DE975909C - Gasdicht verschlossen betriebener, insbesondere alkalischer Akkumulator - Google Patents

Gasdicht verschlossen betriebener, insbesondere alkalischer Akkumulator

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DE975909C
DE975909C DEN5302A DEN0005302A DE975909C DE 975909 C DE975909 C DE 975909C DE N5302 A DEN5302 A DE N5302A DE N0005302 A DEN0005302 A DE N0005302A DE 975909 C DE975909 C DE 975909C
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gas
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accumulator
tight
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Georg Neumannn
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34Gastight accumulators
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description

  • Gasdicht verschlossen betriebener, insbesondere alkalischer Akkumulator Die Erfindung- bezieht sich auf einen gasdicht verschlossen betriebenen, insbesondere alkalischen Akkumulator, der aus mit aktiven Massen belegten Elektroden besteht.
  • Bekanntlich wird beim Laden eines solchen Akkumulators durch den Ladestrom die aktive Masse der positiven Elektrode oxydiert und die aktive Masse der negativen Elektrode reduziert, während beim Entla.'den die aktive Masse der positiven Elektrode reduziert und die der negativen Elektrode oxydiert wird.
  • Durch die deutsche Patentschrift 6748.29 ist ein Akkumulator bekanntgeworden, welcher in offenem, das Entweichen der beim Laden entstehenden Gase nach außen gestattenden Zustand völlig aufgeladen wird, so daß sich weder auf der positiven noch auf der negativen Elektrode aktive Masse im ungeladenen Zustand befindet, und dann gasdicht geschlossen wird, um beim Stehen und während der Entladung gasdicht geschlossen zu bleiben, worauf er dann wieder geöffnet wird, um von neuem in offenem Zustand aufgeladen zu werden. Während des ruhigen Stehens und während des Entladens haben die in diesen Perioden entstehenden, sogenannten Nachgase die Möglichkeit, mit den mit aktiven Massen belegten Elektroden, welche während des ruhigen Stehens und Entladene des Akkumulators aus dem Elektrolyten herausragen, in Berührung zu treten und sich mit diesen aktiven Massen zu verbinden.
  • Die genannte deutsche Patentschrift gibt auch noch an, daß in dein Falle, daß die negative Elektrode nicht nachgast, d. h. beim Stehen oder Entladen des Akkumulators kein Wasserstoffgas abgibt, die positive Elektrode nicht über den Elektrolytspiegel herauszuragen braucht und nur die zur Absorption des von der positiven Elektrode beim Nachgasen abgegebenen Sauerstoffs geeignete negative Elektrode aus dem Elektrolyten herauszuragen braucht, weswegen in dem genannten Sonderfall die negative Elektrode größer bzw. höher gemacht wird als die positive Elektrode.
  • Ferner ist es bei alkalischen Akkumulatoren üblich, dem im Verlaufe eines längeren Betriebes eintretenden Kapazitätsverlust der negativen Elektrode dadurch Rechnung zu tragen, daß der negativen Elektrode von vornherein eine größere Kapazität gegeben wird als der positiven Elektrode.
  • Da der Akkumulator gemäß der Erfindung nicht nur beim ruhigen Stehen und beim Entladen, sondern auch beim Laden gasdicht betrieben werden soll, muß vor allein dafür gesorgt werden, die sehr erheblichen, durch den Ladestrom insbesondere in der Schlußperiode des Ladevorgangs entstehenden Gasmengen, welche ein .Vielfaches der durch Nachgasen entstehenden Gasmengen sind, im Inneren des Akkumulators zum Verschwinden zu bringen. Es hat sich herausgestellt, daß es wesentlich schwieriger ist, den beim Laden entstehenden Wasserstoff durch seine Berührung mit der aktiven Masse der positiven Elektrode als den Sauerstoff durch seine Berührung mit der aktiven Masse der negativen Elektrode zum Verschwinden zu bringen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen gasdicht verschlossen betriebenen, insbesondere alkalischen Akkumulator, der aus mit aktiven Massen belegten Elektroden besteht, die entweder durch einen den Elektrolyten aufsaugenden Scheider getrennt sind oder aus dem Elektrolyten in einen Gasraum hineinragen und dessen negative Elektrode eine größere Kapazität besitzt als die positive Elektrode, derart auszugestalten, daß beim Laden eines solchen Akkumulators im gasdicht verschlossenen Zustand überhaupt kein Wasserstoff auftritt, selbst dann nicht, wenn der Akkumulator stark überladen wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die negative Elektrode des auch beim Laden gasdicht verschlossenen Akkumulators vom Augenblick des gasdichten Verschlusses an stets mehr ungeladene Teile aktiver Masse hat als die positive Elektrode, also die negative Elektrode auch dann noch ungeladene Teile aktiver Masse besitzt, wenn die positive Elektrode völlig aufgeladen ist.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsforen der Erfindung werden sowohl die positive Elektrode als auch die eine größere Kapazität besitzende negative Elektrode vor der gasdichten Schließung des Akkumulators völlig entladen. Da erfindungsgemäß die negative Elektrode vom Augenblick des gasdichten Verschlusses des Akkumulators an mehr ungeladene Teile aktiver Masse hat als die positive Elektrode, so erreicht die positive Elektrode beim Laden des Akkumulators im geschlossenen Zustand ihre völlige Ladung in einem Augenblick, in dem die negative noch nicht völlig geladen ist. Sobald jedoch die positive Elektrode völlig geladen ist, gibt sie Sauerstoff ab, wobei die Menge dieses Sauerstoffs der weiter durch den Akkumulator hindurchgehenden Ladestrommenge äquivalent ist. Dieser Sauerstoff, der infolge der gasdichten Schließung des Akkumulatorgefäßes nicht nach außen entweichen kann, oxydiert, d. h. entlädt die negative Elektrode bei der weiteren Ladung um den gleichen Betrag, um den der Ladestrom die negative Elektrode reduziert. Oxydation und Reduktion halten sich an der negativen Elektrode die Waage, so daß trotz Fortsetzung der Ladung die letztgenannte Elektrode nicht in den Zustand völliger Ladung gelangen kann und sich daher auch an ihr praktisch kein Wasserstoff bilden kann. Eine Ansammlung von Wasserstoff im Innern des Akkumulators wird somit mit Sicherheit vermieden. Aus vorstehendem ergibt sich klar, welche entscheidende Bedeutung der Tatsache zukommt, daß die Ladung im geschlossenen Zustand des Akkumulators erfolgt. Denn nur dann steht der gesamte an der positiven Elektrode entwickelte Sauerstoff zur Verfügung, um die negative Elektrode um denselben Betrag durch Oxydation zu entladen, um den der Ladestrom die negative Elektrode gleichzeitig zu laden sucht, so daß der im Augenblick der völligen Ladung der positiven Elektrode auf der negativen Elektrode ungeladen verbliebene Teil der aktiven Masse in diesem ungeladenen Zustand verbleibt und nicht etwa langsam doch noch geladen wird. Würde auch nur ein Teil des Sauerstoffs nach außen entweichen können, so wäre die völlige Ladung der aktiven Masse der negativen Elektrode und damit die Entwicklung von Wasserstoff unvermeidlich.
  • Ferner kommt es für die Erfindung entscheidend darauf an, daß vom Augenblick des gasdichten Verschließens des Akkumulators an auf der negativen Elektrode mehr ungeladene Teile aktiver Masse vorhanden sind als auf der positiven Elektrode. Diese Bedingung wird keinesfalls schon dadurch erfüllt, daß man der negativen Elektrode eine größere Kapazität gibt als der positiven Elektrode. Bei den im offenen Zustand geladenen Akkumulatoren wird die negative Elektrode ebenso wie die positive Elektrode stets völlig geladen, und es befindet sich auf der negativen Elektrode dieser Akkumulatoren niemals ein Überschuß an ungeladener aktiver Masse, sondern ein Überschuß an geladener aktiver Masse.
  • Bei der Anwendung der Erfindung auf alkalische Akkumulatoren, insbesondere auf alkalische Cadmium-Nickel-Akkumulatoren, ist auf der negativen Elektrode stets eine gewisse Menge Cadmium im ungeladenen, d. h. oxydierten und daher noch reduzierbaren Zustand vorhanden, und zwar auch dann, wenn die positive Elektrode völlig geladen ist, d. h. ihre gesamte aktive Masse in den Zustand höheroxydierter Nickelteilchen übergeführt worden ist und keine oxydierbaren Teile mehr aufweist.
  • Wegen des obenerwähnten, bekannten Kapazitätsverlustes der negativen Elektrode im Laufe des Betriebes des Akkumulators. empfiehlt es sich, den Kapazitätsunterschied zwischen der positiven und der negativen Elektrode noch größer zu gestalten, als dies bisher bei alkalischen Akkumulatoren -lediglich aus Gründen des Kapazitätsverlustes der negativen Elektrode - geschehen ist, damit trotz dieses Kapazitätsverlustes auch noch nach langer Betriebszeit des Akkumulators auf der negativen Elektrode immer noch ungeladene aktive Masse vorhanden ist, wenn die positive Elektrode beim Laden des Akkumulators im geschlossenen Zustand in den Zustand völliger Ladung gelangt ist.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung hat die positive Elektrode nur eine sehr geringe Kapazität, so daß auch der Akkumulator selbst nur eine sehr geringe Kapazität hat, die praktisch vernachlässigt werden kann. Wenn eine solche Zelle in einen Stromkreis eingeschaltet wird, der von einem Gleichstrom oder einem gleichgerichteten Strom durchflossen wird, und wenn dieser Strom durch die Zelle im Sinne ihrer Ladung hindurchgeht, so hat die Zelle die Wirkung, zwischen zwei Stellen dieses Stromkreises eine konstante Potentialdifferenz aufrechtzuerhalten.
  • Eine solche Zelle kann als Polarisationszelle dienen, oder sie kann an Stelle von Kondensatoren in elektrischen Filterschaltungen verwendet werden.
  • Da der in dieser Zelle allein auftretende Sauerstoff ständig von der negativen Elektrode wieder aufgenommen wird, kann diese Zelle durch den sie durchfließenden Strom für unbestimmt lange Zeit überladen werden, ohne daß im Zelleninnern nachteilige Drücke auftreten.
  • Was die sonstige Ausbildung der Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung anbelangt, so empfiehlt es sich, bei Anordnung eines den Elektrolyten aufsaugenden Scheiders zwischen den Elektroden diesem Scheider Poren verschiedener Größe zu geben, von denen die kleineren den Elektrolyten durch Kapillarwirkung festhalten, während die größeren elektrolytfrei sind und Öffnungen für den Gasdurchtritt darstellen. Ein solcher Scheider läßt den Sauerstoff, der sich an der positiven Elektrode entwickelt, sobald diese völlig geladen ist, an große Flächen der noch nicht völlig geladenen negativen Elektrode herantreten, so daß der Sauerstoff unverzüglich jede weitere Ladung der noch nicht voll aufgeladenen negativen Elektrode verhindem.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Gasdicht verschlossen betriebener, insbesondere alkalischer Akkumulator, der aus mit aktiven Massen belegten Elektroden besteht, die entweder durch einen den Elektrolyten aufsaugenden Scheider getrennt sind oder aus dem Elektrolyten in einen Gasraum hineinragen, und dessen negative Elektrode eine größere Kapazität als die positive Elektrode besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode des auch beim Laden gasdicht verschlossenen Akkumulators vom Augenblick des gasdichten Verschlusses an stets mehr ungeladene Teile aktiver Masse hat als die positive Elektrode, also die negative Elektrode auch dann ungeladene Teile aktiver Masse besitzt, wenn die positive Elektrode voll aufgeladen ist.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließung des Akkumulators erfolgt, wenn sowohl die negative Elektrode als auch die positive Elektrode völlig entladen sind.
  3. 3. Akkunnulator nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode nur eine sehr geringe Kapazität besitzt. In Betracht gezogene Druckschriften Französische Patentschrift Nr. 780 92q.; britische Patentschriften Nr.561820, 21q.799; USA.-Patentschriften Nr. 15 57 602, 2 131 592, 2 269 o4o.
DEN5302A 1947-12-20 1948-12-29 Gasdicht verschlossen betriebener, insbesondere alkalischer Akkumulator Expired DE975909C (de)

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