DE1194015B

DE1194015B - Akkumulator mit verdicktem Elektrolyten

Info

Publication number: DE1194015B
Application number: DEA30251A
Authority: DE
Inventors: Otto Jache
Original assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Current assignee: Accumulatorenfabrik Sonnenschein GmbH
Priority date: 1958-09-09
Filing date: 1958-09-09
Publication date: 1965-06-03
Also published as: DE1194015C2

Description

Akkumulator mit verdicktem Elektrolyten Akkumulatoren mit verdicktem Elektrolyten sind seit längerem bekannt, jedoch haben sich diese Akkumulatoren bisher nicht in größerem Maßstab durchsetzen können, da ihnen verschiedene Mängel anhaften.
Ein besonderer Mangel dieser Akkumulatoren besteht darin, daß ihre Kapazität laufend mit jeder Wiederaufladung und daran anschließender Wiederbenutzung zurückgeht. Dieser Kapazitätsrückgang kann nicht aus dem beim Wiederaufladen der Batterien eintretenden Wasserverlust des Elektrolyten erklärt werden, denn wenn auch die eingetretenen Wasserverluste durch Nachfüllen wieder ergänzt werden, kann die ursprünglich vorhandene Kapazität der Batterie nicht wieder hergestellt werden. Dies erklärt sich daraus, daß der verdickte Elektrolyt durch die wiederholten Wiederaufladungen einer Alterung unterworfen ist und sich als Folge dieser Alterung teilweise oder ganz von den Elektroden löst, andererseits aber auch an den Stellen, wo er auf den Elektroden haften bleibt, in sich selbst Risse bildet. In beiden Fällen wird der Stromdurchgang durch die Zelle behindert und die Säurediffusion beeinträchtigt. .
Um diese Mängel auszuschalten, wird gemäß der Erfindung die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale vorgeschlagen: a) Anwendung eines verdickten Elektrolyten mit thixotropen Eigenschaften und b) Umhüllung der positiven und negativen Elektroden mit einem Vlies oder Gewebe.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung wird ein dünnes, aber grobporiges Vlies oder Gewebe gewählt und zwischen den Elektroden solche Abstandshalter angeordnet, die das Vlies oder Gewebe an die Elektroden anlegen und die Elektroden auf Abstand zueinander halten, wobei als Abstandshalter die für diesen Zweck bekannten perforierten und gewellten Kunststoffbleche verwendet werden. Ein dünnes, aber grobporiges Vlies aus z. B. Glasfasern oder einer geeigneten säurebeständigen organischen Faser erweist sich als besonders geeignet, da in groben Poren eine bessere und sichere Verankerung des verdickten Elektrolyten stattfindet. Die Stärke des Vlieses soll 1 mm nicht übersteigen. Die Anwendung noch stärkerer Vliese ist zwar möglich, führt aber zu ungünstigeren Ergebnissen. Am geeignetsten sind sehr dünne Vliese von etwa 0,25 mm, wobei jedoch 0,25 mm nicht als die untere Grenze aufzufassen sind.
Das an den Elektroden anliegende Vlies wirkt nun in zweierlei Weise. Einmal hält es den verdickten Elektrolyten in Plattennähe fest, zum anderen verteilt es infolge seiner Dochtwirkung die flüssigen Anteile des verdickten Elektrolyten gleichmäßig über die gesamte Plattenoberfläche und fördert somit Stromdurchgang und Diffusion.
Akkumulatoren mit verdickten Elektrolyten mit thixotropen Eigenschaften sind an sich bekannt. Es hat sich aber gezeigt, daß, derartige Elektrolyten, insbesondere dann, wenn die damit gefüllten Akkumulatoren tief entladen werden oder längere Zeit unbenutzt stehen, zur Alterung und zur Bildung von Rissen, hervorgerufen durch Schrumpfung, neigen. Es wurde zwar bisher davon ausgegangen, daß allein durch die Gasentwicklung gegen Ende der Ladung der Elektrolyt mechanisch bewegt und damit in seiner Viskosität herabgesetzt wird, so daß sich bereits ausgebildete Risse oder Kanäle im Elektrolyten wieder schließen. Die Übertragung der den Gasblasen innewohnenden Energie auf den Elektrolyten kann jedoch, wie die Praxis gezeigt hat, nur so lange vonstatten gehen, als der Elektrolyt den Zwischenraum zwischen den Platten noch vollständig ausfüllt. Dies bedeutet aber, daß, sobald erst einmal Risse entstanden sind, die an den Platten gebildeten Gase den Weg des geringsten Widerstandes nehmen und über die bereits ausgebildeten Risse durch den Elektrolyten hindurch nach außen entweichen, ohne mechanisch auf diesen einzuwirken.
Durch den gemäß dem Vorschlag der Erfindung erfolgten Einbau eines porösen saugfähigen Vlieses, beispielsweise aus Glasfasern, mit dem sowohl die negativen als auch die positiven Elektroden des Akkumulators umhüllt oder eingetaucht sind, ist ein Hilfsmittel geschaffen, das es gestattet, die den Gasblasen innewohnende Energie auch dann noch mit Sicherheit auf den Elektrolyten zu übertragen und ihn in seiner Viskosität zu verändern, selbst wenn dieser bereits durch Alterungserscheinungen geschrumpft und gerissen ist. Durch die Wahl eines saugfähigen Vlieses, in das der verdickte Elektrolyt beim Einfüllen eindringen und sich darin verankern kann, wird eine die Platten unmittelbar umgebende, für das Gas undurchlässige Schicht geschaffen, so daß die Gasblasen nur zwischen der Platte und dieser Schicht aufsteigen können und damit gezwungen sind, über die für sie undurchlässige Schicht ihre Energie auf den zwischen den Platten befindlichen verdickten Elektrolyten zu übertragen.
Es ist bereits die Verwendung von Glasfasern oder Glaswolle zum Zurückhalten des Elektrolyten in Akkumulatoren vorgeschlagen worden. Diese vorgeschlagene Verwendung stellt aber nur einen Parallelversuch zur Verwendung von kieselsaurem Natrium als Zusatz zu verdünnter Schwefelsäure dar. Durch diesen Versuch soll nur unter Beweis gestellt werden, daß das Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen den Platten mit Glaswolle oder Glasfasern unzweckmäßig ist, da hierdurch der für den Elektrolyten zur Verfügung stehende freie Raum in erheblichem Maße eingeschränkt wird und dadurch die Kapazität des Akkumulators beträchtlich vermindert wird. Demgegenüber wird bei einem Akkumulator gemäß der Erfindung durch die Verwendung relativ dünner, poröser und saugfähiger Vliese in Verbindung mit einem verdickten Elektrolyten mit thixotropen Eigenschaften der für diesen zur Verfügung stehende freie Raum nur unerheblich vermindert, währenddessen den Alterungserscheinungen, wie oben erläutert, wirksam entgegengetreten wird.
Die Kombination gemäß der Erfindung ist für alle Arten bereits bekannter verfestigter bzw. verdickter Elektrolyten mit thixotropen Eigenschaften anwendbar. Als Grund hierfür wird angesehen, daß beim Laden der Batterie die an den Elektroden entstehenden Gasbläschen nicht mehr in den verdickten Elektrolyten eindringen können und so gezwungen werden, zwischen Vlies und Elektrode aufzusteigen. Es sammeln sich zum Teil größere Gasblasen an, die insbesondere bei dünnen Vliesen das Vlies von der Elektrode um ein geringes wegdrücken. Durch diese Bewegung wird aber der thixotrope Elektrolyt zum Teil, insbesondere in Elektrodennähe, wieder in den flüssigen Zustand übergeführt, so daß eventuell bereits entstandene Risse wieder aufgefüllt werden.
In der Zeichnung ist die Zelle eines Akkumulators gemäß der Erfindung dargestellt, die senkrecht zur Plattenebene aufgeschnitten wurde. Ober- und Unterteile der Zelle sind in der Seitenansicht gezeigt, der mittlere herausgebrochene Teil ist in der Aufsicht dargestellt.
Die Zelle besteht in bekannter Weise aus einem Zellengefäß 1 und einem Zellendeckel 2, in die die positiven Elektroden 3 und die negativen Elektroden 4 mit ihren Stromableitungen 5, von denen nur eine gezeigt ist, eingesetzt sind. Gemäß der Erfindung sind die Elektroden von einem Vlies 6 umgeben, beispielsweise einem Glasfaservlies. Zwischen den Elektroden verschiedener Polarität sind Abstandshalter 7 eingesetzt, die die Elektroden auf Abstand halten und das Vlies gegen die Elektroden drücken. Als besonders geeignet haben sich perforierte und gewellte Kunststoffbleche herausgestellt, die vermittels Wellung und Perforation für einen besseren Zusammenhalt des verdickten Elektrolyten mit thixotropen Eigenschaften sorgen.

Claims

Patentansprüche: 1.Akkumulator,gekennzeichnet durch die Kombination folgender für sich bekannten Merkmale: a) Anwendung eines verdickten Elektrolyten mit thixotropen Eigenschaften, b) Umhüllung der positiven und negativen Elektroden mit einem Vlies oder Gewebe.
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vlies oder Gewebe dünn, aber grobporig ist.
3. Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden solche Abstandshalter angeordnet sind, die das Vlies an die Elektrode anlegen und die Elektroden auf Abstand zueinander halten.
4. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das als Abstandshalter die für diesen Zweck bekannten perforierten und gewellten Kunststoffbleche verwendet sind. . In Betracht gezogene Druckschriften: österreichische Patentschrift Nr. 192 979; französische Patentschrift Nr. 1067179; britische Patentschrift Nr. 785 848.