DE391152C - Nasses galvanisches Element - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 29. FEBRUAR 1924

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVI 391152 -KLASSE 21 b GRUPPE 12

(Hgisis VlIII₂Ib²)

Dr. Wilhelm Hammer in Freiburg, Baden.

Nasses galvanisches Element. Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. September 1922 ab.

Die Erfindung betrifft ein nasses galvanisches Element, das sich durch einfache Bauart und große Lebensdauer auszeichnet und zum Zusammenbau für Hochspannungsbatterien besonders geeignet ist. Derartige Hochspannungsbatterien werden sowohl für wissenschaftliche Zwecke 'im Laboratorium als auch in der Technik überall da benötigt, wo es sich um die Anwendung hoher Spannungen mit Hilfe von Gleichstromquellen han-

delt. denen auf die Dauer Ströme von geringer Stärke und hoher Spannung, aber auch kurzdauernde Stromstöße größerer Stärke entnommen werden solle¹]. Die zu diesem Zwecke verwendeten Hochspaimungsbatterien aus kleinen Sammlern sind kostspielig, wegen der Füllung mit Säure unhandlich und bei nicht genügend sorgfältiger Unterhaltung unzuverlässig und erfordern eine Lademöglichkeit. ίο Die aus kleinen Trockenelementen zusammengesetzten Batterien sind zwar handlich, aber nicht regenerierbar, nur für eine beschränkte Dauer arbeitsfähig und vor allem auch im unbenutzten Zustand unbeständig, also nicht lagerfähig.

Der Verwendung von nassen, durch Xeufüllen leicht regenerierbaren Elementen für solche Hochspannungsbatterien stand der Umstand entgegen, daß bei diesen Elementen der üblichen Form durch die mit geringem Abstande aus derselben Öffnung des Elementes des Elektrolvtgefäßes nach außen geführten Elektroden leicht Kurzschlüsse entstehen, und daß ferner die Stromzuleitungen durch Hinauf kriechen des Elektrolyten und Auskristallisieren der Salze leicht zerstört werden.

Diese Nachteile sind nach der Erfindung dadurch vermieden, daß die Stromab- und -Zuführungsleitungen der beiden Elektroden oben und unten aus dem Elektrolytgefäß ihissigkeitsdicht herausgeführt sind. Die Gefahr eines Kurzschlusses 'ist bei dieser Führung der Yerbindungsleitungen der Elektroden mit den stromverbrauchenden Vorrichtungen infolge der völligen örtlichen Trennung ausgeschlossen. Durch die Einbettung der Verbindungsstellen dieser Leitungen in die zu ihrer Befestigung dienende Kitt- oder Gußmasse ist dabei erreicht, daß Oxydationserscheinungen an diesen empfindlichen Stellen vermieden sind. Durch eine halsartige Einziehung des Elektrolvtgefäßes an seinem unteren Ende kann noch vorteilhaft die tiüssigkeitsdichte Herausführung der einen Yerbindungsleitung erhöht werden.

Wird die positive Elektrode im oberen Teil des Elektrolvtgefäßes und die negative Elektrode im unteren Teil des Gefäßes angeordnet, so ist noch verhütet, daß die Wirksamkeit der positiven Elektrode dadurch beeinträchtigt wird, daß der mit Salzen des Metalles der negativen Elektrode gesättigten Teile des Elektrolyten d>'e positive Elektrode umspült.

Die Erfindung betrifft ferner die Bauart einer aus diesen Elementen zusammengesetzten Batterie, um die einzelnen Elemente leicht auswechseln, bei eintretender Formänderung der Tragekörper ihre Halteglieder leicht anziehen und die Gefäße nachfüllen zu können.

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausfüh- ; rungsformen des Elementes nach der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt eine Ausführungsform des Elementes in senkrechtem Schnitt. Abb. 2 eine andere Ausführungsform in teihveisem Längsschnitt. Abb. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie A-B der Abb. 2. Abb. 4 ist ein Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform. Abb. 5 ist eine teilweise im Schnitt dargesi eilte Vorderansicht einer aus den Elementen zusammengesetzten Hochspannungsl:atterie. Abb. 6 ist ein Schnitt nach der Linie C-D der Abb. 5. Abb. 7 ist eine Rückansicht der Batterie und Abb. 8 ein Schnitt nach der Linie ' Ii-F der Abb. 5.

Das in Abb. 1 dargestellte Element besteht aus einem beispielsweise zylindrischen Elektrolytgefäß i, das o'hen durch einen kappenartigen Deckel 2 abgeschlossen wird und unten einen .halsartig eingezogenen Bodenteil 3 hat. Mit dem Deckel 2 ist die zylindrische, eleklropositive Elektrode 4 aus Kohle o. dgl. verbunden, deren stabförmiger Träger 5 durch eine öffnung 6 des Deckels hindurchgeführt ist und in eine becherartige Aussparung 7 des Deckels hineinragt, die zwecks Befestigung des Stabkörpers 5 mit einer Kitt- oder GuIi-. masse 8 ausgefüllt wird. Durch diese Füllmasse 8 ist die Ableitung 9 der positiven go Elektrode 4 nach außen geführt.

Die negative Elektrode ist bei der Ausführungsform nach AbIi. r in der üblichen Weise als ein Hohlzylinder 18 aus Zink ausgebildet, der die Elektrode 4 im Abstand umgibt. A;i das untere Ende des Ziukzylinders iS ist die Stromzuleitung 13 angeschlossen, die durch einen halsartig eingezogenen Bodenteil 3 des Gefäßes 1 nach außen geführt ist. Der Teil 3 und der untere zylindrische Teil des Gefäßes 1 ist so weit mit einer Gußmasse 12 ausgefüllt, daß der untere Rand des Zinkzylinders 18 und damit auch die Anschlußstelle der Zuleitung 13 in die Alasse 12 eingebettet ist.

In den Zwischenraum zwischen den Leiden Elektroden 4 und 18 ist zur Vermeidung von Kurzschlüssen ein Siebzylinder 19 aus Zelluloid oder einem anderen Isolierstoff eingeschaltet, oder es wird durch dazwischengesteckte Stäbe oder Ringe aus Isoliermaterial Kurzschluß vermieden. Der Stromableitungsdraht 9 und der Zuleitungsdraht 13 sind infolge ihrer Herausführung an den entgegengesetzten Enden des Gefäßes 1 weit voneinander getrennt, so daß Kurzschlüsse durch Berührung der Verbindungsleitungen der beiden Elektroden mit den stromverbrauchenden Vorrichtungen sicher vermieden sind. Die Verbindungsstellen der beiden Drähte 9 und 13 sind in die Vergußmasse 8 bzw. 12 gut eingebettet, so daß sie den chemischen Einflüssen durch den Elektrolyten gänzlich ent-

zogen sind, also insbesondere Oxydationserscheinungen an diesen Stellen nicht auftreten können. Ferner erhält das ganze Element eine gedrungene Form, wodurch der Zusammenbau mehrerer Elemente zu einer Batterie erleichtert wird.

Bei den Abb. 2 und 3 besteht die positive Elektrode aus einem Kohlenstab 20, der, von einer Depolarisatormasse 21 umgeben ist. Der aus dieser Masse bestehende Kolben ist mit Längsrillen 22 versehen, die bis zu den beiden Stirnflächen des Kolbens 21 durchgehen. Über den Kolben 21 sind Isolationsringe 23 aus Zelluloid o. dgl. fest aufgeschoben.

Durch die Ringe 23 sind die beiden Elektroden 18, 20 gut gegeneinander isoliert, wobei der Umlauf des Elektrolyten infolge der Anordnung der Längsrillen 22 nicht durch die Ringe behindert ist.

Die negative Elektrode aus Zink liegt bei der Ausführungsform nach Abb. 4 unterhalb der positiven Elektrode 4 im Gefäß 1 und hat zweckmäßig die Form eines Tellers 10, so daß sie den unteren Teil 3 des Gefäßes 1 annähernd lumensperrend ausfüllt. Der stabförmige Tragkörper 11 der Platte 10 ist in die Giißmasse 12 eingebettet.

Durch die Lage der negativen Elektrode 10 in dem unteren Ende des Gefäßes 1 setzen sich die schweren, bei dem elektrolytischen Vorgang während der Stromlieferung ausscheidenden Zinkverbindungen in dem unteren Teil des Gefäßes 1 ab. Hierdurch ist verhütet, daß die sich durch den elektrolytischen Vorgang bei der Stromlieferung bildenden Zinkverbindungen den die positive Elektrode 3 umspülenden Elektrolyten anreichern und dadurch die Wirksamkeit der positiven Elektrode beeinträchtigen".

Die Abb. 5 bis 8 zeigen eine Ausführungsfcrm einer aus diesen Elementen zusammengesetzten Batterie, bei der die einzelnen Elemente mit ihrem Tragkörper, beispielsweise einer Platte 14, dadurch verbunden sind, daß die Elektrolytgefäße 1 von einem auch den Tragkörper 14 umfassenden dehnbaren Halteglied 15 umschlungen werden. Als solche dehnbaren Halteglieder können Drähte, Gummibänder, Schnüre o. dgl. verwendet werden. In Abb. 2 und 4 ist das dehnbare Halteglied 15 bei dem ersten Element (Abb. 2 links) ' als Schnur mit eingeschalteter Schraubenfeder 17 gezeichnet.
Die einzelnen Elemente lassen sich bei dieser Verbindung mit ihrem Halter 14 leicht auswechseln, und falls sich diese Verbindung gelockert hat, läßt sie sich durch Nachziehen der Halteglieder leicht wieder in den ordnungsgemäßen Zustand bringen.

Bei der dargestellten Batterie ist ferner die positive Elektrode 4 des einen Elementes mit der negativen Elektrode 10 des nächsten durch einen dehnbaren Leiter verbunden, indem die Stromzuführung 9 an die Stromzuführung 13 unter Zwischenschaltung eines schraubenförirrigen Drahtes 16 angeschlossen ist. Infolge dieser Anordnung kann der Deckel 2 eines Elementes ohne Unterbrechung der Stromzuleitungen zwecks Nachfüllung des Elementes angehoben werden, wie in Abb. 2 mit gestrichelten Linien angedeutet ist.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Nasses galvanisches Element, besonders für Hochspannungsbatterien, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromab- und -zuführungsleitungen (9, 13) der beiden Elektroden oben und unten aus dem Element flüssigkeitsdicht herausgeführt sind.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen der Ab- und Zuleitungen (9, 13) beider Elektroden in die zu ihrer Befestigung dienende Kitt- oder Gußmasse (8 bzw. 12) eingebettet sind.

3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (3) des Elektrolytgefäßes (1) halsartig eingezogen ist.

4. Element nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Elektrolytgefäßes (1) die positive Elektrode (4) (Kohle o. dgl.) und im unteren Teil des Gefäßes die negative Elektrode (10) (Zink o. dgl.) angeordnet ist.

5. Batterie aus Elementen nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Elektrolytgefäße (1) umfassenden Halteglieder (15), welche die aneinandergereihten Elemente mit einem gemeinsamen Tragkörper (14) verbinden, dehnbar sind, z. B. aus Drähten, Gummibändern, Schnüren o. dgl. bestehen.

6. Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (9) der von dem Deckel (2) des einen Elementes getragenen positiven Elektrode (4) durch einen dehnbaren Leiter, z. B. einen Schraubendraht (16), mit der Zuleitung no (13) der negativen Elektrode (10) des nächsten Elementes verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.