cathode can simply be glued into this opening. In order to achieve an optimal seal between the lower part and the oxygen-consuming cathode, epoxy resin should be used as an adhesive.
Vorzugsweise ist die Zinkanode parallel zur Sauerstoffverzehrkathode angeordnet, wobei der Träger der Zinkanode an der Unterseite des Deckels des Gehäuses befestigt ist. Somit kann die Zinkanode durch Abheben des Deckels einfach von oben aus dem Element entnommen werden und gibt dabei eine Entnahmeöffnung für den Elektrolyten frei. Der Abstand zwischen der Zinkanode und der Sauerstoffverzehrkathode liegt in einem Bereich zwischen 2 und 8 mm.Preferably, the zinc anode is arranged parallel to the oxygen-consuming cathode, where the carrier of the zinc anode is attached to the underside of the cover of the housing. The zinc anode can thus be easily removed from the element from above by lifting the cover, thereby revealing a removal opening for the electrolyte. The distance between the zinc anode and the oxygen-consuming cathode is in a range between 2 and 8 mm.
Es ist vorteilhaft, wenn das Unterteil des Gehäuses zur Aufnahme des den Zusatz enthaltenden Elektrolyten ein großräumiges Reservoir sowie eine darüber angeordnete Kammer umfaßt. Auf diese Weise kann eine große Menge an Elektrolyt im Unterteil des Gehäuses untergebracht werden, ohne daß die Fläche derIt is advantageous if the lower part of the housing comprises a large reservoir for accommodating the electrolyte containing the additive and a chamber arranged above it. In this way, a large amount of electrolyte can be accommodated in the lower part of the housing without the area of the
Elektroden oder deren Abstand zueinander vergrößert werden muß. Dabei kann über freie Konvektion nahezu die gesamte Menge des Elektrolyten genutzt werden. Electrodes or their distance from each other must be increased. In this case, almost the entire amount of electrolyte can be used via free convection.
Verläuft zudem wenigstens ein Kanal innerhalb des Unterteils, der vom Reservoir in die Kammer führt, so bildet sich im Elektrolyten eine verbesserte freie Konvektionsströmung aus. Diese Konvektionsströmung wird durch die Reaktionswärme und/oder die Dichteänderung bei Entladung des Sekundärelements ausgelöst. Aufgrund der daraus resultierenden Verwirbelungen kann sich das von der Zinkanode abgespaltete Zinkat gleichmäßig innerhalb des Elektrolyten verteilen, was zur Folge hat, daß in unmittelbarer Nachbarschaft der Zinkanode keine zu hohen Zinkat-Konzentrationen auftreten, die zu einer Passivierung der Zinkanode führen würden.If there is also at least one channel within the lower part that leads from the reservoir into the chamber, an improved free convection flow is formed in the electrolyte. This convection flow is triggered by the heat of reaction and/or the change in density when the secondary cell is discharged. Due to the resulting turbulence, the zincate split off from the zinc anode can be evenly distributed within the electrolyte, which means that in the immediate vicinity of the zinc anode, no excessively high zincate concentrations occur, which would lead to passivation of the zinc anode.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The present invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. They show:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Sekundärelements, in vereinfachter Darstellung;Figure 1 is a perspective view of a secondary element, in a simplified representation;
Figur 2 einen Vertikalschnitt durch das Sekundärelement gemäß Figur 1.Figure 2 shows a vertical section through the secondary element according to Figure 1.
Das erfindungsgemäße Sekundärelement umfaßt im wesentlichen ein Gehäuse 1, zwei Sauerstoffverzehrkathoden 2, eine Zinkanode 3 und einen flüssigen Elektrolyten 4.The secondary element according to the invention essentially comprises a housing 1, two oxygen-consuming cathodes 2, a zinc anode 3 and a liquid electrolyte 4.
Das aus Polystyrol gefertigte zweiteilige Gehäuse 1 setzt sich aus einem im Querschnitt kolbenförmigen Unterteil 5 und einem ebenen, abnehmbaren Deckel 6 zusammen. Dabei ist das Unterteil 5 aus zwei gleichen, miteinander verklebten Halbschalen 7, 7' gebildet. Das Unterteil 5 umfaßt ein großräumiges Reservoir 8 mit rechteckigem Grundriß und eine darüber angeordnete, senkrecht orientierte Kammer 9 mit schmälerem Grundriß, die mit dem Reservoir 8 in direkter Verbindung steht. An beiden Seiten neben der Kammer 9 verlaufen innerhalb des Unterteils 5 zwei Kanäle 10, 10'. Diese beiden Kanäle 10, 10' verbinden den oberen Bereich der zwischen ihnen angeordneten Kammer 9 mit dem darunter angeordneten Reservoir 8. In die Front- und die Rückseite des Unterteils 5 ist im BereichThe two-part housing 1 made of polystyrene consists of a lower part 5 with a piston-shaped cross-section and a flat, removable cover 6. The lower part 5 is made of two identical half-shells 7, 7' glued together. The lower part 5 comprises a large reservoir 8 with a rectangular outline and a vertically oriented chamber 9 with a narrower outline arranged above it, which is in direct connection with the reservoir 8. On both sides next to the chamber 9, two channels 10, 10' run within the lower part 5. These two channels 10, 10' connect the upper area of the chamber 9 arranged between them with the reservoir 8 arranged below. In the front and back of the lower part 5, in the area
der Kammer 9, also oberhalb des Reservoirs 8, jeweils eine rechteckige Öffnung 11, 11' eingearbeitet. Zur Verstärkung des Unterteils 5 sind eine Anzahl von Verbindungsbolzen 12 vorgesehen, welche die beiden Halbschalen 7, 7' zusammenhalten. Die Verbindungsbolzen 12 sind in Hülsen 13 geführt.the chamber 9, i.e. above the reservoir 8, a rectangular opening 11, 11' is incorporated. To reinforce the lower part 5, a number of connecting bolts 12 are provided, which hold the two half-shells 7, 7' together. The connecting bolts 12 are guided in sleeves 13.
Die Sauerstoffverzehrkathoden 2 bestehen aus porösen Graphit-Platten. Zur Befestigung sind diese Sauerstoffverzehrkathoden 2 von der Innenseite des Unterteils 5 jeweils in eine der beiden korrespondierenden Öffnungen 11, II1 eingeklebt, so daß sie gegenüber der Außenseite geringfügig zurückversetzt sind. An den Sauerstoffverzehrkathoden 2 sind Kontaktstifte 14 aus Nickel befestigt, die seitlich durch das Unterteils 5 hindurchgreifen und nach außen ragen.The oxygen-consuming cathodes 2 consist of porous graphite plates. For fastening, these oxygen-consuming cathodes 2 are glued from the inside of the lower part 5 into one of the two corresponding openings 11, II 1 , so that they are slightly set back from the outside. Contact pins 14 made of nickel are attached to the oxygen-consuming cathodes 2, which reach through the side of the lower part 5 and protrude outwards.
Die Zinkanode 3 umfaßt einen plattenförmigen Träger 15, auf dem Zink in plattierter Form angelagert ist. Der Träger 15 ist als Blechplatte ausgebildet und besteht aus Nickel. Die Zinkanode 3 ist mittig zwischen den parallel zueinander angeordneten Sauerstoffverzehrkathoden 2 eingeschoben und erstreckt sich in die Kammer 9 des Unterteils 5 hinein. Der Träger 15 der Zinkanode 3 ist an der Unterseite des Deckels 6 befestigt. An dem Träger 15 der Zinkanode 3 sind Kontaktstifte 14' befestigt, die aus Nickel bestehen. Diese Kontaktstifte 14' sind durch den Deckel 6 des Gehäuses 1 hindurch nach außen geführt.The zinc anode 3 comprises a plate-shaped carrier 15 on which zinc is deposited in plated form. The carrier 15 is designed as a sheet metal plate and consists of nickel. The zinc anode 3 is inserted centrally between the oxygen-consuming cathodes 2 arranged parallel to one another and extends into the chamber 9 of the lower part 5. The carrier 15 of the zinc anode 3 is attached to the underside of the cover 6. Contact pins 14' made of nickel are attached to the carrier 15 of the zinc anode 3. These contact pins 14' are guided outwards through the cover 6 of the housing 1.
Der flüssige Elektrolyt 4 besteht aus einer wässrigen Kaliumhydroxyd (KOH) Lösung der Konzentration 7 mol/1 und Kieselsäure (S1O2 + &khgr; H2O). Die Kieselsäure wird dem wässrigen Kaliumhydroxid in einer Konzentration von 0,48 mol/1 beigemischt. Das Reservoir 8, die Kammer 9 und die beiden Kanäle 10, 10' des Unterteils 5 sind mit dem Elektrolyten 4 gefüllt. Somit stehen die Sauerstoffverzehrkathode 2 und die Zinkanode 3 mit dem Elektrolyten 4 in Kontakt.The liquid electrolyte 4 consists of an aqueous potassium hydroxide (KOH) solution with a concentration of 7 mol/l and silica (S1O2 + x H2O). The silica is mixed with the aqueous potassium hydroxide in a concentration of 0.48 mol/l. The reservoir 8, the chamber 9 and the two channels 10, 10' of the lower part 5 are filled with the electrolyte 4. The oxygen-consuming cathode 2 and the zinc anode 3 are thus in contact with the electrolyte 4.
Das Gehäuse 1 des Sekundärelements wird geöffnet, indem der Deckel 6 mit dem daran befestigten Träger 15 der Zinkanode 3 senkrecht nach oben bewegt wird. Dabei gleitet die Zinkanode 3 aus der Kammer 9 des Unterteils 5 heraus und gibt schließlich eine schlitzförmige Entnahmeöffnung 16 für den Elektrolyten 4 frei.The housing 1 of the secondary element is opened by moving the cover 6 with the carrier 15 of the zinc anode 3 attached to it vertically upwards. The zinc anode 3 slides out of the chamber 9 of the lower part 5 and finally releases a slot-shaped removal opening 16 for the electrolyte 4.
Zur Wiederaufbereitung des entladenen Sekundärelements können der Träger 15 der Zinkanode 3 und der Elektrolyt 4 aus dem Sekundärelement entnommen werden. Anschließend wird mittels elektrolytischer Abscheidung Zink aus demTo reprocess the discharged secondary cell, the carrier 15 of the zinc anode 3 and the electrolyte 4 can be removed from the secondary cell. Zinc is then removed from the cell by electrolytic deposition.
beladenen Elektrolyten 4 direkt auf den Träger 15 der Zinkanode 3 abgeschieden, wobei die Zinkanode 3 als Kathode geschaltet ist und als Gegenelektrode eine Sauerstoffanode eingesetzt ist. Während der Elektrolyse wird mittel eines Rührelements ein Konvektionsstrom erzeugt. Optional kann im Anschluß daran eine mechanische Verfestigung des an dem Träger 15 der Zinkanode 3 angelagerten Zinks erfolgen. Zuletzt wird der Elektrolyt 4 und der mit Zink plattierte Träger 15 der Zinkanode 3 wieder in das Sekundärelement eingebracht.loaded electrolyte 4 is deposited directly onto the carrier 15 of the zinc anode 3, where the zinc anode 3 is connected as a cathode and an oxygen anode is used as a counter electrode. During the electrolysis, a convection current is generated by means of a stirring element. Optionally, the zinc deposited on the carrier 15 of the zinc anode 3 can then be mechanically solidified. Finally, the electrolyte 4 and the zinc-plated carrier 15 of the zinc anode 3 are reintroduced into the secondary element.
P 4533/95P4533/95
21. August 199521 August 1995
Zusammenstellung der BezugszeichenList of reference symbols
• · ■r ·· ■r ·
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9421396U DE9421396U1 (en) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Secondary element |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9421396U DE9421396U1 (en) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Secondary element |
| DE4410349 | 1994-03-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9421396U1 true DE9421396U1 (en) | 1995-10-12 |
Family
ID=25935065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9421396U Expired - Lifetime DE9421396U1 (en) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Secondary element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9421396U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19708209A1 (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-03 | Pauling Hans Juergen | Rechargeable battery assembly and its use |
-
1994
- 1994-03-25 DE DE9421396U patent/DE9421396U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19708209A1 (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-03 | Pauling Hans Juergen | Rechargeable battery assembly and its use |
| DE19708209C2 (en) * | 1997-02-28 | 2000-03-02 | Hans Juergen Pauling | Rechargeable battery assembly and its use |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69309986T2 (en) | Zinc anode usable in batteries | |
| DE3853334T2 (en) | Multi-cell gas recombination lead accumulator with vibration-resistant electrical connections between the cells. | |
| DE2610222A1 (en) | SODIUM SULFUR BATTERY, IN PARTICULAR FOR ELECTRIC VEHICLE DRIVE | |
| DE2929303A1 (en) | ZINC ELECTRODE AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION | |
| DE1912382A1 (en) | Metal-air element | |
| DE102004053589B4 (en) | Fuel cell with a stack structure | |
| DE1671811C3 (en) | Collector battery with positive plates containing lead dioxide and negative plates containing zinc amalgam or cadmium amalgam in a porous form | |
| DE1671823A1 (en) | Metal / oxygen element | |
| DE3124304C2 (en) | Process for the production of a galvanic dry cell with electrolyte dispersion channels in the positive electrode mixture | |
| DE3106203A1 (en) | MULTI-CELL ELECTRIC ACCUMULATOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| DE1916944A1 (en) | Plate electrode for accumulators | |
| DE9421396U1 (en) | Secondary element | |
| DE2030764A1 (en) | Accumulator cell | |
| EP0024633B1 (en) | Non-gassing storage battery | |
| DE3118548A1 (en) | ELECTROCHEMICAL CELL | |
| DE2652012C2 (en) | Electrochemical generator based on sulfur-sodium | |
| DE2758288C2 (en) | Lead accumulator | |
| DE3841245A1 (en) | ELECTRIC ACCUMULATOR AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| WO1985005738A1 (en) | Lead battery | |
| DE2942653C2 (en) | ||
| DE1696563A1 (en) | Alkaline accumulator cell | |
| DE2004418C3 (en) | Rechargeable metal-oxygen battery, especially metal-air battery | |
| DE3038440C2 (en) | ||
| DE2363651C3 (en) | Galvanic element activated by adding water | |
| DE19809665B4 (en) | Accumulator with a separator combination |