DE975903C

DE975903C - Staendig gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator

Info

Publication number: DE975903C
Application number: DEA16999A
Authority: DE
Inventors: Fritz Soeding
Original assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Current assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Priority date: 1952-03-28
Filing date: 1952-12-02
Publication date: 1962-11-29

Description

AUSGEGEBENAM 29. NOVEMBER 1962

A 16999 VIb/21b

Fritz Söding, Westhofen

ist als Erfinder genannt worden

In ständig gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren wurden vielfach Elektroden aus Platin oder Platinmetallen zur Beseitigung der im Betrieb oder in Ruhe entwickelten Gase verwendet. Die Verwendung von derartigen Elektroden bringt jedoch Nachteile mit sich, so daß nach neueren bekannten Vorschlägen die Elektrodenoberflächen selbst zum Gasverzehr ausgenutzt werden. Hierbei bereitet die Beseitigung etwa entstehenden Wasserstoffgases Schwierigkeiten.

Aus diesem Grunde ist bekanntlich vorgeschlagen worden, in gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren, in denen der zum Stromdurchgang zwischen den Platten entgegengesetzter Polarität erforderliche Elektrolyt in porösen, nichtleitenden Separatoren besonderer Form, d. h. in Separatoren, die neben Teilen mit einer kapillaren Saugfähigkeit auch Hohlräume zur Aufnahme der im Betrieb oder bei Ruhe entwickelten Gase enthalten, völlig aufgenommen ist, den negativen Elektroden, die eine größere Kapazität besitzen als die positiven Elektroden, vor dem gasdichten Verschließen des alkalischen Akkumulators eine höhere Ladefähigkeit zu geben als den positiven Elektroden. Auf diese Weise wird bewirkt, daß die positiven Elektroden beim Laden Sauerstoff entwickeln und der Sauerstoffdruck in der Zelle zu einer Größe ansteigt, bei der die Geschwindigkeit der Sauerstoffentwicklung an der positiven Elektrode gleich der Geschwindigkeit des Sauerstoffverzehrs an der negativen Elektrode ist, ehe die negativen Elektroden das Wasserstoffpotential erreichen. Es wird also nur der leicht zu beseitigende Sauerstoff entwickelt, und eine Entwicklung von Wasserstoff an der negativen Elek-

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trode wird unterdrückt, da beim Laden die kathodische Elektrodenreaktion schließlich in der elektrochemischen Umsetzung des Sauerstoffs besteht.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß die Sauerstoffdrücke noch auf mehrere Atmosphären ansteigen können, ehe der Gleichgewichtszustand zwischen Gasentwicklung und Gasverzehr erreicht ist. Dies liegt vor allem daran, daß die gasverzehrende Oberfläche der negativen Elektrode relativ klein ist, da ίο sie durch die Separation und den darin aufgesogenen Elektrolyten stark abgedeckt wird.

Um den Gasdruck in derartigen gasdicht verschlossenen Zellen möglichst gering zu halten, ist es notwendig, die gasverzehrende Oberfläche der negativen Elektrode, die sich im Kontakt mit dem Gasraum befindet, zu vergrößern.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die übliche negative Platte in zwei voneinander distanzierte Platten mit gleichen oder veränderten, z. B. vergrößerten Umrissen mit beispielsweise je der halben Kapazität der üblichen Platte und dementsprechend verringerter Plattenstärke aufgespalten wird. Zwischen diese beiden Teilplatten oder deren Plattenkanten kann ein Zwischenstück aus leitendem oder nichtleitendem Material eingefügt werden, das den Abstand zwischen den Teilplatten so bemißt, daß der Elektrolyt zwischen den Platten nicht durch Kapillarkräfte festgehalten wird, da sonst die Wirkung nach der Erfindung nicht erreicht wird. Enthält der Abstandshalter selbst Maschen oder Öffnungen, besteht er z. B. aus Drahtgeweben oder Streckmetall, so sind diese Maschen oder Öffnungen zweckmäßig so groß, daß in ihnen kein Elektrolyt haftenbleibt. Die Distanzierung der beiden Teilplatten voneinander kann auch durch eine geeignete Formgebung der Platten selbst erfolgen, z. B. durch eine nockenförmige Prägung oder durch Ausprägung von warzen- oder nockenartigen Ansätzen. Werden zur Distanzierung der beiden negativen Teilplatten metallische Zwischenlagen verwendet, z. B. ein weites Drahtgewebe oder Streckmetall, so können diese metallischen Zwischenlagen in bekannter Weise mit Edelmetall, z. B. Platin- oder Palladiumüberzügen, versehen und dann als Elektroden zur Beseitigung der Gase verwendet werden. Ebenso können auch die metallenen Massebehälter der Elektroden mit einem Edelmetallüberzug zu dem gleichen Zweck versehen werden. Durch diese Maßnahmen wird die Wirkung der freigelegten Oberflächen der negativen Elektrode bezüglich des Gasverzehrs unterstützt, und dessen Geschwindigkeit wird weiter gesteigert. Insbesondere kann auf diesem Wege aber evtl. entwickelter Wasserstoff zusätzlich verzehrt werden.

Die nach der Erfindung voneinander distanzierten negativen Teilplattenpaare werden anstatt der bisher üblichen einfachen negativen Platte verwendet. Als Separation wird zwischen den gegenüberliegenden Teilen der Elektroden entgegengesetzter Polarität in bekannter Weise eine poröse, saugfähige, nichtleitende, die Elektrodenfläche berührende Zwischenlage verwendet, die den zum Stromdurchgang notwendigen Elektrolyten in sich aufnimmt.

Es sind zwar alkalische Akkumulatoren bekannt, deren negative und positive Elektroden aus zwei Teilen bestehen, die derart aufeinandergelegt sind, daß infolge der Ausbildung der aufeinandergelegten Oberflächen Kanäle gebildet werden, durch die die entstehenden Gase, sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff, entweichen sollen, jedoch konnte hieraus nicht abgeleitet werden, nur die negative Elektrode in Teile aufzuspalten, an deren den Separatoren entgegengesetzten Flächen zusätzlich Sauerstoff gebunden wird.

Den Aufbau eines gasdichten Akkumulators, der negative Doppelelektroden nach der Erfindung besitzt, stellt die

Fig. ι im Aufriß und die Fig. 2 im Grundriß dar.

Der Elektrodensatz, bestehend aus positiven Elektroden 3, negativen Doppelelektroden i_a, I₆ mit Zwischenlage 2 und aus der Separation 4 befindet sich in einem gasdicht verschlossenen Behälter 5. Die Stromzuführung 6 zu den positiven Elektroden ist im Falle dieses Beispiels gas- und flüssigkeitsdicht durch den Deckel des Gehäuses geführt, während die negativen Elektroden leitend mit dem Zellengehäuse 5 verbunden sind. Eine Kunststoffisolation 7 isoliert den Plattensatz gegen das Gehäuse.

Durch die Ausgestaltung der negativen Elektroden nach der Erfindung wird erreicht, daß der Anteil des von der positiven Elektrode entwickelten Sauerstoffes, der nicht von der der positiven Elektrode gegenüberliegenden Fläche der negativen aufgezehrt werden kann und infolgedessen in den Gasraum entweicht, in Kontakt mit den beiden freiliegenden, den positiven Elektroden abgekehrten Flächen der negativen Teilelektroden gerät und dadurch mit großer Geschwindigkeit verzehrt wird. Die Drücke, die dann noch in dem ständig gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulator auftreten, überschreiten bei den üblichen Ladeströmen, d. h. z. B. dem 5 stündigen Strom, und bei längeren Ladezeiten bzw. stärkeren Überladungen im allgemeinen nicht die Größe von 1 atü. Hierdurch wird die Zellenkonstruktion vereinfacht, z. B. im Sinne der Verwendung leichterer Elementkästen, und die Betriebssicherheit erhöht.

Bei Zellen mit den Merkmalen der Erfindung erübrigt sich die Anbringung zusätzlicher Sicherungsmaßnahmen gegen zu hohen Druckanstieg, z. B. eines bei Überdruck den Strom abschaltenden Schaltkontaktes.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Ständig gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator mit in einem porösen, saugfähigen, nichtleitenden Separator festgelegten Elektrolyten und negativen Elektroden, die eine größere Kapazität und im Augenblick des gasdichten Verschließens eine höhere Ladefähigkeit besitzen als die positiven Elektroden, dadurch ge-

kennzeichnet, daß jede negative Elektrode in zwei nebeneinanderliegende Teilelektroden mit einem völlig oder zum überwiegenden Teil von Elektrolyt freien Zwischenraum aufgespalten ist.
2. Ständig gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Zwischenlage aus leitendem oder nichtleitendem Material zwischen den negativen Teilplatten ein derartiger Abstand eingehalten wird, daß zwischen den einander zugekehrten Flächen der Halbelektroden keine oder nur eine geringe Elektrolytbrücke geschaffen wird, so daß diese Flächen sich ganz oder zum großen Teil im Kontakt mit dem Gasraum befinden.
3. Ständig gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage so beschaffen ist, daß sie selbst keinen Elektrolyten in sich zurückhält.
4. Ständig gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzierung der Teilplatten durch entsprechende Formgebung der Platten selbst erfolgt, z. B. durch entsprechende Prägung.
5. Ständig gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus leitendem Material bestehende Zwischenlage zwischen den beiden negativen Teilelektroden oder die metallenen Massebehälter der negativen Elektroden mit einem Überzug aus Edelmetall, z. B. Palladium oder Platin, versehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung V 495 VIb/21b (bekanntgemacht am 9. 11. 1950);

britische Patentschrift Nr. 561 820; USA.-Patentschrift Nr. 2 131 592;
französische Patentschrift Nr. 1006583.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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