DE1203332B - accumulator - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
HOImHOIm
Deutsche Kl.: 21b-1/03 German class: 21b-1/03
Nummer: 1203 332Number: 1203 332
Aktenzeichen: Y 457 VI b/21 bFile number: Y 457 VI b / 21 b
Anmeldetag: 19. November 1960Filing date: November 19, 1960
Auslegetag: 21. Oktober 1965Opening day: October 21, 1965
Die Erfindung betrifft einen Akkumulator, insbesondere einen Silber-Zink-Akkumulator mit alkalischem Elektrolyt, dessen die Elektroden und den Elektrolyten aufnehmendes Gehäuse als Verschluß eine zusätzliche Flüssigkeitskammer aufweist, durch welche das in der Zelle einen Überdruck erzeugende Gas aus dem Gehäuse entweicht, ohne daß Luft in das Gehäuse eintritt, und hat eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Gehäuses und Verschlusses zum Gegenstand, durch den ein Druckausgleich ohne Elektrolytverlust möglich ist.The invention relates to an accumulator, in particular an alkaline silver-zinc accumulator Electrolyte, its housing holding the electrodes and the electrolyte as a closure has an additional liquid chamber through which the in the cell generating an overpressure Gas escapes from the housing without air entering the housing and is particularly useful Design of the housing and closure to the object, through which a pressure equalization without Loss of electrolyte is possible.
Die Erfindung geht davon aus, daß der atmophärische Sauerstoff auf die Elektroden einen spannungsmindernden Einfluß ausübt. Bei Zinkelektroden wird dieser Spannungsabfall vermutlich durch folgende Reaktion verursacht:The invention assumes that the atmospheric oxygen on the electrodes has a voltage-reducing effect Exerts influence. In the case of zinc electrodes, this voltage drop is presumably caused by the following Reaction causes:
O2 + 2Zn + 2H2O -»■ 2Zn(OH)2 O 2 + 2Zn + 2H 2 O - »■ 2Zn (OH) 2
Bei einem mehrmaligen Wiederaufladen werden die negativen Elektroden auch bei einem verhältnis- ao mäßig voll aufgeladenen Akkumulator nur teilweise geladen, wodurch das wirkliche Ladevermögen nicht erreicht wird. Um den unerwünschten Zutritt des atmosphärischen Sauerstoffs zu den Elektroden zu verhindern, ist es bekannt, die Zellen ganz abzudichten. Infolge des in der Zelle entstehenden hohen Gasdruckes ist diese Bauart auf wenige Anwendungsbereiche beschränkt. In der Regel müssen bei den ganz abgedichteten Zellen besondere Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise Überdruckventile od. dgl., vorgesehen sein. Bekannt ist weiterhin ein Akkumulator mit einer zusätzlichen Flüssigkeitskammer, welche mit den Zellen über Steigrohre verbunden ist. Bei dieser älteren Ausführung werden die Elektrodenplatten und der Elektrolyt luftdicht gegen die Atmosphäre verschlossen, wobei die sich über dem Elektrolyspiegel bildenden Gase über ein Rohr in eine in die Flüssigkeitskammer eingebrachte Scheiderflüssigkeit und weiter über einen Entgasungsstöpsel ins Freie strömen. In nachteiliger Weise ge- stattet diese bekannte Ausführung jedoch im wesentlichen nur einen Einwegefluß zum Austritt der Gase. Ein Ausgleich bei nachlassendem Druck in den Zellen wird verhindert. Besonders für Silber-Zink-Akkumulatoren ist dieses ältere System deshalb nicht geeignet da diese mit einer geringen Elektrolytmenge arbeiten und ein Elektrolytverlust ausgeschlossen werden muß.When recharging several times, the negative electrodes are also ao moderately fully charged battery only partially charged, which means that the real charging capacity is not is achieved. To prevent the undesired access of atmospheric oxygen to the electrodes prevent it, it is known to seal the cells completely. As a result of the high that arises in the cell Gas pressure, this type is limited to a few areas of application. As a rule, the completely sealed cells, special safety devices, such as pressure relief valves Od. Like. Be provided. Also known is an accumulator with an additional liquid chamber which is connected to the cells via riser pipes is. In this older version, the electrode plates and the electrolyte are airtight the atmosphere is sealed, with the gases forming above the electrolyte level via a pipe into a separating liquid introduced into the liquid chamber and on to the outside via a degassing plug. In a disadvantageous way however, this known embodiment essentially provides only one-way flow for the gases to exit. A compensation for decreasing pressure in the cells is prevented. Especially for silver-zinc batteries This older system is therefore not suitable as it has a low amount of electrolyte work and a loss of electrolyte must be excluded.
Diese Nachteile und Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß die den Flüssigkeitsverschluß bildende Kammer durch eine in der Nähe des Gehäusebodens angeordnete Öffnung mit AkkumulatorThese disadvantages and difficulties are eliminated according to the invention in that the liquid seal forming chamber through an opening arranged in the vicinity of the housing bottom accumulator
Anmelder:Applicant:
Yardney International Corp., New York, N. Y.Yardney International Corp., New York, N.Y.
(V. St. A.)(V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. G. Ackmann, Patentanwalt,Dr.-Ing. G. Ackmann, patent attorney,
Duisburg, Zieglerstr. 32Duisburg, Zieglerstr. 32
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Christopher L. C. Chapman, Sutton, SurreyChristopher L. C. Chapman, Sutton, Surrey
(Großbritannien)(Great Britain)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Großbritannien vom 20. November 1959 (39 564)Great Britain dated November 20, 1959 (39 564)
dem unteren Eelektrolytbereich der Elektrodenkammer verbunden ist und daß der über dem Elektrolytspiegel in der Kammer vorhandene Gasraum durch ein flüssigkeitssperrendes, aber gasdurchlässiges Kanalsystem mit dem Gehäuseäußeren in Verbindung steht.is connected to the lower electrolyte area of the electrode chamber and that the one above the electrolyte level in the chamber existing gas space by a liquid-blocking, but gas-permeable Channel system is in communication with the exterior of the housing.
Durch diese Ausgestaltung wird in vorteilhafter Weise die Sperrflüssigkeit gleichzeitig vom Elektrolyten gebildet. Günstig wirkt sich' dabei aus, daß praktisch die ganze Elektrolytmenge aus der Elektrodenkammer herausgedrückt werden muß, ehe Gas überhaupt aus der Zelle austreten kann. Ein solches System ist jedoch entgegen den älteren Ausführungen besonders für jene Batteriesysteme (Silber-Zink-Zellen) geeignet, in denen der Elektrolyt in den Poren von Separatoren gehalten wird und in denen das Ausdrücken des freien Elektrolyten die Zellenarbeit nicht sperrt.This configuration advantageously removes the barrier liquid from the electrolyte at the same time educated. It has a favorable effect that practically the entire amount of electrolyte from the electrode chamber must be squeezed out before gas can even escape from the cell. One such However, contrary to the older versions, the system is particularly suitable for those battery systems (silver-zinc cells) suitable in which the electrolyte is held in the pores of separators and in which the Expressing the free electrolyte does not block the cells work.
Darüber hinaus ist das System der kommunizierenden Röhren in seinem Aufbau sehr einfach. Das den über dem Elektrolytspiegel in der Kammer gebildeten Gasraum mit dem Gehäuseäußeren verbindende flüssigkeitssperrende, aber gasdurchlässige Kanalsystem verbindet über einen Kanal einen in den Gasraum der Kammer ragenden Rohrstutzen mit einer über der elektrolythaltigen Kammer angeordneten flüssigkeitslosen Vorkammer und über einen Kanal einen in die Vorkammer ragenden Rohrstutzen mit dem Gehäuseäußeren. Dieses einfache Kanalsystem trägt in vorteilhafter Weise dafür Sorge, daß keineIn addition, the system of communicating tubes is very simple in structure. That the connecting the gas space formed above the electrolyte level in the chamber to the exterior of the housing A liquid-blocking, but gas-permeable channel system connects one into the gas space via a channel the chamber protruding pipe socket with one arranged above the electrolyte-containing chamber liquid-free prechamber and a pipe socket protruding into the prechamber via a channel the exterior of the housing. This simple channel system ensures in an advantageous manner that none
509 718/179509 718/179
Elektrolytflüssigkeit aus dem Gehäuse austritt, selbst wenn die Zelle in die verschiedensten Stellungen gebracht wird.Electrolyte fluid leaks from the housing, even if the cell is brought into various positions will.
Weitere Merkmale der Erfindung betreffen die besondere Ausgestaltung des Akkumulators und sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung genannt.Further features of the invention relate to the special design of the accumulator and are mentioned in the subclaims and in the description.
Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Wie die Zeichnung erkennen läßt, besteht das Gehäuse 1 aus gegenüberliegenden Endwänden 2 und 3, aus gegenüberliegenden Seitenwänden, die jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt sind, aus einer Bodenplatte 4 und einer Trennwand 5, die zwischen den Seitenwänden liegt und das Innere des Gehäuses in eine Kammer 7 und eine Elektrodenkammer 8 teilt. Im unteren Bereich ist die Trennwand 5 mit einer Öffnung 9 versehen, die mit einem Stopfen 10 aus mikroporösem Material, beispielsweise aus mikroporösem PVC oder Polyäthylen, besteht, das für Gase gut permeabel ist, aber Flüssigkeit nur allmählich durchläßt.The object of the invention is shown in the drawing, for example. How to recognize the drawing lets, the housing 1 consists of opposite end walls 2 and 3, from opposite Side walls, which are not shown in the drawing, from a base plate 4 and a Partition wall 5, which lies between the side walls and the interior of the housing into a chamber 7 and an electrode chamber 8 divides. In the lower area the partition 5 is provided with an opening 9, with a plug 10 made of microporous material, for example made of microporous PVC or There is polyethylene, which is well permeable to gases, but only gradually allows liquid to pass through.
Eine Hilfsplatte 11 ist innerhalb der Elektrodenkammer 8 angeordnet und wird in einem bestimmten Abstand zur Bodenplatte 4 von Stützen 12 getragen. Die oberen Öffnungen der Kammern werden von Deckeln 13, 14 abgeschlossen.An auxiliary plate 11 is arranged within the electrode chamber 8 and is in a certain Distance to the base plate 4 supported by supports 12. The upper openings of the chambers are made of Lids 13, 14 completed.
Eine Elektrodenanordnung 15, die aus einer Vielzahl von negativen und positiven Platten und zugehörigen Scheidern gebildet ist, ist innerhalb der Kammer 8 vorgesehen, wobei deren Unterteil auf der Hilfsplatte 11 ruht. Die Elektrodenanordnung kann von üblicher Ausführung sein, doch ist wichtig, daß ein Zugang zwischen den Platten und Scheidern an deren unteren Enden erhalten werden kann. Anschlußleitungen 16, 17 für die Anordnung sind mit Anschlüssen 18, 19 elektrisch verbunden, welche flüssigkeitsdicht durch im Deckel 14 vorhandene Öffnungen führen.An electrode assembly 15 consisting of a plurality of negative and positive plates and associated Scheidern is formed is provided within the chamber 8, the lower part of which on the Auxiliary plate 11 rests. The electrode arrangement can be of conventional design, but it is important that access can be obtained between the plates and separators at their lower ends. Connecting cables 16, 17 for the arrangement are electrically connected to terminals 18, 19, which Pass liquid-tight through openings in the cover 14.
Die Endwand 2 ist mit einem vertikal verlauf enden Kanal 20 versehen, der von einer Platte 21 bedeckt ist. Diese Platte 21 hat an ihrem oberen Ende eine Öffnung 22, die mit dem Kanal 20 verbunden ist. Hingegen ist eine an ihrem unteren Ende angeordnete Öffnung mit dem Ende eines Auslaßrohres 23 verbunden, welches in die Kammer 7 ragt. Eine Querplatte 24 verläuft zwischen der Trennwand 5 und der Platte 21, und zwar unmittelbar unter der Öffnung 22, um die Kammer 7 in einen oberen und einen unteren Bereich zu teilen.The end wall 2 is provided with a vertically running channel 20 which is covered by a plate 21 is. This plate 21 has an opening 22 at its upper end which is connected to the channel 20. In contrast, an opening arranged at its lower end is connected to the end of an outlet pipe 23 connected, which protrudes into the chamber 7. A transverse plate 24 runs between the partition wall 5 and the plate 21, directly below the opening 22, around the chamber 7 in an upper and to share a lower area.
Die Endwand 2 hat weiterhin einen Kanal 25, dessen oberes Ende eine Verbindung zum Gehäuseäußeren besitzt, während das untere Ende mit dem Ende eines Auslaßrohres 26 in Verbindung steht, welches in den oberen Bereich der Kammer 7 ragt. Eine im Deckel 13 vorhandene Öffnung 27 ist von einem Stopfen 28 verschlossen.The end wall 2 further has a channel 25, the upper end of which has a connection to the housing exterior, while the lower end with the End of an outlet pipe 26 is in connection, which protrudes into the upper region of the chamber 7. An opening 27 present in the cover 13 is closed by a plug 28.
Eine Elektrolytmenge 29 ist durch die Öffnung 27 in den Unterteil des Gehäuses 1 eingebracht und überdeckt den oberen Teil der Öffnung 9 in der Trennwand 5. Bei normalen Arbeitsbedingungen wird ein einseitig wirkender leichter Gasdruck in der Kammer 8 aufgebaut, so daß die Höhe des in der Kammer 7 befindlichen Elektrolytanteils steigt. Bei in der Kammer 8 entstehenden Druckverhältnissen sinkt die Höhe des Elektrolyten darin bis auf die Höhe des Oberteiles von der Öffnung 9, bis ein Gasüberschuß durch die Öffnung 9 oder durch den Elektrolyten in die Kammer 7 und weiter in die Atmosphäre strömt. Dabei führt der in der Kammer 7 vorhandene Elektrolytanteil eine Trennung zwischen der Atmosphäre und der Elektrodenanordnung 15 herbei. Wenn der untere Teil der Elektrodenanordnung immer in Elektrolyt eingebettet ist, wird die Kapillarwirkung darüber hinaus sicherstellen, daß genügend Elektrolyt zwischen den Platten der Anordnung zum Zweck einer wirksamen Batteriearbeit vorhanden ist.An amount of electrolyte 29 is introduced through the opening 27 in the lower part of the housing 1 and covers the upper part of the opening 9 in the partition wall 5. Under normal working conditions, a light gas pressure acting on one side is built up in the chamber 8, so that the level of the in the Chamber 7 located electrolyte portion increases. When pressure conditions arise in the chamber 8, the level of the electrolyte therein drops to the level of the upper part of the opening 9 until an excess of gas flows through the opening 9 or through the electrolyte into the chamber 7 and further into the atmosphere. In this case, the electrolyte content present in the chamber 7 causes a separation between the atmosphere and the electrode arrangement 15. In addition, if the lower part of the electrode assembly is always embedded in electrolyte, capillary action will ensure that there is enough electrolyte between the plates of the assembly for efficient battery operation.
ίο Weiterhin dient das in der Kammer 7 vorgesehene System der Auslaßrohre und der Querplatte dazu, daß die Batterie nicht ihren Vorrat an Elektrolyt verliert, sofern diese aus ihrer aufrechten Stellung gebracht werden sollte, sondern sie arbeitet kontinuierlich während einer solchen schiefen Lage wirksam weiter. Der Kanal 25 und das Auslaßrohr 26 können auch durch einen Füllstutzen von umgestülpter Farbampullenform ersetzt werden, der an Stelle des Stopfens 28 verwendet wird.ίο The one provided in chamber 7 is also used System of outlet pipes and the transverse plate prevent the battery from running out of electrolyte loses if it should be brought out of its upright position, but it works continuously effective further during such an inclined position. The channel 25 and the outlet pipe 26 can also be replaced by a filler neck in the shape of an inverted color ampoule that replaces of the plug 28 is used.
Sofern ein Transport und eine damit verbundene schiefe Lage der Batterie nicht zu befürchten ist, kann das Auslaßrohr- und Stegsystem auch fortfallen und der Stopfen 28 durch einen Ventilfüllstutzen ersetzt werden.If there is no risk of the battery being transported and the inclined position associated with it, the outlet pipe and bar system can also be omitted and the plug 28 replaced by a valve filler neck will.
Mit einer solchen gemäß der Erfindung ausgestalteten Batterie wird durch Verhinderung einer durch den Kontakt der negativen Platten mit dem Sauerstoff der Atmosphäre stattfindenden Reaktion eine vollständig reversible Reaktion ermöglicht, d. h., der Elektrolyt nimmt an folgender Reaktion nicht aktiv teil:With such a battery designed according to the invention, by preventing a through the contact of the negative plates with the oxygen in the atmosphere enables fully reversible reaction, d. i.e., the electrolyte does not actively take part in the following reaction part:
AgO + Zn + H2OAgO + Zn + H 2 O
Ag + Zn(OH)2 Ag + Zn (OH) 2
ZnO + H2OZnO + H 2 O
Es hat sich nun herausgestellt, daß eine erfindungsgemäß ausgestaltete Silber-Zink-Batterie in ihrer Kapazität über viele Arbeitsperioden hinweg praktisch gleichbleibt.It has now been found that a silver-zinc battery designed according to the invention in its Capacity remains practically the same over many working periods.
Da eine beträchtliche Menge an freiem Elektrolyt vom Plattensystem ferngehalten wird, ist wenig Zink in Lösung, und deshalb ist in vorteilhafter Weise auch eine Ablagerung metallischen Zinks nahezu vollständig beseitigt. Die Ablagerung von Zink war bisher für eine Silber-Zink-Zelle kritisch und hauptverantwortlich für den Mangel, einer Überladung zu widerstehen. In der vorgeschlagenen Ausführung jedoch kann eine Überladung ohne schädliches Ergebnis vorgenommen werden.Since a significant amount of free electrolyte is kept away from the plate system, there is little zinc in solution, and therefore, advantageously, a deposit of metallic zinc is also nearly completely eliminated. The deposition of zinc was previously critical and mainly responsible for a silver-zinc cell for the failure to withstand overload. In the proposed version however, overcharging can be done with no deleterious result.
Das Kennzeichen einer vollen Ladung ist durch eine starke Gasentwicklung gegeben, die somit eine
einfachere Kontrollmöglichkeit als die übliche Spannungsmessung ermöglicht. Diese Vorteile bedeuten,
daß eine aus einer großen Anzahl von Zellen bestehende Batterie aufladbar ist, bis der Gaseintritt
einsetzt und die Ladung abgeschlossen ist.
Bei einer modifizierten Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist der untere Teil des Elektrodensystems
15 in einer Höhe angeordnet, die oberhalb des oberen Teiles der Öffnung 9 liegt, und zwecks
Speisung der Batterie ist genügend Elektrolyt 29 zugegeben, um diesen unteren Teil zu benetzen und
den Elektrolyten zu veranlassen, innerhalb des Elektrodensystems durch Kapillarwirkung zu strömen.
Nach der Bildung eines Druckes in der Kammer 8 verbleibt zwischen dem unteren Ende des Elektroden-The characteristic of a full charge is given by a strong evolution of gas, which thus enables a simpler control option than the usual voltage measurement. These advantages mean that a battery consisting of a large number of cells can be charged until the gas enters and the charge is completed.
In a modified embodiment of the subject matter of the invention, the lower part of the electrode system 15 is arranged at a height which is above the upper part of the opening 9, and for the purpose of feeding the battery, sufficient electrolyte 29 is added to wet this lower part and cause the electrolyte to flow within the electrode system by capillary action. After a pressure has been created in the chamber 8 remains between the lower end of the electrode
systems 15 und dem freien Elektrolyten in dem unteren Teil der Kammer 8 ein Zwischenraum. Darüber hinaus bildet dieser Elektrolyt zusammen mit der in der Kammer 7 befindlichen Menge einen Flüssigkeitsspiegel. Erforderlichenfalls kann auch eine Menge einer zusätzlichen, halbwegs viskosen Flüssigkeit, die mit dem Elektrolyten nicht mischbar ist und ein geringeres spezifisches Gewicht als der Elektrolyt hat, in den unteren Teil der Kammer 7 eingebracht werden. Diese zusätzliche Flüssigkeit kann beispielsweise aus Öl bestehen.systems 15 and the free electrolyte in the lower part of the chamber 8 a gap. About that In addition, this electrolyte, together with the amount in the chamber 7, forms a liquid level. If necessary, a lot of an additional, semi-viscous liquid can also be used is immiscible with the electrolyte and has a lower specific weight than the electrolyte, be introduced into the lower part of the chamber 7. This additional liquid can, for example consist of oil.
In einer geänderten Ausführung kann das in der Zeichnung dargestellte Elektrodensystem durch Zugabe eines Elektrolyten gespeist werden, bis letzterer in das Elektrodensystem 15 durch Kapillarwirkung geströmt ist, woraufhin der Überschuß entfernt und eine teilweise viskose Flüssigkeit, die mit dem Elektrolyten nicht mischbar ist, in die Kammer 7 gegeben wird, um die öffnung 9 zu bedecken und eine Flüssigkeitsdichtung zu bilden.In a modified version, the electrode system shown in the drawing can be added an electrolyte are fed until the latter enters the electrode system 15 by capillary action has flowed, whereupon the excess is removed and a partially viscous liquid that with the electrolyte is immiscible, is added to the chamber 7 to cover the opening 9 and a liquid seal to build.
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Deutsche Patentschrift Nr. 519 421.Considered publications:
German patent specification No. 519 421.
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