DE1254726B - Mit einem Entgasungsventil versehenes galvanisches Element - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIm

Deutsche Kl.: 21b-1/03

21 K 9 1-OT6

Nummer: 1254726

Aktenzeichen: P 29526 VI b/21 b

Anmeldetag: "ΊΠνΒ5Π962

Auslegetag: 23. November 1967

Gegenstand der Erfindung ist ein deformationssicheres galvanisches Primärelement mit einem druckempfindlichen Entlüftungsventil.

In den galvanischen Primärelementen kann man die Polarisation durch die Reduzierung der Stromdichte verringern. Das geschieht meistens durch Vergrößerung der aktiven Elektrodenoberfläche. Die Oberflächenvergrößerung der Elektroden hat jedoch eine vergrößerte Reaktionsgeschwindigkeit zwischen dem Metall der Lösungselektrode und dem Elektrolyten zur Folge. Es setzt dann eine vermehrte Korrosionstätigkeit ein, selbst wenn die Zelle nicht in Betrieb ist.

Sind die dabei entstehenden Reaktionsprodukte oder ein Teil davon gasförmig, ist es sehr schwierig, das Element wie erforderlich abzudichten und die übermäßige Gasansammlung im Element zu verhindern. Bei einer zu großen Gasansammlung besteht für das Element eine Deformations- oder sogar Explosionsgefahr. Als Beispiel wird hier ein Element angeführt, in welchem eine negative Zinkpulverelektrode mit Mangandioxyd, Quecksilberoxyd oder Silberoxyd als Depolarisator kombiniert ist. Der Elektrolyt besteht aus einer konzentrierten Alkalihydroxydlösung mit oder ohne Zinkoxydzusatz. Fast alle Elemente dieser Art sind stahlummantelt und enthalten Zinkelektroden, die zur Verminderung der Korrosion mit ungefähr 10% Quecksilber amalgamiert sind. Trotz der äußersten Sorgfalt, die bei der Herstellung dieser Zellen und bei der Auswahl der Rohstoffe angewendet wird, kann es vorkommen, daß das Element explodiert. Die Gefahr der Explosion ist vor allem bei erhöhter Temperatur schon vor der Entladung sehr groß. Selbst ohne Explosion kann das Element derartig deformiert werden, daß es unbrauchbar wird. Noch schlimmer ist es, wenn das Element infolge der Deformation nicht mehr aus dem Gerät entfernt werden kann, in dem es verwendet wurde. Ein beschädigter Zellenverschluß beschleunigt ferner infolge des Lufteinbruchs die Korrosion der Lösungselektrode.

Es war daher die Aufgabe der Erfindung, die Deformation bzw. Explosion des Elementes infolge des übermäßigen Gasdruckes und die Korrosion der Lösungselektrode infolge des Eindringens von Luft durch einen beschädigten Verschluß der Zelle zu verhindern. Dies wurde durch die Einbringung eines zweiteiligen Entlüftungsventils erreicht, das oberhalb der aktiven Bestandteile der Zelle und unterhalb des in bekannter Weise ventilartig ausgebildeten Deckels angeordnet ist. Durch die Erfindung wurde ferner die Verwendung der Zinkamalgame, die weniger als 5 °/o Mit einem Entgasungsventil versehenes
galvanisches Element

Anmelder:

VARTA PERTRIX-UNION

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Ellwangen/Jagst

Als Erfinder benannt:

Glaister Stewart Bell, Ellwangen/Jagst

Quecksilber enthalten, ohne Gefahr einer übermäßigen Korrosion möglich. Selbst mit nur 1% Quecksilberzusatz kann man erfindungsgemäße Elemente von genügend kleiner Korrosion herstellen.

Es sind mit Ventilen versehene galvanische Primärelemente bekannt, bei denen der Abschlußdeckel gleichzeitig als Ventil ausgebildet ist und aus einer federnden Scheibe besteht, die beim Druckanstieg im Element angehoben wird und den Gasen den Austritt ins Freie gestattet. Solche Ventile sind für Elemente mit großer aktiven Elektrodenoberfläche, die eine erhöhte Reaktionsgeschwindigkeit und daher eine vermehrte Gasentwicklung zur Folge hat, völlig unzureichend. Durch die wiederholte Bewegung des Deckels kann seine Federkraft nachlassen. Das bewirkt einen ungenügenden Abschluß des Elementes. Dutch die eindringende Luft wird die anodische Korrosion beschleunigt, und das Element wird bald unbrauchbar. Es sind auch Elemente bekannt, bei denen man das Entgasungsventil außerhalb des Elementes angeordnet hat. Diese Ausführungsformen konnten sich nicht durchsetzen, da sie eine nicht tragbare Vergrößerung der Elementabmessungen verursachen.

Durch die Einbringung eines zweiteiligen Entlüftungsventils oberhalb der aktiven Bestandteile der Zelle und unterhalb eines in bekannter Weise ventilartig ausgebildeten Deckels werden diese Nachteile beseitigt.

An Hand der F i g. 1 bis 3 soll der Abschluß eines Elementes mit einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils näher veranschaulicht werden.

Die F i g. 1 zeigt den äußeren Teil des Ventils in Aufsicht und im Querschnitt. Ein hervorstehender Rand 1 befestigt den äußeren Teild es Ventils an der Zellenwand. Ein einwärts gebogenes ringförmiges Bodenstück 2 von ausreichender Dicke und Elastizi-

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tat drückt nach dem Einbau in die Zelle auf den inneren Teil des Ventils, den Verschlußkörper 6.

Die F j g. 2 zeigt diesen inneren Verschlußteil des Ventils. Der Verschlußkörper ist in der Mitte mit einer Bohrung 3 versehen, die den zylindrischen Stromableiter 5 aufnimmt. Auf der unteren Seite ist der Verschlußkörper mit einer vergrößerten Aushöh- " lung 4 versehen, die das Austreten geringer Mengen Elektrolyt zwischen dem Stromableiter und dem Verschliißkörper wirksam verhindert.

Das zweiteilige Ventil wird vorzugsweise aus elastischem Kunststoff, wie z. B. Polyäthylen und Polyvinylchlorid, aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk, z. B. Neopren, gefertigt.

F i g. 3 zeigt den Querschnitt des oberen Teils des Elementes, der mit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ausgestattet ist. Das Bodenstück 2 steht unter Spannung und übt dadurch den gewünschten Druck auf den Verschlußkörper aus. Dieser Druck kann durch die Auswahl der Dimensionen und des Materials des Flansches nach Belieben reguliert werden. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wurde ein Flanschdruck von 0,2 bis 0,3 at als besonders wirksam gefunden. Dieser Druck soll die Differenz zwischen dem äußeren und dem inneren Druck, der »5 sich im Element, ohne es irgendwie beschädigen zu können, ansammeln darf, darstellen.

Die Ventilvorrichtung kann ohne weiteres bei serienmäßiger Herstellung der Elemente verwendet werden, da die normalen Abweichungen, die sich aus dem geläufigen Montageverfahren ergeben, von der Elastizität des Flansches ausgeglichen werden.

Eine vernickelte Messingflanschkappe Ί, eine Lochscheibe 8, z. B. aus Polystyrol, und eine Lochscheibe 9, z. B. aus vernickeltem Stahl, bewirken den äußeren Verschluß der Zelle, der in bekannter Weise ventilartig ausgebildet ist. Die Lochscheibe 9, die unter dem gebördelten äußeren Metallmantel 10 befestigt ist, drückt gleichzeitig auf den Rand 1 des äußeren Ventilteils. Ein saugfähiges Papier 11 isoliert den Mantel 10 von der Zellenwand 12 und dient dazu, den eventuell ausgetretenen Elektrolyten zu absorbieren. Die positive Elektrode 14 wird von der Metallpulverlösungselektrode 13, einem Separator und dem Elektrolyten umgeben. Die Metallpulverelektrode besteht in dem angeführten Beispiel aus Zinkpulver, das 3 bis 4% Quecksilber enthält, der Elektrolyt aus 35% KOH, 6% Zinkoxyd und 59 % Wasser. Als positive Elektrode dient ein Kohlestift 5, um welchen eine Mischung von 23 Teilen natürlichen Graphits und 72 Teile Elektrolytbraunstein, der vorher mit 12 Teilen Elektrolyt pro 100 Teile der Trokkenmasse befeuchtet wurde, gepreßt wird. Die positive Elektrode kann in ein laugebeständiges Filterpapier eingewickelt sein. Ein weicher innerer Verschluß 15, z. B. aus geeigneter Wachsvergußmasse, kann zwischen der Puppe und der Zellenwand angeordnet werden.

Die öffnung 3 des Verschlußkörpers und die aufeinanderdrückenden Teile 16, 17 des Bodenstücks und des Verschlußkörpers können mit Silikonfett geschmiert werden.

Elemente mit dem erfindungsgemäßen Ventil zeigen auch nach verlängerter Lagerung bei erhöhten Temperaturen keinerlei Neigung zur Deformation, geschweige denn zur Explosion. Es wurde keine anodische Korrosion durch Eindringen von Luft beobachtet. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils ist man imstande, Zellen mit Zinkpulverelektroden herzustellen, die nur 1% Quecksilber enthalten. Als Durchschnittswert wird jedoch im allgemeinen ein Zusatz von 3 bis 4°/o Quecksilber verwendet.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mit einem Entgasungsventil versehenes galvanisches Element, vorzugsweise mit alkalischem Elektrolyten und einer Zinkpulverelektrode, gekennzeichnet durch ein oberhalb der aktiven Bestandteile der Zelle und unterhalb des in bekannter Weise ventilartig ausgebildeten Dekkels angeordnetes Entlüftungsventil, das aus einem kegelförmigen inneren Verschlußkörper (6) aus Kunststoff und einem am oberen Zellenrand befestigten, ebenfalls aus Kunststoff bestehenden, zylinderförmigen äußeren Teil (1) besteht, dessen einwärts gebogenes, ringförmiges Bodenstück (2) mit seinem Rand (16) lippenförmig an der konischen Wand des Verschlußkörpers (6) anliegt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 560132, 192 756,
   66 676.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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